2024届高考化学一轮复习专题9第52讲有机合成中的推断能力学案
展开依据反应条件、特征反应、分子式变化等进行推断
1.根据特定的反应条件进行推断
(1)“eq \(――→,\s\up9(光照))”这是烷烃和烷基中的氢原子被取代的反应条件,如a.烷烃的取代;b.芳香烃及其他芳香族化合物侧链烷基的取代;c.不饱和烃中烷基的取代。
(2)“eq \(――→,\s\up9(Ni),\s\d8(△))”为不饱和键加氢反应的条件,包括、—C≡C—、与H2的加成。
(3)“eq \(――――→,\s\up9(浓硫酸),\s\d8(△))”是a.醇消去H2O生成烯烃或炔烃的反应;b.酯化反应;c.醇分子间脱水生成醚的反应;d.纤维素的水解反应的反应条件。
(4)“eq \(―――――――→,\s\up9(NaOH醇溶液),\s\d8(△))”或“eq \(――――――――→,\s\up9(浓NaOH醇溶液),\s\d8(△))”是卤代烃消去HX生成不饱和有机物的反应条件。
(5)“eq \(―――――――→,\s\up9(NaOH水溶液),\s\d8(△))”是a.卤代烃水解生成醇;b.酯类水解反应的条件。
(6)“eq \(―――→,\s\up9(稀硫酸),\s\d8(△))”是a.酯类水解;b.蔗糖水解;c.油脂的酸性水解;d.淀粉水解的反应条件。
(7)“eq \(――――→,\s\up9(Cu或Ag),\s\d8(△))”“eq \(――→,\s\up9([O]))”为醇催化氧化的条件。
(8)“eq \(――→,\s\up9(FeX3))”为苯及其同系物苯环上的氢原子被卤素原子取代的反应条件。
(9)“eq \(――→,\s\up9(Br2))”“eq \(――――――→,\s\up9(Br2的CCl4),\s\d8(溶液))”是不饱和烃发生加成反应的条件。
(10)“eq \(――――――――――→,\s\up9(O2或新制CuOH2),\s\d8(或[AgNH32]OH))”“eq \(――→,\s\up9([O]))”是醛发生催化氧化反应的条件。
2.根据特征反应推断官能团及其位置
(1)官能团推断
①使溴水或Br2的CCl4溶液褪色,则表示该物质中可能含有或—C≡C—结构。
②使KMnO4(H+)溶液褪色,则该物质中可能含有、—C≡C—、—CHO等结构或为苯的同系物(与苯环直接相连的碳原子上有氢原子)。
③遇FeCl3溶液显紫色,或加入溴水出现白色沉淀,则该物质中含有酚羟基。
④碱性环境中加入新制的Cu(OH)2,加热煮沸有砖红色沉淀生成或加入新制银氨溶液加热有银镜生成,表示含有—CHO。
⑤加入Na放出H2,表示含有—OH或—COOH。
⑥加入Na2CO3或NaHCO3溶液产生气体,表示含有—COOH。
(2)推断官能团位置
①若醇能氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构—CH2OH;若能氧化成酮,则醇分子中应含有结构。
②由消去反应的产物可确定—OH或—X的位置。
③由一卤代物的种类可确定碳骨架结构。由加氢后的碳骨架结构,可确定或—C≡C—的位置。
④由有机物发生酯化反应能生成环酯或聚酯,可确定有机物是羟基酸,并根据环的大小,可确定—OH与—COOH 的相对位置。
3.根据转化前后分子式推断(示例)
(1)eq \x(\a\al(F,C6H6O))―→eq \x(\a\al(G,C6H5NO3)):对比F与G的分子式,G比F的分子式少1个H,多1个NO2,可判断反应类型可能为取代反应,F若为苯酚,则G可能为硝基苯酚。
(2)eq \x(\a\al(C,C3H6OCl2))eq \(―――→,\s\up9(试剂a))eq \x(\a\al(D,C3H8O3)):对比C与D的分子式,D比C的分子式少2个Cl,多2个OH,根据分子式可判断反应类型可能为取代反应,是卤代烃碱性条件下的水解反应。
(3)eq \x(\a\al(C,C6H8N2))eq \(―――――→,\s\up9(H2O),\s\d8(H2SO4,△))eq \x(\a\al(D,C6H6O2)):对比C与D的分子式,D比C的分子式少2个NH,多2个O,根据分子式可判断反应类型可能为取代反应,为苯环上的2个NH2被2个OH取代。
(4):对比C、D、F的分子式,C、D中碳原子数之和与F相等,则C+D―→E的反应类型是加成反应(醛与醛的加成),E→F可能为醛基的氧化。
