高中化学人教版 (2019)选择性必修3第五节 有机合成第2课时精练

第2课时　有机合成路线的设计与实施

A级 必备知识基础练

1.(2021山东潍坊高二检测)由2-氯丙烷制取少量的1,2-丙二醇时,需要经过下列哪几步(　　)

A.消去反应、加成反应、取代反应

B.加成反应、消去反应、取代反应

C.取代反应、消去反应、加成反应

D.消去反应、加成反应、消去反应

2.A、B、C都是有机化合物,具有如下的转化关系:ABC,A的相对分子质量比B大2,C的相对分子质量比B大16,C能与A反应生成酯(C4H8O2),以下说法正确的是(　　)

A.A是乙炔,B是乙醇 

B.A是乙烯,B是乙炔

C.A是乙醇,B是乙醛 

D.A是环己烷,B是苯

3.(2021湖北武汉高二检测)从溴乙烷制取1,2-二溴乙烷,下列转化方案中最好的是 (　　)

A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2CH2CH2BrCH2Br

B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br

C.CH3CH2BrCH2CH2CH2BrCH3CH2BrCH2Br

D.CH3CH2BrCH2CH2CH2BrCH2Br

4.由溴乙烷(CH3CH2Br)制取乙二醇(CH2OHCH2OH),依次发生反应的类型是(　　)

A.消去反应、加成反应、水解反应

B.取代反应、加成反应、水解反应

C.水解反应、消去反应、加成反应

D.消去反应、水解反应、取代反应

5.(2021湖北武汉高二检测)以乙醇为原料,用下述6种类型的反应:①氧化反应,②消去反应,③加成反应,④酯化反应,⑤水解反应,⑥加聚反应来合成乙二酸乙二酯()的正确顺序是(　　)

A.①⑤②③④

B.①②③④⑤

C.②③⑤①④

D.②③⑤①⑥

6.(2021山东威海高二检测)由乙烯合成乙二酸乙二酯的路线中,不包含的反应类型是(　　)

A.加成反应

B.取代反应

C.氧化反应

D.还原反应

7.化合物F是一种抗心肌缺血药物的中间体,可以通过以下方法合成:

A

CDEF

(1)化合物A中的含氧官能团为　　　　　和　　　　　(填官能团名称)。 

(2)化合物B的结构简式为　　　　　　　;由C→D的反应类型是　　　　　。 

(3)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

Ⅰ.分子中含有2个苯环;

Ⅱ.分子中含有3种处于不同化学环境的氢原子。

(4)已知:RCH2CNRCH2CH2NH2,请写出以

为原料制备化合物X()的合成路线流程图(无机试剂可任选)。流程图示例如下:

CH3CHOCH3COOH

CH3COOCH2CH3。

B级 关键能力提升练

以下选择题有1~2个选项符合题意。

8.(2021广东汕头高二检测)以环戊烷为原料制备1,3-环戊二烯的合成路线如图所示,下列叙述正确的是(　　)

A.M的结构简式是

B.①②的反应类型分别为取代反应、消去反应

C.反应②的反应试剂和条件是浓硫酸、加热

D.利用酸性KMnO4溶液褪色可证明已完全转化为

9.(2021湖北武汉高二检测)某药物中间体合成路线如图(部分产物已略去),已知A能发生银镜反应,下列说法正确的是              (　　)

A.A的结构简式为

B.B中含有羟基

C.步骤⑤的反应类型是取代反应

D.E发生消去反应的条件是NaOH的乙醇溶液

10.VCB是锂离子电池的一种添加剂,以环氧乙烷(EO)为原料制备VCB的一种合成路线如下,下列说法错误的是(　　)

A.反应①的原子利用率为100%

B.反应②的条件可以改用铁粉

C.EO、EC的一氯代物种数相同

D.ClEC分子中所有原子不可能处于同一平面

11.某优质甜樱桃中含有一种羟基酸(用M表示),M的碳链结构无支链,分子式为C4H6O5;1.34 g M与足量NaHCO3溶液反应,生成标准状况下的气体0.448 L。M在一定条件下可发生如下反应:MABC(M、A、B、C分子中碳原子数目相同)。下列有关说法中不正确的是(　　)

A.M的结构简式为

HOOC—CHOH—CH2—COOH

B.B的分子式为C4H4O4Br2

C.与M的官能团种类、数量完全相同的同分异构体有3种

D.C不能溶于水

12.(2022湖南怀化高二期中)化合物M是合成抗菌药物的一种中间体。实验室由芳香烃A制备M的一种合成路线如图所示。

请回答下列问题:

(1)A的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　　　。B的化学名称为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)C→D所用试剂和反应条件为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)D→E的反应类型为　　　　　　　　　　　　　　　　;M中所含官能团的名称为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)F→G的第一步反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)Q是F的同分异构体,同时满足下列条件的Q的结构有　　　　　　　　种(不考虑立体异构)。 

