新课改瘦专版2024高考化学一轮复习9.7题型研究2有机推断与合成学案含解析

PAGEPAGE1第7课时题型探讨(2)——有机推断与合成以常见有机物为原料合成具有困难结构的新型有机物的工艺路途是有机结构推断题的永恒载体，试题将教材学问置于新的背景材料下进行考查，且常考常新。其主要考查点：有机物官能团的名称与结构、有机物结构简式的确定、有机反应类型的推断、化学方程式的书写、同分异构体的推断与书写、合成路途的设计等，近年来，有机合成路途的设计已经成为常考考点，而且设计过程须要的信息渐渐由显性变为隐性，即所需信息由干脆给出变为隐藏在框图中，须要考生去发觉、去挖掘，难度较大。策略一依据有机物的结构与性质进行推断1．依据试剂或特征现象推知官能团的种类(1)使溴水褪色，则表示该物质中可能含有“”或“—C≡C—”等结构。(2)使KMnO4(H＋)溶液褪色，则该物质中可能含有“”、“—C≡C—”或“—CHO”等结构或为苯的同系物。(3)遇FeCl3溶液显紫色，或加入溴水出现白色沉淀，则该物质中含有酚羟基。(4)遇浓硝酸变黄，则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。(5)加入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热煮沸有红色沉淀生成或加入银氨溶液加热有银镜生成，表示含有—CHO。(6)加入Na放出H2，表示含有—OH或—COOH。(7)加入NaHCO3溶液产生气体，表示含有—COOH。2．依据反应条件推断反应的类型反应条件有机反应氯气、光照烷烃取代、苯的同系物侧链上的取代液溴、催化剂苯的同系物发生苯环上的取代浓溴水碳碳双键和三键加成、酚取代、醛氧化氢气、催化剂、加热苯、醛、酮加成氧气、催化剂、加热某些醇氧化、醛氧化酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液烯、炔、苯的同系物、醛、醇等氧化银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化氢氧化钠溶液、加热卤代烃水解、酯水解等氢氧化钠的醇溶液、加热卤代烃消去浓硫酸，加热醇消去、醇酯化浓硝酸、浓硫酸，加热苯环上取代稀硫酸，加热酯水解、二糖和多糖等水解氢卤酸(HX)，加热醇取代反应3．依据有机反应中定量关系进行推断(1)烃和卤素单质的取代：取代1mol氢原子，消耗1mol卤素单质(X2)。(2)的加成：与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比为1∶1加成。(3)含—OH的有机物与Na反应时：2mol—OH生成1molH2。(4)1mol—CHO对应2molAg；或1mol—CHO对应1molCu2O(留意：HCHO中相当于有2个—CHO)。(5)物质转化过程中相对分子质量的变更：(关系式中M代表第一种有机物的相对分子质量)[典例1](2024·全国卷Ⅲ)近来有报道，碘代化合物E与化合物H在Cr­Ni催化下可以发生偶联反应，合成一种多官能团的化合物Y，其合成路途如下：已知：RCHO＋CH3CHOeq\o(→,\s\up7(NaOH/H2O),\s\do5(△))R—CH=CH—CHO＋H2O回答下列问题：(1)A的化学名称是________。(2)B为单氯代烃，由B生成C的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________。(3)由A生成B、G生成H的反应类型分别是__________、__________。(4)D的结构简式为_______________________________________________________。(5)Y中含氧官能团的名称为________。(6)E与F在Cr­Ni催化下也可以发生偶联反应，产物的结构简式为________________________________________________________________________。(7)X与D互为同分异构体，且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式________________________________________。[解析](1)由结构简式可知，A的名称为丙炔。(2)B为单氯代烃，由反应条件可推断该反应为甲基上的取代反应，则B为HC≡CCH2Cl，结合C的分子式可知B与NaCN发生取代反应，化学方程式为ClCH2C≡CH＋NaCNeq\o(→,\s\up7(△))HC≡CCH2CN＋NaCl。(3)由以上分析知A→B为取代反应。由F的分子式，结合H的结构简式可推知，F为，依据信息中所给出的化学方程式可推出G为，由G生成H的反应条件及H的结构简式可知，该反应为G中碳碳双键与H2的加成反应。(4)由C生成D的反应条件、C的结构简式(HC≡CCH2CN)及D的分子式可推断C水解后的产物与乙醇发生酯化反应，则D为HC≡CCH2COOC2H5。(5)由Y的结构简式可知，Y中含氧官能团为酯基和羟基。(6)E和H发生偶联反应生成Y，由三者的结构简式可知，F与E发生偶联反应所得产物的结构简式为(7)X是D的同分异构体，且含有相同的官能团，即含有—C≡C—、—COO—。符合要求的X有、、、、、，写出随意3种即可。