2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题95第五单元　有机合成与推断

第五单元　有机合成与推断一、有机合成题的解题思路二、有机合成路线的选择1．中学常见的有机合成路线(1)以常见链烃为出发点的合成路线R—CH===CH2卤代烃一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯(2)芳香化合物合成路线2．有机合成中常见官能团的保护(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH溶液反应，把—OH转变为—ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。(3)氨基(—NH2)的保护：如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2 还原为—NH2，防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。三、有机合成的常用方法1．官能团的引入(1)引入羟基(—OH)：①烯烃与水加成；②醛(酮)与氢气加成；③卤代烃水解；④酯的水解等，最主要的是卤代烃水解。(2)引入卤原子(—X)：①烃与X2取代；②不饱和烃与HX或X2加成；③醇与HX取代等，最主要的是不饱和烃的加成。(3)引入双键：①某些醇或卤代烃的消去引入；②醇的氧化引入等。2．官能团的消除(1)通过加成消除不饱和键。(2)通过消去或氧化、酯化等消除羟基(—OH)。(3)通过加成或氧化等消除醛基(—CHO)。3．官能团间的衍变根据合成需要(有时题目信息中会明示某些衍变途径)，可进行有机物的官能团间的衍变，以使中间物质向产物递进。常见的有三种方式：(1)利用官能团的衍生关系进行衍变，如伯醇醛羧酸。(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如CH3CH2OHCH2===CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH。(3)通过某种手段，改变官能团的位置。4．碳骨架的增减(1)增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见方式为有机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等。(2)减短：如烃的裂化和裂解、某些烃(如苯的同系物、烯烃)的氧化、羧酸盐脱羧反应等。四、有机推断题中突破口的选择1．根据有机物的性质推断官能团有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质，这些都是有机物结构推断的突破口。(1)能使溴水褪色的物质可能含有“”“—CHO”“—C≡C—”或是酚类物质。(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的物质可能含有“”“—C≡C—”“—CHO”或是酚类、苯的同系物等。(3)能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成砖红色沉淀的物质一定含有—CHO。(4)能与Na反应放出H2的物质可能为醇、酚、羧酸等。(5)能与Na2CO3溶液作用放出CO2或使石蕊试液变红的有机物中含有—COOH。(6)能水解的有机物中可能含有酯基( )、肽键()或是卤代烃。(7)能发生消去反应的有醇、卤代烃等。2．根据性质和有关数据推断官能团的数目(1)—CHO (2)2—OH(醇、酚、羧酸)H2(3)2—COOHCO2，—COOHCO2(4) —C≡C— 题组有机合成与推断1．(2018·浙江11月选考，T26)通过对煤的综合利用，可以获得多种有机物。化合物A含有碳、氢、氧3种元素，其质量比是12∶3∶8。液态烃B是一种重要的化工原料，其摩尔质量为78 g·mol－1。E是有芳香气味的酯。它们之间的转化关系如下(含有相同官能团的有机物通常具有相似的化学性质)：请回答：(1)化合物A所含的官能团的名称是________。(2)B和CH2===CH2反应生成C的反应类型是________。(3)E在氢氧化钠溶液中水解的化学方程式是_________________________________________________________________________________________________________。(4)下列说法正确的是________。A．