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第12题　有机合成与推断综合题
复习建议：1课时(题型突破＋习题共1课时；以训练为主)
考向1　完全推断型有机合成与推断
1.（2023·辽宁卷）加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。
已知：
回答下列问题：
（1）A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的_______位(填“间”或“对”)。
（2）C发生酸性水解，新产生的官能团为羟基和_______(填名称)。
（3）用O2代替PCC完成D→E的转化，化学方程式为___________________________。
（4）F的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无N-H键的共有_______种。
（5）H→I的反应类型为_______。
（6）某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式分别为_______和________________。
2．（2022·北京卷）碘番酸是一种口服造影剂，用于胆部X—射线检查。其合成路线如下：
已知：R1COOH+R2COOH+H2O
（1）A可发生银镜反应，A分子含有的官能团是 。
（2）B无支链，B的名称是 。B的一种同分异构体，其核磁共振氢谱只有一组峰，结构简式是 。
（3）E为芳香族化合物，E→F的化学方程式是 。
（4）G中含有乙基，G的结构简式是 。
（5）碘番酸分子中的碘位于苯环上不相邻的碳原子上。碘番酸的相对分子质量为571，J的相对分子质量为193，碘番酸的结构简式是 。
（6）口服造影剂中碘番酸含量可用滴定分析法测定，步骤如下。
步骤一：称取amg口服造影剂，加入Zn粉、NaOH溶液，加热回流，将碘番酸中的碘完全转化为I-，冷却、洗涤、过滤，收集滤液。
步骤二：调节滤液pH，用bmol L-1AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液的体积为cmL。
已知口服造影剂中不含其它含碘物质。计算口服造影剂中碘番酸的质量分数 。
1.官能团的结构、特征性质
官能团 结构 性质
不饱和烃 碳碳双键 易加成、易氧化、易聚合
二烯烃 ①跟X2、H2、HX等发生1，2或1，4加成反应；②加聚；③易被氧化；④能与乙烯等发生双烯合成反应形成六元环
碳碳三键 —C≡C— 易加成、易氧化
卤素原子 —X(X表示Cl、Br等) 易取代(如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇)、易消去(如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯)
羟基 醇羟基 —OH 易取代、易消去(如乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下生成乙烯)、易催化氧化、易被强氧化剂氧化(如乙醇在酸性K2Cr2O7溶液的作用下被氧化为乙醛甚至乙酸)
酚羟基 —OH 极弱酸性(酚羟基中的氢能与NaOH溶液反应，但酸性极弱，不能使指示剂变色)、易氧化(如无色的苯酚晶体易被空气中的氧气氧化为粉红色)、显色反应(如苯酚遇FeCl3溶液呈紫色)
羰基 醛基 易氧化(如乙醛与银氨溶液共热生成银镜)、易还原
(酮)羰基 易还原(如丙酮在催化剂、加热条件下被H2还原为2－丙醇)
羧基 酸性(如乙酸的酸性强于碳酸，乙酸与NaOH溶液反应)、易取代(如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应)
酯基 易水解(如乙酸乙酯在稀硫酸、加热条件下发生酸性水解，乙酸乙酯在NaOH溶液、加热条件下发生碱性水解)
醚键 R—O—R 如环氧乙烷在酸催化下与水一起加热生成乙二醇
硝基 —NO2 如酸性条件下，硝基苯在铁粉催化下被还原为苯胺
考向2　结构（化学式）已知型有机合成与推断
3．（2023·福建卷）沙格列汀是治疗糖尿病的常用药物，以下是制备该药物重要中间产物F的合成路线。
已知：表示叔丁氧羰基。
（1）A中所含官能团名称 。
（2）判断物质在水中的溶解度：A B(填“>”或“<”)
（3）请从物质结构角度分析能与反应的原因 。
（4）的反应类型 。
（5）写出D的结构简式 。
（6）写出的化学反应方程式 。
（7）A的其中一种同分异构体是丁二酸分子内脱水后的分子上一个H被取代后的烃的衍生物，核磁共振氢谱图的比例为，写出该同分异构体的结构简式 。(只写一种)
4．（2023·新课标卷）莫西赛利(化合物K)是一种治疗脑血管疾病的药物，可改善脑梗塞或脑出血后遗症等症状。以下为其合成路线之一。
回答下列问题：
（1）A的化学名称是_______。
（2）C中碳原子的轨道杂化类型有_______种。
（3）D中官能团的名称为_______、_______。
（4）E与F反应生成G的反应类型为_______。
（5）F的结构简式为_______。
（6）I转变为J的化学方程式为_______。
(7)在B的同分异构体中，同时满足下列条件的共有_______种(不考虑立体异构)；
①含有手性碳；②含有三个甲基；③含有苯环。
其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为的同分异构体的结构简式为_______。
