专题17 有机推断与合成路线
一、基础练习
1.呋喃酚Ⅷ是合成某杀虫剂的重要中间体，其合成路线如下：
已知：
回答下列问题：
(1)Ⅰ 的名称是_______，Ⅱ 中官能团名称是_______。
(2)Ⅵ中碳原子的杂化方式有_______种。
(3)Ⅲ的沸点比 Ⅱ 高，可能原因：_______。
(4)已知Ⅲ生成Ⅳ为取代反应，写出Ⅲ生成Ⅳ的化学方程式：_______。
(5)写出V的结构简式_______。
(6)化合物Ⅷ有多种同分异构体，请写出其中任意一种满足下列条件的结构简式：_______。
①能与 NaHCO3 反应放出气体；
②核磁共振氢谱峰面积之比为 6：3：2：1。
以 Ⅰ 和 为原料，根据题目信息，写出合成的路线_______。
【答案】(1) 苯酚 酯基 (2)2 (3)因为化合物 Ⅲ含羟基，能形成分子间氢键，使沸点升高(4)+→+HCl
(6)或
【分析】Ⅰ 的名称是苯酚，与在NaOH作用下生成，在AlCl3催化作用下重排生成，再与反应生成，发生重排反应生成，加成环合得，氧化生成，最后水解得到。
【解析】（1）Ⅰ 的名称是苯酚， Ⅱ 中官能团名称是酯基。（2）Ⅵ中碳原子的杂化方式有2种，甲基等饱和碳采用sp3杂化，苯环上的碳及羰基上的碳采用sp2杂化。（3）Ⅲ的沸点比Ⅱ高，可能原因：因为化合物Ⅲ含羟基，能形成分子间氢键，使沸点升高。（4）已知Ⅲ生成Ⅳ为取代反应，Ⅲ生成Ⅳ的化学方程式：+→+HCl。（5）V的结构简式。（6）化合物Ⅷ有多种同分异构体，①能与 NaHCO3 反应放出气体说明含有羧基；②核磁共振氢谱峰面积之比为 6：3：2：1，结构对称，含有一个羧基和三个甲基，其中任意一种满足下列条件的结构简式：或。（7）以 Ⅰ 和 为原料，先合成，通过重排反应得最后环合得到产品，根据题目信息，合成的路线。
2.一种以简单有机物为原料合成某药物中间体K的流程如下：
已知：
回答下列问题：
(1)B的名称是_______(用系统命名法命名)，J中官能团的名称为_______。
(2)F→G的试剂、条件是_______。
(3)已知K是环酯，则J→K的反应类型是_______。
(4)E→F的化学方程式为_______。
(5)在I的芳香族同分异构体中，同时具备下列条件的结构有_______种(不包括立体异构体)。
①能与溶液发生显色反应；②苯环上只含2个取代基；③含3个甲基。
其中，在核磁共振氢谱上有5组峰且峰的面积比为1：1：2：2：9的结构简式为_______。
(6)参照上述合成路线，设计以2-丁醇为原料合成2-甲基丁酸的合成路线_______(其他无机试剂及溶剂任选)。
【答案】(1) 2-甲基丙烯 羟基、羧基 (2)Br2(l)(或液溴)，FeBr3(或Fe) (3)酯化反应(或取代反应)
+CH3Cl+HCl (5) 12
【分析】本题突破口是Ⅰ的结构简式，由Ⅰ逆推可知：A为或，B为，C为，D为，E为苯，F为甲苯，G为，H为，J为，结合K的分子式，K为，据此解答。
【解析】（1）B为，B的名称是2-甲基丙烯，J为，J中官能团的名称为羟基、羧基。（2）F→G是苯环上引入溴原子，则反应的试剂、条件是Br2(l)(或液溴)，FeBr3(或Fe)。（3）已知K是环酯，说明是分子内羟基和羧基的酯化反应，则J→K的反应类型是酯化反应(或取代反应)。（4）E→F是苯环上引入甲基，则反应的化学方程式为+CH3Cl+HCl。（5）①能与溶液发生显色反应；②苯环上只含2个取代基；③含3个甲基，说明苯环上含1个羟基、1个溴戊基。含3个甲基的溴戊基有4种：、、、(—R表示苯基)，溴戊基与羟基位于邻、间、对三种，共12种同分异构体，其中，在核磁共振氢谱上有5组峰且峰的面积比为1：1：2：2：9的结构简式为。（6）2-丁醇首先和溴化氢发生取代反应生成2-溴丁烷，然后2-溴丁烷转化为，最后和二氧化碳反应转化为，则合成2-甲基丁酸的合成路线为。