4.根据现代物理手段推断
(1)核磁共振氢谱推断有机物分子中氢原子的种类及数目之比。
(2)红外光谱可以推断有机物分子中化学键、官能团种类等。
(3)质谱可以确定有机物的相对分子质量。
1.(2022·无锡二模)可降解的聚酯类高分子P的合成路线如下(部分试剂和反应条件略去)。
(1)A中含氧官能团的名称是________。
(2)A→B的反应类型是________。
(3)B→D的化学方程式是________________________________________
_____________________________________________________________。
(4)下列关于有机物F的说法正确的是________(填序号)。
a.含有3个手性碳原子
b.1 ml有机物F最多消耗3 ml NaOH
c.D与E反应生成F和
(5)F水解生成G和CH3OH。反应①、②的目的是
_____________________________________________________________。
(6)J→P的化学方程式是________________________________________
______________________________________________________________。
(7)若反应开始时K的浓度为0.01 ml/L,J的浓度为2 ml/L,反应完全后,K的浓度几乎为0,J的浓度为0.24 ml/L,高分子P的平均聚合度约为________。
[解析] 由B的分子式可以推知,A发生氧化反应生成B,B的结构简式为,B和甲醇在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应生成D,则D的结构简式为,D和E在一定条件下反应生成F,F在碱性条件下发生水解反应生成G,G的结构简式为, G酸化后得到J,则J为,J和K发生缩聚反应生成P,以此解答。(1)由A的结构简式可知,A中含氧官能团的名称是羟基。(2)由B的分子式可以推知,A发生氧化反应生成B。(3)B和甲醇在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应生成D,化学方程式为:+CH3OHeq \(,\s\up9(△),\s\d8(浓H2SO4))+H2O。(4)a.手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,由F的结构简式可知,F中含有2个手性碳原子,故a错误;b.F中含有两个酯基,最多消耗2 ml NaOH发生水解反应,故b错误;c.由D、E、F的结构简式结合原子守恒可知,D与E反应生成F和,故c正确;故选c。(5)B中存在羧基,反应①将羧基转化为酯基,反应②又把酯基水解为羧基,目的是保护羧基。(6)J和K发生缩聚反应生成P,方程式为:n+eq \(―――――→,\s\up9(一定条件))+nH2O。(7)若反应开始时K的浓度为0.01 ml/L,J的浓度为2 ml/L,反应完全后,K的浓度几乎为0,J的浓度为0.24 ml/L,则反应过程中消耗K和消耗J的比例为0.01∶(2-0.24)=1∶176,由方程式n+eq \(―――――→,\s\up9(一定条件))+nH2O可知,n=176。
[答案] (1)羟基
(2)氧化反应
(3)+CH3OH+H2O
(4)c
(5)保护羧基
(6)n+eq \(―――――→,\s\up9(一定条件))+nH2O
(7)176
2.有机化合物是中学化学研究的重要内容。A、B、C、D、E、F都是含碳的化合物,它们之间的转化关系如图所示(部分产物和反应条件已略去)。A是一种无色气体,其密度与同温同压下氮气的密度相同;E是一种有香味的液体,存在于多种水果中。
请填写下列空白:
(1)A的相对分子质量为________;F的结构简式为________。
(2)反应B+D→E的化学方程式为__________________________________
______________________________________________________________,
反应类型为________。
(3)D的官能团是________,验证D中官能团的实验方法是________。
