2020浙江高考化学二轮讲义：专题七第7讲　有机推断与有机合成

第7讲　有机推断与有机合成[考试说明]知识内容考试要求(1)有机分子中基团之间的相互影响b(2)重要有机物之间的相互转化c(3)有机高分子的链节和单体b(4)合成常见高分子化合物的方法c 　有机推断思路[学生用书P77]1．特殊条件 反应条件反应类型X2、光照烷烃、不饱和烃(或芳香烃)烷基上的取代反应Br2、铁粉(或FeBr3)苯环上的取代反应溴水或Br2的CCl4溶液含碳碳双键或碳碳叁键的不饱和有机物的加成反应浓溴水或饱和溴水苯酚的取代反应H2、催化剂(如Ni)不饱和有机物的加成反应(含碳碳双键、碳碳叁键、苯环、醛基、羰基的物质，注意羧基和酯基不能与H2加成)浓硫酸、加热酯化反应或苯环上的硝化、磺化反应浓硫酸、170 ℃醇的消去反应浓硫酸、140 ℃醇生成醚的取代反应稀硫酸、加热酯的可逆水解或蔗糖、淀粉的水解反应NaOH水溶液、加热卤代烃或酯类的水解反应NaOH醇溶液、加热卤代烃的消去反应铁、盐酸硝基还原为氨基O2、Cu或Ag、加热醇的催化氧化反应银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液醛的氧化反应、葡萄糖的氧化反应水浴加热苯的硝化、银镜反应、制酚醛树脂2.巧用不饱和度 官能团不饱和度 官能团不饱和度一个碳碳双键1 一个碳环1一个碳碳叁键2 一个苯环4一个羰基(酮基、羧基、醛基)1 一个氰基(—CN)2 3．根据性质和有关数据推知官能团的数目(1)—CHO (2)2—OH(醇、酚、羧酸)H2(3)2—COOHCO2，—COOHCO21．水杨酸酯E为紫外吸收剂，可用于配制防晒霜。E的一种合成路线如下。请回答下列问题：(1)一元醇A中氧的质量分数约为21.6%，则A的分子式为____________；结构分析显示A中只有一个甲基，A的名称为____________。F与A互为同分异构体，F的1H核磁共振谱图中有2组峰，且峰面积比为9∶1，则F与浓HBr溶液共热生成的有机物的结构简式为____________________。(2)B能与新制的Cu(OH)2发生反应，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)C中所含官能团的名称为____________，若要检验C中所含官能团，一次取样检验，按使用的先后顺序写出所用试剂：________________________________________________________________________。(4)第③步的反应类型为____________；第④步的反应条件为____________；E的结构简式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)C4H10O　正丁醇　C(CH3)3Br(2)CH3CH2CH2CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3CH2CH2COONa＋Cu2O↓＋3H2O(3)碳碳双键、醛基　银氨溶液、稀盐酸、溴水(或酸性高锰酸钾溶液)(4)加成反应(或还原反应)　浓硫酸、加热2．(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)写出化合物X(C6H14N2O)可能的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。须同时符合：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。答案：(1)D　(2) 　有机合成设计[学生用书P78]一、有机合成解题思路二、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，最重要的是卤代烃水解。(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。有机合成中可通过加成、取代、消去、氧化、还原等反应实现官能团的引入、消除及转化，分析时既要注意反应条件及各类有机物的结构是否符合相应官能团的转化，同时要考虑它对其他官能团的影响。 1．(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OHOH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)2．(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。(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N—O键，没有过氧键(—O—O—)。(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)2CHNH2解答有机合成题的基本思路(1)分析碳链的变化：有无碳链的增长或缩短？有无成环或开环？(2)分析官能团的改变：引入了什么官能团？是否要注意官能团的保护？(3)读懂信息：题中的信息可能是物质转化中的重要一环，因而要认真分析信息中牵涉到哪些官能团(或碳链的结构)与原料、产品或产物之间的联系。(4)可以由原料正向推导产物，也可从产物逆向推导出原料，也可从中间产物出发向两侧推导。 课后达标检测[学生用书P131(单独成册)]1．(2017·浙江11月选考，T32)某研究小组按下列路线合成药物胃复安：请回答：(1)化合物A的结构简式：________。(2)下列说法不正确的是________。A．化合物B能发生加成反应B．化合物D能与FeCl3溶液发生显色反应C．化合物E具有碱性D．