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专题二　有机合成与推断综合题中的常考热点
热点一　有机物官能团识别与结构简式的书写
1.(2024·海南卷节选)消炎镇痛药F的一种合成路线如下:
(1)A的结构简式为　　　　　　,其化学名称为　　　　　　。
(2)D中所含官能团名称为　　　　　　。
(3)E→F反应方程式如下,F和Y的结构简式分别为　　　　　　、　　　　　　。
+CO(OC2H5)2F+Y
答案　(1)　1,3-二甲苯或间二甲苯　(2)酮羰基、碳溴键
(3)　C2H5OH
解析　(1)由B逆推A为。(3)与氰化钠共热发生取代反应生成,乙醇钠作用下与碳酸二乙酯共热发生取代反应生成F()和乙醇,则Y为乙醇。
2.(2024·安徽卷)化合物I是一种药物中间体,可由下列路线合成(Ph代表苯基,部分反应条件略去):
已知:
(ⅰ)RXRMgX
(ⅱ)RMgX易与含活泼氢化合物(HY)反应:RMgX+HY—→RH+HY代表H2O、ROH、RNH2、RC≡CH等。
(1)A、B中含氧官能团名称分别为　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　。
(2)H的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
(3)E→F反应中,下列物质不能用作反应溶剂的是　　　　(填标号)。
a.CH3CH2OCH2CH3 b.CH3OCH2CH2OH
c. d.
答案　(1)羟基　醛基　(2)　(3)bc
解析　(1)A、B中含氧官能团分别为—OH、—CHO,名称分别为羟基、醛基。(2)类比A→B的反应,G中羟基被氧化为酮羰基得到H,故H的结构简式为。(3)E→F反应中,无水醚为溶剂,结合已知(ⅱ)可知,RMgX易与含活泼氢化合物反应,b中含有—OH,c中含有,均含活泼氢,不能用作溶剂。
3.(2024·湖北卷改编)C()的名称为　　　　　　　　　　　　。
答案　2-甲基-2-丙烯腈(甲基丙烯腈、异丁烯腈)
4.(2024·河北卷改编)A()的化学名称为　　　　　　　　　　　　。
答案　丙烯酸
高考热点:纵观近年的高考试题,虽然情景每年翻新,但考查主干知识题点基本不变,如有机物的命名、官能团的名称,题干流程中指定有机物的结构简式书写等。
1.多官能团有机物命名
含有多个不同官能团化合物命名的关键在于要选择优先的官能团作为母体。官能团作为母体的优先顺序为(以“>”符号表示优先):羧酸>酯>醛>酮>醇>胺。
2.书写官能团的名称注意事项
(1)明确要求,是否是“含氧”官能团。
(2)烷基、苯环不属于官能团。
3.有机物结构简式的书写
(1)结构简式规范书写
①结构式:苯环、双键、羧基、醛基等均应按教材要求规范写出。注意官能团原子间的连接方式。
②有机物中文名称与化学式不能混淆,有机物命名要规范。
③化学式、键线式、结构式、结构简式等不能混淆,勿多氢少氢。
④聚合物:其结构简式一定要按照教材要求规范书写。
(2)有机流程题中指定物质结构推断的一般方法
①从有机物转换关系连线上提取反应试剂及条件,进而确定反应前后物质含有的官能团。
②对于不常见反应试剂及条件,从已知的信息中找到提示,进而可类比判断合成路线中可能发生的反应及官能团的变化。
③反应试剂及条件未给出,信息未涉及,可从转化关系中相邻物质的结构简式的细微变化或官能团变化来判断。
1.有机太阳能电池利用有机半导体将光能转换为电能。科学家设计了一种新型有机太阳能电池材料,其部分合成路线如下:
(1)化合物A的含氧官能团有　　　　　　　(填官能团名称)。
(2)化合物C的名称是　　　　　　,分子式是　　　　　　。
(3)化合物E可通过频哪醇(C6H14O2)和联硼酸[B2(OH)4]的脱水反应制备。频哪醇的结构简式是　　　　　　。
(4)某同学分析以上合成路线,发现制备化合物F和H的反应类型都属于　　　　　　反应。进而提出了化合物H的另外一种制备方法:首先在Pd(PPh3)2Cl2的催化下,化合物G与E反应合成新的化合物I,其结构简式为　　　　　　。化合物I在Pd(PPh3)4的催化下与化合物　　　　　　(写结构简式)反应即可生成化合物H。
答案　(1)(酚)羟基、醛基　(2)乙酸酐　C4H6O3　(3)
(4)取代　　
解析　由A的分子式及B的结构可知A为,B与C经过3步反应得到D:(D);D与E发生取代反应得到F,F与G发生取代反应得到H。(1)根据分析,A为,含氧官能团名称为(酚)羟基、醛基;(2)C的名称为乙酸酐,分子式是C4H6O3;(3)根据化合物E的结构可知频哪醇(C6H14O2)的结构简式为;(4)根据分析,制备化合物F和H的反应类型都属于取代反应;在Pd(PPh3)2Cl2的催化下,化合物G与E反应合成新的化合物I:,对比化合物I和产物H结构简式,可知化合物I与D反应得到产物H。
2.(2024·山东卷节选)心血管药物缬沙坦中间体(F)的两条合成路线如下:
已知:
Ⅰ .+
Ⅱ .R1—CHOR1CH2NHR2
请推出A~E的结构简式:
A:　　　　　　　　;　B:　　　　　　　　;
C:　　　　　　　　;　D:　　　　　　　　;
E:　　　　　　　　。
答案　　　　　
解析　A→B发生类似已知Ⅰ的反应,结合A、B的分子式和F的结构简式可知,A为,B为,对比B和C的分子式,结合F的结构简式可知,B甲基上的1个H被Br取代得到C,C为,C、D在乙醇的作用下得到F,对比C、F的结构简式可知,D为,E与D发生类似已知Ⅱ的反应,可得E为。
3.(2025·浙江1月选考)化合物I有特定发光性能,在新型有机发光二极管的开发中具有潜在价值,其结构如下:
某研究小组按以下路线合成该化合物(部分反应条件及试剂已简化):
已知:
①RCOOR'+NH2NH2—→RCONHNH2+R'OH
②RCONHNH2+R″COOH+2H2O
③+(Y=—COOH、—CHO、—NO2等)
请回答:
(1)化合物I中体现酸性的官能团名称是　　　　　　。
(2)下列说法正确的是　　　　。
A.化合物A的酸性比苯甲酸弱
B.化合物B既可与酸反应又可与碱反应
C.E→F反应过程中只发生加成反应
D.化合物H中存在分子内氢键
(3)G的结构简式是　　　　　　　　　　　　。
(4)C+D→E的化学方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)酚羟基　(2)BD　(3)
(4)++2H2O
解析　由流程可知,A发生取代反应生成B,B发生已知反应原理生成C,结合C化学式,C为,C和D发生已知反应生成E,结合D、E化学式,D为、E为,E中硝基还原为氨基得到F,F、G生成H,结合G化学式,G为,H进一步转化为I。(1)由I结构可知,I中体现酸性的官能团名称是酚羟基;(2)A项,溴原子在苯环上具有吸电子效应使得A中羧基更容易电离出氢离子,使其酸性增强,故化合物A中的酸性比苯甲酸强,错误;B项,化合物B中含有酯基,可以发生酸性水解也可以发生碱性水解,故既可与酸反应又可与碱反应,正确;C项,E中硝基还原为氨基得到F,E→F反应过程中发生还原反应,同时铁和稀盐酸也会发生置换反应,错误;D项,当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子(例如氟、氧、氮)上时,可以形成氢键;化合物H中酚羟基和邻近氮能形成分子内氢键,正确;故选BD;
(3)G为;(4)C和D发生已知②反应生成E,结合D、E化学式,故C+D→E的化学方程式是++2H2O。
4.(2023·福建卷节选)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:Boc表示叔丁氧羰基。