3.2-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体，其制备流程图如下：
已知：
回答下列问题：
(1)分子中不同化学环境的氢原子共有_______种，共面原子数目最多为_______。
(2)写出①、②的化学反应方程式：_______，第②步反应的类型为____，B的名称为___。
(3)该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B，而是经由①②③三步反应制取B，其目的是_______。
(4)写出⑧的反应试剂和条件：_______；F中含氧官能团的名称为_______。
【答案】(1) 4 13 (2) ＋H2SO4(浓) ＋H2O、＋HNO3(浓)＋H2O 取代反应 2-硝基甲苯(或邻硝基甲苯)
避免苯环上甲基对位的氢原子被硝基取代(或减少副产物，或占位)(4) Cl2/FeCl3(或Cl2/Fe) 羧基
【分析】甲苯与浓硫酸发生对位取代反应生成对甲基苯磺酸，对甲基苯磺酸与浓硝酸发生甲基邻位硝化反应得到，发生酸性水解得到B，B与高锰酸钾反应，甲基被氧化成羧基得到，发生还原反应生成，发生取代反应得到D，D在铁催化条件下发生苯环上的氯代反应生成E，E发生水解得到F，据此分析解答。
【解析】（1）甲苯()分子中不同化学环境的氢原子共有4种，由苯和甲基的空间构型可推断甲苯分子中共面原子数目最多为13个。故答案为：4；13；（2）反应①为与浓硫酸反应，结合的结构可知该步反应为甲基对位氢被磺酸基取代，反应方程式为：＋H2SO4(浓) ＋H2O；反应②为与浓硝酸的硝化反应得到，反应方程式为：＋HNO3(浓)＋H2O，该反应为硝化反应也属于取代反应，由B的结构可知其名称为2-硝基甲苯(或邻硝基甲苯)，故答案为：＋H2SO4(浓) ＋H2O、＋HNO3(浓)＋H2O；取代反应；2-硝基甲苯(或邻硝基甲苯)；（3）由①②③三步反应制取B的信息可知，若甲苯直接硝化，甲苯中甲基的邻位和对位均可发生硝化反应，有副产物生成。（4）由D()和F()的结构简式可推知E中含有氯原子，苯环上引入氯原子的方法是在Fe或FeCl3作催化剂的条件下与Cl2发生取代反应；F()的含氧官能团为羧基。
4.酮基布洛芬片是用于治疗各种关节炎、强直性脊柱炎引起的关节肿痛以及痛经、牙痛、术后痛和癌性痛等的非处方药。其合成路线如图所示：
(1)A的化学名称为_______。
(2)B中官能团的名称为_______，B→C的反应类型为_______。
(3)写出E的结构简式：_______。
(4)中C原子的杂化方式有_______。
(5)H为C的同分异构体，则符合下列条件的H有_______种。
①除苯环外不含其他环状结构
②含有硝基，且直接连在苯环上
③分子中无甲基
以乙烷和碳酸二甲酯()为原料(无机试剂任选)，设计制备异丁酸的一种合成路线___________。
【答案】(1)3-甲基苯甲酸 (2) 羧基、氯原子 取代反应 (3) (4)sp3、sp2 (5)3
【分析】B和NaCN反应生成C，C与SOCl2反应生成D，根据B、D的结构简式可知C是 ；和苯反应生成E，根据E的分子式，由F的结构简式逆推，可知E的结构简式为；
【解析】（1）的化学名称为间3-基苯甲酸;（2）B是，含有官能团的名称为羧基、氯原子，B→C是中的氯原子被-CN代替，反应类型为取代反应；（3）和苯反应生成E，根据E的分子式，由F的结构简式逆推，可知E的结构简式为；（4）中单键C原子的杂化方式为sp3，双键C原子的杂化方式为sp2；（5）①除苯环外不含其他环状结构；②含有硝基，且直接连在苯环上；③分子中无甲基，符合条件的的同分异构体，苯环上有2个取代基-NO2、-CH2-C≡CH，有3种结构；（6）乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成氯乙烷，氯乙烷和NaCN发生取代反应生成CH3CH2CN；CH3CH2CN和碳酸二甲酯发生取代反应生成，在酸性条件下生成，合成路线为。
