化学第五节 有机合成同步练习题

一、有机合成过程（从原料出发设计合成路线）

1. 从简单、易得的原料出发，通过有机反应形成一段碳链或连上一个官能团，合成第一个中间体；利用中间体的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成出第二个中间体……经过多步反应，最后得到具有特定结构和功能的目标化合物。

2. 表示合成步骤时，使用箭头“→”表示每一步反应。

二、逆合成过程（从目标化合物出发逆向设计合成路线）

1. 逆合成分析的基本思路

①在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；接下来继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来；依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。

②表示逆合成时，常用符号“”来表示逆推过程，从较复杂的目标分子出发，逐步逆推“后退”，直到“简化”为简单的原料分子。

2. 实例分析——乙二酸二乙酯的合成

①首先分析目标化合物的结构，乙二酸二乙酯的分子结构具有一定对称性，对称的碳骨架或官能团有可能在原料选择或合成反应中同时形成，有利于简化合成路线。

②该分子中含有两个酯基，若将酯基断开，所得片段对应的中间体是乙二酸（草酸）和乙醇，说明目标化合物可由两分子乙醇和一分子乙二酸通过酯化反应得到。

③接下来从官能团转化的角度分析乙二酸分子的结构。羧酸可以由醇氧化得到，乙二酸前一步的中间体应该是乙二醇。

④根据以上思路继续分析，乙二醇的前一步中间体是1，2-二氯乙烷，后者则可以通过乙烯的加成反应得到。

⑤另一个中间体乙醇可以通过乙烯与水的加成反应得到。

三、选择合成路线的考虑因素

在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念，选择最佳合成路线，以较低的经济成本和环境代价得到目标产物。

1. 合成步骤较少，副反应少，反应产率高；

2. 原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒；

3. 反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；污染排放少。

题型一：有机物的合成线路设计

【变1】已知酸性，综合考虑反应物的转化率和原料成本等因素，将转变为的最佳方法是(　　)

A．与稀硫酸共热后，加入足量NaOH溶液

B．与稀硫酸共热后，加入足量Na2CO3溶液

C．与足量的NaOH溶液共热后，再加入适量稀硫酸

D．与足量的NaOH溶液共热后，再通入足量CO2

【答案】D　

【详解】

原料先在氢氧化钠溶液中水解 ，转化为，因为酸性： ，故再通入足量CO2可转变为。

【变2】以苯酚为原料的合成路线如图所示，请按要求作答：

(1)写出A物质的名称：_______；步骤①至⑦中属于加成反应的是_______。

(2)写出反应②④的化学反应方程式：

②_______。

④_______。

(3)反应⑤可以制得E，同时得到多种副产物，其中有一种副产物G的结构中只有3种不同的氢原子，写出G结构简式为：_______

(4)1，3-丁二烯是应用广泛的有机化工原料，它还可以用来合成氯丁橡胶。结合以上信息写出以1，3-丁二烯为原料制备氯丁橡胶的单体的合成路线_______(必要的无机试剂可任选)。(示例：CH3CH2OH CH2=CH2BrCH2CH2Br)。

【答案】环己醇    ①③⑤⑥                   

【分析】

苯酚和氢气发生加成反应生成羟基环己烷，在浓硫酸条件下发生消去反应生成环己烯，和溴发生加成反应生成1,2-二溴环己烷，在氢氧化钠乙醇溶液加热条件下反应生成环己二烯，和溴发生加成反应生成，然后和氢气加成，生成，再水解得。

【详解】

(1) A物质的名称环己醇；步骤①至⑦中属于加成反应的是①③⑤⑥。

(2)②化学反应方程式。

④化学反应方程式。

(3)D为，与溴发生1,2加成或1,4加成，或全部发生加成反应生成四溴产物，对应的副产物为，，其中有一种副产物G的结构中只有3种不同的氢原子， G结构简式为：

(4)以1，3-丁二烯为原料制备氯丁橡胶的单体，1,3-丁二烯与溴发生1,4—加成生成BrCH2CH=CHCH2Br，然后发生水解反应生成HOCH2CH=CHCH2OH，再与氯化氢发生加成反应产生HOCH2CH2CHClCH2OH，最后发生醇的消去反应生成CH2=CHCCl=CH2，合成路线为。