一、有机反应类型和重要的有机反应
反应 类型 特点 类型 重要的有机反应
取代 反应 原子、原子团被其他原子、原子团所代替 烷烃的卤代 CH4+Cl2CH3Cl+HCl
苯环上的取代 +Br2+HBr +HONO2+H2O
酯化反应 CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
卤代烃、酯的水解反应(双糖、多糖、蛋白质水解) CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH
醇与卤化氢(HX)的反应 C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O
加成 反应 含双键或三键或苯环的不饱和碳原子变饱和 碳碳双键、 三键的加成 CH2CH2+HClCH3—CH2Cl CH≡CH+2Br2CHBr2—CHBr2
苯环的加成 +3H2
醛、酮的加成 +H2 CH3CHO+H2CH3CH2OH
消去 反应 生成双键或三键 醇的消去反应 C2H5OHCH2CH2↑+H2O
卤代烃的 消去反应 C2H5Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O
加聚 反应 含碳碳双键相互加成并聚合生成高分子化合物 单—双键的加聚 nCH2CH2CH2—CH2 nCH2CH—OOCCH3
共轭双键的加聚 nCH2CH—CHCH2CH2—CHCH—CH2
缩聚 反应 聚合得到高分子同时生成小分子 生成酯基的缩聚 + +2nH2O nHO—CH2—COOH+nH2O
氨基酸的缩聚 nH2N—CH2—COOH+nH2O
酚醛树脂的生成 nC6H5OH+nHCHOC6H3(OH)CH2+nH2O
有机氧化反应 “加氧”或“去氢” 催化氧化 2C2H5OH+O22CH3CHO+2H2O 2CH3CHO+O22CH3COOH
碳碳双键被 KMnO4酸性 溶液氧化 RCHCH2R—COOH+CO2 +R″COOH
苯的同系物被 KMnO4 (H+)氧化
醛基的氧化 CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
有机还原反应 “加氢”或 “去氧” 醛、酮的还原 CH3CHO+H2CH3CH2OH
硝基被还原 为氨基
考向3　半推半知型有机合成与推断
5．（2023·湖北卷）碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发，针对二酮H设计了如下合成路线：

回答下列问题：
（1）由A→B的反应中，乙烯的碳碳_______键断裂(填“π”或“σ”)。
（2）D的同分异构体中，与其具有相同官能团的有_______种(不考虑对映异构)，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为的结构简式为_______。
（3）E与足量酸性溶液反应生成的有机物的名称为_______、_______。
（4）G的结构简式为_______。
（5）已知： ，H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构，主要产物为I()和另一种α，β-不饱和酮J，J的结构简式为_______。若经此路线由H合成I，存在的问题有_______(填标号)。
a．原子利用率低 b．产物难以分离 c．反应条件苛刻 d．严重污染环境
6．（2024·吉林·统考一模）利用木质纤维素为起始原料结合CO2生产聚碳酸对二甲苯酯可以实现碳减排，缓解日益紧张的能源危机，路线如下：
已知：
回答下列问题：
(1)葡萄糖中含有的官能团有 (写名称)。
(2)化合物Ⅲ中C原子的杂化方式为 。Ⅵ生成Ⅶ的反应类型为 。
(3)1mol化合物Ⅲ与1mol乙烯反应得到1mol Ⅳ，该反应原子利用率为100%，化合物Ⅳ的结构简式为 。
(4)请写出Ⅶ生成Ⅷ的化学反应方程式 。
(5)化合物Ⅶ的芳香族同分异构体中符合下列条件的有 种(不含立体异构)。
①最多能与相同物质的量的Na2CO3反应；
②能与2倍物质的量的Na发生放出H2的反应。
请写出一种含有等效氢数量最少的同分异构体的结构简式 。
依据合成框图及相关信息设计有机合成路线
表达方式 ABC……―→D
总体思路 根据目标分子与原料分子的差异构建碳骨架和实现官能团转化
设计关键 信息及框图流程的运用
常用方法 正向合 成法 从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的合成路线，其思维程序为
逆向合 成法 从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路线的设计，其思维程序为
正逆双 向合 成法 采用正推和逆推相结合的方法，是解决合成路线题的最实用的方法，其思维程序为
1．（2023·辽宁卷）加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。
回答下列问题：
（1）A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的 位(填“间”或“对”)。
（2）C发生酸性水解，新产生的官能团为羟基和 (填名称)。
（3）用O2代替PCC完成D→E的转化，化学方程式为 。
（4）F的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无N-H键的共有 种。
