02 有机物的综合推断(2)——利用有机物的转化关系推断 （附答案解析）-备战2023年高考化学大题逐空突破系列（全国通用）

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有机物的综合推断(2)——利用有机物的转化关系推断【高考必备知识】1．熟知常见有机物的转化路径(1)一元转化路径 (2)二元转化路径   (3)芳香合成路径2．根据题给转化关系图，推断有机物的结构简式在有机推断题中，经常遇到转化步骤中出现“有机物结构简式——字母代替有机物(给出分子式)——有机物结构简式”，要求写出“字母代替有机物(或者是有机试剂)”的结构简式的题型。对于此类有机物结构的推断，需要考虑如下几点：(1)在限定的转化中，反应的条件是什么，其目的是什么？(2)转化过程发生了什么反应，有机物结构发生了什么变化？(3)然后根据转化前后(有时要分析、比较几步转化)有机物的结构及分子式的比较，写出“字母所代替的有机物(或者是有机试剂)”的结构简式【巩固练习】　1．Inubosin B是一种可引发神经再生的天然菊苣碱，其实验室合成路线如下：(1)E中含氧官能团的名称为________(2)B到C的反应类型为________，写出D的结构简式____________________(3)写出A到B的化学反应方程式______________________________________________(4)F为化合物B的同分异构体，其苯环上有两个取代基。满足下列条件的F有________种，任写出其中两种结构简式：__________________________①可与FeCl3溶液发生显色反应②1 mol F可与足量NaHCO3溶液反应生成44.8 L气体(标准状况下)③核磁共振氢谱显示苯环上有2组峰，且峰面积之比为 1∶1(5)参照题干合成方案，以苯和邻氨基苯甲醛为原料，设计路线合成(无机试剂任选)2．以下路线可合成有机物F，F可用作驱虫剂：(1)A中含氧官能团的名称是________；E的分子式为________(2)B的结构简式为________；B→C的反应类型为________(3)C中的手性碳原子(注：碳原子上连有4个不同的原子或原子团，该碳原子称为手性碳原子)有________个。(4)写出反应③的化学反应方程式_________________________________________(5)已知芳香族化合物G比A少4个氢原子，且与A具有相同的含氧官能团，G的核磁共振氢谱图显示其有5组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1，则G可能的结构简式为______________(任写一个)(6)根据题目信息，设计由制备的合成路线(无机试剂任选)  3．苯丁酸氮芥(Chlorambucil)是目前临床上最重要的一种一线抗肿瘤药物，它的一种合成路线如图：已知：苯胺()容易被氧化(1)B的化学名称是________，CD的反应类型是____________，H中含氧官能团的名称为________(2)C的结构简式是__________，步骤③的目的是______________(3)G与反应的物质的量的比例是________(4)FG的化学方程式是____________________________________________(5)F有多种同分异构体，写出一种符合下列条件的同分异构体的结构简式____________________________①含一个手性碳原子，含苯环，与F具有相同的官能团②核磁共振氢谱有6组峰，峰面积之比是3∶3∶2∶2∶2∶1 4．化合物H是合成某新型杀虫剂的中间体，其合成路线如图：(1)化合物A可由卤代烃与NaCN反应获得。CN－中σ键与π键的数目比为________。(2)已知＋CO2，则BC反应的化学方程式为______________________(3)过量NaClO与化合物C反应生成的副产物，可分别与化合物B、C发生加成反应生成新的副产物，其结构简式分别为、__________________________________________(4)化合物D中氮原子的轨道杂化类型为____________。(5)的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式______________①只有一个六元环；②只有一种化学环境的氢原子；③能发生水解反应，水解产物只有一种。