【变3】苯甲酸苯甲酯()是一种有水果香气的食品香料。请以甲苯为基础原料，使用逆合成分析法设计它的合成路线____________。

【答案】

题型二：根据题目所给信息合成有机物

【例5】A(C3H6)是基本有机化工原料。由A制备聚合物C和的合成路线(部分反应条件略去)如图所示。

已知：①；②R-C≡N+R-COOH。回答下列问题：

(1)A的名称是___，B含有的官能团的名称是__。

(2)C的结构简式为___，中最多有___个原子共平面。

(3)D→E的化学方程式为___，该反应类型为___。

(4)E→F的化学方程式为___。

(5)B的同分异构体中，与B具有相同的官能团且能发生银镜反应的有__种(不考虑手性异构)，其中核磁共振氢谱为3组峰，且峰面积之比为6∶1∶1的是___(写结构简式)。

(6)结合题目信息，以乙烯、HBr为起始原料制备丙酸，设计合成路线(无机试剂任选)：___。

【答案】(1)     丙烯     碳碳双键、酯基

(2)          10

(3)     CH2=CHCH2Cl+NaOHCH2=CHCH2OH+NaCl     取代反应(或水解反应)

(4)+

(5)     8    

(6)CH2=CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH

【分析】由逆推，可知B是； 发生水解反应生成C，C是；根据R—CNR—COOH，由逆推，可知G是、F是；由+可知，E是CH2=CHCH2OH、D是CH2=CHCH2Cl，则A是CH2=CHCH3；

(1)A是CH2=CHCH3，名称是丙烯，B是，含有的官能团的名称是酯基、碳碳双键；

(2)C是；根据乙烯的结构，中所有原子可能共平面，最多有10个原子共平面。

(3)D是CH2=CHCH2Cl，CH2=CHCH2Cl和氢氧化钠的水溶液发生取代反应生成CH2=CHCH2OH和NaCl，反应的化学方程式为CH2=CHCH2Cl+NaOHCH2=CHCH2OH+NaCl，该反应类型为取代反应；

(4)根据+，CH2=CHCH2OH 和反应生成，反应的化学方程式为+；

(5)的同分异构体中，与B具有相同的官能团且能发生银镜反应的有、 、、、 、、、 ，共8种，其中核磁共振氢谱为3组峰，且峰面积之比为6∶1∶1的是；

(6)乙烯和HBr发生加成反应生成溴乙烷，溴乙烷和NaCN发生取代反应生成CH3CH2CN，CH3CH2CN和氢氧化钠反应、再酸化生成丙酸，合成路线为CH2=CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH。

【变5-3】化合物I是一种用于制备抗高血压药物阿替洛尔的中间体。其合成路线流程图如下:

（1）I中含氧官能团名称是____和____。

（2）B→C的反应类型是____。

（3）已知B的分子式为C9H10O2，写出B的结构简式：____。

（4）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：____。

①含有二个苯环；

②能与NaHCO3反应生成CO2；

③分子中有5种不同化学环境的氢。

（5）以流程图中化合物A为原料可通过四步转化制备化合物。请用课本上学过的知识在横线上补充①～④的反应试剂和反应条件（样式：）______。

（6）请写出以C2H5OH和为原料制备的合成路线流程图（无机试剂任用，合成路线流程图示例见本题题干）______。

【答案】     醚键     羧基     取代反应    

【解析】

(1)I为，含氧官能团名称是醚键和羧基；

(2)与乙酸在催化剂作用下发生酯化反应生成B，B为，在紫外线作用下与氯气发生反应生成和氯化氢，故B→C的反应类型是取代反应；

(3)B的结构简式为：；

(4)E为，同时满足下列条件的E的一种同分异构体：①含有二个苯环；②能与NaHCO3反应生成CO2，则含有羧基；③分子中有5种不同化学环境的氢则高度对称，符合条件的同分异构体的结构简式有；

