2021届高考化学微专题训练(十)-有机合成难点突破.docx

1、微专题训练(十)A 有机合成难点突破1.某课题组以甲苯为主要原料,采用以下路线合成镇静催眠药物苯巴比妥:BF H C15H20O4图W10-1已知:RCl+NaCNRCN+NaCl。回答下列问题:(1)写出H的结构简式:。H苯巴比妥的反应类型为。(2)写出FG的化学方程式: 。(3)下列说法正确的是。a.B的1H核磁共振谱有5组峰b.化合物E能发生取代、氧化、加成、消去等反应c.尿素在一定条件下可水解生成NH3和CO2d.苯巴比妥的分子式为C12H12N2O3(4)F制备G时会生成副产物M(C11H12O4),写出符合下列条件的M的同分异构体的结构简式: 。除苯环外不含其他环状结构,且苯环上有

2、3个取代基;1H核磁共振谱图显示有5种化学环境不同的氢原子;该物质可发生银镜反应与水解反应,且1 mol该物质完全水解时需要2 mol NaOH。(5)以乙醇为原料可合成HOOCCH2CH2COOH,请设计合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)。2.药物瑞德西韦对新型冠状病毒有一定抑制作用。K是合成瑞德西韦的关键中间体,其合成路线如下:图W10-2已知:ROHRCl; 。回答下列问题:(1)B的结构简式为,BC的反应类型为,J中含氧官能团的名称为,GH的反应化学方程式为。(2)写出符合下列条件的C的同分异构体X:(填结构简式,不考虑立体异构)。.苯环上含有硝基且苯环上只有一种氢原子; .与Fe

3、Cl3溶液发生显色反应; .1 mol X与足量金属Na反应可生成2 g H2。(3)E中含两个Cl原子,则E的结构简式为。(4)写出以苯甲醇为原料制备的合成路线(其他试剂任选)。3.2020浙江绍兴柯桥区高三选考模拟 某药物G,其合成路线如下:C6H6N2Br2AC7H4N2Br2CC16H20N3O2BrEC14H16N3OBrF(G)图W10-3已知:RX+试回答下列问题: (1)写出A的结构简式:。(2)下列说法正确的是。A.化合物E具有碱性 B.化合物B与新制氢氧化铜悬浊液加热产生砖红色沉淀C.化合物F能发生还原反应 D.化合物G的分子式为C16H17N5O2Br(3)写出C+DE的

4、化学方程式: 。(4)请设计以4-溴吡啶()和乙二醇()为原料合成化合物D的同系物的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)。(5)写出化合物A同时符合下列条件的可能的同分异构体的结构简式: (写出3种即可)。分子中含有一个苯环;1H-NMR图谱显示分子中有3种氢原子。4.2020浙江金华十校联考 某研究小组以异丙苯为起始原料,按下列路线合成植物香料花青醛。图W10-4已知:(1)RXRMgX(R表示烃基);(2)RCHO+RCH2CHO(R、R表示烃基或氢原子)。请回答:(1)下列说法正确的是(填序号)。A.异丙苯到化合物C 共经历了三步取代反应B.常温常压下,化合物D可溶于NaOH 溶液C.

5、化合物B具有弱碱性D.花青醛的分子式是C13H18O(2)写出化合物E的结构简式:。(3)写出反应的化学方程式: 。(4)设计从乙烯到F 的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)。(5)写出化合物A同时符合下列条件的同分异构体的结构简式:。1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有4种氢原子,有氮氢键;除苯环外不含其他环状结构,且无氮氧键、碳氮双键和氧氢键。微专题训练(十)B 有机合成难点突破1.研究发现,有机物G具有很好的抗病毒作用。合成路线如图W10-5:图W10-5(1)物质C中官能团有(写名称)。(2)AB发生反应的类型是。(3)结合整个合成路线,反应BC的目的是 。(4)化合物F的分

6、子式为C14H21NO3,则其结构简式为。(5)同时满足下列条件的B的同分异构体有种。分子中含苯环,能与NaHCO3反应放出气体;能使FeCl3溶液显紫色。(6)某同学设计以、CH3NO2为原料制备的合成路线如下,根据所学知识及题中信息,请将流程补充完成(无机试剂任选,格式按流程图)。其中第二步反应的化学方程式为。2.2020浙江宁波鄞州中学高三模拟 阿莫西林是一种最常用的半合成青霉素类广谱-内酰胺类抗生素,某研究小组按下列路线合成:AB C8H10O2CDEF C8H9NO3图W10-6已知:RCHO请回答:(1)B 的结构简式为。(2)下列说法正确的是。A.化合物B的官能团是醛基B.反应的