5.普瑞巴林(pregabalin)常用于治疗糖尿病和带状疱疹引起的神经痛，其合成路线如下：
已知：
i.R1CHO+R2-CH2COOR+H2O
ii.RCOOH+CO(NH2)2RCONH2+NH3↑+CO2↑
回答下列问题：
(1)A的化学名称为_______。
(2)B的结构简式为_______。
(3)反应②的反应类型是_______。
(4)D中有_______个手性碳原子。
(5)写出反应④的化学方程式_______。
(6)H是G的同系物，其碳原子数比G少四个，则H可能的结构(不考虑立体异构)有_______种，其中-NH2在链端的有_______(写结构简式)。
【答案】(1)3-甲基丁醛或异戊醛 (2) (3)加成反应 (4)2
＋CO(NH2)2+CO2↑＋NH3↑+H2O
5 、
【分析】根据A的结构简式，A属于醛，按照系统命名的原则，该有机物A的名称为3-甲基丁醛；对比B和C的结构简式，C中不含有碳碳双键，B→C的反应类型为加成反应，以此解题。
【解析】（1）根据A的结构简式，A属于醛，按照系统命名的原则，该有机物A的名称为3-甲基丁醛；（2）对比A和C的结构简式，A与NCCH2COOCH3发生已知(i)的反应，NCCH2COOCH3中的亚甲基上C与醛基上的碳原子以碳碳双键相连，同时生成水，则B的结构简式为；（3）对比B和C的结构简式，C中不含有碳碳双键，B→C的反应类型为加成反应。（4）根据手性碳原子的定义，有机物D中含有的手性碳原子有2个，即；（5）根据已知ii可知，反应④的反应方程式为＋CO(NH2)2+CO2↑＋NH3↑+H2O；（6）H是G的同系物，碳原子比G少四个，即H中有四个碳原子，与G具有相同的官能团，H中应含有氨基和羧基，H可能的结构简式为，结构简式还可能是，结构简式还可能是，还可能是，有1种结构，还可能是，共有5种；其中-NH2在链端的有：、。
6.褪黑素是由松果体产生的一种胺类激素，在调节昼夜节律及睡眠-觉醒方面发挥重要作用。某研究小组以乙炔为原料，设计合成路线如下(部分反应条件已省略)：
已知：
①褪黑素结构为：
②
③无水乙酸钠在碱石灰作用下发生反应：
回答下列问题：
(1)A的名称为_______；B→C的反应类型为_______。
(2)D中所含官能团的名称为_______；E的结构简式为_______。
(3)写出符合下列条件的H的一种同分异构体(不考虑立体异构)的结构简式_______。
ⅰ.含有3个六元环，其中1个是苯环；
ⅱ.含有结构，不含N—H键；
ⅲ.含有4种不同化学环境的氢原子。
(4)I→J反应的化学方程式为_______。
(5)已知：，综合上述信息，写出由二氯甲烷和乙醇制备 的合成路线(无机试剂、有机溶剂任选)_______。
【答案】(1) 氯乙烯 取代反应 (2) 酯基和氨基
（3）
(4) +NaOH+Na2CO3
(5)
【分析】HC≡CH和HCl在HgCl2催化下生成A结合A的分子式可知，A为CH2=CHCl，A和NaCN发生
取代反应生成B，结合B的分子式可知，B为CH2=CHCN，B和M发生加成反应生成D，根据D的结构简式及M的分子式知，M为 ，C和氢气发生加成反应生成D，D比C多4个氢原子，则C中-C≡N完全和氢气发生加成反应，则D为 ，D发生取代反应生成E，E发生水解反应然后酸化得到F，根据F的结构简式及E的分子式知，E为 ， H发生水解反应生成I，根据I的化学式知，I为 ，I和碱石灰反应生成J，J发生取代反应生成褪黑素，则J为；（5）以二氯甲烷和乙醇为原料合成有机物 ，二氯甲烷和NaCN发生取代反应生成NCCH2CN，NCCH2CN和氢气发生加成反应生成H2NCH2CH2CH2NH2，NCCH2CN发生水解反应生成HOOCCH2COOH，CH3CH2OH和HOOCCH2COOH发生转化反应得到CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3，CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3和H2NCH2CH2CH2NH2发生取代反应得到目标产物，据此分析解题。