(5)A为在Ni的催化下加热与氢气反应生成，在浓硫酸中加热发生消去反应生成，与溴的四氯化碳发生加成反应生成，在氢氧化钠乙醇溶液中加热发生消去反应生成，补充①～④的反应试剂和反应条件分别为；

(6)与NaBH4反应生成，与溴化氢发生取代反应生成，与氰化钠反应生成，在氢氧化钠水溶液中发生水解反应后酸化得到，与乙醇发生酯化反应生成，合成路线流程图（无机试剂任用，合成路线流程如下图。

【题1】4­-溴甲基­-1-­环己烯的一种合成路线如下，下列说法正确的是

A．X、Y、Z都属于芳香族化合物

B．①②③的反应类型依次为加成反应、还原反应和取代反应

C．由化合物Z一步制备化合物Y的转化条件是：NaOH醇溶液，加热

D．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

【答案】B

【解析】

A、X、Y、Z中的六元环不是苯环，不属于芳香族化合物，故A错误；

B、由官能团的转化可知1,3­丁二烯与丙烯酸乙酯发生加成反应生成X，X发生还原反应生成Y，Y发生取代反应生成Z，①②③的反应类型依次为加成反应、还原反应和取代反应，故B正确；

C、由化合物Z一步制备化合物Y，应发生水解反应，卤素原子水解反应在氢氧化钠的水溶液中进行，故C错误；

D、Y含有碳碳双键，可被酸性高锰酸钾氧化，故D错误。

【点睛】

本题考查有机物的合成，注意根据结构与反应条件进行推断，侧重考查官能团的性质和有机反应类型，注意分析推理能力、知识迁移运用能力。

【题3】以芳香烃A为原料合成有机化合物F和I的合成路线如下：

已知：

(1)A的名称为___________，B中的官能团名称为___________。

(2)D分子中最多有___________个原子共平面。

(3)E生成F的反应类型为___________，G的结构简式为___________。

(4)由H生成I的化学方程式为___________。

(5)符合下列条件的B的同分异构体有多种，其中核磁共振氢谱为4组峰，且峰面积比为6：2：1：1的是(写出其中一种的结构简式)___________。

①属于芳香族化合物；②能发生银镜反应。

(6)已知 ，参照上述合成路线，以苯和丙酸为原料(无机试剂任选)，设计制备的合成路线___________。

【答案】(1)     甲苯     羰基

(2)17

(3)     消去反应    

(4)n++nH2O

(5)或

(6)CH3CH2COOH

【解析】

(1)由以上分析可知A为，G中含有的官能团为碳碳双键、酯基，故答案为，碳碳双键、酯基；

(2)为醛基催化氧化生成羧基的反应，检验M已完全转化为N的方法是取少量反应后的液体于试管中，滴加稀NaOH溶液至溶液呈碱性，再加新制的、加热，若没有砖红色沉淀产生，说明M已完全转化为N，故答案为：取少量反应后的液体于试管中，滴加稀NaOH溶液至溶液呈碱性，再加新制的、加热，若没有砖红色沉淀产生，说明M已完全转化为N(其他合理方法均可)；

(3)为醛基催化氧化，如果用高锰酸钾，则醛基和碳碳双键都被氧化，故不合理。答案为：酸性溶液在氧化醛基的同时，还可以氧化碳碳双键；

(4)发生的是信息中的加成反应，故答案为：，加成反应；

(5)M为，F是M的同系物，分子式比M多一个原子团。①能发生银镜反应，说明含有醛基；②能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，说明含有碳碳双键；③苯环上有2个对位取代基，符合上述条件的同分异构体有、、、、、，共6种。故答案为：6；