（5）H→I的反应类型为 。
（6）某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式分别为 和 。
2．（2024·黑龙江·统考一模）化合物是合成风湿性关节炎药物罗美昔布的一种中间体，其合成路线如下：
已知：①
②
回答下列问题：
(1)A中官能团名称为 ，D的化学式为 ，W结构中碳原子的杂化方式为 。
(2)由B生成C的反应类型为 。
(3)写出由G生成H的化学方程式 。
(4)写出I的结构简式 。
(5)D有多种同分异构体，同时满足下列条件的同分异构体有 种(不考虑立体异构)。
①苯环上有三个取代基②能发生银镜反应③在酸性条件下发生水解反应
3．（2024上·黑龙江牡丹江·高三一模）苯巴比妥曾作为催眠药或镇静药广泛应用于临床，其合成路线如下：
回答下列问题：
(1)A→B所使用的试剂及反应条件为 。
(2)D的化学名称为 ，E的含氧官能团名称为 。
(3)苯巴比妥的分子式为 。
(4)写出G生成H的化学方程式 。
(5)I的结构简式 。
(6)化合物E的同分异构体满足下列条件的共有 种。
①含有1个苯环
②能与饱和反应产生
其中，核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为2:2:2:1的结构简式为 。
4．（2024·吉林·统考模拟预测）抗疟疾药物阿莫地喹的合成路线如下图。
回答下列问题：
(1)A中含氧官能团的名称为 和 。
(2)由A生成C的反应类型为 。
(3)D的结构简式为 。
(4)多聚甲醛可以用甲醛代替，则H、I和甲醛反应生成J的方程式为 。
(5)H的同分异构体中，含羧基、苯环，不含氨基（）的有 种（不考虑立体异构）。
(6)抗癌药物乐伐替尼中间体的合成路线如下图（部分反应条件已略去），其中M和N的结构简式分别为 和 。
5．（2024·安徽·统考模拟预测）非天然氨基酸AHPA是一种重要的药物中间体，其合成路线之一如下：
（1）A可由氧化得到，的化学名称是 。
（2）C的结构简式为 。
（3）D中手性碳原子数目为 。
（4）E转化为AHPA的反应类型为 。
（5）AHPA中酸性官能团名称为 ，碱性官能团名称为 。
（6）写出同时满足下列条件的AHPA的同分异构体的结构简式 。
①含苯环且苯环只有一个取代基；
②红外光谱显示含氧官能团只有和；
③核磁共振氢谱显示有6组峰，峰面积比为4∶2∶2∶2∶2∶1。
(7)参照上述合成路线，设计以苄基氯()为主要原料制备的合成路线
(其他原料、试剂任选)。
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第12题　有机合成与推断综合题
复习建议：1课时(题型突破＋习题共1课时；以训练为主)
考向1　完全推断型有机合成与推断
1.（2023·辽宁卷）加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。
已知：
回答下列问题：
（1）A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的_______位(填“间”或“对”)。
（2）C发生酸性水解，新产生的官能团为羟基和_______(填名称)。
（3）用O2代替PCC完成D→E的转化，化学方程式为___________________________。
（4）F的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无N-H键的共有_______种。
（5）H→I的反应类型为_______。
（6）某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式分别为_______和________________。
【答案】（1）对 （2）羧基
（3）2+O22+2H2O
（4）3 （5）取代
（6）①. ②.
【解析】
【分析】根据有机物A的结构和有机物C的结构，有机物A与CH3I反应生成有机物B，根据有机物B的分子式可以得到有机物B的结构，即；有机物与BnCl反应生成有机物C，有机物C发生还原反应生成有机物D，有机物D与PCC发生氧化反应生成有机物E，根据有机物E的结构和有机物D的分子式可以得到有机物D的结构，即；有机物E与有机物有机物F发生已知条件给的②反应生成有机物G，有机物G发生还原反应生成有机物H，根据有机物H与有机物G的分子式可以得到有机物G的结构，即，同时也可得到有机物F的结构，即；随后有机物H与HCOOCH2CH3反应生成有机物I。由此分析解题。
【小问1详解】由有机物A与CH3I反应得到有机物B可知，酚与卤代烃反应成醚时，优先与其含有的其他官能团的对位羟基发生反应，即酯基对位的酚羟基活性最高，可以发生成醚反应，故答案为；对位。
【小问2详解】有机物C含有酯基，在酸性条件下发生水解生成羧基和羟基，故答案为羧基。
【小问3详解】O2与有机物D发生催化氧化反应生成有机物E，反应的化学方程式为2+O22+2H2O。
【小问4详解】F的同分异构体中不含有N-H键，说明结构中含有结构，又因红外中含有酚羟基，说明结构中含有苯环和羟基，固定羟基的位置，有邻、间、对三种情况，故有3种同分异构体。
【小问5详解】有机物H与HCOOCH2CH3反应生成有机物I，反应时，有机物H中的N-H键发生断裂，与HCOOCH2CH3中断裂的醛基结合，故反应类型为取代反应。