(1)请从物质结构角度分析(C2H5)3N能与HCl反应的原因:　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(2)A→B的反应类型:　　　　　　　　　　　　。
(3)写出D的结构简式:　　　　　　　　　　　　。
(4)写出E→F的化学反应方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)(C2H5)3N结构中的N原子有孤电子对,分子偏碱性,能和酸性的HCl发生反应
(2)酯化反应(或取代反应)　(3)
(4)
解析　A和C2H5OH发生酯化反应生成B,加入Boc—OH,B发生取代反应生成C,通入氢气,C发生加成反应生成D,D发生消去反应生成E,加入HCONH2,E发生取代反应生成F。
热点二　反应方程式书写与物质和反应类型的推断
1.(2025·黑吉辽内蒙古卷)含呋喃骨架的芳香化合物在环境化学和材料化学领域具有重要价值。一种含呋喃骨架的芳香化合物合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A→B的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(2)C→D实现了由　　　　到　　　　的转化(填官能团名称)。
(3)G→H的反应类型为　　　　　　　　　　　　。
(4)参考上述路线,设计如下转化。X和Y的结构简式分别为　　　　　　　　　　　
和　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)+CH3OH+H2O　(2)羟基　醛基
(3)取代反应　(4)　
解析　(1)A中含有羧基,可以与CH3OH中的羟基在浓硫酸催化下发生酯化反应。(2)C的分子式为C7H8O2,不饱和度为4,结合前后物质的结构中均有苯环,可知C中除苯环外无不饱和结构,则C中含O的官能团只可能是羟基或醚键,结合C→D的反应条件可知,C→D发生了氧化反应,故D中的醛基由C中相同位置的羟基氧化而来,即C→D中官能团的转化为羟基→醛基,C的结构简式为。(3)F的分子式为C8H5BrO,G(C14H10O)比F多出的6个C来自反应中加入的,而G中除C、H外只有1个O原子且无Br原子,说明F中的—Br与中的—B(OH)2均在反应中脱去,因此G的结构简式为,对照G与H的结构,G中五元环上的1个H原子被中的Br取代,因此该反应为取代反应。(4)由生成X的反应条件可知,第一步反应为卤代烃的消去反应,反应物中的2个Br所连碳原子的邻位碳原子上均有H,消去后即得X(如图中生成物:)。
X→Y的反应条件与G→H的相同,故X→Y发生类似G→H的溴代反应;根据最终产物中的位置可推断Y中—Br的位置,则Y的结构简式为。
2.(2024·湖北卷)某研究小组按以下路线对内酰胺F的合成进行了探索:
回答下列问题:
(1)从实验安全角度考虑,A→B中应连有吸收装置,吸收剂为　　　　　　　　。
(2)下列反应中不属于加成反应的有　　　　(填标号)。
a.A→B　　b.B→C　　c.E→F
(3)写出C→D的化学方程式　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)已知亚胺易被还原。D→E中,催化加氢需在酸性条件下进行的原因是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　, 若催化加氢时,不加入酸,则生成分子式为C10H19NO2的化合物H,其结构简式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)NaOH(或KOH或FeSO4)溶液
(2)bc
(3)
(4)防止催化加氢得到的氨基与羰基反应生成亚胺;促使反应正向进行　
解析　(1)A→B反应中用到剧毒的HCN气体,需吸收处理,HCN有弱酸性,可以用NaOH、KOH等碱性溶液吸收,CN-可以与Fe2+配位形成[Fe(CN)6]4-,故也可用亚铁盐吸收。(2)A中碳氧双键断开,形成O—H、C—C σ键,A→B属于加成反应,a不符合题意;B→C为消去反应,E→F为取代反应,b、c符合题意。(3)对比C、D的结构可知,反应时C中碳碳双键断裂,与C6H10O3发生加成反应,结合D的结构可知,C6H10O3的结构简式为,则反应的化学方程式为。(4)D→E中,催化加氢将D中的氰基转化为氨基,在酸性条件下,氨基上的N原子会提供孤电子对与H+结合而形成—N,从而促使反应正向进行,且可防止氨基与酮羰基反应生成亚胺;若不加酸,E会生成亚胺G',结合已知信息“亚胺易被还原”,知在催化加氢的条件下,亚胺中的C==N双键易与H2发生加成反应:,产物分子式为C10H19NO2。
高考热点:有机合成题中物质的推断、方程式书写与反应类型判断是近年高考必考题点,重点在推断物质结构简式的确定,反应类型的判断及方程式书写等。
1.常见有机反应类型
(1)三大基本有机反应类型
①取代反应:酯化、水解、硝化、卤代等反应;
②加成反应:烯、炔、醛、酮、芳香化合物等;
③消去反应:醇、卤代烃。
(2)氧化还原反应
“加氢或去氧为还原,加氧或去氢为氧化”。如
—→为还原反应,醇醛羧酸为氧化反应。
(3)加聚反应:烯烃、二烯烃、炔烃的加聚。
(4)缩聚反应:二元酸与二元醇、羟基羧酸、氨基酸、二元酸与二元胺等。
(5)水解反应:卤代烃、酯、酰胺等。
2.方程式书写注意事项
(1)配平
有机反应的化学方程式书写也要注意满足原子守恒,特别注意酯化反应、缩聚反应不能漏掉小分子。
(2)注明反应条件
有机反应是在一定条件下进行的,有时条件不同,产物不同,如:
反应条件 举例
卤代烃 强碱的水溶液、加热 CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
强碱的醇溶液、加热 CH3CH2Br+NaOHCH2==CH2↑+NaBr+H2O
3.有机合成题中物质及反应推断突破口总结
(1)根据反应现象推断:如溴水褪色可知有机物含、—C≡C—、—CHO 等,FeCl3溶液显色可知有机物为酚类,与NaHCO3反应生成CO2可知有机物含—COOH,与新制Cu(OH)2共热生成砖红色沉淀,可知有机物含—CHO。
(2)根据反应试剂和条件推断
①Cl2、光照可知烷烃取代或苯的同系物侧链取代;
②O2、Cu(△)可知醇的催化氧化生成醛或酮;
③NaOH水溶液(△)可知卤代烃的水解;
④NaOH醇溶液(△)可知卤代烃的消去;
⑤浓H2SO4(△)可知可能发生酯化反应或醇消去反应等;
⑥氢卤酸(△)可知醇的取代。
(3)根据有机物的衍变关系推断
1.(2025·山东淄博专题练)有机化学种类繁多,回答下列小题:
(1)物质的官能团名称为　　　　　　　　　　　　。
(2),反应a、c的反应类型分别为　　　　　、　　　　　　　　　　　　。
(3)化合物所含官能团的名称为　　　　　　　　　　　　。
(4)某有机物的键线式用系统命名法命名为　　　　　　　　　。
(5)写出丙烯生成聚丙烯的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)C3H8的二氯代物有　　　　种(不含立体异构),写出其中含有两个—CH3的同分异构体的结构简式　　　　,用系统命名法命名为　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)酯基　(2)取代反应　加成反应
(3)酰胺基、碳碳双键、羧基　(4)2-甲基-2-丁烯
(5)nCH3CH==CH2
(6)4　　2,2-二氯丙烷
2.(2025·湖南怀化二模)化合物I是合成药物的中间体,其一种合成路线如图:
(1)A按系统命名法命名的名称是　　　　　　;I分子中碳原子的杂化类型有　　　　　　;Z是I与足量氢气在镍催化下完全反应的生成物,则Z分子中含有　　　　　　个手性碳原子。
(2)反应①在该合成路线中的作用是　　　　　　　　　　　　。
(3)“H→I”的反应类型为　　　　　　　　　　　　。
(4)反应②的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(5)“E+G→H”的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)4-氟苯酚(或对氟苯酚)　sp2、sp3　4
(2)保护羟基　(3)还原反应
(4)+HNO3(浓)+H2O
(5)+—→+HBr
解析　根据C逆推可知B为,A为;根据E+G—→H可知H为。
3.(2025·潍坊三模)萘哌地尔是一种常用的肾上腺素受体阻滞药,可由以下工艺合成:
Ⅰ.合成中间体C:
Ⅱ.合成萘哌地尔:
E(C10H8)F(C13H14)G(C13H14O2)H(C10H8O)I(C13H12O2)
已知:ⅰ.RNHR'+R″XRNR″R'+HX;
ⅱ.R1OH。
回答下列问题:
(1)反应②的反应类型为　　　　　　,D中含有的官能团名称为　　　　　　。
(2)G→H的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　;
可用Na2S溶液检验H中是否混有G,现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)取代反应　醚键、氨基
(2)+　有淡黄色沉淀生成
解析　Ⅱ.合成萘哌地尔:E(C10H8)与丙烯(C3H6)反应得F(C13H14),通过分子式可知发生的是加成反应,F氧化得G,G与硫酸反应,碳原子数减少,由题给已知信息ⅱ可知,H为醇,H和反应得I,根据I的分子式可知,H羟基上的氢原子被取代得I,I与C反应得目标产物,故I的结构简式为,H的结构简式为,G生成H的反应中H少了3个碳原子,除少了与氧相连的碳原子,另外两个只能是连在同一个碳原子上的两个甲基,故G的结构简式为,F的结构简式为,E的结构简式为。Ⅰ.合成中间体C:A与40% HBr溶液发生取代反应,羟基被溴原子取代,同时由于HBr过量,B为A取代后产物的盐的形式,B与 D在甲醇/碳酸钾的存在下反应发生已知信息ⅰ的反应,生成中间体C可知,该反应是卤代烃中的烃基取代N原子上的H原子,结合最终产物的结构简式和I的结构简式可知,C的结构简式为·HBr,通过B的结构简式和D的分子式推断,D的结构简式为。(1)由分析可知,反应②的反应类型为取代反应;D的结构简式为,含有的官能团名称为醚键、氨基。(2)由分析可知,G→H的化学方程式为+;与H相比,G中有过氧键,具有强氧化性,故用Na2S溶液检验时,若有G,则G中过氧键可以氧化硫离子得到硫单质,现象为有淡黄色沉淀生成。
热点三　限定条件下同分异构体的书写与数目判断
1.(2025·黑吉辽内蒙古卷节选)
回答下列问题:
(1)E()的同分异构体中,含苯环(不含其他环)且不同化学环境氢原子个数比为3∶2∶1的同分异构体的数目有　　　　种。
(2)M→N的三键加成反应中,若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变,则生成的与N互为同分异构体的副产物结构简式为　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)4　(2)
解析　(1)E的分子式为C8H6Br2O,不饱和度为5,E的同分异构体(记作E')中含苯环,则还剩余2个C、2个Br、1个O和1个不饱和度,根据不同化学环境氢原子个数比与氢原子总数可知,三种环境的氢原子个数分别为3、2、1,其中3个相同化学环境的H原子来自1个甲基,结合不饱和度为1可知,E'分子中有1个苯环、1个甲基、1个C==O、2个—Br,除C==O外的基团能组成的符合题意的结构为、,再将C==O插入上述两结构中,可得到4种结构:、、、。(2)如图,M→N为碳碳三键中一条π键、右侧苯环上3号C上的C—H发生的加成反应,其中3号C上的H连接到1号C上、3号C连接到2号C上得到N。根据题目要求,若3号C连接到1号C上、3号C上的H连接到2号C上,则可得到N的同分异构体。
2.(2024·安徽卷改编)D()的同分异构体中,同时满足下列条件的有　　　　种(不考虑立体异构),写出其中一种同分异构体的结构简式　　　　。
①含有手性碳
②含有2个碳碳三键
③不含甲基
答案　4　
或或
或
解析　D为,分子式为C8H11N,不饱和度为4,根据②含2个碳碳三键,不饱和度为4,结合①含手性碳原子和③不含甲基,则碳骨架可以是,还有1个—C3H6—(1个
—CH2CH2CH2—或1个—CH2—和1个
—CH2CH2—):a处或c处插—CH2CH2CH2—,有2种,但c处插—CH2CH2CH2—时,不含手性碳原子,因此只有1种;a、b处分别插—CH2—、—CH2CH2—,有1种;a、c处分别插—CH2—、
—CH2CH2—,有1种;a、c处分别插—CH2CH2—、—CH2—,有1种,共4种,分别为
、、、。
3.(2024·河北卷改编)同时满足下列条件的I()的同分异构体共　　　　种。
(a)核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶2;
(b)红外光谱中存在C==O和硝基苯基()吸收峰。
其中,可以通过水解反应得到化合物H()的同分异构体的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
答案　6　
解析　由题给条件知,I的同分异构体中存在C==O和,根据I的结构简式可知,其同分异构体(记为I')除含有一个对硝基苯基()外,还有3个C、2个O、1个不饱和度,再除去I'中还含有C==O,还剩2个C和1个O,对硝基苯基中有两种H,个数比为2∶2,则核磁共振氢谱中剩余的两组峰(个数比为3∶2)分别属于一个甲基(—CH3)和一个亚甲基(—CH2—)。综上,I'的结构中包含以下结构各一个:甲基(—CH3)、亚甲基(—CH2—)、羰基()、饱和O原子()、对硝基苯基(),其中甲基和对硝基苯基分居I'两端,剩余三个基团共有、、、、、6种组合形式。若要水解得到H(),则I'需存在结构,故I'为。
高考热点:高考对有机物同分异构体的考查每年均有涉及,而且会设置一定的限制条件,常见有以下两种形式:一是判定满足所给限定条件的同分异构体的种数;二是根据题设所给限定条件书写符合要求的同分异构体的结构简式。这类试题要求书写的有机物的结构一般具有较高的对称性,复习备考中应充分注意这一特征。
1.性质条件的限制
常见限定条件 有机物分子中的官能团或结构特征
性 质 限 定 与金属钠反应放出氢气 含羟基、羧基
能发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2悬浊液反应产生砖红色沉淀 含醛基、甲酸酯基等
能与NaOH溶液反应 含酚羟基、羧基、酯基、碳卤键(卤素原子)等
与NaHCO3、Na2CO3溶液反应产生CO2 含羧基
性 质 限 定 与FeCl3溶液发生显色反应或与浓溴水反应产生白色沉淀 含酚羟基
能发生水解反应 含酯基、碳卤键(卤素原子)等
卤代烃或醇能发生消去反应 含β-H原子
2.特定结构的限制
限定条件 结构特征
苯环上只有1种不同环境的H 2个相同的取代基团且在苯环的对位上,3个相同取代基团处在“均”位上;4个取代基团对称分布
苯环上只有2种不同环境的H 2个不同的取代基团且在苯环的对位上,3个取代基团,有2个相同且结构对称或3个相同取代基团相邻分布