将铜丝在空气中灼烧后迅速插入A中，反复多次，可得到能发生银镜反应的物质B．在一定条件下，C可通过取代反应转化为C．苯甲酸钠(常用作防腐剂)可通过D和氢氧化钠反应得到D．共a mol的B和D混合物在氧气中完全燃烧，消耗氧气大于7.5a mol解析：由化合物A含有碳、氢、氧3种元素，其质量比是12∶3∶8可知，A中碳、氢、氧原子个数比为2∶6∶1，又是由水煤气催化合成，且能和苯甲酸生成具有芳香气味的酯，故A为CH3CH2OH，液态烃B的摩尔质量为78 g·mol－1，且B由煤焦油分馏得到，故B为苯，苯与乙烯发生加成反应得到乙苯，乙苯被高锰酸钾氧化得到苯甲酸，苯甲酸与乙醇在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应生成苯甲酸乙酯。(1)由上述推断可知A为乙醇，官能团为羟基。(2)由上述推断可知B为苯，和CH2===CH2反应生成的C为乙苯，故为加成反应。(3)酯在氢氧化钠溶液中的水解产物为醇和羧酸钠，条件为加热，故E在氢氧化钠溶液中水解的化学方程式为(4)将铜丝在空气中灼烧后迅速插入乙醇中，反复多次，可得到乙醛，乙醛能发生银镜反应，故A正确；C为，可与HNO3发生硝化反应生成，硝化反应为取代反应，故B正确；苯甲酸钠(常用作防腐剂)可通过苯甲酸和氢氧化钠反应得到，故C正确；有机物(CxHyOz)耗氧量计算公式为x＋y/4－z/2，B为苯，化学式为C6H6，1 mol苯耗氧量为7.5 mol，D为苯甲酸，化学式为C7H6O2，1 mol苯甲酸耗氧量为7.5 mol，故共a mol的B和D混合物在氧气中完全燃烧，消耗氧气为7.5a mol，故D错误。答案：(1)羟基　(2)加成反应　(3)＋CH3CH2OH　(4)ABC2．(2017·浙江4月选考，T26)A是天然气的主要成分，以A为原料在一定条件下可获得有机物B、C、D、E、F，其相互转化关系如图。已知烃B在标准状况下的密度为1.16 g·L－1，C能发生银镜反应，F为有浓郁香味、不易溶于水的油状液体。请回答：(1)有机物D中含有的官能团名称是________。(2)D＋E→F的反应类型是________。(3)有机物A在高温下转化为B的化学方程式是___________________________。(4)下列说法正确的是________。A．有机物E与金属钠反应比水与金属钠反应要剧烈B．有机物D、E、F可用饱和Na2CO3溶液鉴别C．实验室制备F时，浓硫酸主要起氧化作用D．有机物C能被新制碱性氢氧化铜悬浊液、酸性 KMnO4 溶液氧化答案：(1)羧基(2)取代反应(或酯化反应)(3)2CH4CHCH＋3H2(4)BD3．(2019·浙江4月选考，T32)某研究小组拟合成除草剂苯达松和染料中间体X。已知信息：①②RCH2COOR′＋R″COOR(1)下列说法正确的是________。A．化合物B到C的转变涉及取代反应B．化合物C具有两性C．试剂D可以是甲醇D．苯达松的分子式是C10H10N2O3S(2)化合物F的结构简式是________。(3)写出E＋G→H的化学方程式：__________________________________。(4)写出C6H13NO2同时符合下列条件的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。①分子中有一个六元环，且成环原子中最多含2个非碳原子；②1H­NMR谱和IR谱检测表明分子中有4种化学环境不同的氢原子，有NO键，没有过氧键(OO　)。(5)设计以CH3CH2OH和为原料制备X()的合成路线(无机试剂任选，合成中须用到上述①②两条已知信息，用流程图表示)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)BC(2)(CH3)2CHNH24．(2018·浙江11月选考，T32)某研究小组拟合成染料X和医药中间体Y。请回答：(1)下列说法正确的是________。A．化合物A能与FeCl3溶液发生显色反应B．化合物C具有弱碱性C．化合物F能发生加成、取代、还原反应D．X的分子式是C17H22N2O3(2)化合物B的结构简式是__________________。(3)写出C＋D→E的化学方程式：___________________________________。(4)写出化合物A(C10H14O2)同时符合下列条件的同分异构体的结构简式：______________________。1H­NMR谱和IR谱检测表明：①分子中有4种化学环境不同的氢原子；②分子中含有苯环、甲氧基(—OCH3)，没有羟基、过氧键(—O—O—)。