[解析] 已知A是一种无色气体,其密度与同温同压下氮气的密度相同,则A的相对分子质量为28,推断A是乙烯。乙烯与水加成生成B乙醇,乙醇发生催化氧化反应生成C乙醛,乙醛继续氧化生成D乙酸,在浓硫酸的催化和加热条件下乙酸与乙醇发生酯化反应生成E乙酸乙酯,乙醇与金属钠反应生成乙醇钠和氢气。所以,A是乙烯,B是乙醇,C是乙醛、D是乙酸,E是乙酸乙酯,F是乙醇钠。据此解答。(1)据分析可知,乙烯的相对分子质量为28,F乙醇钠的结构简式为CH3CH2ONa;(2)可知据分析反应B+D―→E即在浓硫酸的催化和加热条件下乙酸与乙醇发生酯化反应生成E乙酸乙酯,化学方程式为 CH3CH2OH+CH3COOHeq \(,\s\up9(浓硫酸),\s\d8(△))CH3COOCH2CH3+H2O,反应类型为酯化反应(取代反应);(3)据分析可知 D是乙酸,官能团是羧基,羧基具有酸性,且其酸性强于碳酸的酸性,可与碳酸盐反应生成二氧化碳,因此,验证乙酸中含有羧基的试验方法是:向乙酸溶液中滴加碳酸钠溶液,有气泡冒出。
[答案] (1)28 CH3CH2ONa
(2)CH3CH2OH+CH3COOHeq \(,\s\up9(浓硫酸),\s\d8(△))CH3COOCH2CH3+H2O 酯化反应( 取代反应)
(3)羧基 向乙酸溶液中滴加碳酸钠溶液,有气泡冒出
有机反应的定量关系
(1)烃和卤素单质的取代:取代1 ml氢原子,消耗1 ml卤素单质(X2)。
(2)的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量比1∶1加成。
(3)含—OH有机物与Na反应时:2 ml —OH生成1 ml H2。
(4)1 ml —CHO对应2 ml Ag;或1 ml —CHO对应1 ml Cu2O。
以新情境信息为突破口的有机推断
1.常见有机新信息示例汇总
(1)卤代烃跟氰化钠溶液反应再水解可得到羧酸,且增加一个碳原子。
如CH3CH2Breq \(―――→,\s\up9(NaCN))CH3CH2CNeq \(――→,\s\up9(H2O))CH3CH2COOH;
(2)烯烃通过臭氧氧化,再经过锌与水处理得到醛或酮且碳链缩短。
如eq \(―――――→,\s\up9(①O3),\s\d8(②Zn/H2O))CH3CH2CHO+
(3)双烯合成环状化合物
如1,3丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到环己烯。
(4)羟醛缩合生成烯醛
有αH的醛在稀碱(10% NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用,生成β羟基醛,称为羟醛缩合反应。
(5)格氏反应引入烃基增长碳链
2.2022年高考中有机合成推断新信息
(1)(浙江1月选考)
(2)(浙江6月选考)
(3)(山东等级考)Ⅰ.PhOH+PhCH2Cleq \(――――→,\s\up9(K2CO3))PhOCH2Pheq \(――→,\s\up9(H2),\s\d8(PdC))PhOH [Ph— =]
Ⅱ.PhCOOC2H5+eq \(――→,\s\up9(NaH))eq \(―――→,\s\up9(H2O/H+),\s\d8(△))
Ⅲ.R1Br+R2NHCH2Pheq \(――――→,\s\up9(一定条件))eq \(――→,\s\up9(H2),\s\d8(PdC)) R1,R2=烷基
(4)(河北选择性考试)(ⅱ)
(5)(辽宁选择性考试) +R3—CHOeq \(――→,\s\up9(强碱))
某种聚碳酸酯F的透光性好,可制成车、船的挡风玻璃,以及眼镜镜片、光盘等,其合成路线如下:
已知:+R1OCOOR2―→+R1OH
(1)化合物A的名称为________,化合物C中所含官能团的名称为________。
(2)化合物B的用途有________(任写一种)。
(3)反应③的化学方程式为________________________________________
______________________________________________________________,
反应类型为________。
(4)化合物E的结构简式为________。
