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2024届人教版高考化学一轮复习专题十五生物大分子有机合成十年高考题作业含答案
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这是一份2024届人教版高考化学一轮复习专题十五生物大分子有机合成十年高考题作业含答案，共53页。试卷主要包含了02×1024个电子，我国为人类科技发展作出巨大贡献，下列说法不正确的是，下列说法错误的是，下列说法正确的是，下列反应不属于取代反应的是等内容，欢迎下载使用。
1.(2022广东,9,2分)我国科学家进行了如图所示的碳循环研究。下列说法正确的是( )
A.淀粉是多糖,在一定条件下能水解成葡萄糖
B.葡萄糖与果糖互为同分异构体,都属于烃类
C.1 ml CO中含有6.02×1024个电子
D.22.4 L CO2被还原生成1 ml CO
答案 A 淀粉是多糖,在稀硫酸作催化剂且加热的条件下能水解生成葡萄糖,A项正确;葡萄糖和果糖分子式都是C6H12O6,互为同分异构体,但都不属于烃类,B项错误;1个CO分子中含有6+8=14个电子,故1 ml CO中约含有14×6.02×1023=8.428×1024个电子,C项错误;没有说明CO2的体积是否为标准状况下测定,无法计算CO2的物质的量,D项错误。
易错警示 根据气体体积计算物质的量时,一定要特别关注是否为标准状况(0 ℃,1.01×105 Pa),若不是标准状况,则气体摩尔体积未知,无法计算具体数值,若所给的量为物质的质量,则不必考虑温度、压强的影响。如果说明体积为标准状况下测定,还要看物质在标准状况下是不是气体,标准状况下不是气体的物质有H2O、C2H5OH、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HF、Br2、NO2、SO3、CS2、苯、碳原子数大于4的烃等。
2.(2022湖北,5,3分)化学物质与生命过程密切相关,下列说法错误的是( )
A.维生素C可以还原活性氧自由基
B.蛋白质只能由蛋白酶催化水解
C.淀粉可用CO2为原料人工合成
D.核酸可视为核苷酸的聚合产物
答案 B 维生素C具有还原性,A正确;蛋白质在酸、碱溶液中均可水解,B不正确;我国科学家已经在实验室实现二氧化碳合成淀粉,C正确;核酸是核苷酸单体聚合成的生物大分子化合物,D正确。
3.(2022江苏,1,3分)我国为人类科技发展作出巨大贡献。下列成果研究的物质属于蛋白质的是( )
A.陶瓷烧制 B.黑火药
C.造纸术 D.合成结晶牛胰岛素
答案 D 陶瓷为硅酸盐产品,黑火药的主要成分为硫黄、硝石和木炭,纸的主要成分为纤维素,结晶牛胰岛素的主要成分为蛋白质,故选D。
4.(2020浙江7月选考,14,2分)下列说法不正确的是( )
A.相同条件下等质量的甲烷、汽油、氢气完全燃烧,放出的热量依次增加
B.油脂在碱性条件下水解生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分
C.根据纤维在火焰上燃烧产生的气味,可以鉴别蚕丝与棉花
D.淀粉、纤维素、蛋白质都属于高分子化合物
答案 A 甲烷、汽油、氢气热值大小为氢气>甲烷>汽油,因此相同条件下等质量的甲烷、汽油、氢气完全燃烧放出的热量大小为氢气>甲烷>汽油,A项不正确;油脂是高级脂肪酸甘油酯,在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油,其中高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分,B项正确;棉花的主要成分是纤维素,蚕丝的主要成分是蛋白质,而蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味,C项正确;淀粉、纤维素、蛋白质都属于天然高分子化合物,D项正确。
5.(2018课标Ⅰ,8,6分)(改编)下列说法错误的是( )
A.蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖
B.绝大多数酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质
C.植物油含不饱和脂肪酸酯,能使Br2/CCl4褪色
D.淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖
答案 A 本题考查基本营养物质。果糖是单糖,A项说法错误。
易错易混 ①常见的糖类中,葡萄糖和果糖是单糖,不能水解。
②淀粉、纤维素的化学式形式相同,但不互为同分异构体;淀粉、纤维素的结构单元相同,水解最终产物都是葡萄糖。
6.(2018北京理综,10,6分)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构片段如下图。
下列关于该高分子的说法正确的是( )
A.完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境
B.完全水解产物的单个分子中,含有官能团—COOH或—NH2
C.氢键对该高分子的性能没有影响
D.结构简式为:
答案 B 根据芳纶纤维的结构片段图可推出合成芳纶纤维的单体为和。A项,两种单体的单个分子中,苯环上的氢原子化学环境都是一样的;C项,氢键的存在会提高该高分子的机械强度;D项,该高分子的结构简式为。
规律方法 将结构片段中水解可断开的化学键全部断开,即可判断出单体的结构。
7.(2018海南单科,11,4分)实验室常用乙酸与过量乙醇在浓硫酸催化下合成乙酸乙酯。下列说法正确的是( )
A.该反应的类型为加成反应
B.乙酸乙酯的同分异构体共有三种
C.可用饱和的碳酸氢钠溶液鉴定体系中是否有未反应的乙酸
D.该反应为可逆反应,加大乙醇的量可提高乙酸的转化率
答案 D A项,酯化反应属于取代反应,错误;B项,乙酸乙酯的酯类同分异构体有甲酸丙酯、甲酸异丙酯和丙酸甲酯,还存在不属于酯类的同分异构体,故不止三种,错误;C项,酯化反应中浓硫酸作催化剂,故反应后的混合溶液中存在H2SO4,若加入饱和NaHCO3溶液,肯定会产生CO2,无法说明是否存在乙酸,错误;D项,增加可逆反应中的一种反应物,另一种反应物的转化率会提高,正确。
8.(2017课标Ⅲ,8,6分)下列说法正确的是( )
A.植物油氢化过程中发生了加成反应
B.淀粉和纤维素互为同分异构体
C.环己烷与苯可用酸性KMnO4溶液鉴别
D.水可以用来分离溴苯和苯的混合物
答案 A 植物油中含有碳碳不饱和键,氢化过程中植物油与氢气发生了加成反应,A正确;淀粉和纤维素的聚合度不同,所以不互为同分异构体,B错误;环己烷与苯都不与酸性KMnO4溶液反应,所以不能用酸性KMnO4溶液鉴别环己烷与苯,C错误;溴苯与苯互溶,不能用水分离溴苯和苯的混合物,D错误。
命题分析 本题涉及的考点有油脂的加成反应、淀粉和纤维素结构、有机物的分离与鉴别,考查了考生基础知识的再现能力,体现了“宏观辨识与微观探究”学科核心素养。
9.(2016天津理综,2,6分)下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是( )
A.蛋白质水解的最终产物是氨基酸
B.氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性
C.α-氨基丙酸与α-氨基苯丙酸混合物脱水成肽,只生成2种二肽
D.氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子,在电场作用下向负极移动
答案 A 氨基酸遇重金属离子不会变性,B错误;α-氨基丙酸与α-氨基苯丙酸混合物脱水成肽,能生成4种二肽,C错误;氨基酸溶于过量NaOH溶液中生成的离子为阴离子,在电场作用下向正极移动,D错误。
10.(2015海南,9)下列反应不属于取代反应的是( )
A.淀粉水解制葡萄糖
B.石油裂解制丙烯
C.乙醇与乙酸反应制乙酸乙酯
D.油脂与浓NaOH反应制高级脂肪酸钠
答案 B 淀粉水解制葡萄糖,为水解反应,也属于取代反应,A项错误;石油裂解制丙烯,为大分子转化为小分子的反应,不属于取代反应,B项正确;乙醇与乙酸反应制乙酸乙酯,为酯化反应,也属于取代反应,C项错误;油脂与浓NaOH反应制高级脂肪酸钠,为油脂的水解反应,也属于取代反应,D项错误。
11.(2015福建理综,7,6分)下列关于有机化合物的说法正确的是( )
A.聚氯乙烯分子中含碳碳双键
B.以淀粉为原料可制取乙酸乙酯
C.丁烷有3种同分异构体
D.油脂的皂化反应属于加成反应
答案 B 氯乙烯分子中含有碳碳双键,通过加聚反应生成的聚氯乙烯分子中没有碳碳双键,故A错误;以淀粉为原料可以制备乙醇,乙醇可被氧化生成乙酸,故可以制取乙酸乙酯,所以B正确;丁烷只有正丁烷、异丁烷两种同分异构体,故C错误;油脂的皂化反应属于水解反应(取代反应),故D错误。
12.(2014广东理综,7,4分)生活处处有化学。下列说法正确的是 ( )
A.制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金
B.做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体
C.煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的饱和酯类
D.磨豆浆的大豆富含蛋白质,豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸
答案 A 不锈钢是铁、碳、铬、镍等组成的合金,A项正确;棉和麻的主要成分为纤维素,与淀粉不互为同分异构体,B项错误;花生油和牛油均属油脂,都能发生皂化反应,但前者为烃基中含较多不饱和键的植物油,后者为烃基中一般不含或含较少不饱和键的动物油,C项错误;豆浆煮沸后蛋白质不会水解成氨基酸,而是发生了变性,D项错误。
13.(2013广东理综,7,4分)下列说法正确的是( )
A.糖类化合物都具有相同的官能团
B.酯类物质是形成水果香味的主要成分
C.油脂的皂化反应生成脂肪酸和丙醇
D.蛋白质的水解产物都含有羧基和羟基
答案 B 糖类化合物是指多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物,A项错误;油脂的皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解反应,应生成高级脂肪酸盐和甘油,C项错误;蛋白质的水解产物是氨基酸,都含有羧基和氨基,D项错误;水果有香味主要是由于含有酯类化合物,B项正确。
14.(2013福建理综,7,6分)下列关于有机化合物的说法正确的是 ( )
A.乙酸和乙酸乙酯可用Na2CO3溶液加以区别
B.戊烷(C5H12)有两种同分异构体
C.乙烯、聚氯乙烯和苯分子中均含有碳碳双键
D.糖类、油脂和蛋白质均可发生水解反应
答案 A A项,乙酸和Na2CO3溶液反应有气泡产生,而乙酸乙酯和Na2CO3溶液混合不发生反应,但静置会分层。B项,戊烷有正、异、新三种同分异构体;C项,聚氯乙烯的结构为,无碳碳双键,苯分子中碳碳之间的键为介于单键和双键之间的独特的键;D项糖类中的单糖如葡萄糖不能发生水解反应。
15.(2013山东理综,7,4分)化学与生产和生活密切相关,下列说法正确的是( )