7、目的是保护酚羟基C.化合物D能发生消去反应D.阿莫西林的分子式是 C16H19N3O5S(3)写出第步反应的化学反应方程式: 。(4)设计以为原料制备水杨酸()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 F 的所有同分异构体的结构简式:。分子中有苯环且是苯环的对位二取代物分子中含有硝基且不与苯环直接相连分子不与金属钠反应放出氢气3.H是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下: 图W10-7已知:RCHO+CH3CHORCHCHCHO+H2O +回答下列问题:(1)A的化学名称是。(2)由C生成D和E生成F的反应类型分别是、。(3)E的结

8、构简式为。(4)G为甲苯的同分异构体,由F生成H的化学方程式为。(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,其1H核磁共振谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为6211,写出2种符合要求的X的结构简式: 。(6)写出用环戊烷和2-丁炔为原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选)。4.某研究小组按下列路线合成镇痛药哌替啶M。图W10-8已知:.RNH2+RNHCH2CH2OH.(1)AB的化学方程式是 。(2)BC的反应类型是。(3)D的1H核磁共振谱只有一个吸收峰,其结构简式是。(4)DE的化学方程式是 。(5)G中含有两个六元环,其结构简式是。(6)I和H反应生

9、成镇痛药哌替啶M的化学方程式是。(7)写出同时符合下列条件的C的同分异构体的结构简式:(写出一种即可)。分子中有苯环且是苯的邻位二取代物;1H核磁共振谱表明分子中有6种氢原子;红外光谱显示存在碳氮双键(CN)。(8)以C为原料可以合成重要的医药中间体对氨基苯乙酸,合成路线如下:CXY写出Y的结构简式:。 合成路线中反应条件Fe/HCl的作用是。微专题训练(十)A答案1.(1)取代反应(2)+2CH3CH2OH+2H2O(3)cd(4)、(5)CH3CH2OHCH2CH2HOOCCH2CH2COOH解析 (1)由GH苯巴比妥,比较G、苯巴比妥结构,可知H中有CH2CH3,且知CH2CH3位置。H

10、的结构简式为。H苯巴比妥发生取代反应。(2)流程图中,据已知和E结构可知F为,则FG的化学方程式为+2CH3CH2OH+2H2O。(3)由ABC和已知可知B为,1H核磁共振谱有4组峰,a错误;化合物E()中Cl相连C原子的邻位C原子上无H原子,不能发生消去反应,b错误;一定条件下尿素CO(NH2)2分子中酰胺键可水解生成H2CO3和NH3,H2CO3分解生成H2O和CO2,c正确;苯巴比妥的分子式为C12H12N2O3,d正确。(4)F制备G时生成的副产物M(C11H12O4)应为。要求分子中苯环上有三个取代基;要求分子有较好的对称性,三个取代基相同或二同一异,且相同取代基对称分布;银镜反应需

11、有醛基。1 mol该物质完全水解时需要2 mol NaOH,须有两个醇酯基或1个酚酯基。通过试写、检验可得:、。(5)乙醇分子中有2个碳原子,目标产物分子中有4个碳原子,利用已知反应可增加碳原子,即ClCH2CH2Cl+2NaCNNCCH2CH2CN+2NaCl。乙醇(C2H5OH)经消去、加成可得ClCH2CH2Cl,由流程中CD可将NCCH2CH2CN变成HOOCCH2CH2COOH。2.(1)取代反应酯基HCHO+HCN(2)、(3)(4)解析 根据B到C的反应物以及C的结构简式可知B到C发生了取代反应,B为,则A到B为苯酚的硝化反应,所以A为,D发生信息的反应生成E,且E中含两个Cl原

12、子,则E为,E和A发生取代反应生成F;G到H再到I为信息的反应,根据I结构简式知H为HOCH2CN,G为HCHO,I发生酯化反应生成J,F和J发生取代反应生成K,J为,结合题目分析解答。(1)根据分析可知B为;B到C为酚羟基上的氢原子被取代的过程,所以反应类型为取代反应;J为,含氧官能团为酯基;G到H发生信息的反应,方程式为HCHO+HCN。(2)C的同分异构体X满足:.苯环上含有硝基且苯环上只有一种氢原子,说明可能结构对称,且至少含有一对相同的取代基,也可能有5个取代基;.与FeCl3溶液发生显色反应说明含有酚羟基;.1 mol X与足量金属Na反应可生成2 g H2说明除一个酚羟基外还含有