【解析】（1）由分析可知，A的结构简式为：CH2=CHCl，则名称为氯乙烯，B→C即CH2=CHCl+NaCN
CH2=CHCN+NaCl，该反应的反应类型为取代反应，故答案为：氯乙烯；取代反应；（2）由分析可知，D的结构简式为： ，故D中所含官能团的名称为酯基和氨基，E的结构简式为 ；（3）H的同分异构体符合下列条件：ⅰ.含有3个六元环，其中1个是苯环；ⅱ.含有结构，不含N—H键；ⅲ.含有4种不同化学环境的氢原子，结构对称，符合条件的结构简式有；（4）由分析可知，I的结构简式为：，J的结构简式为：，结合已知信息③可知，I→J反应的化学方程式为+NaOH+Na2CO3；（5）以二氯甲烷和乙醇为原料合成有机物，二氯甲烷和NaCN发生取代反应生成NCCH2CN，NCCH2CN和氢气发生加成反应生成H2NCH2CH2CH2NH2，NCCH2CN发生水解反应生成HOOCCH2COOH，CH3CH2OH和HOOCCH2COOH发生转化反应得到CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3，CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3和H2NCH2CH2CH2NH2发生取代反应得到目标产物，由此确定合成路线如下：。
7.有机物F对新型冠状肺炎有一定治疗作用。F的合成路线如下图所示(Ar表示芳香烃基)：
(1)对苯二酚在水中的溶解性大于苯酚，原因为_______。
(2)对苯二酚转化为A的目的是_______。
(3)写出与C互为同分异构体，且符合下列条件的某芳香族化合物可能的结构简式_______。
①与FeCl3不发生显色反应；②可发生水解反应和银镜反应；③核磁共振氢谱有4组峰。(已知结构具有较强的氧化性，与还原性原子团不能共存)
(4)D→E的转化率大约为78.6%，主要原因是生成副产物H(分子中含有一个七元环)，则H的结构简式为_______。
(5)请以和为原料，利用题中所给信息设计合成的路线______ (题中有机试剂可选用)
【答案】(1)对苯二酚分子中羟基比苯酚多一个，与水分子形成的分子间氢键更多 (2)保护酚羟基，防止其与乙酰氯反应 (3) (4)
【分析】对苯二酚与(CH3CO)2发生取代反应产生A，A与CH3COCl发生取代反应产生B是，B与NaOH水溶液共热发生酯基的水解反应，然后酸化可得C，C与ArCOCl、K2CO3发生取代反应产生D，D中酚羟基与羰基之间先发生加成，再发生醇的消去反应生成E，E分子中的碳碳双键与H2在一定条件下发生加成反应(或还原反应)产生F。
【解析】（1）对苯二酚在水中的溶解性大于苯酚，这是由于羟基是亲水基，对苯二酚分子中羟基比苯酚多一个，与水分子形成的分子间氢键更多，因此水溶性更大；（2）根据图示可知对苯二酚显转化为A，A发生反应产生，然后在碱性条件下水解，经酸化产生C时又转化为羟基，这是为了保护酚羟基，防止其与乙酰氯反应；（3）C是，C的同分异构体满足条件：①与FeCl3不发生显色反应，说明分子结构中无酚羟基；②可发生水解反应和银镜反应，说明含有—OOCH；③核磁共振氢谱有4组峰，说明物质分子中含有4种不同位置的H原子，则C的同分异构体结构简式是；（4）D→E的转化率大约为78.6%，主要原因是生成副产物H(分子中含有一个七元环)，则H的结构简式为；（5）与O2在Cu催化下加热，发生氧化反应产生，该物质与K2CO3、发生反应产生，与CH3COONa、CH3COOH发生反应产生，该物质与Br2发生加成反应产生，故以和为原料合成的路线为：。
8.化合物H是用于治疗慢性阻塞性肺病奥达特罗的合成中间体，其合成路线如下：
已知：Ⅰ.代表
Ⅱ.