(6)已知：＋BrCH2CH2Br。写出以CH2==CH2和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。  5．H(3－溴－5－甲氧基苯甲酸甲酯)是重要的有机物中间体，可以由A(C7H8)通过下图路线合成请回答下列问题：(1)C的化学名称为____________________，G中所含的官能团有醚键、________________(填名称)(2)B的结构简式为______________，B生成C的反应类型为__________(3)由G生成H的化学方程式为______________________________________________(4)化合物F的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种①氨基和羟基直接连在苯环上；②苯环上有三个取代基且能发生水解反应(5)设计用对硝基乙苯()为起始原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选)6．美托洛尔是一种治疗高血压药物的中间体，可以通过以下方法合成：请回答下列问题：(1)A中含氧官能团的名称是________(2)美托洛尔的分子式为________(3)反应③中加入的试剂X的分子式为C3H5OCl，X的结构简式为________(4)在上述①②③三步反应中，属于取代反应的是______(填序号)(5)写出反应①的化学方程式：______________________________________________(6)B的同分异构体满足下列条件：①能与FeCl3溶液发生显色反应；②能发生银镜反应；③分子中有4种不同化学环境的氢，1 mol该物质与足量金属钠反应产生1 mol H2。写出一种符合条件的同分异构体的结构简式：________________________________(7)根据已知知识并结合题目所给信息，写出以CH3OH和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)   7．化合物G是制备治疗高血压药物纳多洛尔的中间体。实验室由A制备G的一种路线如下：(1)A的化学名称是________(2)H中所含官能团的名称是________；由G生成H的反应类型是________(3)C的结构简式为________；F的结构简式为________(4)由D生成E的化学方程式为__________________________________________________________(5)芳香族化合物X是F的同分异构体，1 mol X最多可与4 mol NaOH反应，其核磁共振氢谱显示分子中有3种不同化学环境的氢，且峰面积比为3∶3∶1。写出两种符合要求的X的结构简式：________________________(6)写出以甲苯和(CH3CO)2O为原料(其他无机试剂任选)制备化合物的路线 8．苯是一种非常重要的化工原料，利用苯可以合成多种有机物。如图所示的是由苯合成芳纶、PF树脂和肉桂酸乙酯的路线：已知：Ⅰ．Ⅱ．(1)反应条件1是________________________。(2)B分子中的官能团的名称为________，B→C的反应类型为________。(3)D的结构简式为________，生成PF树脂的化学方程式为_____________________。(4)试剂E是________________。(5)由J合成肉桂酸乙酯的化学方程式为______________________________________。(6)写出同时满足下列条件的肉桂酸乙酯的一种同分异构体：________________________。①苯环上仅有2个取代基且处于对位；②能发生水解反应和银镜反应，其中一种水解产物遇FeCl3溶液显色；③存在顺反异构(7)以D为原料，选用必要的无机试剂合成乙二醛，写出合成路线(用结构简式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上或下注明试剂和反应条件)9．有机物I()可用于生产治疗血栓栓塞性静脉炎的药物，工业上合成它的一种路线图如下，图中A是苯的组成最简单的同系物，G到H的另一生成物是H2O。