高考化学二轮备考高频热点特训：有机推断与合成大题(解析版)

1 有机推断与合成大题 1．某研究小组按下列路线合成咖啡因： 已知：RCH2Cl CH2CN； 请回答： (1)化合物 C 的结构简式为___________________。 (2)下列说法不正确．．．的是________。 A．化合物 A→B 的转化工业上可以一步完成 B．化合物 D→E 发生取代反应 C．化合物 G 具有碱性，能发生水解反应 D．咖啡因的分子式是 C8H9N4O2 (3)设计化合物 H 经两步反应转变为咖啡因的合成路线(用流程图表示，试剂 任选)___________。 2 (4)写出 G→H 的化学方程式 __________________________________________。 (5)写出化合物 C 可能的同分异构体的结构简式________，须同时符合： ①1H-NMR 谱表明分子中有 3 种氢原子； ②IR 谱显示有 C=O 键存在。 【答案】(1) (2)ABD (3) (4) (5) 【解析】由题给有机物的转化关系可知，为防止生成生成剧毒的 HCN，有机 物 A(ClCH2COOH)先与碳酸钠反应生成 ClCH2COONa，ClCH2COONa 与 NaCN 发生信息 反应生成 NaOOCCH2CN，NaOOCCH2CN 酸化得到 HOOCCH2CN；HOOCCH2CN 与 发生取代反应生成 ，则 C 为 ；由化合物 3 D 和 E 的分子式均为 C6H9N3O2，结合 G 的结构成环可知，D→E 的反应为 发生加成反应生成 ，则 E 的结构简式为 ，H 为 ； 先成环，再甲基化得到咖啡因。(1)C 的结构简式为 ； (2)A 项，若化合物 A→B 的转化工业上不能一步完成， 直接与 NaCN 反应， 会生成剧毒的 HCN，故错误；B 项，化合物 D→E 的反应为 发生加成反 应生成 ，故错误；C 项，化合物 G 的结构简式为 ，官能团 为碳碳双键、氨基和肽键，氨基具有碱性，肽键能发生水解反应，故正确；D 项， 由结构简式可知咖啡因的分子式是 C8H10N4O2，故不正确；故选 ABD；(3)由题给信 息可知，为防止-NH2 也被甲基化， 先成环，再甲基化得到咖啡因， 转化关系如下： ；(4)G→H 的反应为 与 HCOOH 反应生成 和水，反应的化学方程式为 4 ；(5)化合物 C 的同分异构体有 C=O 键存在说明分子 中含有醛基或羰基，则核子共振氢谱有 3 种氢原子的结构简式为 、 、 、 。 2．某研究小组以甲苯为起始原料，按下列路线合成农药、医药中间体 2－ 氨基－3－氯苯甲酸。 已知： 回答下列问题： (1)下列说法不正确的是__________。 A．甲苯直接在反应②的反应条件下也可以得到化合物 B B．反应⑥的主要目的是保护氨基 C．反应⑦、⑧、⑨的反应类型均为取代反应 D．化合物 D 的分子式为 C9H8NO3 5 (2)选择下列各步反应所需的反应试剂或反应条件，并填入对应方框内： 反应编号 ② ⑧ 所需试剂和条件 ______ ______ A．氯气，光照 B．Cl2 水溶液、铁粉 C．Cl2，氯化铁 D．浓硝酸， 加热 E.浓硫酸，加热 F.浓硝酸、浓硫酸，加热. (3)写出化合物 C 的结构简式：______________。 (4)写出反应⑨的化学反应方程式：_______________________。 (5)写出化合物 B 同时符合下列条件的同分异构体的结构简式：_________。 (写出 3 个即可) a.1H－NMR 谱检测表明苯环，上的 H 原子有 2 种； b.能发生水解反应。 (6)写出以甲苯为原料合成对氨基苯甲酸的路线(用流程图表示，无机试剂任 选)：___________________________________________________。 【答案】(1)D (2)F C (3) 6 (4) +2H2O +H  +CH3COOH+H2SO4 (5) 、 、 、 (6) 浓硝酸 浓硫酸，加热 4KMnO Fe/HCl 【解析】根据流程图中的已知物质的结构简式变化和反应条件，结合官能团 的性质可知，甲苯与浓硫酸咋加热的条件下发生取代反应生成 A，A 在浓硫酸作 催化剂加热条件下与浓硝酸发生取代反应生成 ，则 A 的结构简式为 ； 在酸性条件下与水反应生成B，结合B的分子式可知B的结构简式为 ， 根据 C 的分子式可知，B 在一定条件下被氧化生成 C，C 的结构简式为 ， C 与 Fe/HCl、 经过图示变化生成 D，D 与浓硫酸在一定条件下发生已知反应 的转化生成 ，则 D 的结构简式为 ， 与氯 气在催化剂作用下发生取代反应生成 E，E 在酸性条件下水解生成 F，结合 F 的 结构简式，E 的结构简式为 。(1) A 项，甲苯在一定温度下直接 7 消化，能得到邻硝基甲苯和对硝基甲苯两种主要取代产物，故 A 正确；B 项，反 应⑦为磺化反应，会破坏氨基，所以反应⑥通过乙酰胺取代氨基上的氢原子家里 保护，故 B 正确；C 项，根据分析，反应⑦、⑧、⑨的反应类型分别为苯环上的 磺化反应、氯代反应以及磺酸基离去和酰胺键水解反应，反应类型均为取代反应， 故 C 正确；D 项，根据分析，D 的结构简式为 ，分子式为 C9H9NO3，故 D 错误；故选 D；(2)根据分析，反应②为 A 在浓硫酸作催化剂加热条件下与浓硝 酸发生取代反应生成 ，则所需试剂和条件浓硝酸、浓硫酸，加热；反应⑧ 为 与氯气在催化剂作用下发生取代反应生成 E，是苯环上的氯代 反应，则所需试剂和条件 Cl2，氯化铁；(3)根据分析，化合物 C 的结构简式： ；(4)根据分析，反应⑨为 E 在酸性条件下水解生成 F，化学反应方程 式： +2H2O +H  +CH3COOH+H2SO4；(5)B 的结构简式为 ， 其同分异构体的苯环上的 H 原子有 2 种；除苯环外仅剩下一个碳原子、一个氮原 子、2 个氧原子和若干氢原子，不可能构造出两个相同的取代基，因此符合条件 的同分异构体只能为苯环上的对位取代物，能水解的结构可以是酯基和酰胺基， 则结构有 和 ；含有一个-CONH2 结构的分子也可 以水解，则结构有 ，还可以水解的结构为 ；(6) 8 以甲苯为原料合成对氨基苯甲酸，首先甲苯在浓硫酸加热条件下与浓硝酸反应生 成对硝基甲苯，在加入酸性高锰酸钾氧化生成对硝基苯甲酸，硝基苯甲酸与 Fe/HCl 反应生成对氨基苯甲酸，则合成路线为： 浓硝酸 浓硫酸，加热 4KMnO Fe/HCl 。 3．物质 M 是一种酰胺类局麻药，某研究小组以 A、E 两种烃为有机原料，按 以下路线合成 M。 已知：① ②RCOOH RCOCl； ③ 请回答： (1)化合物 D 的结构简式为________。 (2)下列说法正确的是________。 A．由 A 生成 B 的反应属于加成反应 9 B．由 F 生成 G 时，若条件控制不当，G 可能进一步与生成盐，影响产率 C．化合物 H 与 H2 反应最多可消耗 4 mol H2 D．碱性条件可以促进 D+G→H 的反应，进而提高 H 的产率 (3)写出 H＋乙二胺→M 的化学方程式： _____________。 (4)写出满足下列条件的化合物 F 的所有同分异构体的结构简式： __________。 