一氯代物只有1种 分子结构呈中心对称
3.核磁共振氢谱与结构关系
对核磁共振氢谱中常见数字——“9,6,3,2,1”的翻译
9 三个—CH3,且位于(苯环)对称位置或连在同一碳原子上,为—C(CH3)3(叔丁基)
6 两个—CH3,且位于对称位置或连在同一碳原子上(异丙基) —CH(CH3)2
3 意味着有一个—CH3
4 两个—CH2—,且位于对称位置,苯环对位位置上的两个基团相同
2∶2 两个—CH2—,不对称位置,苯环对位位置上的两个基团不同
2 一个—CH2—(或—NH2)或在对称位置有2个H,2个—OH或2个—CHO或2个—COOH等
1 有一个氢原子数为1的基团,如—OH、—COOH、—CHO、HCOO—、等,或非对称位置的苯环上的一个氢原子
特别提醒:①当不同化学环境的氢原子比值数之和与有机物分子中氢原子总数相同,每个比值数就为不同类别的氢原子数。
②当不同化学环境的氢原子比值数之和少于有机物分子中氢原子总数时,则可以将比值扩大数倍至与有机物分子中氢原子总数相同。
4.不饱和度与有机物结构的关系
不饱和度Ω 有机结构预测
1 双键(C==C、C==O、C==N)、—NO2,单键环
2 三键(C≡C、C≡N)
≥4 苯环
5.“三步法”书写限制条件同分异构体
1.(2025·八省联考内蒙古卷)D()的同分异构体中,含有苯环、碳碳双键和羧基的有　　　　种(不考虑立体异构)。
答案　5
解析　D为,它的同分异构体中,含有苯环、碳碳双键和羧基的有、、、、共5种(不考虑立体异构)。
2.(2025·湖南高三第二次联考节选)H与B()互为同系物,且相对分子质量比B大14,满足下列条件的H的同分异构体有　　　　种(不考虑立体异构)。
①属于芳香族化合物;②能与 NaHCO3溶液反应。
答案　17
解析　H的同分异构体中能与NaHCO3反应,说明有羧基,属于芳香族化合物,含有苯环,符合条件的结构有:苯环上有一个侧链的有1种、苯环上有两个侧链的有(邻、间、对)3种、(邻、间、对)3种、苯环上有三个侧链的有(Cl原子的位置有4种)、(Cl原子的位置有4种)、(Cl原子的位置有2种),共17种。
3.V()的同分异构体有多种,满足下列条件的有　　　　　　种,写出其中核磁共振氢谱峰面积比为2∶2∶2∶3的结构简式　　　　　　。
①苯环上含有二个取代基,其中一个为—NH2
②可以发生水解反应
答案　9　、
解析　V分子式为C8H9NO2,V的同分异构体含有苯环,苯环上有两个取代基,其中之一是—NH2,且能水解,说明含有酯基,共有、、3种结构,而环上两取代基存在邻、间、对3种位置关系,则满足条件的同分异构体共有3×3=9种;核磁共振氢谱峰面积比为2∶2∶2∶3,说明只有4种等效氢,则苯环两取代基处于对位,且分子中含有一个甲基,其结构简式为、。
4.化合物I()的同分异构体满足以下条件的有　　　　　　种(不考虑立体异构);
ⅰ.含苯环且苯环上只有一个取代基
ⅱ.红外光谱无醚键吸收峰
其中,苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为6∶2∶1的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　(任写一种)。
答案　12　或
解析　化合物I为,满足以下条件:“ⅰ.含苯环且苯环上只有一个取代基,ⅱ.红外光谱无醚键吸收峰”的同分异构体,分子中含有和—C4H8OH,—C4H8OH的可能结构,决定了其同分异构体的数目。—CH2CH2CH2CH3中的1个H原子被—OH取代有4种可能结构,—CH2CH(CH3)2中的1个H原子被—OH取代有3种可能结构,—CH(CH3)CH2CH3中的1个H原子被—OH取代有4种可能结构,—C(CH3)3中的1个H原子被—OH取代有1种结构,则共有12种可能结构;其中,苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为6∶2∶1的结构简式为或。
5.写出4种同时符合下列条件的化合物D()的同分异构体的结构简式　　　　　　。
①1H-NMR谱和IR谱表明:分子中共有3种不同化学环境的氢原子,不含—O—O—和—N==O;
②分子中只含有一个六元环。
答案　(任写4种即可)
解析　D含有5个碳、2个氮、3个氧,不饱和度为2,同时符合下列条件的化合物D的同分异构体:①1H-NMR谱和IR谱表明:分子中共有3种不同化学环境的氢原子,不含—O—O—和—N==O,则结构应该对称;②分子中只含有一个六元环,则环为碳、氧或碳、氧、氮构成的六元环且结构对称,此外应该还符合1个不饱和度,结构可以为:等。
热点四　有机合成路线的设计
1.(2024·山东卷节选)C()→E()的合成路线设计如下:
CG(C14H11NO)E
试剂X为　　　　(填化学式);试剂Y不能选用KMnO4,原因是　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
答案　NaOH　G中的—CH2OH会被KMnO4氧化为—COOH,无法得到E
解析　C为,E为,结合C→E的合成路线设计图可知,C在NaOH水溶液的作用下,—Br被羟基取代,得到G(),G与试剂Y(合适的氧化剂,如:O2)发生氧化反应得到E,试剂X为NaOH,试剂Y不能选用KMnO4,原因是G中的—CH2OH会被KMnO4氧化为—COOH,无法得到E。
2.(2025·陕晋青宁卷节选)我国某公司研发的治疗消化系统疾病的新药凯普拉生(化合物H),合成路线如下(部分试剂、反应条件省略)。
结合合成H的相关信息,以、和含一个碳原子的有机物(无机试剂任选)为原料,设计化合物的合成路线。
答案
解析　目标产物的结构中含有“O==S==O”,类比流程中D→E,可将原料转化为;目标产物中含有类比流程中G→H,醛基可转化为,即可转化为,与发生类似E→G的反应生成。
高考热点:有机合成路线的设计是有机合成与推断大题中常考的一问,此问难度较大。试题要求以某种已知的简单有机物为原料,利用题给路线转化或结合题给信息来合成某种目标有机物。一般合成步骤为3~4步,通常是单线合成,也有些是双线合成。要想突破此点,需从原料与产品的组成和结构的差异入手,运用试题给出的信息,采用正推和逆推相结合的方法进行解题。
1.有机合成路线设计的思路
2.有机合成中官能团的引入
官能团的引入(或转化) —OH +H2O;R—X+NaOH水溶液;R—CHO+H2;RCOR'+H2;R—COOR'+H2O;多糖水解
—X 烷烃+X2;烯(炔)烃+X2(或HX);R—OH+HX
R—OH和R—X的消去;炔烃不完全加成
—CHO 某些醇氧化;烯烃氧化;炔烃水化;糖类水解
—COOH R—CHO+O2;苯的同系物(与苯环直接相连的碳上至少有一个氢)被强氧化剂氧化;羧酸盐酸化;R—COOR'+H2O(酸性条件下)
—COOR 酯化反应
3.有机合成中官能团的保护
官能团 官能团的性质 保护方法
酚羟基 (—OH) 易被氧气、臭氧、H2O2溶液、酸性高锰酸钾溶液氧化 ①用NaOH溶液将酚羟基先转化为酚钠,然后再酸化重新转化为酚,如 ②用碘甲烷先转化为醚,后用氢碘酸酸化重新转化为酚,如
碳碳双键 () 易与卤素单质加成,易被氧气、臭氧、H2O2溶液、酸性高锰酸钾溶液氧化 用氯化氢先通过加成转化为氯代物,后用NaOH的乙醇溶液在加热条件下通过消去反应重新转化为碳碳双键
醛基 (—CHO) 易被氧化 用乙醇(或乙二醇)进行保护:
氨基 (—NH2) 易被O2、O3、 H2O2溶液、 KMnO4(H+)溶液氧化 先用盐酸转化为盐酸盐,再用NaOH溶液重新转化为氨基
1.已知:,设计由苯甲醇()为原料合成化合物的路线(其他试剂任选)。
答案　
2.(2025·江苏南京一模)
已知:Ⅰ.