已知：RCHO＋CH3COR1RCH==CHCOR1(R、R1可以是烃基也可以是氢原子)(1)下面有关G的说法中正确的有________(填标号)A．可用浓溴水除去A中的G         B．在空气中易变质C．可用于消毒杀菌                  D．G→H的反应为加成反应(2)A的名称是________，B→C的反应类型为________(3)H中官能团名称为________，I的分子式为________(4)写出C→D的化学反应方程式：__________________________________________(5)B有多种芳香族同分异构体，其中苯环上有两个取代基且一个为—NH2的结构共有________种，写出核磁共振氢谱有4组峰的物质的结构简式____________________________(6)以两种醛为基本原料，经三步转化可得到丙二醛，请写出制备丙二醛的流程图10．有机化合物F为一种药物合成中间体。其合成路线如图。(1)A的名称为________；反应①的条件为________(2)反应②的化学方程式为__________________________________________________(3)D的结构简式为____________(4)反应④分两步进行，第一步中D与发生加成反应的化学方程式为___________，第二步的反应类型为____________(5)反应⑤中E断键的位置为________(填编号)(6) 的同分异构体中，满足下列条件：①除苯环外，没有其他环；②苯环上只有两个取代基；③能与NaHCO3溶液反应生成气体；④遇FeCl3溶液显紫色的同分异构体共有________种；其中核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为2∶2∶1∶1的结构简式为____________11．1923年，在汉阳兵工厂工作的我国化学家吴蕴初先生研制出了廉价生产味精的方案，并于1926年向英、美、法等化学工业发达国家申请专利。这也是历史上中国的化学产品第一次在国外申请专利。以下是利用化学方法合成味精的流程：请回答下列问题：(1)下列有关蛋白质和氨基酸的说法不正确的是______(填字母)a．蛋白质都是高分子化合物           b．谷氨酸(H)自身不能发生反应c．氨基酸和蛋白质都能发生盐析       d．天然蛋白质水解最终产物都是α-氨基酸(2)C的系统命名是________；F中含氧官能团名称是____________________________(3)E→F的反应类型是________；R的结构简式为________________________________(4)写出G和NH3反应的化学方程式：_____________________________________________(5)T是H的同分异构体，T同时具备下列条件的结构有________种①能发生水解反应；②只有2种官能团，其中一种是—NH2；③1 mol T发生银镜反应能生成4 mol银其中在核磁共振氢谱上有4组峰且峰面积比为2∶2∶2∶3的可能结构简式为_________________(6)参照上述流程，以和甲醇为原料(其他无机试剂任选)，设计合成苯丙氨酸()的流程【有机物的综合推断(2)——利用有机物的转化关系推断】答案1．(1)羟基、酯基(2)还原反应　(5)，发生水解反应得到和CH3OH。(4)F为化合物B的同分异构体，其苯环上有两个取代基，满足下列条件：①可与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基；②1 mol F可与足量NaHCO3溶液反应生成44.8 L 气体(标准状况下)，说明含有2个羧基；③核磁共振氢谱显示苯环上有2组峰，且峰面积之比为1∶1，说明苯环上的两个取代基处于对位，则符合条件的F有，共5种。(5) 和液溴在催化剂FeBr3作用下反应生成和邻氨基苯甲醛反应生成，结合D→E知，在AlCl3作用下反应可生成。2．(1)醛基　C10H16O2(2)　酯化(或取代)反应(3)3(4)＋HBr(5)(6)解析：本题可从两边向中间推导，由A和C的结构简式和反应条件可知B的结构简式为；由C和E的结构简式和反应条件可知D的结构简式为。(1)由A的结构简式可知其含氧官能团为醛基；由E的结构简式可知其分子式为C10H16O2。