回答下列问题：
(1)A的名称为_______；B中官能团的名称为_______；
(2)D→E的反应类型为_______，反应⑤条件中的作用是_______；
(3)有机物M的分子式为，则M→H的反应方程式为_______；
(4)有机物N是反应②过程中的副产物，其分子式为，则N的结构简式为；_______；
(5)设计以苯酚和光气(COCl2)为原料合成的合成路线。______
【答案】(1) 对苯二酚(或1，4－苯二酚) 羟基(酚羟基)、羰基(酮基)(2) 还原反应 与生成的HCl反应，促进平衡正向移动，提高原料利用率 (3)+NaOH +NaBr+H2O (4) (或写成：)
(5)
【分析】根据A生成B的反应条件可知该反应与信息Ⅱ类似，根据B的结构简式可知A应为；有机物M的分子式为C17H16O4NBr，而G的分子式为C17H14O4NBr，可知G生成M的过程中发生了酮羰基与氢气的加成，所以M为。
【解析】（1）A的结构简式为，有两个处于对位的酚羟基，所以名称为对苯二酚(或1，4－苯二酚)；根据B的结构简式可知其官能团为酚羟基、羰基；（2）对比D和E的结构简式可知D中硝基变为氨基，应为还原反应；根据E和F的结构简式可知E生成F的过程为取代反应，反应过程中会有HCl生成，碳酸钾可以与生成的HCl反应，促进平衡正向移动，提高原料利用率；（3）M的结构简式为，该反应的化学方程式为+NaOH +NaBr+H2O；（4）根据B、C的结构简式可知该过程中B中的一个酚羟基上的氢原子被取代，根据反应机理和副产物的分子式可知，副产物应是两个酚羟基上的氢原子都被取代，所以N为 (或写成：)；（5）苯酚为，类比C生成F的过程可知由苯酚和光气(COCl2)为原料合成的路线为。
9.有机物G能用于合成多种药物和农药，下面是G的一种合成路线如图：
已知：
①(苯胺，呈碱性，易被氧化)
②苯胺和甲基吡啶()互为同分异构体，并具有芳香性
回答下列问题：
(1)A的名称为_____；C中官能团的名称为_____。
(2)③的化学方程式为_____，反应类型为_____。
(3)E的结构简式为_____，1molE在反应⑤过程中最多消耗_____molNaOH。
(4)G的芳香性同系物M的分子式为C11H13O4N，满足下列条件的M有_____种，写出其中一种同分异构体的结构简式：_____。
①分子结构中含一个六元环，且环上一氯代物只有一种
②1mol该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2
③磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为6∶4∶2∶1
已知：苯环上有烷烃基时，新引入的取代基连在苯环的邻、对位：苯环上有羧基时，新引入的取代基连在苯环的间位。根据题中的信息，设计以甲苯为原料合成有机物的流程图(无机试剂任选)______。
【答案】(1) 3-甲基苯酚 羧基和酯基(2) +HNO3+H2O 取代反应 (3) 3
4
【分析】由题干流程图可知，A和乙酰氯反应生成和HCl，则A为，C(
硝化反应生成D()，D在Fe/ HCl条件下还原为E，由已知信息①可知E为，E先在NaOH溶液中水解再酸化得到F，据此分析解答。
【解析】（1）由分析可知A为，其名称为3-甲基苯酚；由C的结构式可知，含有官能团的名称为羧基和酯基；（2）过程③是硝化反应生成D，其化学方程式为+HNO3+H2O，其反应类型为取代反应；（3）由分析可知E的结构简式为；E中存在羧基和酯基，并且酯基水解后生成乙酸和酚羟基，所以1molE在反应⑤过程中最多消耗3mol NaOH；（4）M的分子式为C11H13O4N， 1mol该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2，表明该物质含有两个羧基，磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为6∶4∶2∶1，表明该物质有四种环境的H，个数比为6∶4∶2∶1，并且该分子结构中含一个六元环，且环上一氯代物只有一种，则满足条件的M有4种，分别为、、、；（5）和浓硝酸在浓硫酸、加热条件下发生取代反应生成，被酸性高锰酸钾氧化为，被Fe和HCl还原为，则合成路线为。