(5)碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3)的分子式为________,写出其能与NaOH溶液反应的同分异构体的结构简式________(任写两种)。
[解析] 由F的结构(),可知E为,结合已知条件及C的结构简式及D的分子式,可知D为,结合A的结构简式及B的分子式C6H6O,可知B为苯酚,据此分析解答。(1)根据A的结构简式,名称为氯苯;根据C的结构简式,C中只含有一种官能团羟基;(2)根据分析可知,B为苯酚,苯酚的用途有作为酚醛树脂的原料,皮肤杀菌等;
(3)根据分析可知,C为,D为,结合已知条件,C→D的反应方程式为+CH3OCOOCH3―→+CH3OH,该反应为取代反应;
(4)根据分析可知E为;(5)碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3)的分子式为C3H6O3;能与NaOH溶液反应的官能团有羧基或酯基,则可以是HOCH2CH2COOH、CH3CH(OH)COOH、HOCH2COOCH3、CH3OCH2COOH、HCOOCH2CH2OH等。
[答案] (1)氯苯 羟基
(2)制造酚醛树脂
(3)+CH3OCOOCH3―→+CH3OH 取代反应
(4)
(5)C3H6O3 HOCH2CH2COOH、CH3CH(OH)COOH
根据信息进行有机推断的思路
(2022·徐州模拟)利喘贝是一种新的平喘药,其合成过程如下:
已知:
ⅰ. +CH3Ieq \(―――→,\s\up9(NaOH))+NaI+H2O
ⅱ.R1—CHOeq \(―――――――→,\s\up9(CH2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(COOH))2),\s\d8( ))R1—CH===CH—COOH
(1)A属于芳香烃,则A的名称为________。
(2)C的官能团的名称是________。
(3)D→E的反应类型是________。
(4)H与FeCl3作用显色且能发生银镜反应,苯环上的一氯代物有两种。由H生成I反应的化学方程式为____________________________________________。
(5)L的结构简式为________。
(6)J俗称香兰素,在食品行业中主要作为一种增香剂。香兰素的一种合成路线如下。
中间产物1和中间产物2的结构简式分别为________、________。
[解析] 根据G的结构分析出A为甲苯,A发生硝化反应取代甲基邻位的氢原子得到B为,B发生氧化反应生成C(),C和甲醇发生酯化反应生成D(),D在Fe/HCl作用下反应生成E();H与FeCl3作用显色且能发生银镜反应,说明含有酚羟基和醛基,苯环上的一氯代物有两种,再根据J的结构得到H(),H发生反应生成J,根据信息ⅰ知J和CH3I在NaOH作用下反应生成K(),根据信息ⅱ知K和CH2(COOH)2发生反应生成L(),E和L发生取代反应生成G(),G发生水解反应生成利喘贝。(1)根据G的结构,又知A属于芳香烃,则A的名称为甲苯。(2)C的结构简式为,则C的官能团的名称是羧基、硝基;(3)D()在Fe/HCl作用下反应生成E()即硝基变为氨基,根据加氢去氧是还原,因此D→E的反应类型是还原反应。(4)H与FeCl3作用显色且能发生银镜反应,苯环上的一氯代物有两种,则得到H结构简式为,由H生成I反应的化学方程式为+HBr; (5)根据信息ⅱ知K和CH2(COOH)2发生反应生成L(); (6)J俗称香兰素,J的结构简式为和OHCCOOH发生加成反应即得到,再氧化得到,最后脱酸得到。
[答案] (1)甲苯
(2)羧基、硝基
(3)还原反应
1.(2022·河北选择性考试)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,其合成路线之一如图:
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)eq \(――――――――――――→,\s\up9(1NH2R′),\s\d8(2H2,Pd/C或NaBH4))
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C===O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路线为________、________(填反应路线序号)。