【小问6详解】根据题目中给的反应条件和已知条件，利用逆合成法分析，有机物N可以与NaBH4反应生成最终产物，类似于题中有机物G与NaBH4反应生成有机物H，作用位置为有机物N的N=C上，故有机物N的结构为，有机物M可以发生已知条件所给的反应生成有机物N，说明有机物M中含有C=O，结合反应原料中含有羟基，说明原料发生反应生成有机物M的反应是羟基的催化氧化，有机物M的结构为，故答案为、。
2．（2022·北京卷）碘番酸是一种口服造影剂，用于胆部X—射线检查。其合成路线如下：
已知：R1COOH+R2COOH+H2O
（1）A可发生银镜反应，A分子含有的官能团是 。
（2）B无支链，B的名称是 。B的一种同分异构体，其核磁共振氢谱只有一组峰，结构简式是 。
（3）E为芳香族化合物，E→F的化学方程式是 。
（4）G中含有乙基，G的结构简式是 。
（5）碘番酸分子中的碘位于苯环上不相邻的碳原子上。碘番酸的相对分子质量为571，J的相对分子质量为193，碘番酸的结构简式是 。
（6）口服造影剂中碘番酸含量可用滴定分析法测定，步骤如下。
步骤一：称取amg口服造影剂，加入Zn粉、NaOH溶液，加热回流，将碘番酸中的碘完全转化为I-，冷却、洗涤、过滤，收集滤液。
步骤二：调节滤液pH，用bmol L-1AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液的体积为cmL。
已知口服造影剂中不含其它含碘物质。计算口服造影剂中碘番酸的质量分数 。
【答案】（1）醛基
（2）正丁酸
（3）
（4）
（5）
（6）
【解析】本流程的目的，以A为原料制取碘番酸。由A可发生银镜反应，可确定A为醛，由B无支链，可确定B为CH3CH2CH2COOH，则A为CH3CH2CHO；依据题干信息，可确定D为 ；E为芳香族化合物，则E为；由J的结构简式，可确定F为。由题给信息，要确定G为。
（1）由A的分子式C4H8O及可发生银镜反应，可确定A分子含有的官能团是醛基。答案为：醛基；
（2）B的分子式为C4H8O2、无支链，由醛氧化生成，则B为CH3CH2CH2COOH，名称是正丁酸。B的一种同分异构体，其核磁共振氢谱只有一组峰，则表明分子中8个H原子全部构成-CH2-，B的不饱和度为1，则其同分异构体应具有对称的环状结构，从而得出其结构简式是。答案为：正丁酸；；
（3）由分析知，E为，F为，则E→F的化学方程式是。答案为：；
（4）由分析可知，G的结构简式是。答案为：；
（5）碘番酸的相对分子质量为571，J的相对分子质量为193，由相对分子质量差可确定，J生成碘番酸时，分子中引入3个I原子，而碘番酸分子中的碘位于苯环上不相邻的碳原子上，则碘番酸的结构简式是。答案为：；
（6）——3AgNO3，n(AgNO3)= bmol L-1×c×10-3L=bc×10-3mol，则口服造影剂中碘番酸的质量分数为=。答案为：。
1.官能团的结构、特征性质
官能团 结构 性质
不饱和烃 碳碳双键 易加成、易氧化、易聚合
二烯烃 ①跟X2、H2、HX等发生1，2或1，4加成反应；②加聚；③易被氧化；④能与乙烯等发生双烯合成反应形成六元环
碳碳三键 —C≡C— 易加成、易氧化
卤素原子 —X(X表示Cl、Br等) 易取代(如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇)、易消去(如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯)
羟基 醇羟基 —OH 易取代、易消去(如乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下生成乙烯)、易催化氧化、易被强氧化剂氧化(如乙醇在酸性K2Cr2O7溶液的作用下被氧化为乙醛甚至乙酸)
酚羟基 —OH 极弱酸性(酚羟基中的氢能与NaOH溶液反应，但酸性极弱，不能使指示剂变色)、易氧化(如无色的苯酚晶体易被空气中的氧气氧化为粉红色)、显色反应(如苯酚遇FeCl3溶液呈紫色)
羰基 醛基 易氧化(如乙醛与银氨溶液共热生成银镜)、易还原
(酮)羰基 易还原(如丙酮在催化剂、加热条件下被H2还原为2－丙醇)
羧基 酸性(如乙酸的酸性强于碳酸，乙酸与NaOH溶液反应)、易取代(如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应)
酯基 易水解(如乙酸乙酯在稀硫酸、加热条件下发生酸性水解，乙酸乙酯在NaOH溶液、加热条件下发生碱性水解)
醚键 R—O—R 如环氧乙烷在酸催化下与水一起加热生成乙二醇
硝基 —NO2 如酸性条件下，硝基苯在铁粉催化下被还原为苯胺
考向2　结构（化学式）已知型有机合成与推断
3．（2023·福建卷）沙格列汀是治疗糖尿病的常用药物，以下是制备该药物重要中间产物F的合成路线。
已知：表示叔丁氧羰基。
（1）A中所含官能团名称 。
（2）判断物质在水中的溶解度：A B(填“>”或“<”)
（3）请从物质结构角度分析能与反应的原因 。
（4）的反应类型 。
（5）写出D的结构简式 。
（6）写出的化学反应方程式 。
（7）A的其中一种同分异构体是丁二酸分子内脱水后的分子上一个H被取代后的烃的衍生物，核磁共振氢谱图的比例为，写出该同分异构体的结构简式 。(只写一种)
【答案】
（1）羧基、酰胺基
（2）>
（3）(C2H5)3N结构中的N原子有孤对电子，分子偏碱性，能和酸性的HCl发生反应
（4）酯化反应或取代反应
（5）
（6）+ HCONH2+HCOOC2H5
（7）
【解析】和C2H5OH发生酯化反应生成，加Boc-OH发生取代反应生成，加入氢气发生加成反应生成，发生消去反应生成，加入HCONH2发生取代反应生成。
