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 CO2 d.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
2、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 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 。
3、(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 FeCl3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: (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
4、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+RC
5、H2CHO(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.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
6、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
7、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: A B C8H10O2CDE F 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
8、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
9、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
10、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 的
11、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
12、基相同或二同一异,且相同取代基对称分布;银镜反应需有醛基。 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
13、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
14、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)
15、 (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
16、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 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
17、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
18、 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 B,故 A 错误;化合物 D()是卤代烃,和 NaO
19、H 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 CH2CH2CH3CH2OH CH3CHOCH3CHCHCHO。 (5)化合物 A
20、 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)
21、物质C中的官能团有醚键(O)和醛基(CHO)。 (2)根据A和B的结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
22、 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CH3NO2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
23、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
24、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
25、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+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
26、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
27、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)。
