2021届高考化学一轮复习有机合成与推断作业 16页

新情境下的有机合成与推断 ‎1.(16分)(2019·南昌模拟)工业上用有机原料A制备和聚乙酸乙烯酯,其流程为 已知:①—COOHCHO;‎ ‎②RCH2CHORCHCHOH;‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)A→B的反应类型是________,J中官能团的名称为________。 ‎ ‎(2)反应②的试剂和条件分别是________________________________, ‎ G的结构简式是________。 ‎ ‎(3)写出反应①的化学方程式:________________________________。 ‎ ‎(4)与A具有相同官能团且只有一个甲基的芳香化合物的同分异构体有多种,写出其中一种核磁共振氢谱为五组峰且能发生银镜反应的结构简式为_______。 ‎ ‎(5)参照下述示例合成路线,设计一条由乙二醇为起始原料制备聚乙二酸乙二酯的合成路线。示例:AB…目标产物 ‎【解析】(1)根据A→B,减少一个H、增加一个Br,以及反应条件为光照,该反应为取代反应。J→为缩聚反应,J为单体,结构简式为,所含官能团的名称为羧基、羟基。(2)由J倒推I为,H为,D为,反应②为 的催化氧化反应,反应条件为O2/Cu、加热。G为的单体,结构简式为CH3COOCHCH2。(3)由G可推知C为CH3COONa、E为CH3COOH,F为CH2CHOH。B与NaOH反应生成CH3COONa和 ‎,结合B的分子式,可推知B的结构简式为,反应①为中酯基、Br在碱性条件下的水解反应。(4)A的结构简式为,根据能发生银镜反应,则含有醛基或甲酸酯基,又只含一个甲基,核磁共振氢谱为五组峰,则该同分异构体的结构简式为或。(5)运用逆合成分析法,倒推中间产物,确定合成路线。制备聚乙二酸乙二酯,由乙二酸和乙二醇的酯化反应得到;乙二酸由乙二醛的氧化反应得到,乙二醛由乙二醇的氧化反应得到。‎ 答案:(1)取代反应　羟基、羧基 ‎(2)O2/Cu、加热　CH3COOCHCH2‎ ‎(3)+3NaOHCH3COONa+NaBr++H2O ‎(4)或 ‎(5)HOH‎2C—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH ‎2.(16分)(2019·厦门模拟)香草醛是食品添加剂的增香原料。由丁香酚合成香草醛流程如下:‎ ‎ (1)写出丁香酚分子中含氧官能团的名称____________________。 ‎ ‎(2)写出化合物乙的结构简式________。 ‎ ‎(3)写出化合物丙转化为香草醛的化学方程式 ____________________。 ‎ ‎(4)烯烃在一定条件下可发生如下氧化反应生成醛或酮:RCHCHR'RCHO+ R′CHO。以上流程中化合物甲转化为化合物乙的目的是______________________________。 ‎ ‎(5)乙基香草醛(,相对分子质量=166)的同分异构体丁是一种医药中间体,可在酸性条件下水解。丁的一种水解产物(相对分子质量=152)核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为3∶2∶2∶1,化合物丁的结构简式是____________________。 ‎ ‎(6)写出用为原料制备的合成路线: ____________________________________(其他试剂任选)。 ‎ ‎【解析】(1)丁香酚分子中含氧官能团为羟基和醚键。‎ ‎(2)从甲到乙应该是酚羟基先与氢氧化钠中和,再与乙酸酐反应,进行酯基化得到乙,所以结构简式为:。‎ ‎(3)丙在酸性条件下将酯基水解,得到,所以水解的方程式为+H2O+CH3COOH。‎ ‎(4)由乙到丙的过程是氧化出醛基,所以反应过程中要注意保护酚羟基,避免酚羟基被氧化,所以流程中化合物甲转化为化合物乙的目的是:防止在氧化过程中,酚羟基被氧化。