10.布洛芬为非甾体抗炎药，可用于缓解疼痛，其合成路线如图：请回答下列问题：
(1)A的名称是_______，B生成C的反应类型为_______，D中所含官能团的名称是_______。
(2)D中含有手性碳原子的个数为_______。
(3)试剂X是新制的氢氧化铜悬浊液，请写出E与试剂X反应的化学方程式_______
(4)G是比F少5个的芳香族化合物，G的同分异构体中，同时满足如下条件的有_______种(不考虑立体异构)。其中核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为的结构简式为_______。
条件：(a)苯环上的取代基无环状结构；
(b)能与自身2倍物质的量的反应。
(5)根据上述信息和所学知识，写出以、、为原料合成的路线_______(其他试剂任选)。
【答案】(1) 甲苯(甲基苯) 取代反应 酯基、醚键 (2)2
10 、
【分析】A和丙烯发生加成反应生成B，B发生取代反应生成C，C发生取代反应生成D，D经过和NaOH、HCl等反应，最终生成E，E被氧化、再酸化得到F。
【解析】（1）根据A的结构得到A的名称是甲苯；根据分析，B发生取代反应生成C；根据D的结构简式，D中所含官能团的名称是酯基、醚键；（2）根据D的结构简式，六元环右侧最长的碳链上，与苯环相连的第一个和第二个碳原子为手性碳原子，故共有2个手性碳原子；（3）E中醛基能与新制氢氧化铜反应，化学方程式为；；（4）G是比F少5个CH2的芳香族化合物，则G含有8个碳原子，F为酸，根据苯环上的取代基无环状结构；能与自身2倍物质的量的NaOH反应，说明G的同分异构体中含有酚酸酯和甲基，或者是两个酚羟基和一个 CH=CH2，或者是 OOCCH3；当是酚酸酯和甲基时，有邻、间、对三种；当是两个酚羟基和一个 CH=CH2时，两个酚羟基在邻位，有2种结构，当两个酚羟基在间位，有3种结构，当两个酚羟基在对位，有1种结构；当是 OOCCH3时，有1种结构，因此G的同分异构体中，同时满足条件的有10种；其中核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为3：2：2：1的结构简式为、；（5）与ClCH2COOC2H5在EtONa作用下反应生成，在第一步NaOH，第二步HCl作用下生成，在银氨溶液作用下反应、再酸化生成，和(CH3)2CHOH在浓硫酸作用下发生酯化反应生成，其合成路线为： 。
二、真题练习
11.(2022·北京卷)碘番酸可用于X射线的口服造影液，其合成路线如图所示。
已知：R-COOH+R’-COOH+H2O
（1）A可发生银镜反应，其官能团为___________。
（2）B无支链，B的名称为___________；B的一种同分异构体中只有一种环境氢，其结构简式为___________。
（3）E是芳香族化合物，的方程式为___________。
（4）G中有乙基，则G的结构简式为___________。
（5）碘番酸中的碘在苯环不相邻的碳原了上，碘番酸的相对分了质量为571，J的相对分了质量为193。则碘番酸的结构简式为___________。
（6）通过滴定法来确定口服造影液中碘番酸的质量分数。
第一步 取样品，加入过量粉，溶液后加热，将I元素全部转为，冷却，洗涤。
第二步 调节溶液，用溶液滴定至终点，用去。已知口服造影液中无其他含碘物质，则碘番酸质量分数为___________。
【答案】（1）醛基 （2） ①. 丁酸 ②.
