高中化学人教版 (2019)选择性必修3第五节 有机合成习题

第五节　有机合成

课后·训练提升

基础巩固

1.有机化合物分子中能引入卤素原子的反应是(　　)。

①在空气中燃烧　②取代反应　③加成反应　④加聚反应

A.①② B.①②③

C.②③ D.①③④

答案:C

解析:有机化合物的燃烧是将有机物转化为无机物,而加聚反应是将不饱和的小分子转化为高分子,此反应过程中不改变其元素组成。

2.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的一种合成路线如图,下列说法错误的是(　　)。

A.反应①的原子利用率为100%

B.②的反应类型为取代反应

C.EO、EC的一氯代物种数相同

D.ClEC、VCB分子中所有原子均处于同一平面

答案:D

解析:反应①反应物的所有原子全部转化为生成物,则原子利用率为100%,故A项正确;EC中氢原子被氯原子替代,为取代反应,故B项正确;EO、EC都含有一种氢原子,则一氯代物种数相同,都为一种,故C项正确;ClEC含有饱和碳原子,具有甲烷的结构特点,则所有的原子一定不在同一个平面上,故D项错误。

3.4-溴甲基-1-环己烯的一种合成路线如图。下列说法正确的是(　　)。

A.X的分子式为C9H12O2

B.化合物Y先经酸性高锰酸钾溶液氧化,再与乙醇在浓硫酸催化下酯化可制得化合物X

C.在一定条件下,X可以发生取代反应、加成反应、氧化反应、加聚反应

D.W的所有原子一定全部共平面

答案:C

解析:由结构简式可知X含有14个氢原子,则X的分子式为C9H14O2,故A项错误;Y含有碳碳双键和羟基,都可被酸性高锰酸钾溶液氧化,故B项错误;X含有碳碳双键可发生加成、加聚和氧化反应,含有酯基可发生取代反应,故C项正确;碳碳双键之间为C—C,可自由旋转,则所有的原子不一定共平面,故D项错误。

4.有下列几种反应类型:①消去、②取代、③氧化、④加成、⑤还原、⑥水解,用丙醛制取1,2-丙二醇(),按合理的合成路线依次发生反应的所属类型不可能是(　　)。

A.⑤①④⑥ B.④①④②

C.⑤①④② D.⑤③⑥①

答案:D

解析:因为1,2-丙二醇可由1,2-二溴丙烷发生水解反应得到,1,2-二溴丙烷可由丙烯与Br2发生加成反应得到,丙烯可由1-丙醇发生消去反应得到,1-丙醇可由丙醛发生加成反应得到,所以其合成路线为CH3CH2CHOCH3CH2CH2OHCH3CHCH2CH3CHBrCH2BrCH3CHOHCH2OH,涉及的反应依次为加成反应或还原反应、消去反应、加成反应、取代反应或水解反应,所以D符合题意。

5.工业上用有机化合物C3H8为原料制取乙酸乙酯。它们之间的转化关系如图所示:

已知:CH2CH2+CH3COOHCH3COOCH2CH3。

下列说法正确的是(　　)。

A.过程①在石油工业上称为分馏,属于化学变化

B.用新制的氢氧化铜可区分有机化合物B、C和D

C.对于乙酸乙酯和有机化合物C的混合物,通过分液的方法可得到乙酸乙酯

D.相同条件下乙酸乙酯在氢氧化钠溶液中水解不如在稀硫酸中水解完全

答案:B

解析:分馏为物理变化,过程①为C3H8CH4+CH2CH2,是化学变化,A项错误;B为CH3CHO,C为CH3COOH,D为CH3CH2OH,在B、C、D三种有机化合物中分别加入新制的氢氧化铜,使沉淀溶解成蓝色溶液的为CH3COOH,加热有砖红色沉淀生成的为CH3CHO,B项正确;C为CH3COOH,与乙酸乙酯互溶,故无法通过分液的方法得到乙酸乙酯,C项错误;乙酸乙酯在氢氧化钠溶液中水解生成乙酸钠和乙醇,该反应不可逆,比乙酸乙酯在稀硫酸中水解更完全,D项错误。

6.结构为的有机化合物可以通过不同的反应得到下列四种物质:

生成这四种有机化合物的反应类型依次为(　　)。

A.取代、消去、酯化、加成

B.取代、消去、加聚、取代

C.酯化、取代、缩聚、取代

D.酯化、消去、氧化、取代

答案:D

解析:中含—COOH和—OH,发生分子内酯化反应生成①,该反应属于酯化反应,也属于取代反应;发生—OH的消去反应生成②,该反应为消去反应;—OH发生氧化反应生成—CHO,该反应类型为氧化反应;含—OH,与浓HBr发生取代反应生成④,该反应类型为取代反应,故选D。

7.化合物H是一种有机光电材料的中间体。实验室由苯甲醛制备H的一种合成路线如图。

已知:;。

(1)E中含有的官能团名称为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)EF的反应类型为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)G的结构简式为　                              。 

(4)芳香族化合物M是E的同分异构体,满足下列条件的同分异构体有　　　　种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积之比为1∶2∶2∶1的结构简式为　　　　　　　　　。 

A.能发生银镜反应

B.含有—C≡CH的结构

C.无—C≡C—O—结构

(5)写出用乙烯、2-丁炔、1,3-丁二烯为原料制备化合物()的合成路线。(其他试剂任选)

答案:(1)碳碳三键、羧基

(2)酯化反应或取代反应

(3)

(4)13　

(5)CH2CHCHCH2

解析:(1)E中含有的官能团名称为碳碳三键、羧基。(2)E中羧基和乙醇在浓硫酸作催化剂、加热条件下发生酯化反应生成F,则EF的反应类型为酯化反应或取代反应。(3)通过以上分析知,G的结构简式为。

(4)芳香族化合物M是E的同分异构体,则M中含有苯环。

A.能发生银镜反应,说明含有—CHO;

B.含有—C≡CH的结构;

C.无—C≡C—O—结构,则还存在—OH。

如果取代基为—C≡CH、HCOO—,有邻、间、对3种;

如果取代基为酚羟基、—CHO、—C≡CH,如果—CHO、—C≡CH相邻,酚羟基有4种排列方式;如果—CHO、—C≡CH相间,酚羟基有4种排列方式;如果—CHO、—C≡CH相对,酚羟基有2种排列方式,则符合条件的同分异构体有13种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积之比为1∶2∶2∶1的结构简式为。

(5)用乙烯、2-丁炔、1,3-丁二烯为原料制备化合物,乙烯和1,3-丁二烯发生信息中的反应生成环己烯,环己烯和2-丁炔发生信息中的加成反应,再和溴发生加成反应,最后发生水解反应得到目标产物,其合成路线为CH2CHCHCH2。

8.有机化合物E是重要的医药中间体,B中碳原子数目是A中的3倍。以A和B为原料合成该有机化合物的路线如下:

(1)已知A+BC为加成反应,则A的结构简式为　　　　　　　,B的化学名称为　　　　,E中含有的官能团有　　　　　　　　(填名称)。 

(2)1 mol C在一定条件下与饱和溴水反应,最多消耗溴的物质的量为　　　　　　 mol。C生成D的反应类型为　　　　　　。 

(3)2分子C脱水可以生成F,核磁共振氢谱显示F分子中含有4种氢原子,其结构中有3个六元环,则F分子的结构简式为　。 

(4)E有多种同分异构体,其中苯环上只有2个对位取代基,含有—COOH且能使FeCl3溶液显紫色的结构有　　　　　　(不考虑立体异构)种。 

(5)根据已有知识并结合信息

,写出以CH3COOH为原料制备A的合成路线图(无机试剂任选,注明反应条件)。

答案:(1)HOOCCHO　苯酚　羟基、碳溴键和酯基

(2)2　酯化反应(或取代反应)

(3)

(4)4

(5)CH3COOH

解析:由B中碳原子数目是A中的3倍,结合C的结构简式为可知,A为HOOCCHO,B为,HOOCCHO与发生加成反应生成;在浓硫酸作用下,与甲醇共热发生酯化反应生成

和水,在共热条件下与溴化氢发生取代反应生成

。

(1)A的结构简式为HOOCCHO,B的结构简式为,名称为苯酚,E的结构简式为

,官能团为羟基、碳溴键和酯基。

(2)C的结构简式为,分子中含有酚羟基,与饱和溴水反应可被溴取代两个邻位氢原子,则1mol在一定条件下与饱和溴水反应,最多消耗溴的物质的量为2mol;C生成D的反应为在浓硫酸作用下,与甲醇共热发生酯化反应生成和水。

