备考2025届高考化学一轮复习分层练习第九章有机化学基础第7讲有机合成推断与路线设计

第7讲有机合成推断与路途设计1.[官能团的衍变][2024贵阳摸底考试]小分子药物高分子化是改进现有药物的重要方法之一，下图是一种通过制备中间体M而对药物进行高分子化改进的路途。已知：气态烃A是石油裂解的产物，M（A）＝28g·mol－1。（1）B的结构简式是CH3CH2OH；E的名称是苯甲醛。（2）D→E时，苯环侧链上碳原子的杂化轨道类型由sp3变为sp2。（3）F中含有的官能团名称是碳碳双键、醛基。（4）写出G→K的化学方程式＋HOCH2CH2OH浓硫酸△＋H2O。（5）将布洛芬嫁接到高分子基体M上（M→缓释布洛芬）的反应类型是取代反应。（6）化合物F的同系物N比F的相对分子质量大14，N的同分异构体中同时满意下列条件的共有18种（不考虑立体异构）；其中核磁共振氢谱图有六组吸取峰，且峰面积比为3∶2∶2∶1∶1∶1的化合物的结构简式为（或）（任写一种）。①含有碳碳双键②与新制的Cu（OH）2悬浊液共热生成红色沉淀③苯环上有两个取代基解析由已知信息知A为乙烯，乙烯与H2O发生加成反应生成B，则B为CH3CH2OH；B催化氧化生成C，D催化氧化生成E，结合F的结构简式知，C为CH3CHO，E为；G和乙二醇发生酯化反应生成K，结合M的结构简式知，K为；由布洛芬的分子式和M、缓释布洛芬的结构简式可推知布洛芬为。（2）苯甲醇侧链上碳的杂化方式为sp3，苯甲醛侧链上碳的杂化方式为sp2。（6）化合物F的同系物N比F的相对分子质量大14，因此N的分子式为C10H10O，结合条件①②③知，满意条件的结构中苯环上可以连接①—CHO、—CHCHCH3，②—CHO、—CH2CHCH2，③—CHO、，④—CH2CHO、—CHCH2，⑤—CH3、—CHCHCHO，⑥—CH3、，每组取代基在苯环上都有邻、间、对三种位置关系，因此共有18种。其中核磁共振氢谱图有六组吸取峰，且峰面积比为3∶2∶2∶1∶1∶1的化合物的结构简式为或。2.[碳骨架建构][2024武汉部分学校调研]文拉法辛（化合物H）是一种用于治疗各类抑郁症的药物，其合成路途如图所示。回答下列问题：（1）A的化学名称是苯酚。（2）D→E的反应类型是加成反应。（3）F的结构简式为，官能团名称为醚键、羟基、氨基。（4）A与HCHO反应生成线型结构高分子的化学方程式为（n－1）H2O。（5）在D的同分异构体中，同时满意下列条件的共有13种。a.能使溴水褪色b.含有酰胺基c.含有苯环，不含其他环其中核磁共振氢谱有5组峰，且峰面积之比为2∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为（或）（只写一种）。解析（1）依据A的分子式及反应A→B，可知A为，名称为苯酚。（2）依据D、E的结构简式，可知D→E为和的加成反应。（3）E的分子式为C15H19O2N，F比E多4个H，结合G的结构简式，可推知E→F为E中—CN与H2发生加成反应生成—CH2NH2，则F的结构简式为，官能团有醚键、羟基、氨基。（4）结合酚醛树脂的制备方法知，苯酚与甲醛先发生加成反应生成，发生缩聚反应得到线型高分子HOH。