A.聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应
B.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
C.合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料
D.利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程
答案 D 聚乙烯的结构简式是?CH2—CH2?,分子中无不饱和键,不能发生加成反应,A项错误;煤的气化和液化均是化学变化,B项错误;碳纤维的主要成分是碳,不属于有机高分子材料,C项错误;粮食的主要成分是淀粉,先发生水解得到葡萄糖,葡萄糖再在酒化酶的作用下转化为乙醇,D项正确。
16.(2012北京,11,6分)下列说法正确的是( )
A.天然植物油常温下一般呈液态,难溶于水,有恒定的熔点、沸点
B.麦芽糖与蔗糖的水解产物均含葡萄糖,故二者均为还原型二糖
C.若两种二肽互为同分异构体,则二者的水解产物不一致
D.乙醛、氯乙烯和乙二醇均可作为合成聚合物的单体
答案 D A项,天然植物油的主要成分为高级脂肪酸甘油酯,有单甘油酯、混甘油酯等,属混合物,故无恒定的熔点、沸点;B项,麦芽糖是还原型二糖,蔗糖不是还原型二糖;C项,H2N—R1—CONH—R2—COOH与H2N—R2—CONH—R1—COOH互为同分异构体,水解产物相同;D项,乙醛能与酚类发生类似甲醛与苯酚的缩聚反应。
17.(2011福建,8,6分)下列关于有机化合物的认识不正确的是( )
A.油脂在空气中完全燃烧转化为水和二氧化碳
B.蔗糖、麦芽糖的分子式都是C12H22O11,二者互为同分异构体
C.在水溶液里,乙酸分子中的—CH3可以电离出H+
D.在浓硫酸存在下,苯与浓硝酸共热生成硝基苯的反应属于取代反应
答案 C CH3COOH分子中的氢氧键断裂而电离出H+,—CH3不能电离。
18.(2011北京,7,6分)下列说法不正确的是( )
A.麦芽糖及其水解产物均能发生银镜反应
B.用溴水即可鉴别苯酚溶液、2,4-己二烯和甲苯
C.在酸性条件下,CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH
D.用甘氨酸()和丙氨酸()缩合最多可形成4种二肽
答案 C C项,由酯化反应的实质“酸脱羟基醇脱氢”可知其水解后18O应在醇中。
19.(2011山东理综,11,4分)下列与有机物结构、性质相关的叙述错误的是( )
A.乙酸分子中含有羧基,可与NaHCO3溶液反应生成CO2
B.蛋白质和油脂都属于高分子化合物,一定条件下都能水解
C.甲烷和氯气反应生成一氯甲烷与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同
D.苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键
答案 B 油脂能水解,但属于有机小分子化合物。
20.(2011广东,7,4分)下列说法正确的是( )
A.纤维素和淀粉遇碘水均显蓝色
B.蛋白质、乙酸和葡萄糖均属电解质
C.溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯
D.乙酸乙酯和食用植物油均可水解生成乙醇
答案 C 纤维素遇碘水不变蓝,A项错误;葡萄糖是非电解质,B项错误;溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热发生消去反应生成乙烯,C项正确;食用植物油水解生成甘油,不生成乙醇,D项错误。
考点二 高分子化合物
1.(2022北京,11,3分)高分子Y是一种人工合成的多肽,其合成路线如下:
下列说法不正确的是( )
A.F中含有2个酰胺基
B.高分子Y水解可得到E和G
C.高分子X中存在氢键
D.高分子Y的合成过程中进行了官能团保护
答案 B 由F的结构简式可知,F中含有两个酰胺基(),A正确;高分子Y水解生成和,而不是E和G,B错误;高分子X中含有酰胺基,则存在氢键,C正确;为防止氨基(—NH2)与G发生缩聚反应,所以高分子Y的合成过程中E→F的目的是保护氨基,D正确。
名师点睛 观察各物质结构可知E→F的目的是保护氨基,不用分析反应机理。高分子Y中含有酰胺基,酰胺基在一定条件下水解生成含有氨基和羧基的物质。
2.(2022海南,4,2分)化学物质在体育领域有广泛用途。下列说法错误的是( )
A.涤纶可作为制作运动服的材料
B.纤维素可以为运动员提供能量
C.木糖醇可用作运动饮料的甜味剂
D.“复方氯乙烷气雾剂”可用于运动中急性损伤的镇痛
答案 B 涤纶面料是日常生活中常用的一种化纤服装面料,A项正确;纤维素在人体内不发生水解,无法提供能量,B项错误;木糖醇是生活中常用的甜味剂,如可用于口香糖、冷饮、甜点、牛奶、咖啡等,C项正确;氯乙烷具有冷冻麻醉作用,可用于运动中各种急性损伤的镇痛,D项正确。
3.(2022河北,3,3分)化学是材料科学的基础。下列说法错误的是( )
A.制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料
B.制造阻燃或防火线缆的橡胶不能由加聚反应合成
C.制造特种防护服的芳纶纤维属于有机高分子材料
D.可降解聚乳酸塑料的推广应用可减少“白色污染”
答案 B 氮化铝是一种高温结构陶瓷,属于新型的无机非金属材料,A项正确;合成橡胶的单体如1,3-丁二烯中含有碳碳双键,通过加聚反应制得合成橡胶,B项错误;芳纶纤维为合成纤维,属于有机高分子材料,C项正确;可降解聚乳酸塑料的推广应用,可以减少难以降解塑料的使用,从而减少“白色污染”,D项正确。
4.(2022湖南,3,3分)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:
下列说法错误的是( )
A.m=n-1
B.聚乳酸分子中含有两种官能团
C.1 ml乳酸与足量的Na反应生成1 ml H2
D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
答案 B 由合成路线可知,m=n-1,A项正确;聚乳酸分子中含有酯基、羧基、羟基三种官能团,B项错误;羧基、羟基均能与Na反应产生氢气,故1 ml乳酸与足量的Na反应能生成1 ml H2,C项正确;两分子乳酸反应能生成含六元环的分子,该分子的结构简式为,D项正确。
5.(2022山东,4,2分)下列高分子材料制备方法正确的是( )
A.聚乳酸()由乳酸经加聚反应制备
B.聚四氟乙烯(?CF2—CF2?)由四氟乙烯经加聚反应制备
C.尼龙-66
{}由己胺和己酸经缩聚反应制备
D.聚乙烯醇()由聚乙酸乙烯酯()经消去反应制备
答案 B 聚乳酸由乳酸分子间脱水发生缩聚反应制备,A项错误;聚四氟乙烯由四氟乙烯(CF2CF2)经加聚反应制备,B项正确;由尼龙-66的结构简式知,其由己二胺和己二酸经缩聚反应制备,C项错误;聚乙烯醇由聚乙酸乙烯酯经水解(取代)反应制备,D项错误。
考点三 有机合成方法
1.(2022北京,17,10分)碘番酸是一种口服造影剂,用于胆部X-射线检查。其合成路线如下:
已知:R1COOH+R2COOH
(1)A可发生银镜反应,A分子含有的官能团是 。
(2)B无支链,B的名称是 。B的一种同分异构体,其核磁共振氢谱只有一组峰,结构简式是 。
(3)E为芳香族化合物,E→F的化学方程式是 。
(4)G中含有乙基,G的结构简式是 。
(5)碘番酸分子中的碘位于苯环上不相邻的碳原子上。碘番酸的相对分子质量为571,J的相对分子质量为193。碘番酸的结构简式是 。
(6)口服造影剂中碘番酸含量可用滴定分析法测定,步骤如下。
步骤一:称取a mg口服造影剂,加入Zn粉、NaOH溶液,加热回流,将碘番酸中的碘完全转化为I-,冷却、洗涤、过滤,收集滤液。
步骤二:调节滤液pH,用b ml·L-1AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液的体积为c mL。
已知口服造影剂中不含其他含碘物质。计算口服造影剂中碘番酸的质量分数 。
答案 (1)醛基
(2)正丁酸
(3)+HNO3+H2O
(4)
(5)
(6)571bc3a
解析 结合题给信息和有机物的转化关系知,A发生氧化反应生成B,且A可发生银镜反应,则A含有醛基,B无支链,故A为CH3CH2CH2CHO,B为CH3CH2CH2COOH;B发生已知中反应生成D,则D为;E为芳香族化合物,结合E的分子式可知E为,E在浓硫酸作用下与发烟硝酸在0 ℃下发生硝化反应生成F,结合J的结构简式,则F为;在催化剂作用下,D与F反应生成B和G,G中含有乙基,由G的分子式和J的结构简式可知G为;G在镍作催化剂条件下,与铝、氢氧化钠发生还原反应后,调节溶液pH生成J,J与氯化碘发生取代反应生成碘番酸()。
(2)B的同分异构体中只有一种化学环境的氢说明同分异构体分子的结构对称,分子中含有2个醚键和1个六元环,结构简式为。
(3)E→F的反应为在浓硫酸作用下,与发烟硝酸在0 ℃下发生硝化反应生成和水,据此可写出反应的化学方程式。
(5)由相对分子质量的差值可知,J中苯环上的3个H被I取代生成碘番酸,且I位于苯环上不相邻的碳原子上,可知碘番酸的结构简式为。
(6)由题给信息知,碘番酸和硝酸银之间存在关系:~3I-~3AgNO3,由滴定消耗c mL b ml·L-1硝酸银溶液知,碘番酸的质量分数为bml·L-1×c×10-3L×13×571 g·ml-1a×10-3g=571bc3a。
2.(2022广东,21,14分)基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物Ⅰ为原料,可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
(1)化合物Ⅰ的分子式为 ,其环上的取代基是 (写名称)。
(2)已知化合物Ⅱ也能以Ⅱ'的形式存在。根据Ⅱ'的结构特征,分析预测其可能的化学性质,参考①的示例,完成下表。
(3)化合物Ⅳ能溶于水,其原因是 。
(4)化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应是原子利用率100%的反应,且1 ml Ⅳ与1 ml化合物a反应得到2 ml Ⅴ,则化合物a为 。
(5)化合物Ⅵ有多种同分异构体,其中含结构的有 种,核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为 。
(6)选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物Ⅷ的单体。
写出Ⅷ的单体的合成路线(不用注明反应条件)。
答案 (1)C5H4O2 醛基
(2)②—CHO 银氨溶液(新制氢氧化铜)
—COONH4(—COONa)
③—COOH CH3CH2OH —COOCH2CH3 取代反应
(3)化合物Ⅳ中含有羧基,羧基是亲水基
(4)CH2 CH2(乙烯)
(5)2
(6)