(5)设计以CH2===CH2和为原料制备Y()的合成路线(用流程图表示，无机试剂任选)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：由最终产物X的结构简式可知，CH3CH2Cl与发生取代反应生成的A的结构简式为；A→B是硝化反应，又因为E→F也是硝化反应，故可知A→B反应中苯环上引入一个硝基，通过观察X的结构可知，B的结构简式为；B在Na2S的作用下还原为C，C的结构简式为；C与D发生已知信息中的取代反应形成酰胺键生成E，故D的结构简式为，E的结构简式为；E再次硝化生成的F为；F被还原生成X。(1)A.化合物A中无酚羟基，故不能与FeCl3溶液发生显色反应，A错误；B.化合物C中有氨基，显弱碱性，B正确；C.化合物F中有苯环，故可以发生加成、还原、取代反应，C正确；D.化合物X的不饱和度为9，分子式为C17H20N2O3，选项中不饱和度为8，D错误。故选BC。(2)化合物B的结构简式为。答案：(1)BC　(2)(5)CH2===CH2ClCH2CH2ClH2NCH2CH2NH2解有机物综合推断类试题的常用方法(1)逆推法由产物推断未知反应物或中间产物的方法叫逆推法。(2)根据反应条件推断在有机合成中，可以根据一些特定反应的条件，推出未知有机物的结构简式。例如：“”是卤代烃消去的条件，“”是卤代烃水解的条件，“”是醇消去的条件，“浓硫酸，△”一般是羧酸和醇发生酯化反应的条件。(3)根据有机物间的衍变关系推断如“ABC”这一氧化链一般可以与“醇―→醛―→酸”这一转化关系联系。 5．(2020·浙江1月选考,T31)某研究小组以芳香族化合物A为起始原料，按下列路线合成高血压药物阿替洛尔。已知：化合物H中除了苯环还有其他环；请回答下列问题：(1)下列说法正确的是________。A．化合物D能发生加成、取代、氧化反应，不发生还原反应B．化合物E能与FeCl3溶液发生显色反应C．化合物I具有弱碱性D．阿替洛尔的分子式是C14H20N2O3(2)写出化合物E的结构简式：___________________________________________。(3)写出F＋G→H的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________。(4)设计从A到B的合成路线(用流程图表示，无机试剂任选)：________________________________________________________________________。(5)写出化合物C同时符合下列条件的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。①1H­NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种氢原子，无氮氧键和碳氮双键；②除了苯环外无其他环。答案：(1)BC(3) ＋HCl(4) (5) 、、、有机推断与合成(1)确定官能团的变化有机合成题目一般会给出产物、反应物或某些中间产物的结构等，在解题过程中应抓住这些信息，对比物质转化中官能团的种类变化、位置变化等，掌握其反应实质。(2)掌握两条经典合成路线①一元合成路线：RCH===CH2―→一卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯；②二元合成路线：RCH===CH2―→二卤代烃―→二元醇―→二元醛―→二元羧酸―→酯(链酯、环酯、聚酯)。(R代表烃基或H原子)在合成某一种产物时，可能会存在多种不同的方法和途径，应当在节省原料、产率高的前提下，选择最合理、最简单的方法和途径。(3)按要求规范表述有关问题即应按照题目要求的方式将分析结果表达出来，力求避免书写官能团名称时出现错别字、书写物质结构简式时出现碳原子成键数目不为4等情况，确保答题正确。 课后达标检测1．(2018·浙江4月选考，T26)摩尔质量为32 g·mol－1的烃的衍生物A能与金属钠反应，F是由两种均具有芳香气味的有机物组成的混合物。相关物质转化关系如下(含有相同官能团的有机物通常具有相似的化学性质)：请回答：(1)D中官能团的名称是________。(2)B的结构简式是________。(3)D→E的化学方程式是__________________________________。(4)下列说法正确的是________。A．石油裂解气和B都能使酸性KMnO4溶液褪色B．可以用碳酸钠溶液洗去C、E和F混合物中的C、EC．相同物质的量的D、E或F充分燃烧时消耗等量的氧气D．