‎ ‎(5)显然丁的相对分子质量也是166,丁在酸性水解条件下水解,说明丁中有酯基,一种水解产物的相对分子质量为152,说明另一种水解产物的相对分子质量足够小,所以另一种水解产物一定是甲醇。所以丁中一定有苯环,有—COOCH3‎ ‎。水解产物的核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为3∶2∶2∶1,其中的1个氢的峰一定是—COOH上的氢,则另一个氧只能是醚键存在,所以得到水解产物为,所以丁为。‎ ‎(6)观察原料和目标产物,明显只能利用题目(4)中给出的反应,所以应该先消去碳碳双键,再氧化为醛基(注意氧化之前对酚羟基进行保护,方法与题目相同)。路线为 答案:(1)羟基、醚键　(2)‎ ‎(3)+H2O+CH3COOH ‎ (4) 防止在氧化过程中,酚羟基被氧化 ‎(5)‎ ‎(6)‎ ‎3.(16分)(2019·乐山模拟)已知:,其中R1、R2、R3为烷基。现有一种五元环状内酯F的合成路线如下(C～G均表示一种有机化合物):‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)化合物B的分子式为________,G中含有的官能团名称是________。 ‎ ‎(2)由A→B所需的反应试剂和反应条件为____________________,该反应的反应类型是________。 ‎ ‎(3)化合物E的系统命名为________。 ‎ ‎(4)根据已知信息,由B生成C和G的的变化可表示为________________________ __________。 ‎ ‎(5)同时满足下列条件的G的同分异构体一共有________种。 ‎ ‎(Ⅰ)与NaHCO3反应产生气体;(Ⅱ)能使溴水褪色 ‎(6)化合物F的质谱表明其相对分子质量为142,F的核磁共振氢谱显示为2组峰,F的结构简式为__________________________________。 ‎ ‎(7)根据题给信息,写出用制备丙烯的合成路线(其他试剂任选)________。 ‎ ‎【解析】根据已知可推出反应生成和,根据D分子式中碳的个数可推出C为,G为;在银氨溶液中反应后酸化得到D,则D为;与氢气发生加成反应生成E,E为 HOOCCH2CH(OH)CH(OH)CH2COOH;‎ HOOCCH2CH(OH)CH(OH)CH2COOH 在浓硫酸催化下发生酯化反应生成一种五元环状内酯F。‎ ‎(1)化合物B()的分子式为C10H12,G()中含有的官能团名称是醛基。‎ ‎(2)由A→B是所需的反应试剂和反应条件为NaOH的醇溶液加热,该反应的反应类型是消去反应。‎ ‎(3)化合物E(HOOCCH2CH(OH)CH(OH)CH2COOH)的系统命名为3,4-二羟基己二酸。(4)根据已知信息,由B生成C和G的变化可表示为 ‎+。‎ ‎(5)G()的同分异构体可与NaHCO3反应产生气体,则含有羧基,能使溴水褪色则含有碳碳双键,故符合条件的有:‎ CH2CHCH2COOH、CH3CHCHCOOH、CH‎2‎C(CH3)COOH共3种;‎ ‎(6)化合物F的质谱表明其相对分子质量为142,F的核磁共振氢谱显示为2组峰,F的结构简式为。‎ ‎(7)根据题给信息,用制备丙烯的合成路线为 CH3COCH3CH3CH(OH)CH3CH2CHCH3。‎ 答案:(1)C10H12　醛基 ‎(2)NaOH的醇溶液,加热　消去反应 ‎(3)3,4-二羟基己二酸 ‎(4)+‎ ‎(5)3　(6)‎ ‎(7)CH3COCH3CH3CH(OH)CH3CH2CHCH3‎ ‎4.(18分)(2019·阳泉模拟)异丁酸苯乙酯、苯甲酸苯乙酯是常见的香料,烃A通过下列转化可得到上述有机物(已知A的相对分子质量为104,完全燃烧时生成CO2和H2O的物质的量之比为2∶1)。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)A的结构简式为________________。 ‎ ‎(2)B→A的反应类型是______________________________________________。 ‎ ‎(3)D与C反应生成异丁酸苯乙酯的化学方程式为_________________________ _______________。 ‎ ‎(4)下列关于异丁酸苯乙酯和苯甲酸苯乙酯的说法中,不正确的是________(填序号)。 ‎ a.一定条件下能发生水解反应 b.一定条件下能发生加成反应 c.等物质的量的两种有机物完全燃烧消耗等质量的O2‎ ‎(5)F是苯甲酸苯乙酯的同分异构体,F属于酯类且F的两个苯环上都只有一个支链,F的结构简式为(写出其中的任意一种)________________________。 ‎ ‎(6)一定条件下,由苯甲酸甲酯与苯乙醇反应也能生成苯甲酸苯乙酯。写出该反应的化学方程式:________________________。 ‎ ‎【解析】(1)由题意可知A的最简式为CH,104÷13=8,则A的分子式为C8H8,由图中转化关系推断A含有键和苯环,因此A一定是苯乙烯;(2)B是卤代烃,在氢氧化钠醇溶液加热下发生消去反应;(3)B、C、D、E分别是C6H5CH2CH2Br、C6H5CH2CH2OH、(CH3)2CHCOOH、C6H5COOH,则异丁酸与苯乙醇在浓硫酸加热下发生酯化反应,生成异丁酸苯乙酯和水;(4)a、酯都能发生水解反应,正确;b、苯环在一定条件下都能与H2发生加成反应,酯基则不能发生,正确;c、二者的分子式不同,耗氧量不相同,错误;(5)根据已知条件,F可以是苯乙酸苯甲酯、苯丙酸苯酚酯;(6)酯交换反应属于取代反应,C6H5COOCH3与C6H5CH2CH2OH在一定条件下反应,生成C6H5COOCH2CH‎2C6H5与CH3OH。‎ 答案:(1)‎ ‎(2)消去反应 ‎ ‎(3)++H2O ‎(4)c　(5)、‎ 等(任写一种,其他合理答案也可)‎ ‎(6)++CH3OH ‎【加固训练】‎ ‎　　已知有机物A分子中含有苯环且只有一个侧链。有机物A的相对分子质量M不超过200,其中氧元素的质量分数为26.7%,完全燃烧只生成水和二氧化碳。与之有关的有机物转化关系如下:(注意:部分反应产物省略)‎ ‎(1)有机物A中含有官能团的名称分别为______________,A的分子式为_______ _______。 ‎ ‎(2)有机物C的结构简式为______________________________________。 ‎ ‎(3)有机物A～F中互为同分异构体的有__________和____________(填写序号)。 ‎ ‎(4)有机物A～F中不能使溴的四氯化碳溶液褪色的有________(填写序号)。 ‎ ‎(5)‎16.2 g有机物B、C、D组成的混合物完全燃烧,得到的CO2通入3 mol·L-1 NaOH溶液中得到的产物为____________。 ‎ ‎(6)写出A+D生成E的化学方程式 ________________________________。 ‎ ‎【解析】本题以相对分子质量差18和36也就是脱水反应为主体设计,A物质为反应的焦点,需要注意的是浓硫酸加热可以发生酯化反应,也可以发生醇的消 去反应,A与B、D均能发生酯化反应,所以B、D类别相同,所以①③为消去反应,A分子有两种消去方式,B、D为不饱和羧酸,A中既含有羟基也含有羧基,至少3个氧原子。≈3.34,分子中一定含有3个氧原子,即含有一个羟基和一个羧基。M=≈‎ ‎180,180-17-45=118,残基=9……10,所以A的分子式为C10H12O3。根据组成判断,分子中含有苯环,因为两种消去方式,所以羟基位于侧链中间碳原子上,结构简式。C为A分子内酯化反应的产物。由于都是脱去一分子水,B、C、D互为同分异构体。B、D含有不饱和键,所以E、F也含有不饱和键,A、C不能使溴水褪色。因为B、D无法确定,所以(6)小问有两种可能。‎ 答案:(1)羧基、羟基　C10H12O3‎ ‎(2)‎ ‎(3)B、C、D　E、F　(4)A、C ‎(5)NaHCO3和Na2CO3‎ ‎(6)++H2O或者+‎ ‎+H2O ‎5.