(5)H→I的化学方程式为___________________________________________
_______________________________________________________________,
反应还可生成与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)。
[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中的Cl原子与苯环上的H原子在AlCl3环境发生取代反应得到D,D中酮羰基在和乙酸酐共同作用下生成E,E在一定条件下生成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。(3)从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的结构应是高度对称结构,又含有C===O键,则该芳香族同分异构体的结构简式为。
[答案] (1)氧化反应 (2)3,4二氯苯甲酸
(4)⑥ ⑨
(6)
2.(2022·山东等级考,T19)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如图:
Aeq \(――――→,\s\up9(C2H5OH))B(C9H10O4)eq \(―――――→,\s\up9(PhCH2Cl),\s\d8(K2CO3))
eq \(――→,\s\up9(D),\s\d8(NaH))eq \(――――→,\s\up9(H2O/H+),\s\d8(△))E(C22H20O3)eq \(―――――→,\s\up9(Br2),\s\d8(CH3COOH))F(C22H19BrO3)eq \(――――――――――→,\s\up9(CH33CNHCH2Ph),\s\d8(一定条件))G(C33H35NO3)eq \(――→,\s\up9(H2),\s\d8(PdC))
已知:
Ⅰ.PhOH+PhCH2Cleq \(―――→,\s\up9(K2CO3))PhOCH2Pheq \(――→,\s\up9(H2),\s\d8(PdC))PhOH Ph— ===
Ⅲ.R1Br+R2NHCH2Pheq \(――――→,\s\up9(一定条件))eq \(―――→,\s\up9(H2),\s\d8(PdC)) R1,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。
[解析] 由C的结构简式和有机物的转化关系可知,在浓硫酸加热作用下,与乙醇共热发生酯化反应生成,则A为、B为;在碳酸钾作用下与PhCH2Cl发生取代反应生成C,C与CH3COOC2H5发生信息Ⅱ反应生成E,则D为CH3COOC2H5、E为;在乙酸作用下E与溴发生取代反应生成F,则F为;一定条件下F与(CH3)3CNHCH2Ph发生取代反应G,则G为;G在PdC做催化剂作用下与氢气反应生成H。(4)H的同分异构体仅含有—OCH2CH3和—NH2可知,同分异构体的结构可以视作、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,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,发生信息Ⅱ反应生成,在PdC做催化剂作用下与氢气反应生成。
[答案] (1)浓硫酸,加热 2
(2)取代反应 保护酚羟基
(3)CH3COOC2H5 +Br2eq \(―――――→,\s\up9(CH3COOH))
+HBr
(4)6
(5) eq \(――――→,\s\up9(K2CO3),\s\d8(PhCH2Cl))
eq \(―――――――――→,\s\up9(NaH),\s\d8(CH3CH2COOC2H5))eq \(――――→,\s\up9(△),\s\d8(H2O/H+))eq \(――→,\s\up9(PdC),\s\d8(H2))
课时分层作业(五十二) 有机合成中的推断
1.(2022·辽宁选择性考试,节选)某药物成分H具有抗炎、抗病毒、抗氧化等生物活性,其合成路线如图:
已知:+R3—CHOeq \(――→,\s\up9(强碱))
回答下列问题:
(1)A的分子式为________。