（3）+HNO3+H2O
（4） （5） （6）
【解析】由题给信息和有机物的转化关系可知，CH3CH2CH2CHO发生氧化反应生成CH3CH2CH2COOH，则A为CH3CH2CH2CHO、B为CH3CH2CH2COOH；CH3CH2CH2COOH发生信息反应生成，则D为；在浓硫酸作用下，与发烟硝酸共热发生硝化反应生成，则E为、F为；在催化剂作用下，与反应生成CH3CH2CH2COOH和，则G为；与在镍做催化剂条件下，与铝、氢氧化钠发生还原反应后，调节溶液pH生成，与氯化碘发生取代反应生成，则碘番酸的结构简式为。
（1）由分析可知，能发生银镜反应的A的结构简式为CH3CH2CH2CHO，官能团为醛基，故答案为：醛基；
（2）由分析可知，无支链的B的结构简式为CH3CH2CH2COOH，名称为丁酸，丁酸的同分异构体中只有一种环境氢说明同分异构体分子的结构对称，分子中含有2个醚键和1个六元环，结构简式为，故答案为：丁酸；；
（3）由分析可知，E→F的反应为在浓硫酸作用下，与发烟硝酸共热发生硝化反应生成和水，反应的化学方程式为+HNO3+H2O；
（4）由分析可知，含有乙基的G的结构简式为；
（5）由分析可知，相对分了质量为571碘番酸的结构简式为；
（6）由题给信息可知，和硝酸银之间存在如下关系：3I—3AgNO3，由滴定消耗cmLbmol/L硝酸银可知，碘番酸的质量分数为。
12.（2022·湖北卷）化合物F是制备某种改善睡眠药物的中间体，其合成路线如下：
回答下列问题：
（1）的反应类型是___________。
（2）化合物B核磁共振氢谱的吸收峰有___________组。
（3）化合物C的结构简式为___________。
（4）的过程中，被还原的官能团是___________，被氧化的官能团是___________。
（5）若只考虑氟的位置异构，则化合物F的同分异构体有___________种。
（6）已知、和的产率分别为70%、82%和80%，则的总产率为___________。
（7）配合物可催化转化中键断裂，也能催化反应①：
反应①：
为探究有机小分子催化反应①的可能性，甲、乙两个研究小组分别合成了有机小分子(结构如下图所示)。在合成的过程中，甲组使用了催化剂，并在纯化过程中用沉淀剂除；乙组未使用金属催化剂。研究结果显示，只有甲组得到的产品能催化反应①。
根据上述信息，甲、乙两组合成的产品催化性能出现差异的原因是___________。
【答案】（1）取代反应(或酯化反应) （2）5 （3）
（4）酯基 碳碳双键 （5）5 （6）45.92%
（7）甲组使用的Pd催化剂未完全除尽，继续催化反应①
【解析】A→B条件为甲醇和浓硫酸，该反应为酯化反应，B→C，条件为CH3I和有机强碱，结合C的分子式以及D的结构简式可分析得出C的结构简式为，C与CH2=CHCH2Br发生取代反应生成D，由E的结构可分析出，D中酯基被还原成醇羟基，碳碳双键被氧化成羧基，然后发生酯化反应生成E，E与Pd配合物在碱的催化下反应生成F。
（1）A→B条件为甲醇和浓硫酸，根据A和B的结构简式可分析出，该反应为酯化反应，属于取代反应；
（2）核磁共振氢谱的吸收峰数目等于有机物中氢元素的种类，即有多少种化学环境不同的氢原子，由B的结构简式可知，B中有5种H，所以核磁共振氢谱有五组吸收峰；
（3）B与CH3I反应生成C，结合D的结构简式可推测出C的结构简式为；
（4）E结构中存在环状酯结构，采用逆推的方式可得到，存在羧基和醇羟基，再结合两种官能团的位置及支链中碳原子的个数，可推得D中碳碳双键被氧化，酯基被还原；
（5）只考虑氟的位置异构， F中氟原子没取代之前只有6种类型氢原子，如图：，取代后有6种氟代物，除去F本身，应为5种同分异构体；
（6）的过程中，分成三步进行，且三步反应、和的产率分别为70%、82%和80%，则的产率=70%82%80%=45.92%；
（7）甲乙两组合成的小分子催化剂结构相同，但只有使用了催化剂的甲组才能催化反应①，而乙组不能催化反应①，说明有机小分子S-1不是反应①的催化剂，根据已知条件，配合物也能催化反应①，可推测，金属Pd在催化甲组合成S-1后，并没有完全除尽，有残留，所以最终其催化作用的依然为金属Pd。
13.（2022·广东卷）基于生物质资源开发常见的化工原料，是绿色化学的重要研究方向。以化合物I为原料，可合成丙烯酸V、丙醇VII等化工产品，进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