(6)结合已知中②的反应，以丙烯和NBS为原料制备甘油(丙三醇)的合成路线为：。

【练1】BHT是一种常用的食品抗氧化剂。由对甲基苯酚（）合成BHT的常用方法有2种（如图）。下列说法中，不正确的是

A．BHT能使酸性KMnO4溶液褪色

B．BHT与对甲基苯酚互为同系物

C．BHT与FeCl3溶液不发生显色反应

D．方法一的原子利用率高于方法二

【答案】C

【解析】

A项、BHT中含有的酚羟基和甲基（苯环上的）能与酸性高锰酸钾溶液发生氧反应化，使酸性KMnO4褪色，故A正确；

B项、BHT与对甲基苯酚的结构相似，分子组成上相差若干个CH2原子团，都属于酚类，互为同系物，故B正确；

C项、BHT的官能团为酚羟基，能与FeCl3溶液发生显色反应，使溶液呈紫色，故C错误；

D项、反应一通过加成反应生成BHT，原子利用率为100%，而反应二为取代反应，原子利用率不是100%，所以从绿色化学角度分析方法一优于方法二，故D正确；

故选C。

【点睛】

本题考查了有机物结构与性质，注意明确官能团及其性质关系，熟悉常见的有机反应类型是解本题关键。

由溴乙烷制下列流程途径合理的是

①加成反应   ②取代反应   ③消去反应     ④氧化反应   ⑤还原反应

A．②③①④② B．③①②④② C．③①②④⑤ D．②④⑤②②

【答案】B

【解析】

要制取乙二酸乙二酯()，须先制备乙二酸和乙二醇，乙二酸可由乙二醇氧化而成；乙二醇可由乙烯与X2加成后再水解而得，乙烯可以由溴乙烷发生消去反应得到，因此发生的反应流程为：，发生的反应依次为消去、加成、取代、氧化和酯化(取代)反应，故选B。

【练2】请写出以为主要有机原料(无机试剂任用)制备乙酸乙酯的合成路线流程图 (须注明反应条件)。合成路线流程图常用的表示方式：

【答案】

【练3】1，4-二氧杂环己烷(又称1，4-二氧六环或1，4-二恶烷，)是一种常用的溶剂，在医药、化妆品、香料等精细化学品的生产中有广泛应用。请以乙烯为基础原料，使用逆合成分析法设计它的合成路线____________。(提示：参考乙醇分子间脱水生成乙醚的反应。)

【答案】CH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH

【解析】

以乙烯为原料制备1，4-二氧六环，可由乙二醇发生取代反应得到，乙烯和溴发生加成反应生成1，2-二溴乙烷，1，2-二溴乙烷发生水解反应生成乙二醇，其合成路线为CH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH。

【练5】非诺洛芬是一种治疗类风湿性关节炎的药物，可通过以下方法合成：

回答下列问题：

(1)反应①中加入的试剂X的分子式为C8H8O2，X 的结构简式为___________；

(2)中间产物 C、D 可以发生相同的反应类型生成相同的物质 F，F 具有能发生加聚反应的常见官能团， 则该反应的反应类型是___________；C→F 的反应方程式___________；

(3)根据相关信息并结合已有知识，写出 为原料制 的合成路线流程图_________ (无机试剂任用)。

【答案】    消去反应    +H2O       

【分析】

X的分子式为C8H8O2，结合A→B可知，A→B为-Br被取代，X为；B加H，发生还原反应得到C；C中的-OH被-Br取代得到D，D中-Br被-CN取代得到E，E在酸性条件下水解得到非诺洛芬，据此解答。

【详解】

(1)由分析可知X 的结构简式为；

(2)中间产物 C、D 可以发生相同的反应类型生成相同的物质 F，F 具有能发生加聚反应的常见官能团，结合C、D的结构简式可知C发生醇的消去反应生成含碳碳双键的F，D发生卤代烃的消去反应生成含碳碳双键的F，故该反应类型为消去反应；C→F的反应方程式为+H2O；

(3)逆合成分析：可由发生类似反应⑤得到，可由发生类似反应④得到，可由和HBr加成得到，可由发生消去反应得到，由发生类似反应②得到，因此合成流程为：。