Ⅱ.+RCl+HCl
Ⅲ.RCOOH+PCl3—→RCOCl。综合上述信息,写出以和ClCH2COOH为主要原料制备的合成路线。
答案　
解析　ClCH2COOH在PCl3作用下生成ClCH2COCl,ClCH2COCl和在一定条件下反应生成,在氯化铝作用下反应生成。
3.(2025·八省联考内蒙古卷)I是合成抗癌药物贝组替凡的中间体,其合成路线如下:
参照上述合成过程,设计B→C的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中J和K的结构简式分别为　　　　和　　　　。
J—→K—→
答案　　
解析　与H2在Pd/C催化作用下发生加成反应,生成J为,J与(COCl)2发生取代反应生成K为,K发生分子内的取代反应,从而生成。所以J和K的结构简式分别为和。
专题突破练(十六)　有机合成与推断综合题中的常考热点
1.芳香烃A经过如图所示的转化关系可制得树脂B与两种香料G、I,且知有机物E与D互为同分异构体。
请回答下列问题:
(1)A→B、A→C、C→E、D→A、D→F的反应类型分别为　　　　　　　　、　　　　　　　　　　、 　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。
(2)A的结构简式为　　　　　　　　　　　　; G的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
(3)写出下列反应的化学方程式:
①C→A:　　　　　　　　　　　　。
②F与银氨溶液:　　　　　　　　　　　　。
③D+H→I:　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)加聚反应　加成反应　取代反应(或水解反应)　消去反应　氧化反应
(2)　
(3)①+NaOH+NaBr+H2O
②+2Ag(NH3)2OH+2Ag↓+3NH3+H2O
③++H2O
解析　由题图可知A发生加聚反应生成B[(C8H8)n],故A的分子式为C8H8,其不饱和度为5,由于A为芳香烃,结合苯环的不饱和度为4,可知A分子侧链上含有一个碳碳双键,可推知A、B的结构简式分别为、;由D→F→H(连续氧化),可知D为醇,F为醛,H为羧酸,所以D、F、H的结构简式分别为、、,D与H发生酯化反应生成I;由A与HBr发生加成反应生成C,C发生水解反应生成E可知,C为溴代烃,E为醇,由E与D互为同分异构体,可推知E的结构简式为,进一步可推知C、G的结构简式分别为、。
2.由芳香化合物A制备药物中间体I的一种合成路线如图:
已知:①同一碳原子上连两个羟基不稳定,发生反应:R—CH(OH)2—→R—CHO+H2O;
②R—CHO+R1—CH2COOHR—CH==CH—R1+H2O+CO2↑;
③。
(1)A的名称为　　　　　　;A→B的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(2)B→C的反应类型为　　　　　　　　　　　　。
(3)C→D分两步完成,写出①的化学方程式:　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(4)F→G的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(5)试剂Y的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)对甲基苯酚(4-甲基苯酚)
+CH3COOH+H2O(或++CH3COOH)　(2)取代反应
(3)+4NaOH+CH3COONa+2NaCl+2H2O
(4)+CH2(COOH)2+CO2↑+H2O
(5)
3.(2025·山东潍坊质检)有机物K是合成某种药物的中间体,其合成路线如图:
已知:
①++R2OH
②+R7—NH2—→+R6OH
(1)的化学名称　　　　。
(2)C中含有的官能团的名称为　　　　。
(3)D→E的反应条件为　　　　　　　　　　　　,
该反应的反应类型是　　　　。
(4)B→C的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)氯苯　(2)酯基、酮羰基　(3)浓硫酸、浓硝酸、加热　取代反应
(4)+C2H5OH
解析　乙酸和乙醇发生酯化反应生成B,B发生已知①反应生成C,D发生硝化反应生成E,E的结构简式为,E和CH3OH发生取代反应生成F,结合F的分子式可以推知F的结构简式为,由G的分子式可以推知F发生还原反应生成G,G的结构简式为,G和C发生已知②的反应生成J,J的结构简式为,J再反应得到K。
4.(2025·八省联考河南卷)化合物K具有镇痛作用,以下为其合成路线之一(部分反应条件已简化)。
已知:++R'OH
回答下列问题:
(1)B的结构简式为　　　　。
(2)由C生成D的反应类型为　　　　。
(3)E的结构简式为　　　　;吡啶具有弱碱性,由D生成E的反应中吡啶的作用是　　　　。
(4)由F生成G的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(5)H中含氧官能团的名称是　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)　(2)还原反应
(3)　与生成的HCl反应,促进反应正向进行,提高产率
(4)++CH3OH
(5)酯基、(酮)羰基
解析　由有机框图可知,A与CH3OH发生酯化反应生成B(),B在NaBH4的作用下发生还原反应生成C,C在Zn、NH4Cl的作用下发生还原反应生成D,D在吡啶中与反应生成E();F在NaH、NH4Cl作用下与发生取代反应生成G(),G与SO2Cl2发生取代反应生成H,H与反应成环生成I,I在LiAlH4、SOCl2、NH3·H2O作用下发生取代反应生成J,J与E反应生成K。(1)根据分析,B的结构简式为;(2)根据分析,C生成D的反应类型为还原反应;(3)根据分析,E的结构简式为;根据分析,吡啶具有弱碱性,由D生成E的反应中另外一个产物为HCl,吡啶可以与生成的HCl反应,促进反应正向进行,提高产率;(4)根据分析,F生成G的化学方程式为++CH3OH;(5)根据分析,H为,含氧官能团的名称是酯基、(酮)羰基。
5.(2024·新课标卷节选)化合物H是B()的同分异构体,具有苯环结构,核磁共振氢谱中显示为四组峰,且可以发生已知反应Ⅱ(+—→+R4OH)。则H的可能结构是　　　　。
答案　、
解析　B的分子式为C8H11N,不饱和度为4,H能发生反应Ⅱ,说明H中含有—NH2或—NH—,有苯环结构且不饱和度为4,故还含有两个饱和碳原子,该分子中有四种氢,由于N原子上含一种氢,且含有苯环,故该分子中两个甲基在苯环两侧对称分布,则H可能的结构为、。
6.(2024·江西卷节选)E()的消去产物(C6H10O2)的同分异构体中,同时满足下列条件a、b和c的可能结构有　　　　种(立体异构中只考虑顺反异构);写出只满足下列条件a和c,不满足条件b的结构简式　　　　(不考虑立体异构)。
a)能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生CO2;
b)红外光谱中有碳碳双键特征吸收峰;
c)核磁共振氢谱峰面积比例为3∶3∶2∶1∶1。
答案　9　
解析　E的消去产物(C6H10O2)的结构简式为CH2==CHCH2COOCH2CH3,其同分异构体能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生CO2,则含有羧基,结合条件b可知,其同分异构体中含有碳碳双键,结合条件c可知,其同分异构体中含有5种类型的氢原子,个数比为3∶3∶2∶1∶1,且考虑顺反异构,故满足条件的同分异构体的碳骨架结构为(2种)、(2种)、
(2种)、(2种)、(1种),共9种。只满足条件a和c,不满足条件b的结构简式中含有1个碳环,则结构简式为。
7.(2023·新课标卷)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3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为　　　　　　。
答案　9　
解析　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。