[答案](1)丙炔(2)CH2Cl＋NaCNeq\o(→,\s\up7(△))CH2CN＋NaCl(3)取代反应加成反应(4)CH2COOC2H5(5)羟基、酯基(6)(7)、、、、、(任写3种)[对点练1](2024·全国卷Ⅰ)化合物W可用作高分子膨胀剂，一种合成路途如下：回答下列问题：(1)A的化学名称为________。(2)②的反应类型是________。(3)反应④所需试剂、条件分别为________。(4)G的分子式为________。(5)W中含氧官能团的名称是________。(6)写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰，峰面积比为1∶1)________________________________________。解析：(1)该物质可以看作是乙酸中甲基上的一个氢原子被一个氯原子取代后的产物，其化学名称为氯乙酸。(2)反应②为—CN取代氯原子的反应，因此属于取代反应。(3)反应④为羧基与羟基生成酯基的反应，因此反应试剂为乙醇/浓硫酸，条件为加热。(4)依据题给G的结构简式可推断G的分子式为C12H18O3。(5)依据题给W的结构简式可推断W分子中含氧官能团的名称为羟基和醚键。(6)酯的核磁共振氢谱只有两组峰，且峰面积比为1∶1，说明该物质的分子是一种对称结构，由此可写出符合要求的结构简式为、。答案：(1)氯乙酸(2)取代反应(3)乙醇/浓硫酸、加热(4)C12H18O3(5)羟基、醚键(6)、策略二依据题目中的新信息进行推断1．利用新信息，找准对应物质在解有机合成与推断的题目时，有时仅用已学过的有机物的结构、性质进行解题，往往会出现“卡壳”现象，这时充分利用题干中的新信息，是解题的另一关键要素，利用新信息解题时，不必记住新信息，只要看清爽信息反应的实质，如物质含有什么官能团，发生什么反应，然后对应找到题目中的物质，代入即可。2．近年常考的有机新信息(1)苯环侧链引羧基如(R代表烃基)被酸性KMnO4溶液氧化生成，此反应可缩短碳链。(2)卤代烃跟氰化钠溶液反应再水解可得到羧酸如CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaCN),\s\do5())CH3CH2CNeq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5())CH3CH2COOH；卤代烃与氰化物发生取代反应后，再水解得到羧酸，这是增加一个碳原子的常用方法。(3)烯烃通过臭氧氧化，再经过锌与水处理得到醛或酮RCH=CHR′(R、R′代表H或烃基)与碱性KMnO4溶液共热后酸化，发生双键断裂生成羧酸，通过该反应可确定碳碳双键的位置。(4)双烯合成如1,3­丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到环己烯，这是闻名的双烯合成，是合成六元环的首选方法。(5)羟醛缩合有α­H的醛在稀碱(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用，生成β­羟基醛，称为羟醛缩合反应。[典例2](2024·浙江11月选考)某探讨小组拟合成染料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()的合成路途(用流程图表示，无机试剂任选)。[解析]CH3CH2Cl与发生取代反应，生成A物质为，A→B是硝化反应，又因为E→F也是硝化反应，故可知A→B取代一个硝基。通过视察X的结构可知，B的结构为，B经过Na2S还原为。C与D取代形成酰胺键，故D为，E为。E再次硝化生成，F被还原生成。(1)A选项，A中无酚羟基，故不能与FeCl3溶液发生显色反应，错误；B选项，化合物C中有氨基，显弱碱性，正确；C选项，F中有苯环，故可以发生加成、还原、取代反应，正确；D选项，X中不饱和度等于9，分子式为C17H22N2O3的不饱和度等于8，错误。[答案](1)BC(2)(3)(4)[对点练2]麻黄素M是拟交感神经药。合成M的一种路途如图所示：已知：Ⅰ.芳香烃A的相对分子质量为92请回答下列问题：(1)D的名称是______；G中含氧官能团的名称是______。(2)反应②的反应类型为____________；A的结构简式为____________。(3)写出反应⑦的化学方程式：_____________________________________________。(4)X分子中最多有________个碳原子共平面。(5)在H的同分异构体中，同时能发生水解反应和银镜反应的芳香族化合物有________种。其中，核磁共振氢谱上有4组峰，且峰面积之比为1∶1∶2∶6的有机物的结构简式为______________________________。(6)已知：仿照上述流程，设计以苯、乙醛为主要原料合成某药物中间体的路途。解析：信息Ⅰ说明A中含苯环，A的相对分子质量为92，设A的化学式为CnH2n－6，则A的分子式为C7H8，A为甲苯()。由流程图知，A()在光照下发生取代反应生成B，故B为。B在氢氧化钠溶液中水解生成苯甲醇；依据信息Ⅱ知，D为苯甲醛()。由信息Ⅲ推知，D()与F(HC≡CNa)发生反应生成G，G为()。结合已知信息Ⅳ可推知，H为。结合题给信息Ⅴ可推知，X为。(1)D的名称是苯甲醛，G中的含氧官能团是羟基。(2)反应②属于取代反应(或水解反应)；A为甲苯。(3)依据信息Ⅴ，干脆写出反应方程式，副产物有水。