(2)在NaOH溶液中,苯酚与CH3OCH2Cl反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
(3)D→E中对应碳原子杂化方式由________变为________,PCC的作用为________。
(4)F→G中步骤ⅱ实现了由________到________的转化(填官能团名称)。
(5)I的结构简式为________。
[解析] F中含有磷酸酯基,且F→G中步骤ⅰ在强碱作用下进行,由此可推测F→G发生题给已知信息中的反应;由F、G的结构简式及化合物I的分子式可逆推得到I的结构简式为。
[答案] (1)C7H7NO3
(2)+CH3OCH2Cl+NaOH―→+NaCl+H2O
(3)sp3 sp2 选择性将分子中的羟基氧化为酮羰基
(4)硝基 氨基
(5)
2.(2022·北京等级考)碘番酸可用于X射线的口服造影液,其合成路线如图所示。
已知:R—COOH+R′—COOHeq \(――――→,\s\up9(催化剂))+H2O
(1)A可发生银镜反应,其官能团为________。
(2)B无支链,B的名称为________;B的一种同分异构体中只有一种环境氢,其结构简式为________。
(3)E是芳香族化合物,E―→F的方程式为___________________________
_______________________________________________________________。
(4)G中有乙基,则G的结构简式为________。
(5)碘番酸中的碘在苯环不相邻的碳原子上,碘番酸的相对分子质量为571,J的相对分子质量为193。则碘番酸的结构简式为________。
(6)通过滴定法来确定口服造影液中碘番酸的质量分数。
第一步 取a mg样品,加入过量Zn粉、NaOH溶液后加热,将I元素全部转为I-,冷却,洗涤。
第二步 调节溶液pH,用b ml·L-1 AgNO3溶液滴定至终点,用去c mL。已知口服造影液中无其他含碘物质,则碘番酸的质量分数为________。
[解析] 由题给信息和有机物的转化关系可知,CH3CH2CH2CHO发生氧化反应生成CH3CH2CH2COOH,则A为CH3CH2CH2CHO、B为CH3CH2CH2COOH;CH3CH2CH2COOH发生信息反应生成D(),在浓硫酸作用下,与发烟硝酸共热发生硝化反应生成,则E为、F为;在催化剂作用下,与D反应生成CH3CH2CH2COOH和G,则G为;G在镍做催化剂条件下,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,则碘番酸的结构简式为。(6)由题给信息可知,碘番酸和硝酸银之间存在如下关系:~3I-~3AgNO3,由滴定消耗c mL b ml·L-1硝酸银可知,碘番酸的质量分数为eq \f(b ml·L-1×c×10-3 L×\f(1,3)×571 g·ml-1,a×10-3 g)×100%=eq \f(5.71×104 cb,3a)%。
[答案] (1)醛基 (2)丁酸
(6)eq \f(5.71×104cb,3a)%
3.奥希替尼是一种重要而昂贵的肺癌靶向药,纳入我国医保后,大大减轻了患者的经济负担。其合成路线如图所示:
已知:①R′—C≡Neq \(―――――→,\s\up9(H2O/H+))R′—COOH(其中R′为烃基);
②很难直接与羧基反应。
(1)A→B反应的试剂和条件:______________________________________;
B中含氧官能团的名称:__________________________________________。
(2)B→C,E→F反应类型分别为____________,____________。
(3)请写出G与苯甲醇()发生酯化反应的化学方程式:_____
______________________________________________________________。
(4)G与苯甲醇发生酯化反应生成的酯有多种同分异构体,其中同时满足下列条件的有________种。
(ⅰ)官能团种类和数目均不变;(ⅱ)不能发生银镜反应;(ⅲ)苯环上有两个取代基。
(5)参照上述合成路线,以NH2和丙酮(CH3COCH3)为原料,设计合成的路线(其他无机试剂任选)。