8.(2024·江苏卷节选)写出同时满足下列条件的F()的一种芳香族同分异构体的结构简式:　　　　　　　　　　　　。
碱性条件下水解后酸化,生成X、Y和Z三种有机产物。X分子中含有一个手性碳原子;Y和Z分子中均有2种不同化学环境的氢原子,Y能与FeCl3溶液发生显色反应,Z不能被银氨溶液氧化。
答案　
解析　根据F的结构,该F的同分异构体(记为F')中除含有6个苯环上的C原子外还有7个C原子,同时还有4个O原子,除苯环占据的4个不饱和度外还有2个不饱和度。F'水解后能生成三种有机物,说明其中含有2个酯基,即2个—COO—结构,占据了2个C原子、4个O原子,共2个不饱和度,还剩余5个C原子待分配。水解产物Y能与FeCl3溶液发生显色反应,说明Y中含有苯环和酚羟基;Y分子中有2种不同化学环境的H原子,其中酚羟基上的H原子占1种,苯环上的H原子占1种,则Y只能是对苯二酚,其酚羟基来自F'中两个酯基的水解,Z不能被银氨溶液氧化,说明Z中不含有醛基,则F'的结构为,RX、RZ分别代表X、Z的烃基,共有5个饱和C原子。Z中有2种不同化学环境的H原子,其中羧基上的H原子占1种,则RZ中只能有1种H原子,RZ可能是甲基(—CH3)或叔丁基[—C(CH3)3]。若为[—C(CH3)3],则RX中只剩下1个C,无法构成手性碳原子,因此RZ为甲基。RX中含4个C,令其中1个C连接酯基,再连接1个H原子、1个甲基、1个乙基,即可形成手性碳原子。因此F'的结构简式为。
9.(2024·浙江1月选考节选)聚乳酸()是一种可降解高分子,可通过化合物X()开环聚合得到,设计以乙炔为原料合成X的路线(用流程图表示,无机试剂任选)。
答案　CH≡CHCH3CHO
解析　乙炔与H2O发生加成反应生成乙醛,乙醛与HCN发生加成反应生成,水解生成,分子间发生酯化反应成环生成目标产物。专题二　有机合成与推断综合题中的常考热点
热点一　有机物官能团识别与结构简式的书写
1.(2024·海南卷节选)消炎镇痛药F的一种合成路线如下:
(1)A的结构简式为　　　　　　,其化学名称为　　　　　　。
(2)D中所含官能团名称为　　　　　　。
(3)E→F反应方程式如下,F和Y的结构简式分别为　　　　　　、　　　　　　。
+CO(OC2H5)2F+Y
2.(2024·安徽卷)化合物I是一种药物中间体,可由下列路线合成(Ph代表苯基,部分反应条件略去):
已知:
(ⅰ)RXRMgX
(ⅱ)RMgX易与含活泼氢化合物(HY)反应:RMgX+HY—→RH+HY代表H2O、ROH、RNH2、RC≡CH等。
(1)A、B中含氧官能团名称分别为　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　。
(2)H的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
(3)E→F反应中,下列物质不能用作反应溶剂的是　　　　(填标号)。
a.CH3CH2OCH2CH3 b.CH3OCH2CH2OH
c. d.
3.(2024·湖北卷改编)C()的名称为　　　　　　　　　　　　。
4.(2024·河北卷改编)A()的化学名称为　　　　　　　　　　　　。
高考热点:纵观近年的高考试题,虽然情景每年翻新,但考查主干知识题点基本不变,如有机物的命名、官能团的名称,题干流程中指定有机物的结构简式书写等。
1.多官能团有机物命名
含有多个不同官能团化合物命名的关键在于要选择优先的官能团作为母体。官能团作为母体的优先顺序为(以“>”符号表示优先):羧酸>酯>醛>酮>醇>胺。
2.书写官能团的名称注意事项
(1)明确要求,是否是“含氧”官能团。
(2)烷基、苯环不属于官能团。
3.有机物结构简式的书写
(1)结构简式规范书写
①结构式:苯环、双键、羧基、醛基等均应按教材要求规范写出。注意官能团原子间的连接方式。
②有机物中文名称与化学式不能混淆,有机物命名要规范。
③化学式、键线式、结构式、结构简式等不能混淆,勿多氢少氢。
④聚合物:其结构简式一定要按照教材要求规范书写。
(2)有机流程题中指定物质结构推断的一般方法
①从有机物转换关系连线上提取反应试剂及条件,进而确定反应前后物质含有的官能团。
②对于不常见反应试剂及条件,从已知的信息中找到提示,进而可类比判断合成路线中可能发生的反应及官能团的变化。
③反应试剂及条件未给出,信息未涉及,可从转化关系中相邻物质的结构简式的细微变化或官能团变化来判断。
1.有机太阳能电池利用有机半导体将光能转换为电能。科学家设计了一种新型有机太阳能电池材料,其部分合成路线如下:
(1)化合物A的含氧官能团有　　　　　　　(填官能团名称)。
(2)化合物C的名称是　　　　　　,分子式是　　　　　　。
(3)化合物E可通过频哪醇(C6H14O2)和联硼酸[B2(OH)4]的脱水反应制备。频哪醇的结构简式是　　　　　　。
(4)某同学分析以上合成路线,发现制备化合物F和H的反应类型都属于　　　　　　反应。进而提出了化合物H的另外一种制备方法:首先在Pd(PPh3)2Cl2的催化下,化合物G与E反应合成新的化合物I,其结构简式为　　　　　　。化合物I在Pd(PPh3)4的催化下与化合物　　　　　　(写结构简式)反应即可生成化合物H。
2.(2024·山东卷节选)心血管药物缬沙坦中间体(F)的两条合成路线如下:
已知:
Ⅰ .+
Ⅱ .R1—CHOR1CH2NHR2
请推出A~E的结构简式:
A:　　　　　　　　;　B:　　　　　　　　;
C:　　　　　　　　;　D:　　　　　　　　;
E:　　　　　　　　。
3.(2025·浙江1月选考)化合物I有特定发光性能,在新型有机发光二极管的开发中具有潜在价值,其结构如下:
某研究小组按以下路线合成该化合物(部分反应条件及试剂已简化):
已知:
①RCOOR'+NH2NH2—→RCONHNH2+R'OH
②RCONHNH2+R″COOH+2H2O
③+(Y=—COOH、—CHO、—NO2等)
请回答:
(1)化合物I中体现酸性的官能团名称是　　　　　　。
(2)下列说法正确的是　　　　。
A.化合物A的酸性比苯甲酸弱
B.化合物B既可与酸反应又可与碱反应
C.E→F反应过程中只发生加成反应
D.化合物H中存在分子内氢键
(3)G的结构简式是　　　　　　　　　　　　。
(4)C+D→E的化学方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
4.(2023·福建卷节选)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:Boc表示叔丁氧羰基。
(1)请从物质结构角度分析(C2H5)3N能与HCl反应的原因:　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(2)A→B的反应类型:　　　　　　　　　　　　。
(3)写出D的结构简式:　　　　　　　　　　　　。
(4)写出E→F的化学反应方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
热点二　反应方程式书写与物质和反应类型的推断
1.(2025·黑吉辽内蒙古卷)含呋喃骨架的芳香化合物在环境化学和材料化学领域具有重要价值。一种含呋喃骨架的芳香化合物合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A→B的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(2)C→D实现了由　　　　到　　　　的转化(填官能团名称)。
(3)G→H的反应类型为　　　　　　　　　　　　。
(4)参考上述路线,设计如下转化。X和Y的结构简式分别为　　　　　　　　　　　
和　　　　　　　　　　　　。
2.(2024·湖北卷)某研究小组按以下路线对内酰胺F的合成进行了探索:
回答下列问题:
(1)从实验安全角度考虑,A→B中应连有吸收装置,吸收剂为　　　　　　　　。
(2)下列反应中不属于加成反应的有　　　　(填标号)。
a.A→B　　b.B→C　　c.E→F
(3)写出C→D的化学方程式　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)已知亚胺易被还原。D→E中,催化加氢需在酸性条件下进行的原因是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　, 若催化加氢时,不加入酸,则生成分子式为C10H19NO2的化合物H,其结构简式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