解析 (1)根据化合物Ⅰ的结构,可知化合物Ⅰ的分子式为C5H4O2,注意题中要求书写的是环上的取代基,不是所含官能团。(2)Ⅱ'的结构中除碳碳双键外,还含有醛基,可与银氨溶液、新制氢氧化铜发生氧化反应,分别生成羧酸铵、羧酸钠;还含有羧基,可与醇在浓硫酸、加热条件下发生取代反应(酯化反应)生成酯。(3)化合物Ⅳ中含有羧基,羧基是亲水基,故Ⅳ能溶于水。(4)原子利用率100%说明该反应生成物中只有Ⅴ,即Ⅳ+a 2Ⅴ,Ⅳ的分子式为C4H4O4,Ⅴ的分子式为C3H4O2,故a的分子式为C2H4,为乙烯。(5)Ⅵ的分子式为C3H6O,不饱和度为1,故含结构的可能为饱和一元醛或饱和一元酮,其中醛为,酮为,共2种;核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为。(6)根据高分子化合物Ⅷ的结构简式可知其是由单体通过加聚反应合成的,该单体为酯类,可通过和发生酯化反应合成,根据题中要求只能选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考题中Ⅳ到Ⅶ的路线,可知应选用,可由与a(CH2 CH2)得到,再依次制得、。
疑难突破 (6)中通过逆推可知该高分子单体为烯酯,因此需要羧酸和醇来合成,而题中要求“选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料”,故不能直接选择一元酸和一元醇作为原料,结合题给路线,可确定应由制得合成该单体的一元酸和一元醇。
3.(2022海南,18,14分)黄酮哌酯是一种解痉药,可通过如下路线合成:
回答问题:
(1)A→B的反应类型为 。
(2)已知B为一元强酸,室温下B与NaOH溶液反应的化学方程式为 。
(3)C的化学名称为 ,D的结构简式为 。
(4)E和F可用 (写出试剂)鉴别。
(5)X是F的同分异构体,符合下列条件。X可能的结构简式为 (任写一种)。
①含有酯基
②含有苯环
③核磁共振氢谱有两组峰
(6)已知酸酐能与羟基化合物反应生成酯。写出下列F→G反应方程式中M和N的结构简式 、 。
(7)设计以为原料合成的路线(其他试剂任选)。
已知:+CO2
答案 (1)取代反应或磺化反应
(2)+NaOH+H2O
(3)苯酚
(4)FeCl3溶液(或其他合理答案)
(5)或
(6) H2O
(7)
解析 (3)D与CH3CH2COCl发生取代反应生成E和HCl,由E逆推出D的结构简式为。(4)E中不含酚羟基,F中含有酚羟基,可用FeCl3溶液鉴别。(5)X分子中含有酯基和苯环,共有两种氢原子,则结构高度对称,符合条件的X的结构简式为或。(6)根据题给F→G反应的方程式结合原子守恒可得出除了G还生成H2O和苯甲酸()。(7)结合A→B可将转化为;由已知信息+CO2,可知甲基氧化为羧基应在—SO3H转化为—OH之后,结合B→C、D→E,将转化为;由于酚羟基容易被氧化,故先将氧化为,再结合E→F将转化为。
4.(2022河北,18,15分)舍曲林(Sertraline)是一种选择性5-羟色胺再摄取抑制剂,用于治疗抑郁症,其合成路线之一如下:
已知:
(ⅰ)手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子
(ⅱ)
(ⅲ)+
回答下列问题:
(1)①的反应类型为 。
(2)B的化学名称为 。
(3)写出一种能同时满足下列条件的D的芳香族同分异构体的结构简式 。
(a)红外光谱显示有键;(b)核磁共振氢谱有两组峰,峰面积比为1∶1。
(4)合成路线中,涉及手性碳原子生成的反应步骤为 、 (填反应步骤序号)。
(5)H→I的化学方程式为 ;该反应可能生成与I互为同分异构体的两种副产物,其中任意一种的结构简式为 (不考虑立体异构)。
(6)W是一种姜黄素类似物,以香兰素()和环己烯()为原料,设计合成W的路线(无机及两个碳以下的有机试剂任选)。
W
答案 (1)氧化反应
(2)3,4-二氯苯甲酸
(3)
(4)⑥ ⑨
(5)+HCl 或
(6)
解析 A在KMnO4作用下,甲基被氧化为羧基,得到B(),B中羧基上的—OH被SOCl2中的Cl取代得到C,C中羰基上的Cl原子与苯发生取代反应得到D,D中酮羰基在和(CH3)3COK共同作用下生成碳碳双键得到E,E在一定条件下脱去酯基生成F,F中的碳碳双键加氢得到G,G与SOCl2反应得到H(),H脱去HCl得到I(),I中的酮羰基发生已知(ⅱ)的反应得到目标产物舍曲林。
(1)①是中的甲基被KMnO4氧化为羧基的反应,反应类型是氧化反应。
(2)B的结构简式是,名称是3,4-二氯苯甲酸。
(3)由D的结构简式可知,其分子式为C13H8Cl2O,能满足核磁共振氢谱有两组峰,且峰面积比为1∶1的结构应是对称结构,又含有C O键,则该芳香族同分异构体的结构简式为。
(4)手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子,题给合成路线中有手性碳原子的物质是G()、H()、I()和Sertraline(),则涉及手性碳原子生成的反应步骤为⑥和⑨。
(5)H→I是H中羰基上的Cl与苯环上的H脱去HCl,形成一个环,反应的化学方程式为+HCl;当H中羰基上的Cl与另一苯环上的H发生反应时,则得到与I互为同分异构体的副产物,有和。
(6)根据已知(ⅲ)的反应,1个W分子可由2个与1个反应得到,可与H2O加成生成,再氧化得到,据此设计合成路线。
5.(2022湖北,17,14分)化合物F是制备某种改善睡眠药物的中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A→B的反应类型是 。
(2)化合物B核磁共振氢谱的吸收峰有 组。
(3)化合物C的结构简式为 。
(4)D→E的过程中,被还原的官能团是 ,被氧化的官能团是 。
(5)若只考虑氟的位置异构,则化合物F的同分异构体有 种。
(6)已知A→D、D→E和E→F的产率分别为70%、82%和 80%,则A→F的总产率为 。
(7)Pd配合物可催化E→F转化中键断裂,也能催化反应①。
反应①:
+
为探究有机小分子催化反应①的可能性,甲、乙两个研究小组分别合成了有机小分子S-1(结构如下图所示)。在合成S-1的过程中,甲组使用了Pd催化剂,并在纯化过程中用沉淀剂除Pd;乙组未使用金属催化剂。研究结果显示,只有甲组得到的产品能催化反应①。
S-1
根据上述信息,甲、乙两组合成的S-1产品催化性能出现差异的原因是 。
答案 (1)取代反应(或酯化反应) (2)5
(3)
(4)酯基 碳碳双键
(5)5 (6)45.92% (7)单独的S-1不能催化,甲组合成的物质中有Pd残留
解析 (1)根据A和B的结构简式及反应条件可知A→B的反应为酯化反应,也属于取代反应;(2)B的结构不对称,有5种H,故核磁共振氢谱有5组吸收峰;(3)B与CH3I反应生成C,结合B、D的结构简式及C→D的反应条件可知C的结构简式为;(4)E中存在环状酯结构,逆推可得反应过程中生成,再结合D中两种官能团的位置及支链中碳原子的个数,可知D中碳碳双键被氧化,酯基被还原;(5)根据对称性,中有6种氢原子,故F有5种同分异构体;(6)A→F的产率为70%×82%×80%=45.92%;(7)甲、乙两组都合成了S-1,但只有使用了Pd催化剂的甲组产品才能催化反应①,说明有机小分子S-1不是反应①的催化剂,根据“Pd配合物也能催化反应①”可知,甲组使用的Pd催化剂可与S-1中的N原子配位,生成的配合物催化了反应①。
6.(2022湖南,19,15分)物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
(C12H14O4)B(C12H16O4)C(C12H14O3)D(C15H18O5)G
已知:①+[Ph3P+CH2R']Br-
②
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为 、 ;
(2)F→G、G→H的反应类型分别是 、 ;
(3)B的结构简式为 ;
(4)C→D反应方程式为 ;
(5)是一种重要的化工原料,其同分异构体中能够发生银镜反应的有 种(考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为 ;
(6)I中的手性碳原子个数为 (连四个不同的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子);
(7)参照上述合成路线,以和为原料,设计合成的路线(无机试剂任选)。
答案 (1)醚键 醛基
(2)取代反应 加成反应
(3)
(4)+H2O
(5)5
(6)1
(7)
解析 根据A的结构简式及B的分子式结合已知①,可以推出B为;B和C分子式相差2个H,说明B发生加成反应,C为;结合已知②,可推知D为。
(5)的同分异构体中有—CHO,共2个不饱和度,可能有一个,则为CH3—CHCH—CHO(有顺反异构,2种)、CH2CH—CH2—CHO和,还可能是环状为,共5种;核磁共振氢谱中峰面积之比为4∶1∶1的结构为。
(6)I中标*的C原子为手性碳原子,结构如下。
(7)运用逆向思维,参考H→I的转化可知产物由(标记为①)在碱存在条件下生成。参考G→H的转化可知①由与在碱存在下反应生成,与对比分析可以得出,先加成再氧化可得。
方法技巧
巧解有机合成题
1.构建合成模型:抓住“原料→反应→产物”这个过程,从原料到目标产物,往往题中会设置很多有机反应,对那些未学过的反应则设置一些新的信息。在做题时首先圈出反应条件(不熟悉的部分一定要和已知信息对接)。通过观察物质之间结构、组成的差异,同时参考本题给予的信息,找到原料合成最终产物的主线,做到心中有目标。
2.构建推断模型:有机推断的核心是推断出各有机物的结构。由于目标产物由原料合成得到,原料的碳骨架结构必然会在目标产物中呈现,比较原料和产物的碳骨架结构和官能团的变化,充分利用切割模型和有机化合物中各种官能团的性质,推断出各有机物的结构。
7.(2022江苏,15,15分)化合物G可用于药用多肽的结构修饰,其人工合成路线如下:
(1)A分子中碳原子的杂化轨道类型为 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)D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分子中含有4种不同化学环境的氢原子;②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有2种含氧官能团,2种产物均能被银氨溶液氧化。
(4)F的分子式为C12H17NO2,其结构简式为 。
(5)已知:(R和R'表示烃基或氢,R″表示烃基);
写出以和CH3MgBr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)。
答案 (1)sp3、sp2 (2)取代反应
(3) (4)
(5)
解析 (1)A分子中与苯环直接相连的碳原子采取sp3杂化,其他碳原子都采取sp2杂化。(2)B→C是氯原子取代了羟基。(3)“分子中含有4种不同化学环境的氢原子”,说明分子结构对称程度很高;“碱性条件水解”,说明含有酯基;“酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有2种含氧官能团,2种产物均能被银氨溶液氧化”,说明是甲酸形成的酯,且苯环上含有醛基,由此可写出其结构简式为。(4)F的分子式为C12H17NO2,G的分子式是C11H15NO2,F→G发生的是酯基的水解反应,结合E、G的结构简式可推出F的结构简式为。(5)已知信息可看成是羰基的加成反应;已知信息+可看成是一分子酮断开碳氧双键,另一分子酮断开两个α碳氢键,生成了碳碳双键。中有6个碳原子,中含8个碳原子,故需要2个CH3MgBr参与反应,结合已知信息和题干中D→E的反应,可得合成路线。