(2)B的结构简式为；B和甲醇发生酯化(或取代)反应生成C。(3)由C的结构简式可知C中的手性碳原子有3个，如图。(4)反应③为加成反应：＋HBr。(5)根据题意，G的分子式为C10H12O，G中含有苯环，含有醛基，核磁共振氢谱图显示有5组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1，故符合条件的G的结构简式有、 3．(1)硝基苯　取代反应　羟基、酯基(2)　保护苯胺不被氧化　(3)1∶2(4)(5)解析：(3)F与甲醇发生酯化反应生成G，G与发生开环加成得H，结合H的结构可知，G与的物质的量之比是1∶2；(5)F有多种同分异构体，符合①含一个手性碳原子，含苯环，与F具有相同的官能团；②核磁共振氢谱有6组峰，峰面积之比是3∶3∶2∶2∶2∶1，说明该同分异构体中有苯环、羧基、氨基。结构简式为。4．(1)1：2(2)(3)(4)sp2、sp3杂化(5)(6)解析：(1)CN－中C原子与N原子之间形成共价三键，其中一个是σ键，两个是π键，则CN－中σ键与π键的数目比1∶2。(2)B是，C是，根据信息，则B―→C反应的化学方程式为＋NaClO―→＋CO2↑＋NaCl；(3)过量NaClO与化合物C反应生成的副产物，NNCO与化合物B发生加成反应生成新的副产物，结构简式为与化合物C发生加成反应生成新的副产物，结构简式为。(4)化合物D的结构简式是，其中六元环上的N原子形成1个共价单键，1个共价双键，N原子上还有1对孤电子对，故该N原子杂化类型为sp2杂化，—NH2上的N原子形成3个共价键，同时该N原子上含有1对孤电子对，故该N原子杂化类型为sp3杂化。(5)的一种同分异构体同时满足下列条件：①只有一个六元环，说明环上有6个原子；②只有一种化学环境的氢原子，则分子中的12个H原子的位置相同；③能发生水解反应，水解产物只有一种，则该物质为环酯，则该同分异构体的结构简式为。(6)CH2===CH2与Br2发生加成反应产生CH2Br—CH2Br，CH2Br—CH2Br与反应产生和HBr，与H2O2反应产生，然后与NaClO/ClO－在冰水浴中反应产生，再与HCl、H2O反应生成。5．(1)3,5－二硝基苯甲酸　羧基、溴原子(2) 　取代反应(3) ＋CH3OH＋H2O (4)30(5) 解析：(1)根据C的结构简式可知：C的化学名称为3,5­二硝基苯甲酸，G中所含的官能团有醚键、溴原子、羧基。(2)酸性高锰酸钾溶液将甲苯中的甲基氧化为羧基，故B的结构简式为，B生成C为羧基间位的氢原子被硝基取代，故反应类型为取代反应。(3)G和甲醇发生酯化反应生成H，由G生成H的化学方程式为＋CH3OH＋H2O 。(4)化合物F的同分异构体中能同时满足下列条件：①氨基和羟基直接连在苯环上；②苯环上有三个取代基且能发生水解反应，说明含有酯基；如果取代基为—NH2、—OH、CH3COO—，有10种；如果取代基为—NH2、—OH、HCOOCH2—，有10种；如果取代基为—NH2、—OH、—COOCH3，有10种；所以符合条件的有10＋10＋10＝30种。(5)用对硝基乙苯()为起始原料制备化合物，对硝基乙苯的乙基被酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基—COOH，反应生成对硝基苯甲酸，然后再发生还原反应生成对氨基苯甲酸，最后发生缩聚反应生成目标产物。6．(1)(酚)羟基、羰基(2)C15H25NO3(3)(4)①③(5)(6)(7)解析：(1)注意让解答的特定官能团“含氧”。(2)注意键线式中氢原子数目的计算方法。(3)对比C、D的分子结构，结合试剂X的分子式为C3H5OCl，可推知C→D发生取代反应，则X的结构简式为。(4)对比反应前后物质结构的变化可知，①、③是取代反应，②是还原反应。(5)反应①为A()和CH3ONa发生取代反应生成B()和NaCl，据此可写出化学方程式。(6)有机物B为，其同分异构体满足条件：①能与FeCl3溶液发生显色反应，则含有酚羟基；②能发生银镜反应，则含有醛基(—CHO)或甲酸酯基；③有4种不同化学环境的氢，分子结构存在对称性，1 mol该物质与足量金属钠反应产生1 mol H2，结合B的分子组成，则含有2个—OH，符合上述条件的同分异构体有、。