a 除苯环外无其他环状结构，苯环上有两个取代基且苯环上只有 2 种不同环 境的氢原子 b 不能发生银镜反应 c 能与 FeCl3 溶液发生显色反应 (5)化合物 HOOCCH2N(CH2CH3)2 是一种药物合成的中间体，请设计以烃 A 为原料 制备化合物 HOOCCH2N(CH2CH3)2 的合成路线(用流程图表示，无机试剂任选)： ______________________。 【答案】(1)ClCH2COCl (2)AB (3) +H(CH2CH3)2  +HCl 10 (4) (5) 【解析】根据合成路线分析可知，A 是乙烯：CH2=CH2，CH2=CH2 与 HClO 发生加 成反应产生 B：HOCH2CH2Cl，B 含有醇羟基，被氧化产生 C：ClCH2COOH，ClCH2COOH 与 SOCl2 发生反应产生 D 是 ClCH2COCl；E 分子式是 C8H10，符合苯的同系物通式， 根据目标生成物 M 的分子结构可知 E 是间二甲苯，结构简式为 ，E 与 浓硝酸、浓硫酸混合加热发生取代反应产生 F： ；F 与 Fe 在 HCl 存 在时将—NO2 转化为—NH2，F 被还原生成 G： ；D 与 G 发生取代反应产 生 H： ，H 与二乙胺发生取代反应产生 M： 。(1)根据上述分析可知，化合物 D 的结构简式为 ClCH2COCl；(2)A 项，化合物 A 是乙烯，B 是 HOCH2CH2Cl，A→B 的反应为加成反应，A 正确；B 项， 11 化合物 G 中含有-NH2，能与浓盐酸电离产生的 H+形成配位键，从而二 者结合形成盐酸盐，故由 F 生成 G 时，若条件控制不当，G 可能进一步与生成盐， 影响产率，B 正确；C 项，H 为 ，其与 H2 反应最多消耗 3molH2， C 错误；D 项，碱性条件会以制 D+G→H 的反应，进而降低 H 的产率，D 错误；故 选 AB；(3)H 与二乙胺发生取代反应产生 M，反应的化学方程式为 +H(CH2CH3)2  +HCl；(4)化合物 F 的同分异 构体满足下列条件：a.苯环上只有两个取代基且苯环上只有 2 种不同环境的氢原 子，说明两个取代基在苯环上相对位置，b.不能发生银镜反应，说明不含有醛基； c.能与 FeCl3 溶液发生显色反应，说明含有酚羟基，则其可能的结构为 、 、 、 ；(5)乙烯与 HClO 发生加成反应产生 HOCH2CH2Cl，HOCH2CH2Cl 被氧化产生 ClCH2COOH；乙烯与 HCl 发生加成反应产生 CH3CH2Cl，CH3CH2Cl 与 NH3 发生取代反应产生二乙胺[HN(CH2CH3)2］，二乙胺[HN(CH2CH3)2］与 ClCH2COOH 发 生取代反应产生 HOOCCH2N(CH2CH3)2，合成路线可设计为 。 4．西洛他唑是喹啉类衍生物，为抗血小板凝聚药物，如图是西洛他唑的一 12 种合成路线。 已知：① +RCl 3AlCl +HCl ② ③ (1)请画出 C 的结构简式_____________。 (2)下列说法正确的是_________。 A．化合物 A 可以与盐酸反应 B．化合物 F 最多可以与 1molH2 加成，而 B 最多可以与 4 molH2 加成 C．已知 ，则 →F 的过程中可能有少量副产物生成 D．西洛他唑的分子式是 C20H28N5O2 (3)写出 F→G 反应方程式_______。 13 (4)写出所有满足下列条件的化合物 C 的同分异构体_________。 ①苯环上有两种化学环境的氢原子，无其他环状结构 ②含 结构，不含 C=N 结构 ③1H－NMR 谱显示分子中共有 6 种化学环境的氢原子 (5)直接与苯环相连的官能团由于受苯环影响性质与连在普通烃基 R 上的官 能性质往往有较大差异，如溴苯与溴乙烷不同，很难在氢氧化钠水溶液中发生水 解取代反应。西洛他唑的另一合种路线是以 为原料制备的， 请以 A 为原料设计合成 的流程图_________。 