有机物C和E都能与金属钠反应解析：根据题意可知烃的衍生物A能与金属钠反应，可能含有的官能团是羟基或羧基，又因其摩尔质量为32 g·mol－1，可确定A是CH3OH，结合各物质间的转化关系可推出B为HCHO，C为HCOOH，C与E发生酯化反应得到的F是由两种均具有芳香气味的有机物组成的混合物，可知D为丙烯，E是正丙醇和异丙醇的混合物。(1)D为丙烯，D中的官能团的名称是碳碳双键。(2)B的结构简式是HCHO。(3)丙烯为不对称结构，与水加成的产物是正丙醇和异丙醇，所以D→E的化学方程式是CH3CH===CH2＋H2OCH3CH2CH2OH、CH3CH===CH2＋H2O。(4)A中，石油裂解气中含有烯烃，B属于醛类物质，都能使酸性KMnO4溶液褪色，正确；B中，碳酸钠溶液可以与酸反应，溶解醇，降低酯的溶解度，正确； C中，相同物质的量的D(C3H6)、E(C3H6·H2O)或F(C3H8·CO2)充分燃烧时消耗的氧气的量不相等，错误；D中，有机物C为HCOOH，含有的官能团是羧基，E是正丙醇和异丙醇的混合物，含有的官能团是羟基，因此都能与金属钠反应，正确；故选ABD。答案：(1)碳碳双键(2)HCHO(3)CH3CH===CH2＋H2OCH3CH2CH2OH、CH3CH===CH2＋H2O(4)ABD2．(2020·杭州高三质检)A、B均是煤干馏所得的烃类物质，都是重要的化工原料，A气体在标准状况下的密度为1.25 g·L－1，其转化关系如图：请回答：(1)A中官能团的名称为____________；B→D的反应类型是____________。(2)写出C＋E→F的化学方程式：_________________________________。(3)下列说法正确的是________。A．有机物A在催化剂条件下与水反应后的产物与E互为同系物B．只用水一种试剂就可以将C、D、F三种样品区分出来C．有机物B能与溴水发生取代反应使溴水褪色D．煤的气化、液化也是综合利用煤的方法，都属于物理变化解析：(1)A的摩尔质量M＝1.25 g·L－1×22.4 L·mol－1＝28 g·mol－1，故A为CH2===CH2，其含有的官能团名称为碳碳双键；液体B为苯，D为硝基苯，由苯生成硝基苯的反应为取代反应。(2)CH2===CH2在催化剂作用下被O2氧化为CH3COOH(C)；焦炭与水蒸气反应生成CO和H2，CO和H2在催化剂作用下反应生成CH3OH(E)；CH3COOH(C)与CH3OH(E)在浓硫酸作用下发生酯化反应生成乙酸甲酯(F)和水。(3)CH2===CH2在催化剂条件下与水反应后的产物为CH3CH2OH，CH3CH2OH与CH3OH互为同系物，A项正确；CH3COOH溶于水，硝基苯不溶于水且密度比水大，乙酸乙酯不溶于水且密度比水小，故只用水一种试剂就可以将三者区分出来，B项正确；苯萃取溴水中的溴而使溴水褪色，C项错误；煤的气化和液化均属于复杂的物理化学变化，D项错误。答案：(1)碳碳双键　取代反应(2)CH3COOH＋CH3OHCH3COOCH3＋H2O(3)AB3．A是植物秸秆的主要成分，以A为原料在一定条件下可获得多种有机物，它们的相互转化关系如下图所示。已知F是一种最简单的烯烃。请回答：(1)F→C的反应类型是________。(2)D→E的化学方程式是__________________________________。(3)下列说法正确的是________。A．D能被氧化成E，但不能被还原成CB．实验室制备G时可用浓硫酸做催化剂和吸水剂C．B或E均能与银氨溶液反应形成银镜D．相同质量的B、G完全燃烧生成水的质量相等答案：(1)加成反应(2)2CH3CHO＋O22CH3COOH(3)B4．(2020·嘉兴选考检测)一些有机物(由碳、氢、氧三种元素中的2种或3种组成)的转化关系如图(部分生成物已略去)。已知：①B和C的相对分子质量均为46。②E的相对分子质量比B大14。请回答下列问题：(1)D中的官能团名称为________。(2)A的结构简式为________。(3)写出C与E反应的化学方程式(注明反应条件)：________________________________________________________________________。(4)下列有关叙述正确的是________。A．C是甘油的同系物B．D中所有原子不可能处于同一平面上C．有机物A在碱性条件下的水解反应叫作皂化反应D．75%(体积分数)的C水溶液常用于医疗消毒解析：B和C的相对分子质量均为46，且均为酯A的水解产物，则B和C分别为甲酸和乙醇，A为甲酸乙酯，进一步可推知D为乙醛，E为乙酸。(1)D中的官能团名称为醛基。(2)A为甲酸乙酯，其结构简式为HCOOCH2CH3。