(4)X分子中可能存在两个平面(一个苯环确定的平面和一个碳氮双键确定的平面)，当两个平面重合时，共平面的碳原子数最多，即最多有10个碳原子共平面。(5)满意条件的H的同分异构体分三类：①苯环上只有1个侧链(含甲酸酯基)时有2种；②苯环上有2个侧链，分两种状况，a.—CH3、HCOOCH2—，b.HCOO—、—CH2CH3，共6种；③苯环上有3个取代基，为—CH3、—CH3和HCOO—，共6种。符合条件的H的同分异构体共有14种。其中，核磁共振氢谱上有4组峰，且峰面积之比为1∶1∶2∶6的为(6)依据已知信息，苯发生硝化反应生成硝基苯；硝基苯被还原成苯胺；苯胺与乙醛发生反应可得目标产物。答案：(1)苯甲醛羟基(2)取代反应(或水解反应)策略三利用常见官能团的性质进行路途设计1．官能团的引入引入羟基(—OH)烯烃与水的加成；醛(酮)与氢气的加成；卤代烃的水解；酯的水解等。其中最重要的是卤代烃的水解引入卤原子(—X)烃与X2取代；不饱和烃与HX或X2加成；醇与HX取代等。其中最主要的是不饱和烃的加成引入双键某些醇或卤代烃的消去引入碳碳双键；醇的氧化引入碳氧双键等2．官能团的消退(1)通过加成反应可以消退或—C≡C—如CH2=CH2在催化剂作用下与H2发生加成反应。(2)通过消去、氧化或酯化反应可消退—OH如CH3CH2OH消去生成CH2=CH2，CH3CH2OH氧化生成CH3CHO。(3)通过加成(还原)或氧化反应可消退—CHO如CH3CHO氧化生成CH3COOH，CH3CHO加H2还原生成CH3CH2OH。(4)通过水解反应可消退如CH3COOC2H5在酸性条件下水解生成CH3COOH和C2H5OH。(5)通过消去反应或水解反应消退卤素原子如CH3CH2Br在NaOH醇溶液中发生消去反应生成乙烯和溴化钠，在NaOH水溶液中发生水解反应生成乙醇和溴化钠。3．官能团的变更(1)利用官能团的衍生关系进行衍变如R—CH2OHeq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2))R—CHOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5())R—COOH(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个如CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(消去),\s\do5(－H2O))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(加成),\s\do5(＋Cl2))Cl—CH2—CH2Cl水解,HO—CH2—CH2—OH(3)通过某种手段变更官能团的位置4．有机合成中路途设计(1)一元合成路途R—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(HX),\s\do5(肯定条件))卤代烃eq\o(→,\s\up7(NaOH/H2O),\s\do5(△))一元醇→一元醛→一元羧酸→酯(2)二元合成路途CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(X2),\s\do5())XCH2—CH2Xeq\o(→,\s\up7(NaOH/H2O),\s\do5(△))二元醇→二元醛→二元羧酸→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(链酯,环酯,高聚酯))(3)芳香化合物合成路途[典例3]丁香酚()发生反应如图所示：(1)丁香酚→A过程中加入NaOH溶液的缘由是________________________________________________________________________________________________________。(2)写出一种同时符合以下条件的D的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。a．苯环上连接两种基团b．遇FeCl3溶液显示特征颜色c．能发生银镜反应d．核磁共振氢谱显示含有五种氢原子(3)D→E反应的化学方程式为______________________________________________。[解析](1)丁香酚与氢氧化钠反应得到A(丁香酚钠)，B酸化会生成酚羟基，故丁香酚与氢氧化钠反应目的是爱护酚羟基，防止被氧化；分异构体符合：a.苯环上连接两种基团，b.遇FeCl3溶液显示特征颜色，含有酚羟基，c.能发生银镜反应，含有醛基，d.核磁共振氢谱显示含有五种氢原子，符合条件的同分异构体有：[答案](1)爱护丁香酚中的酚羟基，防止被臭氧氧化[对点练3]有机物F()是一种高分子树脂，其合成路途如下：已知：①A为苯甲醛的同系物，分子中无甲基，其相对分子质量为134；请回答下列问题：(1)X的化学名称是____________。(2)E生成F的反应类型为____________。(3)D的结构简式为____________。(4)由B生成C的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________。(5)芳香族化合物Y是D的同系物，Y的同分异构体能与饱和Na2CO3溶液反应放出气体，分子中只有1个侧链，核磁共振氢谱显示有5种