8.(2022全国甲,36,15分)用N-杂环卡宾碱(NHC base)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物H的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 。
(2)反应②涉及两步反应,已知第一步反应类型为加成反应,第二步的反应类型为 。
(3)写出C与Br2/CCl4反应产物的结构简式 。
(4)E的结构简式为 。
(5)H中含氧官能团的名称是 。
(6)化合物X是C的同分异构体,可发生银镜反应,与酸性高锰酸钾反应后可以得到对苯二甲酸,写出X的结构简式 。
(7)如果要合成H的类似物H’(),参照上述合成路线,写出相应的D’和G’的结构简式 、 。H’分子中有 个手性碳(碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳)。
答案 (1)苯甲醇
(2)消去反应
(3)
(4)
(5)酯基、羰基(或酮羰基)、硝基
(6)
(7) 5
解析 (1)由反应①的反应条件和A的分子式、B的结构简式知,反应①为醇的催化氧化反应,故A为,化学名称为苯甲醇。
(2)反应②过程为+CH3CHO。
(3)C分子中含有碳碳双键,可以与Br2的CCl4溶液发生加成反应生成,在碱性条件下再发生消去反应得到D。
(4)根据B和F的结构简式,再结合E的化学式和反应条件可推出E为。
(5)根据H的结构简式知,H中含氧官能团的名称是酯基、羰基(或酮羰基)和硝基。
(6)X可发生银镜反应说明分子中含有醛基,与酸性高锰酸钾反应后得到对苯二甲酸说明在苯环上含有两个取代基且处于对位,再结合C的化学式(C9H8O)知,X为。
(7)根据H’的结构简式和题给合成路线中反应⑥知,D’为,G’为;根据手性碳的定义,分析H’的结构简式知,H’分子中含有5个手性碳,如图所示(标记*的为手性碳)。
9.(2022全国乙,36,15分)左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一,以下是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化,忽略立体化学):
已知:化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。
回答下列问题:
(1)A的化学名称是 。
(2)C的结构简式为 。
(3)写出由E生成F反应的化学方程式 。
(4)E中含氧官能团的名称为 。
(5)由G生成H的反应类型为 。
(6)I是一种有机物形成的盐,结构简式为 。
(7)在E的同分异构体中,同时满足下列条件的总数为 种。
a)含有一个苯环和三个甲基;
b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳;
c)能发生银镜反应,不能发生水解反应。
上述同分异构体经银镜反应后酸化,所得产物中,核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6∶3∶2∶1)的结构简式为 。
答案 (1)3-氯丙烯
(2)
(3)+H2O
(4)羧基、羟基
(5)取代反应
(6)
(7)10
解析 (1)从碳碳双键端点碳原子开始编号,氯原子位于3号碳原子上,故命名为3-氯丙烯。
(2)结合C的分子式,对照B和D的结构简式可得C的结构简式。
(3)因F不能和饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳,则E中—COOH与—OH之间发生酯化反应生成F。
(4)E中含有羧基(—COOH)和羟基(—OH)两种含氧官能团。
(5)G→H为,即—Cl取代G中—OH。
(6)对比H和J的结构简式,可知盐I中的阴离子为,再结合I的分子式可推知I的结构简式。
(7)满足条件的E的同分异构体中含有1个苯环、3个甲基、1个羧基、1个醛基,将—COOH和—CHO排在苯环的邻、间、对位置,再插入3个甲基(—CH3)可得:、、
、、
、、
、、
、,共有10种。上述同分异构体经银镜反应后酸化,—CHO转化为—COOH,所得产物中,核磁共振氢谱显示有四组氢(即含有四种等效氢)且氢原子数量比为6∶3∶2∶1,即2个—CH3处于对称位置,2个—COOH处于对称位置。
方法技巧 解答该题的难点是第(7)小题中,E的同分异构体数目的判断。解答思路是确定苯环上取代基的种类和数目→确定—COOH和—CHO的邻、间、对位置→插入3个—CH3。
10.(2022山东,19,12分)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
AB(C9H10O4)E(C22H20O3)F(C22H19BrO3)G(C33H35NO3)
已知:
Ⅰ.PhOH+PhCH2ClPhOCH2PhPhOH Ph—=
Ⅱ.PhCOOC2H5+R,R'=H,烷基,酰基
Ⅲ.R1Br+R2NHCH2PhR1,R2=烷基
回答下列问题:
(1)A→B反应条件为 ;B中含氧官能团有 种。
(2)B→C反应类型为 ,该反应的目的是 。
(3)D结构简式为 ;E→F的化学方程式为 。
(4)H的同分异构体中,仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有 种。
(5)根据上述信息,写出以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备的合成路线。
答案 (1)浓硫酸,加热 2 (2)取代反应 保护酚羟基 (3)CH3COOC2H5 +Br2+HBr
(4)6 (5)
解析 由C的结构简式和B→C的反应条件及已知Ⅰ和B的分子式可知,B为;在浓硫酸作用下,A()与乙醇共热发生酯化反应生成B;结合已知Ⅱ可知C与D(CH3COOC2H5)发生反应生成E();E在乙酸作用下与溴发生取代反应生成F();F与(CH3)3CNHCH2Ph发生已知Ⅲ的取代反应生成G();G在Pd-C作催化剂条件下与氢气反应生成H。(1)B中含氧官能团为羟基、酯基,共有2种。(2)B→C的反应为在碳酸钾作用下与PhCH2Cl发生取代反应生成和HCl,由B和H都含有酚羟基可知,B→C的目的是保护酚羟基。(4)由H的同分异构体仅含有—OCH2CH3和—NH2和苯环结构可知,该同分异构体可以视作、、分子中苯环上的氢原子被—NH2取代所得结构,所得结构分别有1、3、2种,共有6种。(5)由题给信息可知,以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯制备的合成步骤为在碳酸钾作用下与PhCH2Cl发生取代反应生成,与CH3CH2COOC2H5在NaH条件下发生已知Ⅱ反应生成,在Pd-C作催化剂条件下与氢气反应生成。
11.(2022浙江1月选考,31,12分)化合物H是一种具有多种生物活性的天然化合物。某课题组设计的合成路线如下(部分反应条件已省略):
D
E
F
G
已知:R1BrR1MgBr;
+
请回答:
(1)下列说法不正确的是 。
A.化合物A不易与NaOH溶液反应
B.化合物E和F可通过红外光谱区别
C.化合物F属于酯类物质
D.化合物H的分子式是C20H12O5
(2)化合物M的结构简式是 ;化合物N的结构简式是 ;化合物G的结构简式是 。
(3)补充完整C→D的化学方程式+2+2Na 。
(4)写出2种同时符合下列条件的化合物B的同分异构体的结构简式(不包括立体异构体) 。
①有两个六元环(不含其他环结构),其中一个为苯环
②除苯环外,结构中只含2种不同的氢
③不含—O—O—键及—OH
(5)以化合物苯乙炔()、溴苯和环氧乙烷()为原料,设计如图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。
答案(1)CD
(2)
(3)
(4)、、、
、(任写2种)
(5)
解析(1)A项,化合物A中含有溴原子,故能与NaOH溶液反应,但苯环上的溴原子被取代的条件比较苛刻,正确;B项,化合物E中含有羟基,F中不含羟基,故可用红外光谱进行区分,正确;C项,F中不含酯基,故不属于酯类,错误;D项,化合物H的分子式为C20H14O5,错误。
(2)对比A和B的结构简式,可知—C取代A中溴原子生成B,推知M的结构简式为;根据已知信息可知,D→E发生类似反应,根据E逆推得D的结构简式为、N的结构简式为;根据已知信息,由F的结构简式可推知G的结构简式为。
(3)C分子中羟基与金属钠发生置换反应生成醇钠和氢气,醇钠中的钠原子再被取代生成醚键,因此可写出C→D的化学方程式。
(4)符合条件的B的同分异构体中含有两个六元环,除去一个苯环外,还剩下5个C、3个O,分子中不含—O—O—键和—OH且含有两种氢原子(除苯环上的氢原子),可知形成2个双键,含1个和2个—CH2—两种等效氢基团的对称结构,符合条件的结构简式见答案。
(5)根据目标产物的结构简式结合已知信息逆推得,进而逆推得;再利用已知信息得,据此设计出合成路线。
12.(2022浙江6月选考,31,12分)某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
已知:①;
②
请回答:
(1)下列说法不正确的是 。
A.硝化反应的试剂可用浓硝酸和浓硫酸
B.化合物A中的含氧官能团是硝基和羧基
C.化合物B具有两性
D.从C→E的反应推测,化合物D中硝基间位氯原子比邻位的活泼
(2)化合物C的结构简式是 ;氯氮平的分子式是 ;化合物H成环得氯氮平的过程中涉及两步反应,其反应类型依次为 。
(3)写出E→G的化学方程式: 。
(4)设计以和CH3NH2为原料合成的路线(用流程图表示,无机试剂任选)。
(5)写出同时符合下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式 。
①1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有3种不同化学环境的氢原子,有N—H键。
②分子中含一个环,其成环原子数≥4。
答案 (1)D
(2) C18H19ClN4 加成反应、消去反应
(3)++CH3OH
(4)CH2CH2;CH2CH2 CH3CH2Cl;
NH3
(5)
解析 由H的结构简式结合合成路线,可知发生硝化反应生成的再发生氧化反应生成A,A还原生成的B为,B与CH3OH发生酯化反应生成的C为,C与D发生取代反应生成的E为;由已知信息②知,E与F发生取代反应生成的G为。(1)C项,化合物B中有—NH2、—COOH,具有两性。D项,由E的结构可知,C与D中硝基邻位的氯原子发生取代反应,故D中硝基邻位氯原子比间位氯原子活泼,错误。(2)化合物H成环得氯氮平的过程中,H分子中氨基与羰基先发生加成反应生成,再发生消去反应得到氯氮平。(3)模仿,可写出E→G的化学方程式。(4)用逆合成分析如下:⇒
。
(5)由题知,F的分子式为C5H12N2,分子中只有3种不同化学环境的氢原子,说明分子高度对称。当成环原子数为4时,符合条件的结构为;当成环原子数为5时,符合条件的结构为、和;当成环原子数为6或7时,氢原子种类均超过3种,不合题意。