①能与FeCl3溶液发生显色反应

②1 mol Q最多消耗2 mol NaOH

③含有碳碳三键,苯环上连有3个取代基

其中核磁共振氢谱中有5组峰,且峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1的结构简式为　　　　　　　　(任写一种)。 

(6)参照上述合成路线和信息,以苯为原料(无机试剂任选),设计制备苯甲酸苯甲酯的合成路线: 

　                                                                                                                                          。 

C级 学科素养创新练

13.(2021湖南选择考)叶酸拮抗剂

Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如下:

已知:

①++

②

回答下列问题:

(1)A的结构简式为　　　　　　　　; 

(2)A→B,D→E的反应类型分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

(3)M中虚线框内官能团的名称为

a　　　　　　,b　　　　　　; 

(4)B有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有　　　　种(不考虑立体异构); 

①苯环上有2个取代基

②能够发生银镜反应

③与FeCl3溶液发生显色反应

其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

(5)结合上述信息,写出丁二酸酐和乙二醇合成聚丁二酸乙二醇酯的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

(6)参照上述合成路线,以乙烯和为原料,设计合成的路线 

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(其他试剂任选)。

第2课时　有机合成路线的设计与实施

1.A　由2-氯丙烷制取少量的1,2-丙二醇,可用逆推法判断:

CH3CHOHCH2OH→CH3CHBrCH2Br→CH3CHCH2→CH3CHClCH3,则2-氯丙烷应首先发生消去反应生成CH3CHCH2,CH3CHCH2发生加成反应生成CH3CHBrCH2Br,CH3CHBrCH2Br发生水解反应可生成1,2-丙二醇,水解反应属于取代反应。

2.C　由题给信息可知,A为醇,B为醛,C为酸,且三者碳原子数相同,碳链结构相同,又知C能与A反应生成酯(C4H8O2),可知A为乙醇,B为乙醛,C为乙酸。

3.D　A项,为得到目标产物需发生三步转化,较复杂,消耗的试剂多,且反应需要加热,故不符合题意;B项,发生取代反应的产物较多,引入杂质,且反应不易控制,故不符合题意;C项,为得到目标产物需发生三步转化,较复杂,且最后一步转化为取代反应,产物不纯,故不符合题意;D项,发生消去反应、加成反应两步转化,节约原料、转化率高、操作简单、产物纯净,故D符合题意。

4.A　由溴乙烷制取乙二醇,先发生消去反应:

CH2Br—CH3+NaOHCH2CH2+H2O+NaBr;然后发生加成反应:CH2CH2+Br2CH2BrCH2Br;最后发生水解反应(取代反应):CH2BrCH2Br+2NaOH

CH2OHCH2OH+2NaBr。

5.C　以乙醇为原料合成乙二酸乙二酯,经过以下几步:第一步:先乙醇发生消去反应生成乙烯;第二步:乙烯发生加成反应生成二卤代烃;第三步:水解生成乙二醇;第四步:将乙二醇氧化生成乙二酸;第五步:乙二醇与乙二酸发生酯化反应生成乙二酸乙二酯,涉及的反应类型按反应顺序依次为②③⑤①④。

6.D　由乙烯合成乙二酸乙二酯的路线为乙烯与溴水发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷再发生水解反应生成乙二醇,乙二醇被氧化为乙二醛,乙二醛被氧化生成乙二酸,乙二酸再与乙二醇发生酯化(取代)反应生成乙二酸乙二酯,反应不涉及还原反应。

7.答案 (1)醚键　醛基

(2)　取代反应

(3)(或)

(4)

(或)

解析 (1)由化合物A的结构简式知,其含氧官能团有醚键和醛基。

(2)由结构简式可知化合物A的分子式为C14H12O2,结合B的分子式C14H14O2可知,B是A中醛基还原为羟基的反应产物,故B的结构简式为。观察C、D的结构简式,可看出D是C中—Cl被—CN取代的产物,故C→D的反应类型为取代反应。

(3)满足条件的E的同分异构体分子中含有2个苯环,这一结构特点与E相同;由于E的分子中碳原子数较多,要求其同分异构体中含有3种处于不同化学环境的氢原子,则结构必须高度对称。据此,满足条件的E的同分异构体的结构简式为或

。

(4)可用逆推法分析。根据信息“RCH2CNRCH2CH2NH2”可逆推:⇒,结合题干信息可进一步逆推:

。因此,以为原料制备X的合成路线流程图如下:

。另一合成路线流程图为

。

8.B　由分析可知,M为一卤代环戊烷,故A错误;反应①为光照条件下的取代反应,反应②为在氢氧化钠的乙醇溶液中加热发生消去反应,故B正确;反应②发生卤代烃的消去反应,反应试剂和条件为氢氧化钠的乙醇溶液、加热,故C错误;N为环戊烯,含碳碳双键,1,3-环戊二烯也含碳碳双键,均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,则酸性KMnO4溶液褪色不能证明环戊烷已完全转化成1,3-环戊二烯,故D错误。