胃复安的分子式是C13H22ClN3O2(3)设计化合物C经两步反应转变为D的合成路线(用流程图表示，试剂任选)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)写出D＋E→F的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)写出化合物E可能的同分异构体的结构简式：__________________________________________________，须同时符合：①1H­NMR谱表明分子中有3种氢原子，IR谱显示有N—H键存在；②分子中没有同一个碳上连两个氮的结构。答案：(1)(2)BD2．乙酰基扁桃酰氯是一种医药中间体。某研究小组以甲苯和乙醇为主要原料，按下列路线合成乙酰基扁桃酰氯。请回答：(1)D的结构简式：__________________。(2)下列说法正确的是__________________。A．化合物A不能发生取代反应B．化合物B能发生银镜反应C．化合物C能发生氧化反应D．从甲苯到化合物C的转化过程中，涉及的反应类型有取代反应、加成反应和氧化反应(3)E＋F―→G的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)写出化合物D同时符合下列条件的所有可能的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。①红外光谱检测表明分子中含有氰基(—CN)；②1H­NMR谱检测表明分子中有苯环，且苯环上有两种不同化学环境的氢原子。(5)设计以乙醇为原料制备F的合成路线(用流程图表示，无机试剂任选)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：根据信息推出D为是关键，然后倒推得B为苯甲醇。从甲苯到化合物C的转化过程中，依次涉及的反应类型有取代反应、取代反应和氧化反应。答案：(1) (2)C(5)CH3CH2OHCH3COOHCH3COCl3．功能高分子P的合成路线如下：(1)A的分子式是C7H8，其结构简式是________________________________________________________________________。(2)试剂a是________________。(3)反应③的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)E的分子式是C6H10O2。E中含有的官能团：________________。(5)反应④的反应类型是________________。(6)反应⑤的化学方程式：________________________________________________________________________。(7)已知：以乙烯为起始原料，选用必要的无机试剂合成E，写出合成路线(用结构简式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件)。解析：A的分子式为C7H8，不饱和度为4，结合高分子P的结构简式推出A为甲苯，B为，C为(1)A的结构简式为。(2)甲苯和浓硝酸在浓硫酸的催化作用下加热生成，所以试剂a为浓硫酸和浓硝酸。(3)反应③是在氢氧化钠的水溶液中发生的取代反应，生成对硝基苯甲醇。(4)根据高分子P的结构简式，再结合E的分子式，可推出E的结构简式为CH3CH===CHCOOC2H5，所含官能团为碳碳双键、酯基。(5)F是E发生加聚反应生成的高分子化合物，故反应④是加聚反应。(6)反应⑤为酯的水解反应。(7)乙烯和水可以直接加成生成乙醇，乙醇经催化氧化生成乙醛，乙醛发生已知条件中的反应即可以使碳链增长，生成3­羟基丁醛，3­羟基丁醛发生消去反应即可得到2­丁烯醛，2­丁烯醛再被氧化生成2­丁烯酸，该羧酸和乙醇发生酯化反应，即可得到物质E。答案：(1) 　(2)浓HNO3和浓H2SO4(4)碳碳双键、酯基(5)加聚反应4．高血脂严重影响人体健康，化合物E是一种临床治疗高脂血症的药物。E的合成路线如下(部分反应条件和试剂略)：请回答下列问题：(1)试剂Ⅰ的名称是________________，试剂Ⅱ中官能团的名称是________________，第②步的反应类型是________________。(2)第①步反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)第⑥步反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)第⑦步反应中，试剂Ⅲ为单碘代烷烃，其结构简式是________。(5)C的同分异构体在酸性条件下水解，生成X、Y和CH3(CH2)4OH。若X含有羧基和苯环，且X和Y的1H核磁共振谱都只有两种类型的吸收峰，则X与Y发生缩聚反应所得缩聚物的结构简式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：根据题中的合成路线推断出，(1)试剂Ⅰ的名称为甲醇；试剂Ⅱ中官能团名称为溴原子；第②步的反应类型为取代反应。(2)第①步反应为与CH3OH在浓硫酸、加热的作用下发生的酯化反应，生成，故化学方程式为 (3)根据题给信息，可得出第⑥步为脱去CO2生成，故化学方程式为(4)根据D与E的结构简式，可知第⑦步反应为D分子中羧基邻位碳原子上的一个氢原子被—CH3取代，又已知题中试剂Ⅲ为单碘代烷烃，故试剂Ⅲ为CH3I。(5)因C为，与C互为同分异构体，且在酸性条件下能水解，则该物质应属于酯类，结合题意可得X为，Y为HOCH2CH2OH，与HOCH2CH2OH发生缩聚反应所得产物的结构简式为答案：(1)甲醇　溴原子　取代反应(4)CH3I5．一种有机物的合成路线如下图所示：已知：R—CH===CH2R—CH2CH2OH(1)A的名称为________________________；D中所含官能团的名称为__________________________。(2)B→C的反应类型为______________________，D→E的反应类型为______________________。