(16分)(2019·洛阳模拟)有机物G可用于治疗哮喘、系统性红斑狼疮等。其合成路线如图所示。‎ 已知:‎ ‎①通常在同一碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基。‎ ‎②醛能发生羟醛缩合反应,最终脱水生成不饱和醛:‎ RCHO+R′CH2CHO+H2O ‎③‎ 请回答:‎ ‎(1)A生成B的反应类型为________________,B中含有的官能团名称为______________。  ‎ ‎(2)写出两个符合下列条件的A的同分异构体结构简式:________。  ‎ ‎①能与氯化铁溶液发生显色反应;‎ ‎②核磁共振氢谱显示分子中苯环上有两种不同化学环境的氢原子。‎ ‎(3)化合物C的结构简式为__________________。  ‎ ‎(4)DE的化学方程式为____________________。  ‎ ‎(5)1 mol G在一定条件下与足量H2充分反应,需要消耗H2________ mol。  ‎ ‎(6)可由和有机物H分子间脱去一分子水而得,则H的名称为__________;通常采用为原料合成,请参照题目路线图设计该合成路线(无机试剂任选)。 ‎ ‎【解析】在H2O2的作用下发生信息③的反应,生成的A为,A在光照条件下与氯气发生取代反应生成B,B在NaOH的水溶液中发生卤代烃的水解生成C,再结合C和CH3CHO可以发生羟醛缩合反应,最终脱水生成不饱和醛D,则B为,C为,D为;D发生银镜反应生成的E为 ‎,E酸化后得到的F为。(1)A在光照条件下与氯气反应生成的B为,分子中含有羟基和氯原子。‎ ‎(2)①能与氯化铁溶液发生显色反应,说明分子结构中含有酚羟基;②根据核磁共振氢谱,说明分子结构中对位有两个不同取代基,或苯环上有两个酚羟基和一个甲基,且酚羟基为对称位置,满足条件的同分异构体有、、、。(4)D→E反应的化学方程式为+2Ag(NH3)2OH+2Ag↓+3NH3+H2O。(5)G中苯环、碳碳双键和羰基可以与氢气发生加成反应,则1 mol G在一定条件下与足量H2充分反应,需要消耗H2的物质的量为5 mol。‎ ‎(6)可由和有机物H分子间脱去一分子水而得,根据原子守恒和碳架结构不变,可知H的结构简式为HOCH2CH2OH,名称为乙二醇;采用为原料合成的流程为 ‎。‎ 答案:(1)取代反应(或氯代反应)　(酚)羟基、氯原子 ‎(2)、、、(任意写出其中2个)‎ ‎(3)‎ ‎(4)+2Ag(NH3)2OH+2Ag↓+3NH3+H2O ‎(5)5‎ ‎(6)乙二醇　‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　芳香族化合物A1和A2分别和浓硫酸在一定温度下共热都只生成烃B,B的蒸气密度是同温同压下H2密度的59倍,B苯环上的一硝基取代物有三种,有关物质之间的转化关系如下:‎ ‎(1)D的分子式为__________________,I中官能团名称为__________, 反应③属于__________反应(填反应类型)。 ‎ ‎(2)写出下列物质的结构简式:A2________________;X__________________。 ‎ ‎(3)写出下列反应的化学方程式:‎ ‎①______________________________________________________________; ‎ ‎④______________________________________________________________。 ‎ ‎(4)化合物J是比化合物E多一个碳原子的E的同系物,化合物J有多种同分异构体,其中同时满足下列条件的同分异构体有________种;①苯环上有两个取代基;②能使FeCl3溶液显色; ‎ ‎③与E含有相同官能团。请写出其中核磁共振氢谱图中峰面积比为1∶1∶2∶2∶6的结构简式:______________________。 ‎ ‎【解析】烃B的蒸气密度是同温同压下H2密度的59倍,则B的相对分子质量为118,B苯环上的一硝基取代物有三种,说明B中含有苯环,1 mol苯环和氢气发生完全加成反应需要3 mol氢气,实际上1 mol B可以和4 mol H2发生加成反应,则B中还含有一个碳碳双键,一个苯环连接一个乙烯基,其相对分子质量为104,实际上B的相对分子质量为118,所以B中还含有一个CH2;B和溴发生加成反应生成溴代烃,溴代烃发生取代反应生成醇,醇能被氧化生成E,E能被氧化生成F,F能发生缩聚反应,说明F中含有羧基和醇羟基,则E中中间醇羟基不能被氧化,则该碳原子上没有氢原子,所以B的结构简式为:‎ C为,D为,E为,F为,F发生缩聚反应生成G,G的结构简式为;A1和A2分别和浓H2SO4在一定温度下共热都只生成烃B,则A1和A2中都含有醇羟基,A1能被氧化生成醛,则A1中醇羟基位于边上,所以A1的结构简式为,A2的结构简式为,A1被氧化生成H,H的结构简式为,H被氧化生成I,I的结构简式为,F和A1发生酯化反应生成X。‎ ‎(1)通过以上分析知,D的分子式为C9H12O,I中官能团名称为羧基,反应③属于氧化反应。‎ ‎(2)通过以上分析知,A2和G两种物质的结构简式分别为:A2:、‎ X:,(3)①反应方程式为+2Ag(NH3)2OH ‎+H2O+2Ag↓+3NH3↑,④反应方程式为n+(n-1)H2O ‎(4)E为,化合物J是比化合物E多一个碳原子的E的同系物,其符合条件的同分异构体有15种,其中核磁共振氢谱图中峰面积比为1∶1∶‎ ‎　2∶2∶6的结构简式为。‎ 答案:(1)C9H12O　羧基　氧化反应 ‎(2)‎ ‎(3)①+2Ag(NH3)2OH+H2O+2Ag↓+3NH3↑‎ ‎④n+(n-1)H2O ‎(4)15　‎ ‎6.(18分)(2019·福州模拟)已知CH3COOH(相对分子质量为60)‎ CH3COOCH3(相对分子质量为74)‎ 现有只含C、H、O的化合物A～F(相同的官能团连接在不同碳原子上,A的一卤代物只有一种),有关它们的某些信息,已注明在下面的方框内:‎ ‎(1)在化合物A～F中,具有酯的结构的化合物是(填写字母代号)_________ _____。 ‎ ‎(2)A和C的结构简式:A__________________________________________。 ‎ C________________________。 ‎ ‎(3)写出A与新制的氢氧化铜悬浊液共热的化学方程式:_________________ ___________________________。 ‎ ‎(4)写出F与过量的氢氧化钠溶液共热的化学方程式: ____________________‎ ‎__________________。 ‎ ‎(5)G是B的同分异构体,且G必须满足如下条件:‎ ‎①G是芳香族化合物只有一种官能团。‎ ‎②1 mol G恰好能与3 mol氢氧化钠溶液反应。‎ ‎③G分子中不含甲基,且同一种官能团不连接在一个碳原子上。‎ 则满足条件的同分异构体有________种。请任写两种: ‎ ‎______________________________________________________________。 ‎ ‎【解析】A和乙酸酯化生成B,A中含有羟基,B的相对分子质量是186,B中的醛基被氧化生成羧基,因为1个醛基生成羧基,相对分子质量增加16,C比B多出48,所以B中含有3个醛基,则A中也含有3个醛基。A中相同的官能团连接在不同碳原子上,且A的一卤代物只有一种,所以根据A的相对分子质量可得出其结构简式为,则B、C、D、E、F分别为、、、、‎ ‎1 mol G恰好能与3 mol氢氧化钠溶液反应,说明含有羧基或酚羟基,G是芳香族化合物只有一种官能团,因此官能团是羟基,又因为G分子中不含甲基,且同一种官能团不连接在一个碳原子上,所以苯环上连接的取代基是3个酚羟基,1个—CHOHCH2OH。因此共有6种,‎ ‎、等。‎ 答案:(1)B、C、E、F ‎(2)　‎ ‎(3)+6Cu(OH)2+3Cu2O↓+6H2O ‎(4)+4NaOHCH3COONa+3CH3OH+‎ ‎(5)6　、(合理即可)‎