（1）A为，官能团为羧基、酰胺基；
故答案为：羧基、酰胺基。
（2）A中含有羧基，属于亲水基，B中含有酯基，属于疏水基，故A的溶解度大于B的溶解度；
故答案为：>。
（3）(C2H5)3N结构中的N原子有孤对电子，分子偏碱性，能和酸性的HCl发生反应；
故答案为：(C2H5)3N结构中的N原子有孤对电子，分子偏碱性，能和酸性的HCl发生反应。
（4）根据分析可知，A→B的反应类型为酯化反应或取代反应；
故答案为：酯化反应或取代反应。
（5）根据分析可知D结构简式为为；
故答案为：。
（6）根据分析可知E→F的化学反应方程式为+ HCONH2+ HCOOC2H5；
故答案为：+ HCONH2+HCOOC2H5。
（7）丁二酸为，分子内脱水时，两个羧基间脱水，脱水产物分子上一个H被取代后的烃的衍生物是A的同分异构体，核磁共振氢谱图的比例为3:2:1:1，则该同分异构体的结构简式为；
故答案为：。
4．（2023·新课标卷）莫西赛利(化合物K)是一种治疗脑血管疾病的药物，可改善脑梗塞或脑出血后遗症等症状。以下为其合成路线之一。
回答下列问题：
（1）A的化学名称是_______。
（2）C中碳原子的轨道杂化类型有_______种。
（3）D中官能团的名称为_______、_______。
（4）E与F反应生成G的反应类型为_______。
（5）F的结构简式为_______。
（6）I转变为J的化学方程式为_______。
(7)在B的同分异构体中，同时满足下列条件的共有_______种(不考虑立体异构)；
①含有手性碳；②含有三个甲基；③含有苯环。
其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为的同分异构体的结构简式为_______。
【答案】（1）3-甲基苯酚(间甲基苯酚)
（2）2
（3）氨基 羟基
（4）取代反应
（5）
（6）+H2O+HCl+N2↑
(7)9
【分析】根据流程，A与2-溴丙烷发生取代反应生成B，B与NaNO2发生反应生成C，C与NH4HS反应生成D，D与乙酸酐[(CH3CO)2O]反应生成E，结合E的结构简式和D的分子式可知，D为；E与F反应生成G，结合E和G的结构简式和F的分子式可知，F为；G发生两步反应生成H，H再与NaNO2/HCl反应生成I，结合I的结构和H的分子式可知，H为；I与水反应生成J，J与乙酸酐[(CH3CO)2O]反应生成K，结合K的结构简式和J的分子式可知，J为；据此分析解题。
【解析】（1）根据有机物A的结构，有机物A的化学名称为3-甲基苯酚(间甲基苯酚)。
（2）有机物C中含有苯环，苯环上的C原子的杂化类型为sp2杂化，还含有甲基和异丙基，甲基和异丙基上的C原子的杂化类型为sp3杂化，故答案为2种。
（3）根据分析，有机物D的结构为，其官能团为氨基和羟基。
（4）有机物E与有机物F发生反应生成有机物G，有机物中的羟基与有机物F中的Cl发生取代反应生成有机物G，故反应类型为取代反应。
（5）根据分析，有机物F的结构简式为。
（6）有机物I与水反应生成有机物J，该反应的方程式为+H2O+HCl+N2↑。
（7）连有4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子。在B的同分异构体中，含有手性碳、含有3个甲基、含有苯环的同分异构体有9种，分别为：、 、、、、 、、、；其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为3:3:3:2:2:1的同分异构体的结构简式为。
一、有机反应类型和重要的有机反应
反应 类型 特点 类型 重要的有机反应
取代 反应 原子、原子团被其他原子、原子团所代替 烷烃的卤代 CH4+Cl2CH3Cl+HCl
苯环上的取代 +Br2+HBr +HONO2+H2O
酯化反应 CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
卤代烃、酯的水解反应(双糖、多糖、蛋白质水解) CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH
醇与卤化氢(HX)的反应 C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O
加成 反应 含双键或三键或苯环的不饱和碳原子变饱和 碳碳双键、 三键的加成 CH2CH2+HClCH3—CH2Cl CH≡CH+2Br2CHBr2—CHBr2
苯环的加成 +3H2
醛、酮的加成 +H2 CH3CHO+H2CH3CH2OH
消去 反应 生成双键或三键 醇的消去反应 C2H5OHCH2CH2↑+H2O
卤代烃的 消去反应 C2H5Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O
加聚 反应 含碳碳双键相互加成并聚合生成高分子化合物 单—双键的加聚 nCH2CH2CH2—CH2 nCH2CH—OOCCH3
共轭双键的加聚 nCH2CH—CHCH2CH2—CHCH—CH2
缩聚 反应 聚合得到高分子同时生成小分子 生成酯基的缩聚 + +2nH2O nHO—CH2—COOH+nH2O
氨基酸的缩聚 nH2N—CH2—COOH+nH2O
酚醛树脂的生成 nC6H5OH+nHCHOC6H3(OH)CH2+nH2O
有机氧化反应 “加氧”或“去氢” 催化氧化 2C2H5OH+O22CH3CHO+2H2O 2CH3CHO+O22CH3COOH
碳碳双键被 KMnO4酸性 溶液氧化 RCHCH2R—COOH+CO2 +R″COOH