(3)C与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)甲与乙反应生成丙的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)D有多种同分异构体，其中与其所含官能团相同的同分异构体有________种(不考虑立体异构)；写出其中一种满足下列条件的有机物的结构简式：____________________________________。①是苯的一取代物；②1H核磁共振谱有五组峰，且峰面积之比为1∶2∶2∶1∶2。(6)参照丙的上述合成路线，设计一条由丙烯和乙醛为起始原料制备丙酸乙酯的合成路线：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：A为(CH3)2C===CH2，B为(CH3)2CHCH2OH，催化氧化后生成的C是(CH3)2CHCHO，甲是(CH3)2CHCOOH，根据E的结构简式可以推出D的结构简式为D与氢气反应生成的乙是 (1)A的结构简式为(CH3)2C===CH2，名称是2­甲基­1­丙烯或2­甲基丙烯；D中官能团的名称为碳碳双键和醛基。(2)B→C的反应类型为氧化反应，D→E的反应类型为加聚反应。(3)C与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式为(CH3)2CHCHO＋2Cu(OH)2＋NaOH(CH3)2CHCOONa＋Cu2O↓＋3H2O。(4)甲是(CH3)2CHCOOH，乙是，甲与乙反应生成丙的化学方程式为(CH3)2CHCOOH＋ (5)判断与D所含官能团相同的同分异构体个数，可以将碳碳双键和醛基分开放在苯环上，有邻、间、对3种位置关系，即同分异构体有3种，再将醛基放在与苯环相连的碳原子上，即苯的一取代物，有1种结构，共有4种；其中满足①②条件的一种有机物的结构简式为 (6)由丙烯和乙醛为起始原料制备丙酸乙酯的合成路线：答案：(1)2­甲基­1­丙烯(或2­甲基丙烯)　碳碳双键、醛基(2)氧化反应　加聚反应(3)(CH3)2CHCHO＋2Cu(OH)2＋NaOH(CH3)2CHCOONa＋Cu2O↓＋3H2O(6)6．琥珀酸二乙酯的主要用途：用作增塑剂和特种润滑剂，也用作气相色谱固定液；用作溶剂、食品加香剂、有机合成中间体。用乙烯为原料制备琥珀酸二乙酯的合成路线如下：已知：R—Br＋NaCN―→R—CNR—COOH回答下列问题：(1)乙烯生成A的反应类型为____________，A的名称是________。(2)B的结构简式为______________，琥珀酸二乙酯的结构简式为____________________。(3)E为八元环状化合物，E含有的官能团名称为________。　(4)A生成D的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)能发生银镜反应，且能与碳酸钠反应生成CO2的C的同分异构体有________种。(6)参照上述琥珀酸二乙酯的合成路线，设计一条由丙醇(CH3CH2CH2OH)合成2­甲基丙酸的合成路线：________________________________________________________________________。解析：根据框图中的转化关系可知A、B、C、D、E的结构简式分别为BrCH2CH2Br、NCCH2CH2CN、HOOCCH2CH2COOH、HOCH2CH2OH、；琥珀酸二乙酯的结构简式为C2H5OOCCH2CH2COOC2H5。(1)乙烯中的碳碳双键与Br2发生加成反应生成1，2­二溴乙烷。(5)能发生银镜反应，且能与碳酸钠反应生成CO2，则①分子中含有—COOH、—CHO和—OH，可先定一个碳主链C—C—CHO，羟基和羧基在同一个碳原子上有2种，分别在不同的碳原子上有2种；②分子中含有—COOH 和HCOO—，此情况有2种，故共有6种同分异构体。答案：(1)加成反应　1，2­二溴乙烷(2)NCCH2CH2CN　C2H5OOCCH2CH2COOC2H5(3)酯基(4)BrCH2CH2Br＋2NaOHHOCH2CH2OH＋2NaBr(5)67．(2017·浙江4月选考，T32)某研究小组按如图所示路线合成镇痛药哌替啶：请回答：(1)A→B的反应类型是____________。(2)下列说法不正确的是________。A．化合物A的官能团是硝基B．化合物B可发生消去反应C．化合物E能发生加成反应D．哌替啶的分子式是C15H21NO2(3)写出B＋C→D的化学反应方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)设计以甲苯为原料制备C的合成路线(用流程图表示，无机试剂任选)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)写出同时符合下列条件的C的所有同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。①分子中有苯环而且是苯环的邻位二取代物；②1H­NMR谱表明分子中有6种氢原子；IR谱显示存在碳氮双键(C===N)。解析：(1)由哌替啶的结构简式可知E和F在酸性条件下发生了酯化反应，结合流程图可推知F为CH3CH2OH，E为，结合已知信息①、②，可推知D为，C的分子式为C8H7N，在NaNH2作用下与B(C5H11NCl2)反应生成D，结合已知信息②可推知C为从而进一步推出A为 (2)化合物A的官能团是羟基和次氨基，A项错误；化合物B与强碱的醇溶液共热可以发生消去反应，B项正确；化合物E中含有苯环，能与H2发生加成反应，C项正确；哌替啶的分子式为C15H21NO2，D项正确。(5)C为根据题意知，C的同分异构体中含有且为苯环的邻位二取代物，分子中有6种氢原子，故符合条件的同分异构体有、、。答案：(1)取代反应　(2)A　(3)