[解析] (4)由条件(ⅰ)推出该同分异构体中含有1个碳碳双键、1个酯基,条件(ⅱ)推出不能是甲酸酯,条件(ⅲ)得知苯环上只有两个侧链。按照形成酯基的酸和醇的类型可以写出以下4种情况:
,每一种情况都有邻、间、对3种位置关系,共有3×4=12种。
[答案] (1)浓硫酸、浓硝酸、加热 硝基、醚键
(2)还原反应 加成反应
4.(2022·南京二模)阿哌沙班(Apixaban)可用于预防膝关节置换手术患者静脉血栓栓塞的发生。如图是阿哌沙班中间体K的一种合成路线。
已知:ⅰ.RCOOHeq \(―――→,\s\up9(SOCl2),\s\d8())RCOCl
ⅱ.RCOOR′eq \(―――→,\s\up9(NH3),\s\d8(CH3OH))RCONH2
(1)A→B的反应类型是________。
(2)B→C的化学方程式是__________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)D的分子式为C7H12O4,D的结构简式是________。
(4)G→H的化学方程式是_________________________________________
______________________________________________________________。
(5)与F含有相同官能团的同分异构体有________种(不考虑手性异构,不含F)。
(6)K经多步合成阿哌沙班,结合K的合成路线图,在箭头上补全试剂和反应条件________。
eq \(―――――→,\s\up9(PdC/H2),\s\d8(CH3CH2OH))―→―→
(7)通常用酯基和NH3生成酰胺基,不用羧基和NH3直接反应,结合电负性解释原因____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] 根据分子式C3H6计算得该有机物不饱和度Ω=1,只含碳、氢元素且应存在碳碳双键,故该有机物A为丙烯。由转化反应得B为CH2===CHCH2Cl,C为ClCH2CH2CH2Br,C和D发生取代反应生成E,由E的结构简式可知D为,由F到G为羧基变为酰氯,结合F的分子式可确定F为ClCH2CH2CH2CH2COOH,G在一定条件下和反应得到H,H经后续反应得到阿哌沙班中间体K,据此分析解答。(1)A→B的反应是丙烯与Cl2在高温下发生取代反应生成ClCH2CH===CH2,反应类型是取代反应;(2)B→C的反应是ClCH2CH===CH2和HBr在一定条件下发生加成反应,反应的化学方程式为ClCH2CH===CH2+HBreq \(――――――→,\s\up9(一定条件))ClCH2CH2CH2Br;(3)D的分子式为C7H12O4,C和D发生取代反应生成E,由E的结构简式可知D为;(4)G→H的反应是ClCH2CH2CH2CH2COCl和发生取代反应生成H和HCl,反应的化学方程式为ClCH2CH2CH2CH2COCl+eq \(―――――→,\s\up9(一定条件))
+2HCl;(5)F为ClCH2CH2CH2CH2COOH,与F含有相同官能团的同分异构体含有羧基和碳氯键,可看成是含4个碳原子的碳骨架的二取代物,由于含4个碳原子的碳骨架有2种,所以符合题意的同分异构体有ClCH2CH2CH(COOH)CH3、ClCH2CH (COOH) CH2CH3、ClCH(COOH)CH2CH2CH3、CH3CHClCH2CH2COOH、CH3CH2CHClCH2COOH、CH3CH2CCl(COOH)CH3、CH3CHClCH(COOH)CH3、(CH3)2CHCHClCOOH、(CH3)2CClCH2COOH、(CH3)2C(CH2Cl)COOH共10种;(6)对比K和阿哌沙班的结构可知,K在pdC/H2,CH3CH2OH条件下发生还原反应,硝基被还原为氨基,产物和ClCH2CH2CH2CH2COCl发生信息中的G→H的反应得到,最后在NH3,CH3OH条件下发生取代反应得到阿哌沙班,补全试剂和反应条件为eq \(―――――→,\s\up9(PdC/H2),\s\d8(CH3CH2OH))eq \(―――――――――――――→,\s\up9(一定条件),\s\d8(ClCH2CH2CH2CH2COCl))eq \(―――→,\s\up9(NH3),\s\d8(CH3OH));(7)通常用酯基和NH3生成酰胺基,不用羧基和NH3直接反应,原因是酯基中碳氧元素电负性差值最大,碳氧键最容易断裂,形成酰胺基比较容易;羧基中氧氢元素电负性差值最大,比碳氧键更容易断裂,羧基与NH3难生成酰胺基。