苯的同系物被 KMnO4 (H+)氧化
醛基的氧化 CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
有机还原反应 “加氢”或 “去氧” 醛、酮的还原 CH3CHO+H2CH3CH2OH
硝基被还原 为氨基
考向3　半推半知型有机合成与推断
4．（2023·湖北卷）碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发，针对二酮H设计了如下合成路线：

回答下列问题：
（1）由A→B的反应中，乙烯的碳碳_______键断裂(填“π”或“σ”)。
（2）D的同分异构体中，与其具有相同官能团的有_______种(不考虑对映异构)，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为的结构简式为_______。
（3）E与足量酸性溶液反应生成的有机物的名称为_______、_______。
（4）G的结构简式为_______。
（5）已知： ，H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构，主要产物为I()和另一种α，β-不饱和酮J，J的结构简式为_______。若经此路线由H合成I，存在的问题有_______(填标号)。
a．原子利用率低 b．产物难以分离 c．反应条件苛刻 d．严重污染环境
【答案】（1）π
（2）7
（3）乙酸 丙酮
（4）
（5） ab
【分析】A为CH2=CH2，与HBr发生加成反应生成B（CH3CH2Br），B与Mg在无水乙醚中发生生成C（CH3CH2MgBr），C与CH3COCH3反应生成D（），D在氧化铝催化下发生消去反应生成E（），E和碱性高锰酸钾反应生成F（），参考D～E反应，F在氧化铝催化下发生消去反应生成G（），G与反应加成反应生成二酮H，据此分析解答。
【解析】（1）A为CH2=CH2，与HBr发生加成反应生成B（CH3CH2Br），乙烯的π键断裂，故答案为：π；
（2）D为，分子式为C5H12O，含有羟基的同分异构体分别为：共8种，除去D自身，还有7种同分异构体，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为的结构简式为，故答案为：7；；
（3）E为，酸性高锰酸钾可以将双键氧化断开，生成和，名称分别为乙酸和丙酮，故答案为：乙酸；丙酮；
（4）由分析可知，G为，故答案为：；
（5）根据已知的反应特征可知，H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构，主要产物为I（）)和J（ ）。若经此路线由H合成I，会同时产生两种同分异构体，导致原子利用率低，产物难以分离等问题，故答案为： ；ab。
6．（2024·吉林·统考一模）利用木质纤维素为起始原料结合CO2生产聚碳酸对二甲苯酯可以实现碳减排，缓解日益紧张的能源危机，路线如下：
已知：
回答下列问题：
(1)葡萄糖中含有的官能团有 (写名称)。
(2)化合物Ⅲ中C原子的杂化方式为 。Ⅵ生成Ⅶ的反应类型为 。
(3)1mol化合物Ⅲ与1mol乙烯反应得到1mol Ⅳ，该反应原子利用率为100%，化合物Ⅳ的结构简式为 。
(4)请写出Ⅶ生成Ⅷ的化学反应方程式 。
(5)化合物Ⅶ的芳香族同分异构体中符合下列条件的有 种(不含立体异构)。
①最多能与相同物质的量的Na2CO3反应；
②能与2倍物质的量的Na发生放出H2的反应。
请写出一种含有等效氢数量最少的同分异构体的结构简式 。
【答案】(1)羟基，醛基
(2) sp2、sp3 还原反应
(3)
(4)n+nCO2+(n-1)H2O
(5)16
【分析】纤维素水解生成葡萄糖，葡萄糖发生反应生成Ⅰ，Ⅰ发生反应生成Ⅱ，Ⅱ发生还原反应生成Ⅲ，Ⅲ和乙烯发生加成反应生成Ⅳ，二者1:1反应且原子利用率100%结合题干信息可知，Ⅳ的结构简式为：，Ⅴ发生氧化反应生成Ⅵ，结合Ⅴ的分子式知，V为；Ⅵ发生还原反应生成Ⅶ，Ⅶ和CO2发生缩聚反应生成Ⅷ，(5)化合物Ⅶ的芳香族同分异构体中符合下列条件：最多能与相同物质的量的Na2CO3反应；能与2倍物质的量的Na发生放出H2的反应，说明含有1个酚羟基和1个醇羟基，如果取代基为酚-OH、-CH2CH2OH，两个取代基有邻位、间位、对位3种位置异构；如果取代基为酚-OH、-CH(OH)CH3，两个取代基有邻位、间位、对位3种位置异构；如果取代基为酚-OH、-CH3、-CH2OH，有10种位置异构，所以符合条件的同分异构体有16种，根据等效氢原理可知，含有等效氢数量最少的同分异构体的结构简式，据此分析解题。
【解析】（1）由葡萄糖的结构简式为：CH2OH(CHOH)4CHO可知，葡萄糖中含有的官能团有羟基和醛基，故答案为：羟基和醛基；
（2）由题干流程图中化合物Ⅲ的结构简式可知，化合物Ⅲ中C原子的杂化方式为：sp2和sp3，即碳碳双键的碳为sp2杂化，其余碳为sp3杂化，由题干流程图可知，Ⅵ生成Ⅶ即为羧基转变为羟基，根据有机反应中加氢失氧为还原反应可知，该转化的反应类型为还原反应，故答案为：sp2、sp3；
（3）由分析可知，1mol化合物Ⅲ与1mol乙烯反应得到1mol Ⅳ，该反应原子利用率为100%，化合物Ⅳ的结构简式为，故答案为：；
（4）由分析可知，Ⅶ和CO2发生缩聚反应生成Ⅷ，则Ⅶ生成Ⅷ的化学方程式：n+nCO2+(n-1)H2O，故答案为：n+nCO2+(n-1)H2O；