(3)分子中含有羟基和羧基,2分子发生分子间酯化反应生成结构中有3个六元环、含有4种氢原子的结构简式为。

(4)E的结构简式为,其同分异构体能使FeCl3溶液显紫色,说明分子中含有酚羟基,苯环上只有2个取代基且处于对位,因其中一个是羟基,另外取代基可能为—CBr(CH3)COOH、—CH(CH2Br)COOH、—CH2CHBrCOOH、

—CHBrCH2COOH,可能的结构简式为、、、共4种。

(5)由题目信息可知,乙酸与PCl3反应得到ClCH2COOH,在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应得到HOCH2COONa,用盐酸酸化得到HOCH2COOH,最后在Cu作催化剂条件下发生催化氧化得到OHC—COOH。

能力提升

1.有机化合物可经过多步反应转变为,其各步反应的类型是(　　)。

A.加成→消去→脱水

B.消去→加成→消去

C.加成→消去→加成

D.取代→消去→加成

答案:B

解析:

。

2.碳链增长在有机合成中具有重要意义,它是实现由小分子有机物向较大分子有机物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应,其中可以实现碳链增长的是(　　)。

A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热

B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热

C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热

D.乙醇和浓硫酸加热至170 ℃

答案:A

解析:A中反应为CH3(CH2)3Br+NaCN

CH3(CH2)3CN+NaBr,可增加一个碳原子;B、C可实现官能团的转化,但碳链长度不变;D中反应为CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O,碳链长度不变。

3.下列反应能够使碳链缩短的是(　　)。

①烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化　②乙苯被酸性高锰酸钾溶液氧化　③重油裂化为汽油　④CH3COOCH3和NaOH溶液共热　⑤炔烃与溴水反应

A.①②③⑤ B.③④⑤

C.①②④⑤ D.①②③④

答案:D

解析:①中反应使碳碳双键断裂,②中反应生成苯甲酸,③中反应使碳碳键断裂,④中反应生成乙酸钠和甲醇,①②③④碳链均缩短;⑤中反应生成溴代烃,碳原子数不变。

4.以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中,要依次经过下列步骤中的(　　)。

①与NaOH的水溶液共热　②与NaOH的醇溶液共热

③与浓硫酸共热到170 ℃　④与溴水反应　⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热　⑥与新制的Cu(OH)2共热

A.①③④②⑥

B.①③④②⑤

C.②④①⑥⑤

D.②④①⑤⑥

答案:D

解析:以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH),应先发生消去反应生成乙烯,再与卤素加成得到卤代烃,然后水解、氧化可得到乙二酸,其步骤为:②与NaOH的醇溶液共热发生消去反应生成乙烯;④与溴水加成得到1,2-二溴乙烷;①与NaOH的水溶液共热得到乙二醇;⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热氧化为乙二醛;⑥与新制的Cu(OH)2共热氧化为乙二酸;即步骤为②④①⑤⑥,故选D。

5.下述反应是有机合成中常见的增长碳链的方法:

+HCHO+HCl+H2O

(1)有关化合物Ⅰ的说法正确的是　　　　。 

A.可发生取代、氧化等反应

B.1 mol化合物Ⅰ最多能与4 mol H2加成

C.易溶于水、乙醇等溶剂

D.属于芳香族化合物

(2)化合物Ⅱ的分子式为　　　　,1 mol化合物Ⅱ与NaOH溶液反应最多消耗　　　　 mol NaOH。 

(3)化合物Ⅲ可与乙酸制备化合物Ⅱ,写出符合下列要求的Ⅲ的同分异构体的结构简式　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

a.遇FeCl3溶液显紫色

b.核磁共振氢谱有3组峰

(4)利用此增长碳链的方法,写出以甲苯为原料,制备的化学方程式。

答案:(1)AD

(2)C10H11O2Cl　2

(3)、

(4)+HCHO+HCl+H2O,

+NaOH+NaCl。

解析:(1)A项,该物质属于酯类,酯类水解是取代反应,酯类能与氧气反应生成CO2和H2O,是氧化反应,正确;B项,该物质能与H2反应的只有苯环,一个苯环最多消耗3molH2,酯类中碳氧双键不能与H2发生加成反应,错误;C项,此物质属于酯类,难溶于水,但溶于乙醇,错误;D项,此物质中含有苯环,是芳香族化合物,正确。(2)根据该物质的结构,得出分子式C10H11O2Cl,此物质含有的官能团为—Cl、酯基,发生的反应是:

+2NaOHCH3COONa+NaCl+,消耗2molNaOH。(3)遇FeCl3溶液显紫色,说明结构中有酚羟基;核磁共振氢谱有3组峰,说明该结构中含有3种不同化学环境的氢原子,—OH有一种氢原子,属于对称结构,则同分异构体为、。(4)根据增长碳链法,—CH2Cl在苯环取代基的对位,对位上的氢原子、甲醛上的氧原子、氯化氢上的氢原子结合生成H2O,反应的化学方程式:+HCHO+HCl+H2O,在碱性溶液中水解,得到,化学方程式:+NaOH+NaCl。

6.具有抗菌作用的白头翁素衍生物H的合成路线如下图所示:

已知:ⅰ.RCH2BrR—CHCH—R'

ⅱ.R—CHCH—R'

ⅲ.R—CHCH—R'(以上R、R'、R″代表氢、烷基或芳基等)

(1)A属于芳香烃,其名称是　                            。 

(2)B的结构简式是　　　　　　　　。 

(3)C生成D的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)由G生成H的反应类型是　　　　　　,试剂b是　　　　　　　　。 

(5)下列说法正确的是　　(填字母)。 

a.G存在顺反异构体

b.1 mol G最多可以与1 mol H2发生加成反应

c.1 mol F或1 mol H与足量NaOH溶液反应,均消耗2 mol NaOH

(6)E有多种同分异构体,其中属于芳香族化合物,并既能发生加聚反应又能发生水解反应的有　　　　种(不考虑立体异构)。 

(7)以乙烯为起始原料,结合已知信息选用必要的无机试剂合成,写出合成路线(用结构简式表示有机化合物,用箭头表示转化关系,箭头上注明试剂和反应条件)。

答案:(1)1,2-二甲苯(邻二甲苯)

(2)

(3)+CH3OH+H2O

(4)加成反应　氢氧化钠醇溶液

(5)c

(6)7

(7)

解析:由C的结构简式为逆推可知,与溴在光照条件下发生取代反应生成,则B为;一个侧链发生氧化反应生成,则A为;由流程各物质转化可知,与CH3OH在浓硫酸作用下,共热发生酯化反应生成,则D为;发生信息ⅰ反应生成,则E为;发生信息ⅱ反应生成,则F为;由H的结构简式和信息ⅲ可知G为。

(1)芳香烃是指含有苯环的碳氢化合物,A的结构简式为,名称为1,2-二甲苯(邻二甲苯)。

(2)与溴在光照条件下发生取代反应生成,则B的结构简式为。

(3)C生成D的反应为与CH3OH在浓硫酸作用下,共热发生酯化反应生成,反应的化学方程式为

+CH3OH+H2O。

(4)由G生成H的反应为2分子发生加成反应生成;在氢氧化钠醇溶液加热条件下发生消去反应生成,则b为氢氧化钠醇溶液。

(5)a.顺反异构体形成的条件是碳碳双键上碳原子都连接两个不同的原子或原子团,由G的结构简式可知双键的一个碳原子连接2个氢原子,故错误;

b.含有的苯环和碳碳双键均能与氢气发生加成反应,则1molG最多能与4molH2发生加成反应,故错误;

c.F的结构简式为,其中酯基和碘原子均可与NaOH发生反应,则1mol的F最多可与2molNaOH反应,H的结构简式为,分子中含有两个酯基,1molH与NaOH发生水解反应最多可消耗2molNaOH,故正确。

(6)E的同分异构体属于芳香族化合物说明含有苯环,能发生加聚反应说明含有碳碳双键,能发生水解反应说明含有酯基,苯环上有1个侧链,侧链可能为

CH2CHCOO—、CH2CHOOC—、—CHCHOOCH和,含有2个侧链,侧链可能为CH2CH—和HCOO—,在苯环上有邻、间、对3种结构,则共有7种同分异构体。

(7)由合成物质的结构简式,运用逆推法可知,一定条件下,乙烯与水发生加成反应生成乙醇,与溴化氢发生加成反应生成溴乙烷,在铜的催化作用下,乙醇发生催化氧化反应生成乙醛,乙醛与溴乙烷发生信息ⅰ反应生成CH3CHCHCH3,CH3CHCHCH3发生信息ⅲ反应生成。