【答案】(1) (2)AC (3) +HN3→ +H2O (4) 、 、 、 (5) 浓硝酸 浓硫酸，Δ Fe/HCl 14 【解析】根据西洛他唑的结构简式以及 A 的分子式，推出 A 的结构简式为 ，根据 B 的分子式，A→B 发生取代反应，即 B 的结构简式为 ， 根据信息①，B→C 发生取代反应，即 C 的结构简式为 ，C→D 发生硝 化反应，在苯环上引入－NO2，D 在 Fe/HCl 的作用下发生还原反应，－NO2→－NH2， 根据信息②得出 E 的结构简式为 ，根据西洛他唑的结构简式以及 F 的分子式，F 的结构简式为 ，G 的结构简式为 。 (1)根据上述分析，C 的结构简式为 ； (2)A 项，化合物 A 的结构简式 为 ，含有氨基，氨基呈弱碱性，可以与盐酸发生中和反应，故 A 正确； B 项，F 的结构简式为 ，不能与 H2 加成，B 的结构简式为 ，最多可以与 3molH2 加成，故 B 错误；C 项，酰氯反应活性比氯原 子高，环己胺胺基优先与酰氯发生取代反应得到 F，但依题意环己胺胺基也可能 有少量先与氯原子发生取代生成仲胺，仲胺基再与酰氯官能团发生分子内取代而 生成 ，故 C 正确；D 项，西洛他唑的分子式是 C20H27N5O2 ，故 D 错误； 故选 AC；(3)根据 F 和 G 的结构简式，F→G 的结构简式为 +HN3 15 → +H2O；(4)①苯环上有两种化学环境的氢原子，苯环上的取代 基处于对位，不含有其他环状结构，应含有一个碳碳双键；②含有醛基，含有－ NH2 或－NH－；③有 6 种不同化学环境的氢原子，即苯环上有 2 个取代基，且处 于对位，根据上述分析，符合条件的是 、 、 、 ；(5) 和苯酚易被氧化，根据信息①应当 先转变成 ，即 ，根据信息③发生 ，然后再发生硝化反应，最后发生还原反应，综上所述，合 成路线是 浓硝酸 浓硫酸，Δ Fe/HCl 。 5．某研究小组以 A 和乙烯为原料，按如图路线合成用于治疗冠心病及高血 压药物尼群地平。 16 已知：① ② 请回答： (1)下列说法正确的是_______。 A．反应Ⅰ需要用 FeCl3 做催化剂 B．化合物 C 能发生银镜反应 C．反应Ⅱ涉及到取代反应和脱水反应 D．尼群地平的分子式是 C18H19N2O6 (2)写出化合物 B 的结构简式________________________。 (3)写出 E→F 的化学方程式 __________________________________________。 (4)设计以乙烯为原料合成 H 的路线(用流程图表示，无机试剂任选)_______。 (5)化合物 X 是式量比化合物 D 大 14 的同系物，写出同时符合下列条件的化 17 合物 X 所有同分异构体的结构简式______________________________。 ①能与 FeCl3 溶液发生显色反应； ②HNMR 谱显示分子中有 4 种氢原子； ③IR 谱表明分子中含-C≡N 键，无-O-O-、C-O-C-键。 【答案】(1)BC (2) (3) (4) (5) 【解析】结合 D 的结构简式以及 A、B、C 的分子式可知，A 为 ， A 在光照条件下发生取代反应生成 B 为 ，B 发生水解反应和脱水反 应生成 C 为 ，C 发生硝化反应生成 D，D 与 H 发生信息反应②生成 E 为 18 。