（5）化合物Ⅶ的芳香族同分异构体中符合下列条件：最多能与相同物质的量的Na2CO3反应；能与2倍物质的量的Na发生放出H2的反应，说明含有1个酚羟基和1个醇羟基，如果取代基为酚-OH、-CH2CH2OH，两个取代基有邻位、间位、对位3种位置异构；如果取代基为酚-OH、-CH(OH)CH3，两个取代基有邻位、间位、对位3种位置异构；如果取代基为酚-OH、-CH3、-CH2OH，有10种位置异构，所以符合条件的同分异构体有16种，根据等效氢原理可知，含有等效氢数量最少的同分异构体的结构简式为，故答案为：16；。
依据合成框图及相关信息设计有机合成路线
表达方式 ABC……―→D
总体思路 根据目标分子与原料分子的差异构建碳骨架和实现官能团转化
设计关键 信息及框图流程的运用
常用方法 正向合 成法 从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的合成路线，其思维程序为
逆向合 成法 从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路线的设计，其思维程序为
正逆双 向合 成法 采用正推和逆推相结合的方法，是解决合成路线题的最实用的方法，其思维程序为
1．（2023·辽宁卷）加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。
回答下列问题：
（1）A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的 位(填“间”或“对”)。
（2）C发生酸性水解，新产生的官能团为羟基和 (填名称)。
（3）用O2代替PCC完成D→E的转化，化学方程式为 。
（4）F的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无N-H键的共有 种。
（5）H→I的反应类型为 。
（6）某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式分别为 和 。
【答案】
（1）对
（2）羧基
（3）2+O22+2H2O
（4）3
（5）取代
（6）
【解析】根据有机物A的结构和有机物C的结构，有机物A与CH3I反应生成有机物B，根据有机物B的分子式可以得到有机物B的结构，即；有机物与BnCl反应生成有机物C，有机物C发生还原反应生成有机物D，有机物D与PCC发生氧化反应生成有机物E，根据有机物E的结构和有机物D的分子式可以得到有机物D的结构，即；有机物E与有机物有机物F发生已知条件给的②反应生成有机物G，有机物G发生还原反应生成有机物H，根据有机物H与有机物G的分子式可以得到有机物G的结构，即，同时也可得到有机物F的结构，即；随后有机物H与HCOOCH2CH3反应生成有机物I。由此分析解题。
【解析】
（1）由有机物A与CH3I反应得到有机物B可知，酚与卤代烃反应成醚时，优先与其含有的其他官能团的对位羟基发生反应，即酯基对位的酚羟基活性最高，可以发生成醚反应，故答案为；对位。
（2）有机物C含有酯基，在酸性条件下发生水解生成羧基和羟基，故答案为羧基。
（3）O2与有机物D发生催化氧化反应生成有机物E，反应的化学方程式为2+O22+2H2O。
（4）F的同分异构体中不含有N-H键，说明结构中含有结构，又因红外中含有酚羟基，说明结构中含有苯环和羟基，固定羟基的位置有邻、间、对三种情况，故有3种同分异构体。
（5）有机物H与HCOOCH2CH3反应生成有机物I，反应时，有机物H中的N-H键发生断裂，与HCOOCH2CH3中断裂的醛基结合，故反应类型为取代反应。
（6）根据题目中给的反应条件和已知条件，利用逆合成法分析，有机物N可以与NaBH4反应生成最终产物，类似于题中有机物G与NaBH4反应生成有机物H，作用位置为有机物N的N=C上，故有机物N的结构为，有机物M可以发生已知条件所给的反应生成有机物N，说明有机物M中含有C=O，结合反应原料中含有羟基，说明原料发生反应生成有机物M的反应是羟基的催化氧化，有机物M的结构为，故答案为、。
2．（2024·黑龙江·统考一模）化合物是合成风湿性关节炎药物罗美昔布的一种中间体，其合成路线如下：
已知：①
②
回答下列问题：
(1)A中官能团名称为 ，D的化学式为 ，W结构中碳原子的杂化方式为 。
(2)由B生成C的反应类型为 。
(3)写出由G生成H的化学方程式 。
(4)写出I的结构简式 。
(5)D有多种同分异构体，同时满足下列条件的同分异构体有 种(不考虑立体异构)。
①苯环上有三个取代基②能发生银镜反应③在酸性条件下发生水解反应
【答案】(1) 碳氟键 sp3、sp2
(2)还原反应
(3)++HBr
(4)
(5)10
【分析】根据A的分子式及D的结构简式知，A为，A发生取代反应生成B，B为，根据C的分子式知，B中硝基发生还原反应生成C中氨基，则C为，C发生取代反应生成D，D中氢原子被取代生成E，E中酰胺基水解生成F，F发生取代反应生成G，G为，G和X发生取代反应生成H，根据H的结构简式及X的分子式知，X为，H发生取代反应生成I，I为，I发生取代反应生成W；
【解析】（1）根据分析，A中官能团名称：碳氟键；根据D结构简式可知，其化学式：；W中碳原子成键方式：单键和双键两种形式，即存在sp3杂化和sp2杂化两种杂化类型；
（2）根据分析可知，B中硝基发生还原反应形成C中氨基；
（3）G为，X为，G和X发生取代反应生成H，反应方程式：++HBr；
（4）根据分析，I结构简式：；