13、一个羟基,综合分析可知X可能为或。(4)苯甲醇为,目标物中有酯基形成的一个六元环,六元环上含有4个碳,则首先需要将苯甲醇支链上的碳链加长,羟基可以催化氧化生成醛基,根据信息可知醛基和HCN在催化剂作用下可加长碳链,同时生成羟基,再将CN转化成羧基,再进行酯化反应即可得到目标物。3.(1)(2)ABC(3)(4)(5)、(其他合理答案也可)解析 A的分子式为C6H6N2Br2,A生成分子式为C7H6N2Br2O的B,再结合B的结构推测由A生成B的反应为取代反应,生成了一个酰胺键,所以A的结构为。B经过反应后生成分子式为C7H4N2Br2的C,相比于B,C的分子中少了1个H2O,所以推测B生成C额

14、外产生了不饱和结构。由C生成E的条件以及E的分子式为C16H20N3O2Br(其中仅含1个Br)推测,C生成E发生的是已知信息中给出的反应类型的取代反应;进一步由G的结构中原子的排列特点可以推测,C的结构为,那么E的结构为。E反应生成分子式为C14H16N3OBr的产物F,再结合反应条件分析可知,E生成F的反应即已知信息中提供的反应,所以F的结构为。(1)通过分析可知,A生成B的反应为取代反应,所以A的结构为。(2)通过分析可知,E的结构为,结构中含有胺的结构,所以会显现碱性,A项正确;化合物B的结构中含有醛基,所以可以与新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下产生砖红色沉淀,B项正确;通过分析可知,F

15、的结构为,可以与氢气加成生成醇,所以F可以发生还原反应,C项正确;由化合物G的结构可知其分子式为C16H18N5O2Br,D项错误;答案选ABC。(4)原料中提供了乙二醇,并且最终合成了,产物的结构中具有特征明显的五元环结构,因此考虑通过已知信息中的反应实现某步转化,所以大致思路是:将4-溴吡啶中的溴原子逐渐转变为羰基,再与乙二醇发生反应即可。(5)化合物A为,分子中含有4个不饱和度,1个苯环恰好有4个不饱和度,所以符合条件的A的同分异构体除苯环外其他结构均饱和;除去苯环外,有机物中还含有2个溴原子,以及2个都只形成单键的氮原子;若苯环上只安排1个取代基,没有能够满足1H-NMR图谱有3组峰的

16、要求的结构;若苯环上有2个取代基,有、;若苯环上有3个取代基,没有能够满足1H-NMR图谱有3组峰的要求的结构;若苯环上有4个取代基,则满足要求的结构有和,至此讨论完毕。4.(1)CD(2)(3)+HNO3+H2O(4)CH2CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3CHCHCHO(5)、解析 异丙苯在浓硫酸加热条件下和浓硝酸发生硝化反应得到A,A在铁和盐酸作用下发生还原反应,硝基被还原为氨基,得到B。E和F发生已知的(1)反应的后半部分反应生成花青醛,可以推知E为,F为CH3CHCHCHO。根据给出的已知的(1)反应,可知D为。(1)异丙苯发生硝化反应(也为取代反应)生成A,A发生还原反应生成

17、B,故A错误;化合物D()是卤代烃,和NaOH溶液在加热条件下反应,常温下不发生反应,而且苯环上直接连卤素原子的芳香卤代烃的水解非常困难,所以D常温常压下不溶于NaOH溶液,故B错误;化合物B分子中有氨基,氨基具有弱碱性,故C正确;花青醛的分子式是C13H18O,故D正确。(3)反应是异丙苯的硝化反应,化学方程式为+HNO3+H2O。(4)从乙烯到F(CH3CHCHCHO),碳原子数从2个增加到4个,结合信息(2),两分子醛可以反应得到烯醛,所以先用乙烯制取乙醛,乙烯和水加成可以得到乙醇,乙醇再催化氧化成乙醛,故合成路线为CH2CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3CHCHCHO。(5)化合

18、物A分子中只有4种氢原子,结构应该非常对称;除苯环外不含其他环状结构,且无氮氧键、碳氮双键和氧氢键,即不含硝基、羟基,有氮氢键,可以写出:、。微专题训练(十)B 答案1.(1)醚键、醛基(2)加成反应(3)保护羟基不被氧化,最后能复原(4)(5)13 (6)2+O22+2H2O解析 E的分子式为C12H17NO3,F的分子式为C14H21NO3,多了2个C和4个H,不饱和度没有发生变化,说明分子中的环状结构没有打开,即该过程中没有生成羟基,再结合G的结构简式可知E到F是氨基上的氢原子被CH2CH3取代,所以F的结构简式为。(1)物质C中的官能团有醚键(O)和醛基(CHO)。(2)根据A和B的结