（5）D为，符合条件的同分异构体中含有碳碳双键、酰胺基、苯环，则苯环上可以连有1个取代基：—CHCHCONH2、—CHCHNHCHO、、、—CONH—CHCH2、—NHCO—CHCH2、，共7种；还可以连有2个取代基：①—CHCH2、—CONH2，②—CHCH2、—NHCHO，每组取代基在苯环上均有邻、间、对三种位置关系，共6种，因此符合条件的同分异构体共有13种；其中核磁共振氢谱有5组峰，且峰面积之比为2∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为或。3.[2024长春质检]卡龙酸是一种医药中间体，主要用于蛋白酶抑制剂的合成。以下是卡龙酸的一种合成路途（部分试剂和条件省略，不考虑立体异构）。（1）A中碳原子杂化方式为sp2、sp3。（2）反应②所需的试剂和条件为浓硫酸，加热。（3）D的化学名称为2－甲基－1，3－丁二烯（或异戊二烯）。（4）反应③的化学方程式为＋HCl，反应类型为加成反应。（5）G中含有的官能团名称为羧基、酯基。（6）写出满意下列条件的B的同分异构体的结构简式。①能发生银镜反应②核磁共振氢谱显示有3组峰，峰面积之比为3∶4∶1（7）以乙炔和乙醇为有机原料，合成的路途如下（反应条件已略去，无机试剂任选），其中Y的结构简式为。解析A（）与乙炔发生加成反应生成B（），B与等物质的量的氢气发生加成反应生成C（），C发生醇的消去反应生成D（），D再与HCl发生1，4－加成反应生成E（）。F（）被酸性高锰酸钾溶液氧化生成G（），G在碱性条件下发生酯的水解后酸化生成。（1）中甲基上碳原子形成4个单键，无孤电子对，杂化轨道数为4，杂化类型为sp3；羰基上碳原子形成1个双键、2个单键，无孤电子对，杂化轨道数为3，杂化类型为sp2。（2）反应②是C发生醇的消去反应生成D，所需的试剂和条件是浓硫酸、加热。（6）B为，其不饱和度为2，依据①能发生银镜反应，知含有醛基，依据②核磁共振氢谱显示有3组峰，峰面积之比为3∶4∶1，知含有3种类型氢原子，且个数比为3∶4∶1，则符合条件的结构简式为。（7）原料中有乙炔，故依据A→B的反应增长碳链，乙醇在铜或银作催化剂的条件下发生氧化反应生成乙醛，乙醛与乙炔发生加成反应生成，其中的碳碳三键与氢气加成即可得到目标产物，合成路途如下：C2H5OHCH3CHO，则X为CH3CHO，Y为。4.[2024广东惠州一调]化合物M是一种治疗抑郁症和焦虑症的药物，某探讨小组以化合物Ⅰ为原料合成化合物M的路途如下（部分反应条件省略）：已知：ⅰ）Ⅰ→Ⅱ的反应的原子利用率为100％，且化合物a能使Br2的CCl4溶液褪色。ⅱ）。（1）化合物Ⅰ中含有的官能团名称是酚羟基，醚键。（2）化合物a的结构简式为。（3）下列说法正确的是AD（填标号）。A.在水中的溶解度比化合物Ⅰ小B.1mol化合物Ⅰ与浓溴水反应，最多可以消耗2molBr2C.化合物Ⅷ中含有2个手性碳原子D.Ⅲ→Ⅳ的反应属于取代反应（4）Ⅵ→Ⅶ的化学方程式为。（5）化合物Ⅷ有多种同分异构体，同时符合下列条件的有12种，其中核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积之比为9∶2∶2的结构简式为。ⅰ）含有一个苯环且苯环上有两个取代基；ⅱ）其中一个取代基为硝基。（6）依据上述信息，写出以苯酚为原料合成水杨酸（邻羟基苯甲酸）的路途。（可运用本题中出现的有机试剂，无机试剂任选）解析Ⅰ→Ⅱ的反应的原子利用率为100％，且化合物a能使Br2的CCl4溶液褪色，结合Ⅰ和Ⅱ的结构简式可推出化合物a的结构为，依据信息ⅱ和Ⅳ的结构可推出Ⅲ为，Ⅲ与HCl发生取代反应生成，Ⅳ与CH2CHCN发生加成、消去反应后生成，Ⅴ在酸性条件下水解生成，Ⅵ与氢气发生加成反应生成，Ⅶ中羧基被氨基取代得到Ⅷ，Ⅷ经过一系列变更生成M。