解题点睛 充分挖掘题给已知信息①、②并迁移应用到物质的推断及合成中,如氯氮平的合成路线中C→E、E→G及的合成中均有涉及。
序
号
结构
特征
可反
应的
试剂
反应形成
的新结构
反应
类型
①
—CHCH—
H2
—CH2—CH2—
加成反应
②
氧化反应
③
1.(2022广东,9,2分)我国科学家进行了如图所示的碳循环研究。下列说法正确的是( )
A.淀粉是多糖,在一定条件下能水解成葡萄糖
B.葡萄糖与果糖互为同分异构体,都属于烃类
C.1 ml CO中含有6.02×1024个电子
D.22.4 L CO2被还原生成1 ml CO
答案 A 淀粉是多糖,在稀硫酸作催化剂且加热的条件下能水解生成葡萄糖,A项正确;葡萄糖和果糖分子式都是C6H12O6,互为同分异构体,但都不属于烃类,B项错误;1个CO分子中含有6+8=14个电子,故1 ml CO中约含有14×6.02×1023=8.428×1024个电子,C项错误;没有说明CO2的体积是否为标准状况下测定,无法计算CO2的物质的量,D项错误。
易错警示 根据气体体积计算物质的量时,一定要特别关注是否为标准状况(0 ℃,1.01×105 Pa),若不是标准状况,则气体摩尔体积未知,无法计算具体数值,若所给的量为物质的质量,则不必考虑温度、压强的影响。如果说明体积为标准状况下测定,还要看物质在标准状况下是不是气体,标准状况下不是气体的物质有H2O、C2H5OH、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HF、Br2、NO2、SO3、CS2、苯、碳原子数大于4的烃等。
2.(2022湖北,5,3分)化学物质与生命过程密切相关,下列说法错误的是( )
A.维生素C可以还原活性氧自由基
B.蛋白质只能由蛋白酶催化水解
C.淀粉可用CO2为原料人工合成
D.核酸可视为核苷酸的聚合产物
答案 B 维生素C具有还原性,A正确;蛋白质在酸、碱溶液中均可水解,B不正确;我国科学家已经在实验室实现二氧化碳合成淀粉,C正确;核酸是核苷酸单体聚合成的生物大分子化合物,D正确。
3.(2022江苏,1,3分)我国为人类科技发展作出巨大贡献。下列成果研究的物质属于蛋白质的是( )
A.陶瓷烧制 B.黑火药
C.造纸术 D.合成结晶牛胰岛素
答案 D 陶瓷为硅酸盐产品,黑火药的主要成分为硫黄、硝石和木炭,纸的主要成分为纤维素,结晶牛胰岛素的主要成分为蛋白质,故选D。
4.(2020浙江7月选考,14,2分)下列说法不正确的是( )
A.相同条件下等质量的甲烷、汽油、氢气完全燃烧,放出的热量依次增加
B.油脂在碱性条件下水解生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分
C.根据纤维在火焰上燃烧产生的气味,可以鉴别蚕丝与棉花
D.淀粉、纤维素、蛋白质都属于高分子化合物
答案 A 甲烷、汽油、氢气热值大小为氢气>甲烷>汽油,因此相同条件下等质量的甲烷、汽油、氢气完全燃烧放出的热量大小为氢气>甲烷>汽油,A项不正确;油脂是高级脂肪酸甘油酯,在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油,其中高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分,B项正确;棉花的主要成分是纤维素,蚕丝的主要成分是蛋白质,而蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味,C项正确;淀粉、纤维素、蛋白质都属于天然高分子化合物,D项正确。
5.(2018课标Ⅰ,8,6分)(改编)下列说法错误的是( )
A.蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖
B.绝大多数酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质
C.植物油含不饱和脂肪酸酯,能使Br2/CCl4褪色
D.淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖
答案 A 本题考查基本营养物质。果糖是单糖,A项说法错误。
易错易混 ①常见的糖类中,葡萄糖和果糖是单糖,不能水解。
②淀粉、纤维素的化学式形式相同,但不互为同分异构体;淀粉、纤维素的结构单元相同,水解最终产物都是葡萄糖。
6.(2018北京理综,10,6分)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构片段如下图。
下列关于该高分子的说法正确的是( )
A.完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境
B.完全水解产物的单个分子中,含有官能团—COOH或—NH2
C.氢键对该高分子的性能没有影响
D.结构简式为:
答案 B 根据芳纶纤维的结构片段图可推出合成芳纶纤维的单体为和。A项,两种单体的单个分子中,苯环上的氢原子化学环境都是一样的;C项,氢键的存在会提高该高分子的机械强度;D项,该高分子的结构简式为。
规律方法 将结构片段中水解可断开的化学键全部断开,即可判断出单体的结构。
7.(2018海南单科,11,4分)实验室常用乙酸与过量乙醇在浓硫酸催化下合成乙酸乙酯。下列说法正确的是( )
A.该反应的类型为加成反应
B.乙酸乙酯的同分异构体共有三种
C.可用饱和的碳酸氢钠溶液鉴定体系中是否有未反应的乙酸
D.该反应为可逆反应,加大乙醇的量可提高乙酸的转化率
答案 D A项,酯化反应属于取代反应,错误;B项,乙酸乙酯的酯类同分异构体有甲酸丙酯、甲酸异丙酯和丙酸甲酯,还存在不属于酯类的同分异构体,故不止三种,错误;C项,酯化反应中浓硫酸作催化剂,故反应后的混合溶液中存在H2SO4,若加入饱和NaHCO3溶液,肯定会产生CO2,无法说明是否存在乙酸,错误;D项,增加可逆反应中的一种反应物,另一种反应物的转化率会提高,正确。
8.(2017课标Ⅲ,8,6分)下列说法正确的是( )
A.植物油氢化过程中发生了加成反应
B.淀粉和纤维素互为同分异构体
C.环己烷与苯可用酸性KMnO4溶液鉴别
D.水可以用来分离溴苯和苯的混合物
答案 A 植物油中含有碳碳不饱和键,氢化过程中植物油与氢气发生了加成反应,A正确;淀粉和纤维素的聚合度不同,所以不互为同分异构体,B错误;环己烷与苯都不与酸性KMnO4溶液反应,所以不能用酸性KMnO4溶液鉴别环己烷与苯,C错误;溴苯与苯互溶,不能用水分离溴苯和苯的混合物,D错误。
命题分析 本题涉及的考点有油脂的加成反应、淀粉和纤维素结构、有机物的分离与鉴别,考查了考生基础知识的再现能力,体现了“宏观辨识与微观探究”学科核心素养。
9.(2016天津理综,2,6分)下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是( )
A.蛋白质水解的最终产物是氨基酸
B.氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性
C.α-氨基丙酸与α-氨基苯丙酸混合物脱水成肽,只生成2种二肽
D.氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子,在电场作用下向负极移动
答案 A 氨基酸遇重金属离子不会变性,B错误;α-氨基丙酸与α-氨基苯丙酸混合物脱水成肽,能生成4种二肽,C错误;氨基酸溶于过量NaOH溶液中生成的离子为阴离子,在电场作用下向正极移动,D错误。
10.(2015海南,9)下列反应不属于取代反应的是( )
A.淀粉水解制葡萄糖
B.石油裂解制丙烯
C.乙醇与乙酸反应制乙酸乙酯
D.油脂与浓NaOH反应制高级脂肪酸钠
答案 B 淀粉水解制葡萄糖,为水解反应,也属于取代反应,A项错误;石油裂解制丙烯,为大分子转化为小分子的反应,不属于取代反应,B项正确;乙醇与乙酸反应制乙酸乙酯,为酯化反应,也属于取代反应,C项错误;油脂与浓NaOH反应制高级脂肪酸钠,为油脂的水解反应,也属于取代反应,D项错误。
11.(2015福建理综,7,6分)下列关于有机化合物的说法正确的是( )
A.聚氯乙烯分子中含碳碳双键
B.以淀粉为原料可制取乙酸乙酯
C.丁烷有3种同分异构体
D.油脂的皂化反应属于加成反应
答案 B 氯乙烯分子中含有碳碳双键,通过加聚反应生成的聚氯乙烯分子中没有碳碳双键,故A错误;以淀粉为原料可以制备乙醇,乙醇可被氧化生成乙酸,故可以制取乙酸乙酯,所以B正确;丁烷只有正丁烷、异丁烷两种同分异构体,故C错误;油脂的皂化反应属于水解反应(取代反应),故D错误。
12.(2014广东理综,7,4分)生活处处有化学。下列说法正确的是 ( )
A.制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金
B.做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体
C.煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的饱和酯类
D.磨豆浆的大豆富含蛋白质,豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸
答案 A 不锈钢是铁、碳、铬、镍等组成的合金,A项正确;棉和麻的主要成分为纤维素,与淀粉不互为同分异构体,B项错误;花生油和牛油均属油脂,都能发生皂化反应,但前者为烃基中含较多不饱和键的植物油,后者为烃基中一般不含或含较少不饱和键的动物油,C项错误;豆浆煮沸后蛋白质不会水解成氨基酸,而是发生了变性,D项错误。
13.(2013广东理综,7,4分)下列说法正确的是( )
A.糖类化合物都具有相同的官能团
B.酯类物质是形成水果香味的主要成分
C.油脂的皂化反应生成脂肪酸和丙醇
D.蛋白质的水解产物都含有羧基和羟基
答案 B 糖类化合物是指多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物,A项错误;油脂的皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解反应,应生成高级脂肪酸盐和甘油,C项错误;蛋白质的水解产物是氨基酸,都含有羧基和氨基,D项错误;水果有香味主要是由于含有酯类化合物,B项正确。
14.(2013福建理综,7,6分)下列关于有机化合物的说法正确的是 ( )
A.乙酸和乙酸乙酯可用Na2CO3溶液加以区别
B.戊烷(C5H12)有两种同分异构体
C.乙烯、聚氯乙烯和苯分子中均含有碳碳双键
D.糖类、油脂和蛋白质均可发生水解反应
答案 A A项,乙酸和Na2CO3溶液反应有气泡产生,而乙酸乙酯和Na2CO3溶液混合不发生反应,但静置会分层。B项,戊烷有正、异、新三种同分异构体;C项,聚氯乙烯的结构为,无碳碳双键,苯分子中碳碳之间的键为介于单键和双键之间的独特的键;D项糖类中的单糖如葡萄糖不能发生水解反应。
15.(2013山东理综,7,4分)化学与生产和生活密切相关,下列说法正确的是( )
A.聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应
B.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
C.合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料