[答案] (1)取代反应
(2)ClCH2CH===CH2+HBreq \(――――→,\s\up9(一定条件))ClCH2CH2CH2Br
(3)
(4)ClCH2CH2CH2CH2COCl+eq \(――――→,\s\up9(一定条件))
+2HCl
(5)10
(6)eq \(―――――――――――――→,\s\up9(一定条件),\s\d8(ClCH2CH2CH2CH2COCl))eq \(――――→,\s\up9(NH3),\s\d8(CH3OH))
(7)酯基中碳氧元素电负性差值最大,最容易断裂,形成酰胺基比较容易;羧基中氧氢元素电负性差值最大,比碳氧键更容易断裂,羧基与NH3难生成酰胺基
5.(2022·盐城一模)药物瑞德西韦(Remdesivir)对某些病毒有明显抑制作用,K为该药物合成的中间体,其合成路线如下:
已知:①R—OHeq \(――――――――→,\s\up9(SOCl2,催化剂),\s\d8(△))R—Cl
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)由B生成C的化学方程式为____________________________________
_______________________________________________________________。
(3)生活中一些不法商贩利用G的水溶液浸泡食品给食品保鲜,人食用后会受到伤害。设计一个检测某食品浸泡液中是否含有G的方案:______________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)E中含两个Cl原子,则E的结构简式________。
(5)结合以上信息,设计以苯甲醇为原料制备化合物的合成路线(无机试剂任选)。
示例:由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为CH3CH2OHeq \(――――→,\s\up9(浓H2SO4),\s\d8(170℃))CH2===CH2eq \(―――――→,\s\up9(高温、高压),\s\d8(催化剂))
[解析] 根据题意,A在浓硫酸、浓硝酸环境下,发生取代反应,A为石炭酸,即苯酚,B为对硝基苯酚,与CH3COCl反应生成C,C在酸性环境下与磷酸取代生成D,与SOCl2发生取代反应,羟基取代为氯原子,根据逆推法,G为甲醛,与HCN反应生成H2COH(CN),其余结构题中已全部指明。(1)由分析可知,A为苯酚。(2)B为对硝基苯酚、C为,由B生成C的化学方程式为―→ +HCl。(3)由分析可知,G为甲醛,可以用新制的氢氧化铜悬浊液检验醛基,具体操作为:取少许浸泡液于试管中,向试管中滴加新制的氢氧化铜,加热,若有砖红色沉淀生成,则浸泡液中含有甲醛。或取少许浸泡液于试管中,向试管中滴加银氨溶液,水浴加热,若有银镜生成,则浸泡液中含有甲醛。(4)E中含两个Cl原子,即D中羟基被2个氯原子取代,则E的结构简式为。(5)以苯甲醇为原料制备化合物,可由发生酯化反应得到,可由水解得到,苯甲醛和HCN发生加成反应生成,苯甲醇发生氧化反应生成苯甲醛,其合成路线为eq \(―――→,\s\up9(O2/Cu),\s\d8(△))eq \(――→,\s\up9(HCN),\s\d8(催化剂))eq \(――――→,\s\up9(H+/H2O))eq \(―――――→,\s\up9(浓H2SO4),\s\d8(△))。
[答案] (1)苯酚
(3)取少许浸泡液于试管中,向试管中滴加新制的氢氧化铜,加热,若有砖红色沉淀生成,则浸泡液中含有甲醛。或取少许浸泡液于试管中,向试管中滴加银氨溶液,水浴加热,若有银镜生成,则浸泡液中含有甲醛
元素
H
C
O
电负性
2.1
2.5
3.5
2024届高考化学一轮复习专题9第51讲有机合成路线的设计能力学案: 这是一份2024届高考化学一轮复习专题9第51讲有机合成路线的设计能力学案,共35页。
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