高考热点:有机合成题中物质的推断、方程式书写与反应类型判断是近年高考必考题点,重点在推断物质结构简式的确定,反应类型的判断及方程式书写等。
1.常见有机反应类型
(1)三大基本有机反应类型
①取代反应:酯化、水解、硝化、卤代等反应;
②加成反应:烯、炔、醛、酮、芳香化合物等;
③消去反应:醇、卤代烃。
(2)氧化还原反应
“加氢或去氧为还原,加氧或去氢为氧化”。如
—→为还原反应,醇醛羧酸为氧化反应。
(3)加聚反应:烯烃、二烯烃、炔烃的加聚。
(4)缩聚反应:二元酸与二元醇、羟基羧酸、氨基酸、二元酸与二元胺等。
(5)水解反应:卤代烃、酯、酰胺等。
2.方程式书写注意事项
(1)配平
有机反应的化学方程式书写也要注意满足原子守恒,特别注意酯化反应、缩聚反应不能漏掉小分子。
(2)注明反应条件
有机反应是在一定条件下进行的,有时条件不同,产物不同,如:
反应条件 举例
卤代烃 强碱的水溶液、加热 CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
强碱的醇溶液、加热 CH3CH2Br+NaOHCH2==CH2↑+NaBr+H2O
3.有机合成题中物质及反应推断突破口总结
(1)根据反应现象推断:如溴水褪色可知有机物含、—C≡C—、—CHO 等,FeCl3溶液显色可知有机物为酚类,与NaHCO3反应生成CO2可知有机物含—COOH,与新制Cu(OH)2共热生成砖红色沉淀,可知有机物含—CHO。
(2)根据反应试剂和条件推断
①Cl2、光照可知烷烃取代或苯的同系物侧链取代;
②O2、Cu(△)可知醇的催化氧化生成醛或酮;
③NaOH水溶液(△)可知卤代烃的水解;
④NaOH醇溶液(△)可知卤代烃的消去;
⑤浓H2SO4(△)可知可能发生酯化反应或醇消去反应等;
⑥氢卤酸(△)可知醇的取代。
(3)根据有机物的衍变关系推断
1.(2025·山东淄博专题练)有机化学种类繁多,回答下列小题:
(1)物质的官能团名称为　　　　　　　　　　　　。
(2),反应a、c的反应类型分别为　　　　　、　　　　　　　　　　　　。
(3)化合物所含官能团的名称为　　　　　　　　　　　　。
(4)某有机物的键线式用系统命名法命名为　　　　　　　　　。
(5)写出丙烯生成聚丙烯的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)C3H8的二氯代物有　　　　种(不含立体异构),写出其中含有两个—CH3的同分异构体的结构简式　　　　,用系统命名法命名为　　　　　　　　　　　　。
2.(2025·湖南怀化二模)化合物I是合成药物的中间体,其一种合成路线如图:
(1)A按系统命名法命名的名称是　　　　　　;I分子中碳原子的杂化类型有　　　　　　;Z是I与足量氢气在镍催化下完全反应的生成物,则Z分子中含有　　　　　　个手性碳原子。
(2)反应①在该合成路线中的作用是　　　　　　　　　　　　。
(3)“H→I”的反应类型为　　　　　　　　　　　　。
(4)反应②的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(5)“E+G→H”的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
3.(2025·潍坊三模)萘哌地尔是一种常用的肾上腺素受体阻滞药,可由以下工艺合成:
Ⅰ.合成中间体C:
Ⅱ.合成萘哌地尔:
E(C10H8)F(C13H14)G(C13H14O2)H(C10H8O)I(C13H12O2)
已知:ⅰ.RNHR'+R″XRNR″R'+HX;
ⅱ.R1OH。
回答下列问题:
(1)反应②的反应类型为　　　　　　,D中含有的官能团名称为　　　　　　。
(2)G→H的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　;
可用Na2S溶液检验H中是否混有G,现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
热点三　限定条件下同分异构体的书写与数目判断
1.(2025·黑吉辽内蒙古卷节选)
回答下列问题:
(1)E()的同分异构体中,含苯环(不含其他环)且不同化学环境氢原子个数比为3∶2∶1的同分异构体的数目有　　　　种。
(2)M→N的三键加成反应中,若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变,则生成的与N互为同分异构体的副产物结构简式为　　　　　　　　　　　　。
2.(2024·安徽卷改编)D()的同分异构体中,同时满足下列条件的有　　　　种(不考虑立体异构),写出其中一种同分异构体的结构简式　　　　。
①含有手性碳
②含有2个碳碳三键
③不含甲基
3.(2024·河北卷改编)同时满足下列条件的I()的同分异构体共　　　　种。
(a)核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶2;
(b)红外光谱中存在C==O和硝基苯基()吸收峰。
其中,可以通过水解反应得到化合物H()的同分异构体的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
高考热点:高考对有机物同分异构体的考查每年均有涉及,而且会设置一定的限制条件,常见有以下两种形式:一是判定满足所给限定条件的同分异构体的种数;二是根据题设所给限定条件书写符合要求的同分异构体的结构简式。这类试题要求书写的有机物的结构一般具有较高的对称性,复习备考中应充分注意这一特征。
1.性质条件的限制
常见限定条件 有机物分子中的官能团或结构特征
性 质 限 定 与金属钠反应放出氢气 含羟基、羧基
能发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2悬浊液反应产生砖红色沉淀 含醛基、甲酸酯基等
能与NaOH溶液反应 含酚羟基、羧基、酯基、碳卤键(卤素原子)等
与NaHCO3、Na2CO3溶液反应产生CO2 含羧基
性 质 限 定 与FeCl3溶液发生显色反应或与浓溴水反应产生白色沉淀 含酚羟基
能发生水解反应 含酯基、碳卤键(卤素原子)等
卤代烃或醇能发生消去反应 含β-H原子
2.特定结构的限制
限定条件 结构特征
苯环上只有1种不同环境的H 2个相同的取代基团且在苯环的对位上,3个相同取代基团处在“均”位上;4个取代基团对称分布
苯环上只有2种不同环境的H 2个不同的取代基团且在苯环的对位上,3个取代基团,有2个相同且结构对称或3个相同取代基团相邻分布
一氯代物只有1种 分子结构呈中心对称
3.核磁共振氢谱与结构关系
对核磁共振氢谱中常见数字——“9,6,3,2,1”的翻译
9 三个—CH3,且位于(苯环)对称位置或连在同一碳原子上,为—C(CH3)3(叔丁基)
6 两个—CH3,且位于对称位置或连在同一碳原子上(异丙基) —CH(CH3)2
3 意味着有一个—CH3
4 两个—CH2—,且位于对称位置,苯环对位位置上的两个基团相同
2∶2 两个—CH2—,不对称位置,苯环对位位置上的两个基团不同
2 一个—CH2—(或—NH2)或在对称位置有2个H,2个—OH或2个—CHO或2个—COOH等
1 有一个氢原子数为1的基团,如—OH、—COOH、—CHO、HCOO—、等,或非对称位置的苯环上的一个氢原子
特别提醒:①当不同化学环境的氢原子比值数之和与有机物分子中氢原子总数相同,每个比值数就为不同类别的氢原子数。
②当不同化学环境的氢原子比值数之和少于有机物分子中氢原子总数时,则可以将比值扩大数倍至与有机物分子中氢原子总数相同。
4.不饱和度与有机物结构的关系
不饱和度Ω 有机结构预测
1 双键(C==C、C==O、C==N)、—NO2,单键环
2 三键(C≡C、C≡N)
≥4 苯环
5.“三步法”书写限制条件同分异构体
1.(2025·八省联考内蒙古卷)D()的同分异构体中,含有苯环、碳碳双键和羧基的有　　　　种(不考虑立体异构)。
2.(2025·湖南高三第二次联考节选)H与B()互为同系物,且相对分子质量比B大14,满足下列条件的H的同分异构体有　　　　种(不考虑立体异构)。