D.利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程
答案 D 聚乙烯的结构简式是?CH2—CH2?,分子中无不饱和键,不能发生加成反应,A项错误;煤的气化和液化均是化学变化,B项错误;碳纤维的主要成分是碳,不属于有机高分子材料,C项错误;粮食的主要成分是淀粉,先发生水解得到葡萄糖,葡萄糖再在酒化酶的作用下转化为乙醇,D项正确。
16.(2012北京,11,6分)下列说法正确的是( )
A.天然植物油常温下一般呈液态,难溶于水,有恒定的熔点、沸点
B.麦芽糖与蔗糖的水解产物均含葡萄糖,故二者均为还原型二糖
C.若两种二肽互为同分异构体,则二者的水解产物不一致
D.乙醛、氯乙烯和乙二醇均可作为合成聚合物的单体
答案 D A项,天然植物油的主要成分为高级脂肪酸甘油酯,有单甘油酯、混甘油酯等,属混合物,故无恒定的熔点、沸点;B项,麦芽糖是还原型二糖,蔗糖不是还原型二糖;C项,H2N—R1—CONH—R2—COOH与H2N—R2—CONH—R1—COOH互为同分异构体,水解产物相同;D项,乙醛能与酚类发生类似甲醛与苯酚的缩聚反应。
17.(2011福建,8,6分)下列关于有机化合物的认识不正确的是( )
A.油脂在空气中完全燃烧转化为水和二氧化碳
B.蔗糖、麦芽糖的分子式都是C12H22O11,二者互为同分异构体
C.在水溶液里,乙酸分子中的—CH3可以电离出H+
D.在浓硫酸存在下,苯与浓硝酸共热生成硝基苯的反应属于取代反应
答案 C CH3COOH分子中的氢氧键断裂而电离出H+,—CH3不能电离。
18.(2011北京,7,6分)下列说法不正确的是( )
A.麦芽糖及其水解产物均能发生银镜反应
B.用溴水即可鉴别苯酚溶液、2,4-己二烯和甲苯
C.在酸性条件下,CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH
D.用甘氨酸()和丙氨酸()缩合最多可形成4种二肽
答案 C C项,由酯化反应的实质“酸脱羟基醇脱氢”可知其水解后18O应在醇中。
19.(2011山东理综,11,4分)下列与有机物结构、性质相关的叙述错误的是( )
A.乙酸分子中含有羧基,可与NaHCO3溶液反应生成CO2
B.蛋白质和油脂都属于高分子化合物,一定条件下都能水解
C.甲烷和氯气反应生成一氯甲烷与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同
D.苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键
答案 B 油脂能水解,但属于有机小分子化合物。
20.(2011广东,7,4分)下列说法正确的是( )
A.纤维素和淀粉遇碘水均显蓝色
B.蛋白质、乙酸和葡萄糖均属电解质
C.溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯
D.乙酸乙酯和食用植物油均可水解生成乙醇
答案 C 纤维素遇碘水不变蓝,A项错误;葡萄糖是非电解质,B项错误;溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热发生消去反应生成乙烯,C项正确;食用植物油水解生成甘油,不生成乙醇,D项错误。
考点二 高分子化合物
1.(2022北京,11,3分)高分子Y是一种人工合成的多肽,其合成路线如下:
下列说法不正确的是( )
A.F中含有2个酰胺基
B.高分子Y水解可得到E和G
C.高分子X中存在氢键
D.高分子Y的合成过程中进行了官能团保护
答案 B 由F的结构简式可知,F中含有两个酰胺基(),A正确;高分子Y水解生成和,而不是E和G,B错误;高分子X中含有酰胺基,则存在氢键,C正确;为防止氨基(—NH2)与G发生缩聚反应,所以高分子Y的合成过程中E→F的目的是保护氨基,D正确。
名师点睛 观察各物质结构可知E→F的目的是保护氨基,不用分析反应机理。高分子Y中含有酰胺基,酰胺基在一定条件下水解生成含有氨基和羧基的物质。
2.(2022海南,4,2分)化学物质在体育领域有广泛用途。下列说法错误的是( )
A.涤纶可作为制作运动服的材料
B.纤维素可以为运动员提供能量
C.木糖醇可用作运动饮料的甜味剂
D.“复方氯乙烷气雾剂”可用于运动中急性损伤的镇痛
答案 B 涤纶面料是日常生活中常用的一种化纤服装面料,A项正确;纤维素在人体内不发生水解,无法提供能量,B项错误;木糖醇是生活中常用的甜味剂,如可用于口香糖、冷饮、甜点、牛奶、咖啡等,C项正确;氯乙烷具有冷冻麻醉作用,可用于运动中各种急性损伤的镇痛,D项正确。
3.(2022河北,3,3分)化学是材料科学的基础。下列说法错误的是( )
A.制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料
B.制造阻燃或防火线缆的橡胶不能由加聚反应合成
C.制造特种防护服的芳纶纤维属于有机高分子材料
D.可降解聚乳酸塑料的推广应用可减少“白色污染”
答案 B 氮化铝是一种高温结构陶瓷,属于新型的无机非金属材料,A项正确;合成橡胶的单体如1,3-丁二烯中含有碳碳双键,通过加聚反应制得合成橡胶,B项错误;芳纶纤维为合成纤维,属于有机高分子材料,C项正确;可降解聚乳酸塑料的推广应用,可以减少难以降解塑料的使用,从而减少“白色污染”,D项正确。
4.(2022湖南,3,3分)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:
下列说法错误的是( )
A.m=n-1
B.聚乳酸分子中含有两种官能团
C.1 ml乳酸与足量的Na反应生成1 ml H2
D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
答案 B 由合成路线可知,m=n-1,A项正确;聚乳酸分子中含有酯基、羧基、羟基三种官能团,B项错误;羧基、羟基均能与Na反应产生氢气,故1 ml乳酸与足量的Na反应能生成1 ml H2,C项正确;两分子乳酸反应能生成含六元环的分子,该分子的结构简式为,D项正确。
5.(2022山东,4,2分)下列高分子材料制备方法正确的是( )
A.聚乳酸()由乳酸经加聚反应制备
B.聚四氟乙烯(?CF2—CF2?)由四氟乙烯经加聚反应制备
C.尼龙-66
{}由己胺和己酸经缩聚反应制备
D.聚乙烯醇()由聚乙酸乙烯酯()经消去反应制备
答案 B 聚乳酸由乳酸分子间脱水发生缩聚反应制备,A项错误;聚四氟乙烯由四氟乙烯(CF2CF2)经加聚反应制备,B项正确;由尼龙-66的结构简式知,其由己二胺和己二酸经缩聚反应制备,C项错误;聚乙烯醇由聚乙酸乙烯酯经水解(取代)反应制备,D项错误。
考点三 有机合成方法
1.(2022北京,17,10分)碘番酸是一种口服造影剂,用于胆部X-射线检查。其合成路线如下:
已知:R1COOH+R2COOH
(1)A可发生银镜反应,A分子含有的官能团是 。
(2)B无支链,B的名称是 。B的一种同分异构体,其核磁共振氢谱只有一组峰,结构简式是 。
(3)E为芳香族化合物,E→F的化学方程式是 。
(4)G中含有乙基,G的结构简式是 。
(5)碘番酸分子中的碘位于苯环上不相邻的碳原子上。碘番酸的相对分子质量为571,J的相对分子质量为193。碘番酸的结构简式是 。
(6)口服造影剂中碘番酸含量可用滴定分析法测定,步骤如下。
步骤一:称取a mg口服造影剂,加入Zn粉、NaOH溶液,加热回流,将碘番酸中的碘完全转化为I-,冷却、洗涤、过滤,收集滤液。
步骤二:调节滤液pH,用b ml·L-1AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液的体积为c mL。
已知口服造影剂中不含其他含碘物质。计算口服造影剂中碘番酸的质量分数 。
答案 (1)醛基
(2)正丁酸
(3)+HNO3+H2O
(4)
(5)
(6)571bc3a
解析 结合题给信息和有机物的转化关系知,A发生氧化反应生成B,且A可发生银镜反应,则A含有醛基,B无支链,故A为CH3CH2CH2CHO,B为CH3CH2CH2COOH;B发生已知中反应生成D,则D为;E为芳香族化合物,结合E的分子式可知E为,E在浓硫酸作用下与发烟硝酸在0 ℃下发生硝化反应生成F,结合J的结构简式,则F为;在催化剂作用下,D与F反应生成B和G,G中含有乙基,由G的分子式和J的结构简式可知G为;G在镍作催化剂条件下,与铝、氢氧化钠发生还原反应后,调节溶液pH生成J,J与氯化碘发生取代反应生成碘番酸()。
(2)B的同分异构体中只有一种化学环境的氢说明同分异构体分子的结构对称,分子中含有2个醚键和1个六元环,结构简式为。
(3)E→F的反应为在浓硫酸作用下,与发烟硝酸在0 ℃下发生硝化反应生成和水,据此可写出反应的化学方程式。
(5)由相对分子质量的差值可知,J中苯环上的3个H被I取代生成碘番酸,且I位于苯环上不相邻的碳原子上,可知碘番酸的结构简式为。
(6)由题给信息知,碘番酸和硝酸银之间存在关系:~3I-~3AgNO3,由滴定消耗c mL b ml·L-1硝酸银溶液知,碘番酸的质量分数为bml·L-1×c×10-3L×13×571 g·ml-1a×10-3g=571bc3a。
2.(2022广东,21,14分)基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物Ⅰ为原料,可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
(1)化合物Ⅰ的分子式为 ,其环上的取代基是 (写名称)。
(2)已知化合物Ⅱ也能以Ⅱ'的形式存在。根据Ⅱ'的结构特征,分析预测其可能的化学性质,参考①的示例,完成下表。
(3)化合物Ⅳ能溶于水,其原因是 。
(4)化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应是原子利用率100%的反应,且1 ml Ⅳ与1 ml化合物a反应得到2 ml Ⅴ,则化合物a为 。
(5)化合物Ⅵ有多种同分异构体,其中含结构的有 种,核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为 。
(6)选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物Ⅷ的单体。
写出Ⅷ的单体的合成路线(不用注明反应条件)。
答案 (1)C5H4O2 醛基
(2)②—CHO 银氨溶液(新制氢氧化铜)
—COONH4(—COONa)
③—COOH CH3CH2OH —COOCH2CH3 取代反应
(3)化合物Ⅳ中含有羧基,羧基是亲水基
(4)CH2 CH2(乙烯)
(5)2
(6)
解析 (1)根据化合物Ⅰ的结构,可知化合物Ⅰ的分子式为C5H4O2,注意题中要求书写的是环上的取代基,不是所含官能团。(2)Ⅱ'的结构中除碳碳双键外,还含有醛基,可与银氨溶液、新制氢氧化铜发生氧化反应,分别生成羧酸铵、羧酸钠;还含有羧基,可与醇在浓硫酸、加热条件下发生取代反应(酯化反应)生成酯。(3)化合物Ⅳ中含有羧基,羧基是亲水基,故Ⅳ能溶于水。(4)原子利用率100%说明该反应生成物中只有Ⅴ,即Ⅳ+a 2Ⅴ,Ⅳ的分子式为C4H4O4,Ⅴ的分子式为C3H4O2,故a的分子式为C2H4,为乙烯。(5)Ⅵ的分子式为C3H6O,不饱和度为1,故含结构的可能为饱和一元醛或饱和一元酮,其中醛为,酮为,共2种;核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为。(6)根据高分子化合物Ⅷ的结构简式可知其是由单体通过加聚反应合成的,该单体为酯类,可通过和发生酯化反应合成,根据题中要求只能选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考题中Ⅳ到Ⅶ的路线,可知应选用,可由与a(CH2 CH2)得到,再依次制得、。