(1)A 项，A 为 ，反应Ⅰ中 A 在光照条件下发生取代反 应生成 B 为 ，反应条件为光照，故错误；B 项，C 为 ，含有醛 基，则化合物 C 能发生银镜反应，故正确；C 项，B 为 ，反应Ⅱ中 B 发生水解反应和脱水反应生成 C 为 ，水解反应属于取代反应，故正确；D 项，由尼群地平的结构简式，可知分子式是 C18H20N2O6，故错误；故选 BC；(2)化 合物 B 的结构简式为 ；(3)E→F 的化学方程式为 ；(4)乙烯被氧气氧 化生成乙酸，乙烯发生加成反应生成乙醇，乙酸与乙醇发生酯化反应生成乙酸乙 酯，乙酸乙酯发生信息反应①生成 ，故流程为： ；(5)化合物 X 是式量比化合物 D 大 14 的同系物，同时符合下列条件①能与 FeCl3 溶液发生显色 反应，含有酚羟基；②HNMR 谱显示分子中有 4 种氢原子；③IR 谱表明分子中含 -C=N 键，无-O-O-、C-O-C-键，化合物 X 所有同分异构体的结构简式为 19 。 6．阿魏酸乙酯是生产用于治疗心脑血管疾病及白细胞减少等症药品的基本 原料。合成阿魏酸乙酯的流程如图所示： 已知： (1) 3 2 4(CH ) SO (2) HCl Fe 2HCl/H O 220℃ (3)R1CHO+ -OH  回答下列问题： (1)下列说法正确的是____________。 A．化合物 A 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 20 B．化合物 C、E 都能发生银镜反应 C．化合物 F 能与足量的 FeCl3 溶液发生显色反应 D．阿魏酸乙酯的分子式是 C12H14O4 (2)写出化合物 A 的结构简式________________________。 (3)写出 G 和 D 反应生成阿魏酸乙酯的化学方程式 ________________________。 (4)以 B 为原料合成 C 的路线(用流程图表示，无机试剂任选) ________________。 (5)写出化合物 B 同时符合下列条件的同分异构体的结构简式 _________________。 ①1H-NMR 谱和 IR 谱检测表明：分子中共有 3 种氢原子，无碳氮双键、氧氧 单键和—NO2； ②除了苯环外无其他环。 【答案】(1)BCD (2) (3) +CH3CH2OH   浓硫酸 +H2O 21 (4) 2Cl 光 a ΔN OH水溶液 2 Cu/Δ O  HCl Fe HCl/ 220水 ℃ (5) 、 、 、 、 、 【解析】根据题中已知(1)可知， 与(CH3)2SO4 反应生成 A，A 为 ， 在浓硫酸和浓硝酸的作用下反应硝化生成 B，结合阿魏酸乙酯中侧链的位 置，B 为 ， 经过系列反应生成 C，结合 C 的分子式，C 为 ， CH2=CH2 与水在催化剂的条件下反应生成 D，D 是 CH3CH2OH，D 在铜作催化剂的条件 下和氧气发生反应生成 E，E 为 CH3CHO， 和 CH3CHO 在碱性条件下反应生 成 F，根据题中已知(3)，F 为 ， G 为 ， 和 CH3CH2OH 在浓硫酸的条件下发生酯化反应生成 22 。(1)A 项，化合物 A 的结构简式为 ，苯环上连有甲基， 可以被酸性高锰酸钾氧化，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，故 A 错误；B 项，化 合物 、CH3CHO 都含有醛基，都能发生银镜反应，故 B 正确；C 项，化合 物 F 的结构简式为 ，含有酚羟基，能与足量的 FeCl3 溶液发生 显色反应，故 C 正确；D 项，根据阿魏酸乙酯的结构简式，分子式是 C12H14O4，故 D 正确；故选 BCD；(2)根据分析，化合物 A 的结构简式 ； (3) 和 CH3CH2OH 发生酯化反应生成阿魏酸乙酯和水，化学方程 式 +CH3CH2OH +H2O；(4)对比 B 和 C 的结 构简式，B 中侧链上的—CH3 需转化为—CHO，—NO2 需转化为—OH，将—CH3 转化 为—CHO， 