①属于芳香族化合物;②能与 NaHCO3溶液反应。
3.V()的同分异构体有多种,满足下列条件的有　　　　　　种,写出其中核磁共振氢谱峰面积比为2∶2∶2∶3的结构简式　　　　　　。
①苯环上含有二个取代基,其中一个为—NH2
②可以发生水解反应
4.化合物I()的同分异构体满足以下条件的有　　　　　　种(不考虑立体异构);
ⅰ.含苯环且苯环上只有一个取代基
ⅱ.红外光谱无醚键吸收峰
其中,苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为6∶2∶1的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　(任写一种)。
5.写出4种同时符合下列条件的化合物D()的同分异构体的结构简式　　　　　　。
①1H-NMR谱和IR谱表明:分子中共有3种不同化学环境的氢原子,不含—O—O—和—N==O;
②分子中只含有一个六元环。
热点四　有机合成路线的设计
1.(2024·山东卷节选)C()→E()的合成路线设计如下:
CG(C14H11NO)E
试剂X为　　　　(填化学式);试剂Y不能选用KMnO4,原因是　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
2.(2025·陕晋青宁卷节选)我国某公司研发的治疗消化系统疾病的新药凯普拉生(化合物H),合成路线如下(部分试剂、反应条件省略)。
结合合成H的相关信息,以、和含一个碳原子的有机物(无机试剂任选)为原料,设计化合物的合成路线。
高考热点:有机合成路线的设计是有机合成与推断大题中常考的一问,此问难度较大。试题要求以某种已知的简单有机物为原料,利用题给路线转化或结合题给信息来合成某种目标有机物。一般合成步骤为3~4步,通常是单线合成,也有些是双线合成。要想突破此点,需从原料与产品的组成和结构的差异入手,运用试题给出的信息,采用正推和逆推相结合的方法进行解题。
1.有机合成路线设计的思路
2.有机合成中官能团的引入
官能团的引入(或转化) —OH +H2O;R—X+NaOH水溶液;R—CHO+H2;RCOR'+H2;R—COOR'+H2O;多糖水解
—X 烷烃+X2;烯(炔)烃+X2(或HX);R—OH+HX
R—OH和R—X的消去;炔烃不完全加成
—CHO 某些醇氧化;烯烃氧化;炔烃水化;糖类水解
—COOH R—CHO+O2;苯的同系物(与苯环直接相连的碳上至少有一个氢)被强氧化剂氧化;羧酸盐酸化;R—COOR'+H2O(酸性条件下)
—COOR 酯化反应
3.有机合成中官能团的保护
官能团 官能团的性质 保护方法
酚羟基 (—OH) 易被氧气、臭氧、H2O2溶液、酸性高锰酸钾溶液氧化 ①用NaOH溶液将酚羟基先转化为酚钠,然后再酸化重新转化为酚,如 ②用碘甲烷先转化为醚,后用氢碘酸酸化重新转化为酚,如
碳碳双键 () 易与卤素单质加成,易被氧气、臭氧、H2O2溶液、酸性高锰酸钾溶液氧化 用氯化氢先通过加成转化为氯代物,后用NaOH的乙醇溶液在加热条件下通过消去反应重新转化为碳碳双键
醛基 (—CHO) 易被氧化 用乙醇(或乙二醇)进行保护:
氨基 (—NH2) 易被O2、O3、 H2O2溶液、 KMnO4(H+)溶液氧化 先用盐酸转化为盐酸盐,再用NaOH溶液重新转化为氨基
1.已知:,设计由苯甲醇()为原料合成化合物的路线(其他试剂任选)。
2.(2025·江苏南京一模)
已知:Ⅰ.
Ⅱ.+RCl+HCl
Ⅲ.RCOOH+PCl3—→RCOCl。综合上述信息,写出以和ClCH2COOH为主要原料制备的合成路线。
3.(2025·八省联考内蒙古卷)I是合成抗癌药物贝组替凡的中间体,其合成路线如下:
参照上述合成过程,设计B→C的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中J和K的结构简式分别为　　　　和　　　　。
J—→K—→
专题突破练(十六)　有机合成与推断综合题中的常考热点
1.芳香烃A经过如图所示的转化关系可制得树脂B与两种香料G、I,且知有机物E与D互为同分异构体。
请回答下列问题:
(1)A→B、A→C、C→E、D→A、D→F的反应类型分别为　　　　　　　　、　　　　　　　　　　、 　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。
(2)A的结构简式为　　　　　　　　　　　　; G的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
(3)写出下列反应的化学方程式:
①C→A:　　　　　　　　　　　　。
②F与银氨溶液:　　　　　　　　　　　　。
③D+H→I:　　　　　　　　　　　　。
2.由芳香化合物A制备药物中间体I的一种合成路线如图:
已知:①同一碳原子上连两个羟基不稳定,发生反应:R—CH(OH)2—→R—CHO+H2O;
②R—CHO+R1—CH2COOHR—CH==CH—R1+H2O+CO2↑;
③。
(1)A的名称为　　　　　　;A→B的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(2)B→C的反应类型为　　　　　　　　　　　　。
(3)C→D分两步完成,写出①的化学方程式:　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(4)F→G的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(5)试剂Y的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
3.(2025·山东潍坊质检)有机物K是合成某种药物的中间体,其合成路线如图:
已知:
①++R2OH
②+R7—NH2—→+R6OH
(1)的化学名称　　　　。
(2)C中含有的官能团的名称为　　　　。
(3)D→E的反应条件为　　　　　　　　　　　　,
该反应的反应类型是　　　　。
(4)B→C的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.(2025·八省联考河南卷)化合物K具有镇痛作用,以下为其合成路线之一(部分反应条件已简化)。
已知:++R'OH
回答下列问题:
(1)B的结构简式为　　　　。
(2)由C生成D的反应类型为　　　　。
(3)E的结构简式为　　　　;吡啶具有弱碱性,由D生成E的反应中吡啶的作用是　　　　。
(4)由F生成G的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(5)H中含氧官能团的名称是　　　　　　　　　　　　。
5.(2024·新课标卷节选)化合物H是B()的同分异构体,具有苯环结构,核磁共振氢谱中显示为四组峰,且可以发生已知反应Ⅱ(+—→+R4OH)。则H的可能结构是　　　　。
6.(2024·江西卷节选)E()的消去产物(C6H10O2)的同分异构体中,同时满足下列条件a、b和c的可能结构有　　　　种(立体异构中只考虑顺反异构);写出只满足下列条件a和c,不满足条件b的结构简式　　　　(不考虑立体异构)。
a)能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生CO2;
b)红外光谱中有碳碳双键特征吸收峰;
c)核磁共振氢谱峰面积比例为3∶3∶2∶1∶1。
7.(2023·新课标卷)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3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为　　　　　　。
8.(2024·江苏卷节选)写出同时满足下列条件的F()的一种芳香族同分异构体的结构简式:　　　　　　　　　　　　。
碱性条件下水解后酸化,生成X、Y和Z三种有机产物。X分子中含有一个手性碳原子;Y和Z分子中均有2种不同化学环境的氢原子,Y能与FeCl3溶液发生显色反应,Z不能被银氨溶液氧化。
9.(2024·浙江1月选考节选)聚乳酸()是一种可降解高分子,可通过化合物X()开环聚合得到,设计以乙炔为原料合成X的路线(用流程图表示,无机试剂任选)。

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