疑难突破 (6)中通过逆推可知该高分子单体为烯酯,因此需要羧酸和醇来合成,而题中要求“选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料”,故不能直接选择一元酸和一元醇作为原料,结合题给路线,可确定应由制得合成该单体的一元酸和一元醇。
3.(2022海南,18,14分)黄酮哌酯是一种解痉药,可通过如下路线合成:
回答问题:
(1)A→B的反应类型为 。
(2)已知B为一元强酸,室温下B与NaOH溶液反应的化学方程式为 。
(3)C的化学名称为 ,D的结构简式为 。
(4)E和F可用 (写出试剂)鉴别。
(5)X是F的同分异构体,符合下列条件。X可能的结构简式为 (任写一种)。
①含有酯基
②含有苯环
③核磁共振氢谱有两组峰
(6)已知酸酐能与羟基化合物反应生成酯。写出下列F→G反应方程式中M和N的结构简式 、 。
(7)设计以为原料合成的路线(其他试剂任选)。
已知:+CO2
答案 (1)取代反应或磺化反应
(2)+NaOH+H2O
(3)苯酚
(4)FeCl3溶液(或其他合理答案)
(5)或
(6) H2O
(7)
解析 (3)D与CH3CH2COCl发生取代反应生成E和HCl,由E逆推出D的结构简式为。(4)E中不含酚羟基,F中含有酚羟基,可用FeCl3溶液鉴别。(5)X分子中含有酯基和苯环,共有两种氢原子,则结构高度对称,符合条件的X的结构简式为或。(6)根据题给F→G反应的方程式结合原子守恒可得出除了G还生成H2O和苯甲酸()。(7)结合A→B可将转化为;由已知信息+CO2,可知甲基氧化为羧基应在—SO3H转化为—OH之后,结合B→C、D→E,将转化为;由于酚羟基容易被氧化,故先将氧化为,再结合E→F将转化为。
4.(2022河北,18,15分)舍曲林(Sertraline)是一种选择性5-羟色胺再摄取抑制剂,用于治疗抑郁症,其合成路线之一如下:
已知:
(ⅰ)手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子
(ⅱ)
(ⅲ)+
回答下列问题:
(1)①的反应类型为 。
(2)B的化学名称为 。
(3)写出一种能同时满足下列条件的D的芳香族同分异构体的结构简式 。
(a)红外光谱显示有键;(b)核磁共振氢谱有两组峰,峰面积比为1∶1。
(4)合成路线中,涉及手性碳原子生成的反应步骤为 、 (填反应步骤序号)。
(5)H→I的化学方程式为 ;该反应可能生成与I互为同分异构体的两种副产物,其中任意一种的结构简式为 (不考虑立体异构)。
(6)W是一种姜黄素类似物,以香兰素()和环己烯()为原料,设计合成W的路线(无机及两个碳以下的有机试剂任选)。
W
答案 (1)氧化反应
(2)3,4-二氯苯甲酸
(3)
(4)⑥ ⑨
(5)+HCl 或
(6)
解析 A在KMnO4作用下,甲基被氧化为羧基,得到B(),B中羧基上的—OH被SOCl2中的Cl取代得到C,C中羰基上的Cl原子与苯发生取代反应得到D,D中酮羰基在和(CH3)3COK共同作用下生成碳碳双键得到E,E在一定条件下脱去酯基生成F,F中的碳碳双键加氢得到G,G与SOCl2反应得到H(),H脱去HCl得到I(),I中的酮羰基发生已知(ⅱ)的反应得到目标产物舍曲林。
(1)①是中的甲基被KMnO4氧化为羧基的反应,反应类型是氧化反应。
(2)B的结构简式是,名称是3,4-二氯苯甲酸。
(3)由D的结构简式可知,其分子式为C13H8Cl2O,能满足核磁共振氢谱有两组峰,且峰面积比为1∶1的结构应是对称结构,又含有C O键,则该芳香族同分异构体的结构简式为。
(4)手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子,题给合成路线中有手性碳原子的物质是G()、H()、I()和Sertraline(),则涉及手性碳原子生成的反应步骤为⑥和⑨。
(5)H→I是H中羰基上的Cl与苯环上的H脱去HCl,形成一个环,反应的化学方程式为+HCl;当H中羰基上的Cl与另一苯环上的H发生反应时,则得到与I互为同分异构体的副产物,有和。
(6)根据已知(ⅲ)的反应,1个W分子可由2个与1个反应得到,可与H2O加成生成,再氧化得到,据此设计合成路线。
5.(2022湖北,17,14分)化合物F是制备某种改善睡眠药物的中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A→B的反应类型是 。
(2)化合物B核磁共振氢谱的吸收峰有 组。
(3)化合物C的结构简式为 。
(4)D→E的过程中,被还原的官能团是 ,被氧化的官能团是 。
(5)若只考虑氟的位置异构,则化合物F的同分异构体有 种。
(6)已知A→D、D→E和E→F的产率分别为70%、82%和 80%,则A→F的总产率为 。
(7)Pd配合物可催化E→F转化中键断裂,也能催化反应①。
反应①:
+
为探究有机小分子催化反应①的可能性,甲、乙两个研究小组分别合成了有机小分子S-1(结构如下图所示)。在合成S-1的过程中,甲组使用了Pd催化剂,并在纯化过程中用沉淀剂除Pd;乙组未使用金属催化剂。研究结果显示,只有甲组得到的产品能催化反应①。
S-1
根据上述信息,甲、乙两组合成的S-1产品催化性能出现差异的原因是 。
答案 (1)取代反应(或酯化反应) (2)5
(3)
(4)酯基 碳碳双键
(5)5 (6)45.92% (7)单独的S-1不能催化,甲组合成的物质中有Pd残留
解析 (1)根据A和B的结构简式及反应条件可知A→B的反应为酯化反应,也属于取代反应;(2)B的结构不对称,有5种H,故核磁共振氢谱有5组吸收峰;(3)B与CH3I反应生成C,结合B、D的结构简式及C→D的反应条件可知C的结构简式为;(4)E中存在环状酯结构,逆推可得反应过程中生成,再结合D中两种官能团的位置及支链中碳原子的个数,可知D中碳碳双键被氧化,酯基被还原;(5)根据对称性,中有6种氢原子,故F有5种同分异构体;(6)A→F的产率为70%×82%×80%=45.92%;(7)甲、乙两组都合成了S-1,但只有使用了Pd催化剂的甲组产品才能催化反应①,说明有机小分子S-1不是反应①的催化剂,根据“Pd配合物也能催化反应①”可知,甲组使用的Pd催化剂可与S-1中的N原子配位,生成的配合物催化了反应①。
6.(2022湖南,19,15分)物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
(C12H14O4)B(C12H16O4)C(C12H14O3)D(C15H18O5)G
已知:①+[Ph3P+CH2R']Br-
②
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为 、 ;
(2)F→G、G→H的反应类型分别是 、 ;
(3)B的结构简式为 ;
(4)C→D反应方程式为 ;
(5)是一种重要的化工原料,其同分异构体中能够发生银镜反应的有 种(考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为 ;
(6)I中的手性碳原子个数为 (连四个不同的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子);
(7)参照上述合成路线,以和为原料,设计合成的路线(无机试剂任选)。
答案 (1)醚键 醛基
(2)取代反应 加成反应
(3)
(4)+H2O
(5)5
(6)1
(7)
解析 根据A的结构简式及B的分子式结合已知①,可以推出B为;B和C分子式相差2个H,说明B发生加成反应,C为;结合已知②,可推知D为。
(5)的同分异构体中有—CHO,共2个不饱和度,可能有一个,则为CH3—CHCH—CHO(有顺反异构,2种)、CH2CH—CH2—CHO和,还可能是环状为,共5种;核磁共振氢谱中峰面积之比为4∶1∶1的结构为。
(6)I中标*的C原子为手性碳原子,结构如下。
(7)运用逆向思维,参考H→I的转化可知产物由(标记为①)在碱存在条件下生成。参考G→H的转化可知①由与在碱存在下反应生成,与对比分析可以得出,先加成再氧化可得。
方法技巧
巧解有机合成题
1.构建合成模型:抓住“原料→反应→产物”这个过程,从原料到目标产物,往往题中会设置很多有机反应,对那些未学过的反应则设置一些新的信息。在做题时首先圈出反应条件(不熟悉的部分一定要和已知信息对接)。通过观察物质之间结构、组成的差异,同时参考本题给予的信息,找到原料合成最终产物的主线,做到心中有目标。
2.构建推断模型:有机推断的核心是推断出各有机物的结构。由于目标产物由原料合成得到,原料的碳骨架结构必然会在目标产物中呈现,比较原料和产物的碳骨架结构和官能团的变化,充分利用切割模型和有机化合物中各种官能团的性质,推断出各有机物的结构。
7.(2022江苏,15,15分)化合物G可用于药用多肽的结构修饰,其人工合成路线如下:
(1)A分子中碳原子的杂化轨道类型为 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)D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分子中含有4种不同化学环境的氢原子;②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有2种含氧官能团,2种产物均能被银氨溶液氧化。
(4)F的分子式为C12H17NO2,其结构简式为 。
(5)已知:(R和R'表示烃基或氢,R″表示烃基);
写出以和CH3MgBr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)。
答案 (1)sp3、sp2 (2)取代反应
(3) (4)
(5)
解析 (1)A分子中与苯环直接相连的碳原子采取sp3杂化,其他碳原子都采取sp2杂化。(2)B→C是氯原子取代了羟基。(3)“分子中含有4种不同化学环境的氢原子”,说明分子结构对称程度很高;“碱性条件水解”,说明含有酯基;“酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有2种含氧官能团,2种产物均能被银氨溶液氧化”,说明是甲酸形成的酯,且苯环上含有醛基,由此可写出其结构简式为。(4)F的分子式为C12H17NO2,G的分子式是C11H15NO2,F→G发生的是酯基的水解反应,结合E、G的结构简式可推出F的结构简式为。(5)已知信息可看成是羰基的加成反应;已知信息+可看成是一分子酮断开碳氧双键,另一分子酮断开两个α碳氢键,生成了碳碳双键。中有6个碳原子,中含8个碳原子,故需要2个CH3MgBr参与反应,结合已知信息和题干中D→E的反应,可得合成路线。
8.(2022全国甲,36,15分)用N-杂环卡宾碱(NHC base)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物H的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 。