（5）D得同分异构体满足：①苯环上有三个取代基②能发生银镜反应③在酸性条件下发生水解反应，结合D的分子式可以推知该同分异构体中含有HCONH-，则苯环上的三个取代基为-F、-CH3和HCONH-，苯环上连接3个不同的取代基共有10种位置关系，满足条件的同分异构体有10种。
3．（2024上·黑龙江牡丹江·高三一模）苯巴比妥曾作为催眠药或镇静药广泛应用于临床，其合成路线如下：
回答下列问题：
(1)A→B所使用的试剂及反应条件为 。
(2)D的化学名称为 ，E的含氧官能团名称为 。
(3)苯巴比妥的分子式为 。
(4)写出G生成H的化学方程式 。
(5)I的结构简式 。
(6)化合物E的同分异构体满足下列条件的共有 种。
①含有1个苯环
②能与饱和反应产生
其中，核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为2:2:2:1的结构简式为 。
【答案】(1)，光照
(2) 苯乙酸 羧基
(3)
(4)
(5)
(6) 16 、
【分析】A为芳香烃，由A的分子式可知A为，对比A和B的分子式可知，A到B发生的取代反应，结合C的结构可知B的结构简式为，B中的—Cl被—CN取代生成C，C中的—CN发生水解反应生成D，根据F的结构逆推可知，D中亚甲基上的1个H被Cl取代生成E，E为，E和碳酸氢钠反应生成F，F和NaCN发生反应生成，发生水解、酸化生成G，G为，G和乙醇发生酯化反应生成H，对比苯巴比妥的结构可知，H和溴乙烷发生取代反应生成I，I为，I发生取代反应生成苯巴比妥，由此作答：
【解析】（1）A到B是苯环侧链上的取代反应，反应条件是氯气，光照；
（2）D的化学名称为苯乙酸，根据E的结构简式可知，其中含有的含氧官能团为羧基；
（3）根据苯巴比妥的结构简式可知，它的分子式为；
（4）G到H发生的是酸与醇的酯化反应，反应的化学方程式为；
（5）根据分析，I的结构简式为；
（6）E的结构简式为，其同分异构体能与饱和反应产生，说明结构中含有羧基，该结构邻间对有3种，该结构邻间对也有3种，该结构氯原子有4个位置可以放，有4种不同的结构，该结构氯原子有4个位置可以放，有4种不同的结构，该结构氯原子有2个位置可以放，有2种不同的结构，因此一共有16种不同的结构；其中核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为2:2:2:1的结构简式为、。
4．（2024·吉林·统考模拟预测）抗疟疾药物阿莫地喹的合成路线如下图。
回答下列问题：
(1)A中含氧官能团的名称为 和 。
(2)由A生成C的反应类型为 。
(3)D的结构简式为 。
(4)多聚甲醛可以用甲醛代替，则H、I和甲醛反应生成J的方程式为 。
(5)H的同分异构体中，含羧基、苯环，不含氨基（）的有 种（不考虑立体异构）。
(6)抗癌药物乐伐替尼中间体的合成路线如下图（部分反应条件已略去），其中M和N的结构简式分别为 和 。
【答案】(1)酯基 醚键
(2)取代反应
(3)
(4)++HCHO+H2O
(5)9
(6)
【分析】A和B发生取代反应生成C，结合B的分子式可知B的结构简式：，C受热得到D，D先在碱性环境中水解再酸化得到E，结合E和C的结构简式可以推知D的结构简式为，E受热生成F，F和POCl3发生取代反应生成G，H和发生取代反应生成J，J发生水解反应生成K，结合K的结构简式和J的分子式可以推知J为。
【解析】（1）A中含氧官能团的名称为酯基和醚键。
（2）由分析可知，由A生成C的反应类型为取代反应。
（3）由分析可知，D的结构简式为。
（4）由分析可知，H、I和甲醛反应生成J的方程式为：++HCHO+H2O。
（5）H的同分异构体中，含羧基、苯环，不含氨基（-NH2），若苯环上只有1个取代基为-CH2NHCOOH、-NHCH2COOH、-N(CH3)COOH，共有3种情况；若苯环上有2个取代基为-COOH、-NHCH3或-NHCOOH、-CH3，共有6种情况；综上所述，满足条件的同分异构体有9种。
（6）N和发生取代反应生成抗癌药物乐伐替尼中间体，则N的结构简式为，中含有羧基和NH3反应生成M，M的结构简式为。
5．（2024·安徽·统考模拟预测）非天然氨基酸AHPA是一种重要的药物中间体，其合成路线之一如下：
（1）A可由氧化得到，的化学名称是 。
（2）C的结构简式为 。
（3）D中手性碳原子数目为 。
（4）E转化为AHPA的反应类型为 。
（5）AHPA中酸性官能团名称为 ，碱性官能团名称为 。
（6）写出同时满足下列条件的AHPA的同分异构体的结构简式 。
①含苯环且苯环只有一个取代基；
②红外光谱显示含氧官能团只有和；
③核磁共振氢谱显示有6组峰，峰面积比为4∶2∶2∶2∶2∶1。
(7)参照上述合成路线，设计以苄基氯()为主要原料制备的合成路线
(其他原料、试剂任选)。
【答案】（1）羟基乙酸
（2）
（3）3
（4）加成反应、还原反应
（5）羧基 氨基
（6）
(7)
【解析】（1）的化学名称是羟基乙酸。
（2）C的结构简式为。
（3）D中手性碳原子数目为3，如图。
（4）E转化为AHPA的反应类型为加成反应、还原反应。
（5）AHPA中酸性官能团名称为羧基，碱性官能团名称为氨基。
（6）满足①含苯环且苯环只有一个取代基；
②红外光谱显示含氧官能团只有和；
③核磁共振氢谱显示有6组峰，峰面积比为4∶2∶2∶2∶2∶1，下列条件的AHPA的同分异构体的结构简式。
（7）苄基氯()在碱性条件下发生水解反应生成，发生催化氧化生成，在碱性条件下和CH3ON2发生加成反应生成，在碱性条件下加热发生消去反应生成，发生加聚反应生成，合成路线。
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