（3）化合物Ⅰ中含有酚羟基，能与水分子形成分子间氢键，不能形成氢键，故在水中的溶解度比化合物Ⅰ小，A项正确；化合物Ⅰ与浓溴水反应时，在酚羟基的邻位和对位发生取代反应，则1mol化合物Ⅰ与浓溴水反应，最多可以消耗3molBr2，B项错误；手性碳原子是指连有四个不同原子或基团的碳原子，化合物Ⅷ中含有1个手性碳原子，如图中*所示，C项错误；由Ⅲ和Ⅳ的结构可知，该反应为取代反应，D项正确。（5）化合物Ⅷ的同分异构体含有一个苯环且苯环上有两个取代基，其中一个取代基为硝基，则另一个取代基为丁基，丁基有4种结构，每种结构与硝基能形成邻、间、对三种位置关系，故共有12种符合条件的同分异构体，其中核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积之比为9∶2∶2的结构简式为。5.[以胺、酰胺为基的有机合成][2024浙江名校联考]索拉非尼在临床上是一种新型的、多靶向性的治疗肿瘤的口服药，是多种激酶的抑制剂，它可抑制肿瘤细胞增殖。它的合成路途如下：已知：①R—NCO＋R'—NH2②R—NO2Fe/H+③DMF、THF、BuOH、CH2Cl2都是反应中的溶剂④碳氟键在酸、碱性环境中均不易水解（1）化合物E的官能团名称是酚羟基、氨基。（2）化合物C的结构简式是。（3）下列说法正确的是CD（填标号）。A.F→索拉非尼的反应为取代反应B.化合物D与苯甲醇互为同系物C.索拉非尼的分子式是C21H16ClF3N4O3D.A物质既能溶于酸也能溶于碱（4）写出索拉非尼在氢氧化钠溶液中充分水解的化学方程式＋5NaOH＋＋Na2CO3＋NaCl＋CH3NH2＋H2O。（5）设计以D为原料合成E的路途（用流程图表示，无机试剂任选）。（6）写出同时符合下列条件的化合物C的同分异构体的结构简式、、。①含有②1H－NMR谱检测表明：分子中共有3种不同化学环境的氢原子③该物质和新制Cu（OH）2悬浊液在加热条件下反应有砖红色沉淀生成解析（1）化合物E为，官能团为—OH、—NH2，名称为酚羟基、氨基。（2）由E、F的结构简式及C的分子式，知C为。（3）F→索拉非尼的反应为加成反应，A项错误；化合物D为苯酚，属于酚类，苯甲醇属于醇类，二者不互为同系物，B项错误；由索拉非尼的结构简式知其分子式是C21H16ClF3N4O3，C项正确；A含有结构，显碱性，能与酸反应，含有羧基，能与碱反应，D项正确。（5）依据②知，E（）由在Fe/H＋条件下发生还原反应得到，由和浓硝酸在浓硫酸作催化剂条件下发生取代反应得到，据此设计合成路途。（6）C的结构简式为，依据②③知其同分异构体中共有3种不同化学环境的氢原子，且含有醛基，结合①知符合条件的同分异构体有、、。6.[官能团的疼惜][2024安徽名校联考改编]荆芥内酯为中药荆芥的活性成分，它可用作安眠药、抗痉挛药与驱虫剂，其合成路径如图1所示。图1已知：ⅰ.＋。ⅱ.＋。ⅲ.＋，R1～R10为烃基或氢原子。（1）A分子含有的官能团是酮羰基、酯基。（2）B→C的过程中产生一种气体，该转化过程的化学方程式是＋2H2OH2O+催化剂，△＋CO2↑＋C2H5（3）下列有关E、F的说法正确的是ABD（填标号）。A.