9.C　由分析可知A的分子式为

HOCH2CH2C(CH3)2CHO,故A错误;B为

CH3COOCH2CH2C(CH3)2CHO,含有酯基和醛基,故B错误;E为HOCH2CH2C(CH3)2COOH,发生酯化反应生成,也为取代反应,故C正确;E中含有羟基,发生消去反应的条件是浓硫酸且反应加热,故D错误。

10.B　由题图可知EO(C2H4O)与CO2反应得到

EC(C3H4O3)的原子利用率为100%,故A正确;反应②的条件不可以改用铁粉,因为铁粉与Cl2发生反应生成FeCl3,故B错误;由EO、EC的结构简式可知EO、EC含有1种化学环境的H原子,则一氯代物均为1种,故C正确;ClEC分子中含手性碳原子,则所有原子不可能处于同一平面。

11.CD　由M的分子式可知,其相对分子质量为134,故1.34 g M的物质的量为0.01 mol,与足量的NaHCO3溶液反应生成0.02 mol CO2,由此可推出M分子中含有2个羧基,由M的碳链结构无支链,M可发生一系列转化可知,M的结构简式为HOOCCHOHCH2COOH。MA发生的是消去反应,AB发生的是加成反应,BC的反应包含—COOH与NaOH溶液的中和反应及—Br的水解反应,C分子中含有多个亲水基团,C可溶于水,A、B项均正确,D项错误;符合条件的M的同分异构体有和,共2种,C项错误。

12.答案 (1)　邻甲基苯甲醛(或2-甲基苯甲醛)

(2)Cl2、光照

(3)酯化反应(或取代反应)　碳碘键、酯基

(4)+NaOH+CH3OH

(5)24　、

、、

(6)

解析 A为芳香烃,与CO在AlCl3、HCl作催化剂的作用下反应生成,则A为,中醛基先与银氨溶液在加热条件下反应,再与酸反应生成C(),C再发生取代反应生成,与甲醇在浓硫酸并加热条件下发生酯化反应生成E(),与HCHO在一定条件下反应生成,在NaOH溶液存在的条件下发生水解反应再酸化生成

G(),G与I2在一定条件下反应生成M。的同分异构体Q满足:①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明结构中含有酚羟基,②1 mol Q最多消耗2 mol NaOH,则1 mol Q含有2个酚羟基,③含有碳碳三键,苯环上连有3个取代基,除2个酚羟基外,该结构可能为、、、(R为苯环连接羟基的结构),R为时,烃基有2个取代位置(),有4×2=8种结构,R为时,烃基有3个取代位置(),有4×3=12种结构,R为时,烃基有1个取代位置(),有4×1=4种结构,满足条件的一共有8+12+4=24种结构;其中核磁共振氢谱中有5组峰,说明该结构中存在5种化学环境的氢原子,且峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1,该结构中总氢原子数为10,因此不同环境的氢原子个数之比为3∶2∶2∶2∶1,满足条件的结构简式为、、、。

13.答案 (1)

(2)还原反应　取代反应　(3)酰胺基　羧基　(4)15　

(5)n+nHOCH2CH2OH+nH2O

(6)

解析 (1)由已知信息①可知,与反应时断键与成键位置为,由此可知A的结构简式为;(2)A→B的反应过程中失去O原子,加入H原子,属于还原反应;D→E的反应过程中与醛基相连的C原子上的H原子被Br原子取代,属于取代反应;(3)由题图可知,M中虚线框内官能团的名称为a酰胺基,b羧基;(4)的同分异构体满足:①能发生银镜反应,说明结构中存在醛基,②与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,同时满足苯环上有2个取代基,酚羟基需占据苯环上的1个取代位置,支链上苯环连接方式(黑点标记):、共五种且与酚羟基有邻位、间位、对位三种结构,因此一共有5×3=15种结构;其中核磁共振氢谱有五组峰,因酚羟基和醛基均无对称结构,因此峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式一定具有对称性(否则苯环上的氢原子不等效),即苯环上取代基位于对位,核磁共振氢谱中峰面积比为6的氢原子位于与同一碳原子相连的两个甲基上,因此该同分异构体的结构简式为;(5)丁二酸酐()和乙二醇(HOCH2CH2OH)合成聚丁二酸乙二醇酯()的过程中,需先将转化为丁二酸,可利用已知信息②实现,然后利用B→C的反应类型合成聚丁二酸乙二醇酯,因此化学方程式为n+nHOCH2CH2OH+nH2O;(6)以乙烯和为原料合成的路线设计过程中,可利用E→G的反应类型实现,因此需先利用乙烯合成,中醛基可通过羟基催化氧化而得,中溴原子可利用D→E的反应类型实现,因此合成路线为

。