(7)CH3OH先与金属钠反应生成CH3ONa，再与发生取代反应生成，类比反应②，在H2/Pd以及CH3OH中转化为，在Cu或Ag催化作用下氧化生成，碱性条件下，加入银氨溶液，加热，再酸化生成，据此写出合成路线流程图。7．(1)萘(2)羟基、醚键　取代反应(3)　(4)(5)(任写两种)(6) 解析：依据反应条件，A、D、H的结构以及其他几个有机物的分子式，可推出B为，C为，E为，F为，G为。8．(1)浓硝酸、浓硫酸、加热(2)氨基　缩聚反应(3)CH3CHO　＋nCH3CHO＋(n－1)H2O(4)银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)(5)＋CH3CH2OH＋H2O(6)(或)(7)CH3CHOCH3CH2OHCH2==CH2CH2Br—CH2BrCH2OH—CH2OHOHC—CHO解析：第一条合成路线中，根据芳纶的结构可以倒推出B的结构为根据已知信息Ⅰ可知A的结构为第二条合成路线中，苯在一定条件下反应生成苯酚，苯酚与醛可发生缩聚反应，根据PF树脂的结构可推出D为乙醛。第三条合成路线中，苯通过一系列反应转化得到苯甲醛，根据已知信息Ⅱ，苯甲醛和乙醛在氢氧化钠溶液中发生反应生成H，H的结构简式为加热生成I，I的结构简式为根据肉桂酸乙酯的结构倒推J与乙醇反应生成肉桂酸乙酯，则J为在银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液中被氧化后再经酸化得到9．(1)BC(2)甲苯　取代反应(3)酯基、羰基　C19H15O6N(4)＋NaOH＋NaCl(5)6　或(6)CH3CHOCH2==CHCHOHOCH2CH2CHOOHCCH2CHO解析：苯最简单的同系物是甲苯，由G转化为H的条件及物质的结构简式及另一种产物H2O可推出G是苯酚。由I、H的结构简式可推出F中苯环上的两种取代基处于对位上，故B是对硝基甲苯，B通过取代反应生成C()、D是 E是再结合反应信息及F的分子式知F的结构简式为(1)苯酚可与溴水反应，但生成的三溴苯酚可溶解在甲苯中，A错误；苯酚在空气中易氧化变质，B正确；苯酚可使蛋白质变性，起到杀菌消毒的作用，C正确；G→H的反应属于取代反应，D错误。(5)除去—NH2、苯环后还有一个C、2个O，故另一个取代基可能是—COOH或HCOO—，两个取代基在苯环上各可形成3种同分异构体(邻、间、对)，故共有6种同分异构体。其中核磁共振氢谱有4组峰的物质的结构简式为或10．(1)甲苯　光照(2)(3)(4)(5)②(6)3  解析：(1)A为，A的名称为甲苯；反应①为甲苯中甲基上的H原子被—Cl取代生成B，该反应的条件为光照。(2)反应②为一氯甲苯的水解反应，该反应的化学方程式为＋NaCl。(3)D的结构简式为 (4)反应④分两步进行，第一步中D与发生加成反应的化学方程式为，第二步醇羟基发生消去反应生成E，所以第二步的反应类型为消去反应。(5)根据E、F结构简式知，E中碳碳双键反应后生成F中碳碳单键，所以反应⑤中E断键的位置为②。(6) 的同分异构体中，满足下列条件：①除苯环外，没有其他环；②苯环上只有两个取代基；③能与NaHCO3溶液反应生成气体，说明含有羧基；④遇FeCl3溶液显紫色，说明含有酚羟基，根据其不饱和度知，还存在1个碳碳三键，则取代基为—OH、—C≡CCOOH，有邻、间、对3种结构；其中核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为2∶2∶1∶1的结构简式为。11．(1)bc(2)1,5-戊二酸　羧基、酯基(3)取代反应　CH3COOCH2CH3(4)(5)9　(6) 解析：观察A的结构简式，逆推R为乙酸乙酯，乙酸乙酯在乙醇钠作用下自身发生取代反应生成A。(1)氨基酸自身能发生脱水反应生成肽，b错误；蛋白质水溶液属于胶体，氨基酸的水溶液属于溶液，氨基酸的水溶液不能发生盐析，c错误。(4)氨与溴发生取代反应，引入氨基，另一种产物为溴化氢。(5)依题意，能发生水解反应和银镜反应，说明它含有甲酸酯基；T含2种官能团且1 mol T发生银镜反应能生成4 mol银，说明T分子含2个甲酸酯基，可以看成是丙烷分子上3个氢原子分别被2个HCOO—、1个—NH2取代。先取代两个甲酸酯基，得4种结构：、、、，再取代1个氨基，依次得3种、1种、3种、2种，共9种。(6)参照流程中E、F、G、H转化过程，制备氨基酸，先要在羧基的α位引入溴原子，再酯化，保护羧基；第三步氨基化、水解得到目标产物。