核磁共振氢谱或红外光谱均能区分E和FB.E和F都能发生加成反应、取代反应和还原反应C.E存在含2个六元环的醛类同分异构体D.F存在遇FeCl3溶液可发生显色反应的同分异构体（4）由后续的反应可知，F→G的②的目的是疼惜醇羟基，防止其被O3氧化。（5）H的结构简式为。（6）以香茅醛为原料合成荆芥内酯的部分转化过程如图2所示，写出中间产物L、N的结构简式：、。图2解析（1）由上述分析可知，A的结构简式为，官能团为酮羰基、酯基。（2）由上述分析可知，B→C的过程中产生一种气体，则该反应为催化剂作用下在酸性溶液中与水共热反应生成、乙醇和二氧化碳，反应的化学方程式为＋2H2O＋CO2↑＋C2H5OH。（3）E、F的结构简式分别为、，二者分子中的氢原子类型和官能团种类不完全相同，则用核磁共振氢谱或红外光谱均能区分E和F，A项正确。E、F都含有甲基，都能发生取代反应，E、F都含有酮羰基，都能发生加成反应和还原反应，B项正确。E分子中碳原子个数为10，则E的含有2个六元环的同分异构体不行能含有醛基，C项错误。F的不饱和度为4，则F存在遇氯化铁溶液发生显色反应的酚类同分异构体，D项正确。（4）由上述分析可知，F→G的反应为与硼氢化钠先发生还原反应生成，与乙酸酐发生取代反应生成，H→I的反应为在氢氧化钠水溶液中先发生水解反应生成，与高碘酸发生已知信息ⅲ的反应生成，则由后续的反应可知，F→G的②的目的是疼惜醇羟基，防止其被O3氧化。（6）7.[苯环定位][2024江苏无锡考试]匹伐他汀钙（M）是一种用来降低胆固醇的新型他汀类药物，因其运用剂量小、耐受性好、平安性高被称为“超级他汀类药物（Superstatin）”，其合成路途如下：已知：苯环上原有的取代基对新进入取代基与苯环相连的位置有显著影响，—CH3是邻、对位定位基团，—COOH是间位定位基团。（1）E的分子式为C13H10NOF，C→D的反应类型为还原反应。（2）A→B反应的化学方程式为＋HNO3（浓）浓H2SO4△＋H2（3）不能将反应1和反应2依次颠倒的缘由为若先氧化甲基为羧基，羧基是间位定位基，硝化时硝基不能进入羧基的邻位。（4）G含有3个六元环，1molG转化成H须要脱去2mol水，G的结构简式是。（5）酸性：CF3COOH大于CH3COOH（填“大于”或“小于”）。（6）若X的分子式比Q少2个C原子和4个H原子，则满意以下条件的X有27种。ⅰ.无环状结构ⅱ.能发生银镜反应ⅲ.能和碳酸氢钠溶液反应生成CO2其中，核磁共振氢谱显示有4组峰，且峰面积之比为3∶3∶1∶1的结构简式为。解析（4）G含有3个六元环，1molG转化成H须要脱去2mol水，说明G中含有两个羟基，再依据E、Q、H的结构简式可得到G的结构简式是。（5）电负性F＞H，—CF3吸电子实力大于—CH3，使得CF3COOH中O—H键极性增加，氢原子更简洁脱离，故酸性：CF3COOH大于CH3COOH。（6）Q的分子式为C8H12O3，X的分子式比Q少2个C原子和4个H原子，则X的分子式为C6H8O3（不饱和度为3），能发生银镜反应，说明含有醛基，能和碳酸氢钠溶液反应生成CO2，说明含有羧基，无环状结构，不饱和度为3，则还含有1个碳碳双键，X可以看成是—CHO、—COOH取代烯烃C4H8中的2个氢原子，C4H8有CH3CH2CHCH2、CH3CHCHCH3、3种结构，运用定一移一法，用—CHO、—COOH分别取代3种烯烃中的2个H原子，分别有15种、7种、5种结构，因此符合条件的X共有27种，其中核磁共振氢谱显示有4组峰，且峰面积之比为3∶3∶