(4)同系物之间结构相似、分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团，故甘油和乙醇不互为同系物，A项错误；乙醛中含有甲基，故乙醛中所有原子不可能处于同一平面上，B项正确；皂化反应是油脂在碱性条件下的水解反应，C项错误；常用体积分数为75%的乙醇水溶液进行医疗消毒，D项正确。答案：(1)醛基　(2)HCOOCH2CH3(3)CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O　(4)BD5．(2020·浙江四地联考)氯吡格雷是一种用于抑制血小板聚集的药物，其合成路线如下：已知：①同一个碳原子上连接2个羟基的结构不稳定，会失去一个水分子。(1)下列说法不正确的是________。A．由B生成C的反应类型为取代反应B．物质C分子内存在2个手性碳原子C．得到氯吡格雷的同时生成乙二醇D．1 mol氯吡格雷最多能和2 mol氢气发生加成反应(2)由生成A的化学方程式为_____________________________。(3)D的结构简式为__________________。(4)写出同时符合下列条件的所有同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。①苯环上有三种不同化学环境氢原子②苯环上有多个取代基(5)写出由乙烯、甲醇为原料制备化合物的合成路线流程图(无机试剂任选)。解析：根据已知信息①可知，A为，根据已知信息②可知，B为结合C与D生成可推知，D为。(1) 和CH3OH发生酯化反应生成的反应也属于取代反应，A项正确；物质C分子内只存在1个手性碳原子()，B项错误；由题给合成路线知，得到氯吡格雷的同时生成乙二醇，C项正确；1 mol氯吡格雷最多能和5 mol氢气发生加成反应，D项错误。(4)由条件①、②知，该同分异构体苯环上的取代基为—Cl、—Cl、—CH2Cl，则符合条件的的同分异构体的结构简式为答案：(1)BD(5)6．(2016·浙江10月选考，T32)某研究小组从甲苯出发，按下列路线合成染料中间体X和医药中间体Y。已知：化合物A、E、F互为同分异构体。请回答：(1)下列说法不正确的是________。A．化合物C能发生氧化反应，不发生还原反应B．化合物D能发生水解反应C．化合物E能发生取代反应D．化合物F能形成内盐(2)B＋C→D的化学方程式是_______________________________。(3)化合物G的结构简式是________。(4)写出同时符合下列条件的A的所有同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。①红外光谱检测表明分子中含有醛基；②1H­NMR谱显示分子中含有苯环，且苯环上有两种不同化学环境的氢原子。(5)为探索新的合成路线，采用苯和乙烯为原料制备化合物F，请设计该合成路线(用流程图表示，无机试剂任选)。解析：与浓HNO3、浓H2SO4发生硝化反应生成A，由X的结构式知A为，由已知信息知D为，A被KMnO4氧化生成B为，由B＋C→D得C为，又化合物A、E、F互为同分异构体，由Y的结构可知F为，G为H2NCHO，E为。(1)化合物C为，既能发生氧化反应又能发生还原反应，A错误；化合物D为，含有肽键可发生水解反应，B正确；化合物E为，可发生取代反应，C正确；化合物F为，—COOH显酸性，—NH2显碱性，两者反应可生成内盐，D正确。(4)由条件①知含有—CHO或，由条件②知含有苯环，且苯环上有两种不同化学环境的氢原子，则满足条件A的同分异构体有(5)苯与乙烯为原料制备化合物F的合成路线为＋CH2===CH2答案：(1)A7．(2018·浙江4月选考，T32)某研究小组按下列路线合成抗抑郁药物吗氯贝胺：已知：请回答：(1)下列说法不正确的是________。A．化合物A能发生还原反应B．化合物B能与碳酸氢钠反应产生气体C．化合物D具有碱性D．吗氯贝胺的分子式是C13H13ClN2O2(2)化合物F的结构简式是________。(3)写出C＋D→E的化学方程式：_________________________________。(4)为探索新的合成路线，发现用化合物C与X(C6H14N2O)一步反应即可合成吗氯贝胺。请设计以环氧乙烷()为原料合成X的合成路线：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用流程图表示，无机试剂任选)。(5)写出符合下列条件的化合物X(C6H14N2O)的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。①分子中有一个六元环，且成环原子中最多含一个非碳原子；②1H­NMR谱显示分子中有5种氢原子；IR谱表明分子中有N—N键，无O—H键。(4)