(2)反应②涉及两步反应,已知第一步反应类型为加成反应,第二步的反应类型为 。
(3)写出C与Br2/CCl4反应产物的结构简式 。
(4)E的结构简式为 。
(5)H中含氧官能团的名称是 。
(6)化合物X是C的同分异构体,可发生银镜反应,与酸性高锰酸钾反应后可以得到对苯二甲酸,写出X的结构简式 。
(7)如果要合成H的类似物H’(),参照上述合成路线,写出相应的D’和G’的结构简式 、 。H’分子中有 个手性碳(碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳)。
答案 (1)苯甲醇
(2)消去反应
(3)
(4)
(5)酯基、羰基(或酮羰基)、硝基
(6)
(7) 5
解析 (1)由反应①的反应条件和A的分子式、B的结构简式知,反应①为醇的催化氧化反应,故A为,化学名称为苯甲醇。
(2)反应②过程为+CH3CHO。
(3)C分子中含有碳碳双键,可以与Br2的CCl4溶液发生加成反应生成,在碱性条件下再发生消去反应得到D。
(4)根据B和F的结构简式,再结合E的化学式和反应条件可推出E为。
(5)根据H的结构简式知,H中含氧官能团的名称是酯基、羰基(或酮羰基)和硝基。
(6)X可发生银镜反应说明分子中含有醛基,与酸性高锰酸钾反应后得到对苯二甲酸说明在苯环上含有两个取代基且处于对位,再结合C的化学式(C9H8O)知,X为。
(7)根据H’的结构简式和题给合成路线中反应⑥知,D’为,G’为;根据手性碳的定义,分析H’的结构简式知,H’分子中含有5个手性碳,如图所示(标记*的为手性碳)。
9.(2022全国乙,36,15分)左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一,以下是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化,忽略立体化学):
已知:化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。
回答下列问题:
(1)A的化学名称是 。
(2)C的结构简式为 。
(3)写出由E生成F反应的化学方程式 。
(4)E中含氧官能团的名称为 。
(5)由G生成H的反应类型为 。
(6)I是一种有机物形成的盐,结构简式为 。
(7)在E的同分异构体中,同时满足下列条件的总数为 种。
a)含有一个苯环和三个甲基;
b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳;
c)能发生银镜反应,不能发生水解反应。
上述同分异构体经银镜反应后酸化,所得产物中,核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6∶3∶2∶1)的结构简式为 。
答案 (1)3-氯丙烯
(2)
(3)+H2O
(4)羧基、羟基
(5)取代反应
(6)
(7)10
解析 (1)从碳碳双键端点碳原子开始编号,氯原子位于3号碳原子上,故命名为3-氯丙烯。
(2)结合C的分子式,对照B和D的结构简式可得C的结构简式。
(3)因F不能和饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳,则E中—COOH与—OH之间发生酯化反应生成F。
(4)E中含有羧基(—COOH)和羟基(—OH)两种含氧官能团。
(5)G→H为,即—Cl取代G中—OH。
(6)对比H和J的结构简式,可知盐I中的阴离子为,再结合I的分子式可推知I的结构简式。
(7)满足条件的E的同分异构体中含有1个苯环、3个甲基、1个羧基、1个醛基,将—COOH和—CHO排在苯环的邻、间、对位置,再插入3个甲基(—CH3)可得:、、
、、
、、
、、
、,共有10种。上述同分异构体经银镜反应后酸化,—CHO转化为—COOH,所得产物中,核磁共振氢谱显示有四组氢(即含有四种等效氢)且氢原子数量比为6∶3∶2∶1,即2个—CH3处于对称位置,2个—COOH处于对称位置。
方法技巧 解答该题的难点是第(7)小题中,E的同分异构体数目的判断。解答思路是确定苯环上取代基的种类和数目→确定—COOH和—CHO的邻、间、对位置→插入3个—CH3。
10.(2022山东,19,12分)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
AB(C9H10O4)E(C22H20O3)F(C22H19BrO3)G(C33H35NO3)
已知:
Ⅰ.PhOH+PhCH2ClPhOCH2PhPhOH Ph—=
Ⅱ.PhCOOC2H5+R,R'=H,烷基,酰基
Ⅲ.R1Br+R2NHCH2PhR1,R2=烷基
回答下列问题:
(1)A→B反应条件为 ;B中含氧官能团有 种。
(2)B→C反应类型为 ,该反应的目的是 。
(3)D结构简式为 ;E→F的化学方程式为 。
(4)H的同分异构体中,仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有 种。
(5)根据上述信息,写出以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备的合成路线。
答案 (1)浓硫酸,加热 2 (2)取代反应 保护酚羟基 (3)CH3COOC2H5 +Br2+HBr
(4)6 (5)
解析 由C的结构简式和B→C的反应条件及已知Ⅰ和B的分子式可知,B为;在浓硫酸作用下,A()与乙醇共热发生酯化反应生成B;结合已知Ⅱ可知C与D(CH3COOC2H5)发生反应生成E();E在乙酸作用下与溴发生取代反应生成F();F与(CH3)3CNHCH2Ph发生已知Ⅲ的取代反应生成G();G在Pd-C作催化剂条件下与氢气反应生成H。(1)B中含氧官能团为羟基、酯基,共有2种。(2)B→C的反应为在碳酸钾作用下与PhCH2Cl发生取代反应生成和HCl,由B和H都含有酚羟基可知,B→C的目的是保护酚羟基。(4)由H的同分异构体仅含有—OCH2CH3和—NH2和苯环结构可知,该同分异构体可以视作、、分子中苯环上的氢原子被—NH2取代所得结构,所得结构分别有1、3、2种,共有6种。(5)由题给信息可知,以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯制备的合成步骤为在碳酸钾作用下与PhCH2Cl发生取代反应生成,与CH3CH2COOC2H5在NaH条件下发生已知Ⅱ反应生成,在Pd-C作催化剂条件下与氢气反应生成。
11.(2022浙江1月选考,31,12分)化合物H是一种具有多种生物活性的天然化合物。某课题组设计的合成路线如下(部分反应条件已省略):
D
E
F
G
已知:R1BrR1MgBr;
+
请回答:
(1)下列说法不正确的是 。
A.化合物A不易与NaOH溶液反应
B.化合物E和F可通过红外光谱区别
C.化合物F属于酯类物质
D.化合物H的分子式是C20H12O5
(2)化合物M的结构简式是 ;化合物N的结构简式是 ;化合物G的结构简式是 。
(3)补充完整C→D的化学方程式+2+2Na 。
(4)写出2种同时符合下列条件的化合物B的同分异构体的结构简式(不包括立体异构体) 。
①有两个六元环(不含其他环结构),其中一个为苯环
②除苯环外,结构中只含2种不同的氢
③不含—O—O—键及—OH
(5)以化合物苯乙炔()、溴苯和环氧乙烷()为原料,设计如图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。
答案(1)CD
(2)
(3)
(4)、、、
、(任写2种)
(5)
解析(1)A项,化合物A中含有溴原子,故能与NaOH溶液反应,但苯环上的溴原子被取代的条件比较苛刻,正确;B项,化合物E中含有羟基,F中不含羟基,故可用红外光谱进行区分,正确;C项,F中不含酯基,故不属于酯类,错误;D项,化合物H的分子式为C20H14O5,错误。
(2)对比A和B的结构简式,可知—C取代A中溴原子生成B,推知M的结构简式为;根据已知信息可知,D→E发生类似反应,根据E逆推得D的结构简式为、N的结构简式为;根据已知信息,由F的结构简式可推知G的结构简式为。
(3)C分子中羟基与金属钠发生置换反应生成醇钠和氢气,醇钠中的钠原子再被取代生成醚键,因此可写出C→D的化学方程式。
(4)符合条件的B的同分异构体中含有两个六元环,除去一个苯环外,还剩下5个C、3个O,分子中不含—O—O—键和—OH且含有两种氢原子(除苯环上的氢原子),可知形成2个双键,含1个和2个—CH2—两种等效氢基团的对称结构,符合条件的结构简式见答案。
(5)根据目标产物的结构简式结合已知信息逆推得,进而逆推得;再利用已知信息得,据此设计出合成路线。
12.(2022浙江6月选考,31,12分)某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
已知:①;
②
请回答:
(1)下列说法不正确的是 。
A.硝化反应的试剂可用浓硝酸和浓硫酸
B.化合物A中的含氧官能团是硝基和羧基
C.化合物B具有两性
D.从C→E的反应推测,化合物D中硝基间位氯原子比邻位的活泼
(2)化合物C的结构简式是 ;氯氮平的分子式是 ;化合物H成环得氯氮平的过程中涉及两步反应,其反应类型依次为 。
(3)写出E→G的化学方程式: 。
(4)设计以和CH3NH2为原料合成的路线(用流程图表示,无机试剂任选)。
(5)写出同时符合下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式 。
①1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有3种不同化学环境的氢原子,有N—H键。
②分子中含一个环,其成环原子数≥4。
答案 (1)D
(2) C18H19ClN4 加成反应、消去反应
(3)++CH3OH
(4)CH2CH2;CH2CH2 CH3CH2Cl;
NH3
(5)
解析 由H的结构简式结合合成路线,可知发生硝化反应生成的再发生氧化反应生成A,A还原生成的B为,B与CH3OH发生酯化反应生成的C为,C与D发生取代反应生成的E为;由已知信息②知,E与F发生取代反应生成的G为。(1)C项,化合物B中有—NH2、—COOH,具有两性。D项,由E的结构可知,C与D中硝基邻位的氯原子发生取代反应,故D中硝基邻位氯原子比间位氯原子活泼,错误。(2)化合物H成环得氯氮平的过程中,H分子中氨基与羰基先发生加成反应生成,再发生消去反应得到氯氮平。(3)模仿,可写出E→G的化学方程式。(4)用逆合成分析如下:⇒
。
(5)由题知,F的分子式为C5H12N2,分子中只有3种不同化学环境的氢原子,说明分子高度对称。当成环原子数为4时,符合条件的结构为;当成环原子数为5时,符合条件的结构为、和;当成环原子数为6或7时,氢原子种类均超过3种,不合题意。
解题点睛 充分挖掘题给已知信息①、②并迁移应用到物质的推断及合成中,如氯氮平的合成路线中C→E、E→G及的合成中均有涉及。
序
号
结构
特征
可反
应的
试剂
反应形成
的新结构
反应
类型
①
—CHCH—
H2
—CH2—CH2—
加成反应
②
氧化反应
③
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