需先与氯气光照下发生取代反应，然后氯原子水解成醇羟基，最后氧 化成—CHO；将—NO2 转化成—OH 只要运用已知(2)；则以 B 为原料合成 C 的路线 为： 2Cl 光 NaOH   水溶液 2 / O Cu   HCl Fe 23 HCl/ 220水 ℃ ；(5)化合物 B 为 ，B 的同分异构体的结构简式符合分 子中共有 3 种氢原子，无碳氮双键、氧氧单键和—NO2，除了苯环外无其他环， 则可能含有两个酚羟基、一个 N=O 键、两个甲基、一个苯环，有 、 两种结构；或者两个 CH3O-、一个 N=O 键，一个苯环，有 、 两种结构；或者两个甲基、一个酚羟基、一个 O=N-O，一个苯环，结构为 、 。 7．工业上用如下合成路线合成药物甲氧氯普胺。 已知：(1) ； (2) (其中 R、R2、R3、R4、R5 均表示烃基， R1 表示烃基或氢原子)。 请回答下列问题： 24 (1)下列说法中不正确的是________ (填序号)。 A．化合物 A 能形成内盐 B．化合物 B 转化为化合物 E 共经历 3 个取代反应 C．化合物 G 能发生加成反应、还原反应、氧化反应和消去反应 D．甲氧氯普胺的分子式为 C14H21N3O2Cl (2)化合物 G 的结构简式：____________。 (3)写出 B→C 的化学方程式：_______________。 (4)写出符合下列条件的化合物 A(C7H7NO2)的可能的同分异构体的结构简式： ____________。 ①HMNR 及 IR 谱显示，分子中含苯环且苯环上的氢只有 2 种。 ②能发生水解反应及银镜反应。 (5)用环氧乙烷( )与乙醉为主要原料，设计可以合成化合物 F(C6H16N2) 的合成路线(无机试剂任选)__________________。 【答案】(1)CD (2) (3) 25 (4) 、 (5) 【解析】A 和甲醇在浓硫酸的条件下反应应为酯化反应，说明 A 中含有羧基， 结合信息，B 到 C 的反应应为氨基形成肽键的过程，说明 A 中含有氨基，从 C 到 D 的条件分析，A、C 中含有羟基，结合最后产物的结构分析，A 的结构简式为 ，B 的结构简式为 ，C 的结构简式为 。 A 的结构简式为 ，B 的结构简式为 ，C 的结构简式为 ，D 的结构简式为 ，E 为 D 在苯环上的氯代产 物，结构简式为 ，F 的结构简式为 ，G 的结构简式 为 。(1)A 项，化合物 A 含有羧基和氨基，能形成内盐，故正确； B 项，化合物 B 转化到 C，是氨基形成肽键，属于取代反应，C 到 D 为羟基变成 醚键，属于取代反应，D 到化合物 E 为苯环上的取代反应，故共经历 3 个取代反 应，故正确；C 项，化合物 G 含有肽键和氯原子和醚键，有苯环，能发生加成反 26 应、还原反应、氧化反应，不能发生消去反应，故错误；D 项，甲氧氯普胺的分 子式为 C14H18N3O2Cl，故错误。故选 CD。(2)通过信息 2 分析，E 和 F 反应形成肽 键，化合物 G 的结构简式为 ；(3 写出 B→C 为形成肽键的 过程，其化学方程式为 ；(4) 化合物 A(C7H7NO2)的可能的同分异构体①HMNR 及 IR 谱显示，分子中含苯环且苯 环上的氢只有 2 种，说明苯环上连接两个对位取代基。②能发生水解反应及银镜 反应，说明为甲酸酯。其结构简式有 ；(5) 用环氧乙烷( )与乙醇为主要原料，合成化合物 F(C6H16N2)，需要将碳链加长， 根据信息 2 分析，环氧乙烷可以和氨气反应生成有氨基和羟基的物质，乙醇可以 变成卤代烃，氨基和卤素原子方程式取代反应，碳链加长为 6 个碳原子，结构含 有含有一个氮原子和一个羟基，再次利用该原理，羟基变卤素原子，再与氨气反 应即可的产物，合成路线为： 。