19、构简式及反应物可知该过程中发生了HCHO中碳氧双键的加成反应。(3)B中含有醇羟基和酚羟基,最终产物G中也有醇羟基和酚羟基,据此可知B到C是为了保护羟基不被氧化,最后能复原。(4)根据分析可知F为。(5)B的同分异构体需满足:分子中含苯环,能与NaHCO3反应放出气体,说明分子中含有羧基;能使FeCl3溶液显紫色,说明分子中含有酚羟基。满足条件的有:苯环上有两个取代基时,分别为CH2COOH和OH,有3种;苯环上有三个取代基时,分别为CH3、COOH、OH,有10种,所以共有13种。(6)以、CH3NO2为原料制备需要加长苯环取代基的碳链同时要引入碳碳双键,根据C到D的反应可知CHO可以和CH

20、3NO2发生加成反应加长碳链同时生成羟基,羟基发生消去反应可以生成碳碳双键,所以缺少的步骤为。整个合成路线中第二步反应为羟基的催化氧化,方程式为2+O22+2H2O。2.(1)(2)BD(3)(4)(5)、解析 由反应信息、结合反应的产物结构,逆推可知D为,C为,B为,A为,由阿莫西林的结构简式,结合E、F的分子式,可知E的结构简式为,F的结构简式为。(1)根据上述分析,B的结构简式为。(2)化合物B为,分子中的官能团是羟基、醚键,A错误;根据流程图,反应的目的是保护酚羟基不被氧化,B正确;化合物D() 中含有羟基,但连接羟基的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,不能发生消去反应,C错误;根据阿莫

21、西林的结构简式可知其分子式为C16H19N3O5S,D正确。(3)根据流程图,第步反应中的6-APA的结构为,与F()发生取代反应生成阿莫西林。(4)以为原料制备水杨酸(),在氧化甲基生成羧基时,要将酚羟基保护起来,根据题干流程图,可以首先将转化为,然后氧化生成,最后再还原成酚羟基即可。(5)分子中有苯环且是苯环的对位二取代物;分子中含有硝基且不与苯环直接相连;分子不与金属钠反应放出氢气,说明结构中没有羟基和羧基,符合条件的同分异构体的结构有:、。3.(1)苯甲醛(2)加成反应取代反应(3)(4)(5)、(写出2种即可)(6)解析 已知各物质转变关系分析如下:G是甲苯同分异构体,结合已知的反应

22、物连接方式,则产物H()左侧圈内结构来源于G,G为,F为,E与乙醇发生酯化反应生成F,E为,根据反应条件,DE为消去反应,结合D的分子式及D的生成反应,则D为,所以C为,B为,再结合已知反应,A为。(5)F为,根据题意,其同分异构体中含有苯环、COOH,先考虑对称结构,一种情况是其余部分写成两个CHCH2,则连接在苯环上不符合要求,其次是写成两个CH3和一个CCH,则其1H核磁共振谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为6211的有机物结构简式为、。(6)根据已知,环戊烷需要先转变成环戊烯,再与2-丁炔进行加成,最后用Br2与双键加成即可。4.(1)+Cl2+HCl(2)取代反应(3)(4)2

23、+CH3NH2(5)(6)+CH3CH2OH+H2O(7)、(任意一种)(8)将硝基(NO2)还原为氨基(NH2)解析 C与F发生信息中的反应生成G,G中含有CN,G发生水解反应生成H,H中含有COOH,结合H、I在酸性条件下生成物的结构简式,可知H、I发生酯化反应,结合C、F含有碳原子数目可推知I为CH3CH2OH、H为,结合有机物分子式逆推可知G为、C为、F为、E为;由C的结构可逆推出A分子结构中含有苯环,则A为,A与Cl2在光照条件下发生取代反应生成的B为;乙烯与O2在催化剂的作用下发生氧化反应生成的D 1H核磁共振谱只有一个吸收峰,则D应为,D再和CH3NH2发生信息的反应生成E,据此

24、分析解题。以为原料合成的最终产物为对氨基苯乙酸,则C与浓HNO3和浓硫酸混合加热生成的X应为,X在酸性溶液中水解生成的Y为,Y再在Fe/HCl的作用下发生还原反应生成。(1)A与Cl2在光照条件下发生取代反应生成的B为,发生反应的化学方程式是+Cl2+HCl。(2)和NaCN发生取代反应生成。(3)由分析知,乙烯与O2在催化剂的作用下发生氧化反应生成的D结构简式为。(4)DE为与CH3NH2反应生成,反应方程式为2+CH3NH2。(5)由分析可知,G的结构简式是。(6)CH3CH2OH和发生酯化反应生成镇痛药哌替啶的化学方程式是+CH3CH2OH+H2O。(7)C()的同分异构体符合:分子中有苯环而且是苯环的邻位二取代物;1H-NMR谱表明分子中有6种氢原子;IR谱显示存在碳氮双键(CN),可能的同分异构体有:、。(8)由分析知Y的结构简式为;在反应条件Fe/HCl的作用下,将硝基(NO2)还原为氨基(NH2)。