（1）化合物I的分子式为_______，其环上的取代基是_______(写名称)。
（2）已知化合物II也能以II′的形式存在。根据II′的结构特征，分析预测其可能的化学性质，参考①的示例，完成下表。
序号 结构特征 可反应的试剂 反应形成的新结构 反应类型
① 加成反应
② _______ _______ _______ 氧化反应
③ _______ _______ _______ _______
（3）化合物IV能溶于水，其原因是_______。
（4）化合物IV到化合物V的反应是原子利用率的反应，且与化合物a反应得到，则化合物a为_______。
（5）化合物VI有多种同分异构体，其中含结构的有_______种，核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为_______。
（6）选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料，参考上述信息，制备高分子化合物VIII的单体。
写出VIII的单体的合成路线_______(不用注明反应条件)。
【答案】（1）C5H4O2 醛基
（2） ② -CHO O2 -COOH ③ -COOH CH3OH - COOCH3 酯化反应(取代反应)
（3）Ⅳ中羟基能与水分子形成分子间氢键
（4）乙烯 （5）2
（6）
【解析】
（1）根据化合物Ⅰ的结构简式可知，其分子式为C5H4O2；其环上的取代基为醛基，故答案为：C5H4O2；醛基；
（2）②化合物Ⅱ'中含有的-CHO可以被氧化为-COOH，故答案为：-CHO；O2；-COOH；
③化合物Ⅱ'中含有-COOH，可与含有羟基的物质(如甲醇)发生酯化反应生成酯，故答案为：-COOH；CH3OH；- COOCH3；酯化反应(取代反应)；
（3）化合物Ⅳ中含有羟基，能与水分子形成分子间氢键，使其能溶于水，故答案为：Ⅳ中羟基能与水分子形成分子间氢键；
（4）化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应是原子利用率100%的反应，且1 molⅣ与1 mola反应得到2molV，则a的分子式为C2H4，为乙烯，故答案为：乙烯；
（5）化合物Ⅵ的分子式为C3H6O，其同分异构体中含有，则符合条件的同分异构体有和，共2种，其中核磁共振氢谱中只有一组峰的结构简式为；
（6）根据化合物Ⅷ的结构简式可知，其单体为，其原料中的含氧有机物只有一种含二个羧基的化合物，原料可以是，发生题干Ⅳ→V的反应得到，还原为，再加成得到，和发生酯化反应得到目标产物，则合成路线为。
14.（2022·江苏卷）化合物G可用于药用多肽的结构修饰，其人工合成路线如下：
（1）A分子中碳原子的杂化轨道类型为_______。
（2）B→C的反应类型为_______。
（3）D的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：_______。
①分子中含有4种不同化学环境的氢原子；②碱性条件水解，酸化后得2种产物，其中一种含苯环且有2种含氧官能团，2种产物均能被银氨溶液氧化。
（4）F的分子式为，其结构简式为_______。
（5）已知：(R和表示烃基或氢，表示烃基)；
写出以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)_______。
【答案】（1）sp2和sp3
（2）取代反应 （3）
（4） （5）
【解析】A（）和CH3I发生取代反应生成B（）；B和SOCl2发生取代反应生成C（）；C和CH3OH发生取代反应生成D（）；D和NH2OH发生反应生成E（）；E经过还原反应转化为F，F再转化为G，其中F和G的分子式都是C12H17NO2，则F为，F和G互为手性异构体。
（1）A分子中，苯环上的碳原子和双肩上的碳原子为sp2杂化，亚甲基上的碳原子为sp3杂化，即A分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2和sp3。
（2）B→C的反应中，B中的羟基被氯原子代替，该反应为取代反应。
（3）D的分子式为C12H14O3，其一种同分异构体在碱性条件水解，酸化后得2种产物，其中一种含苯环且有2种含氧官能团，2种产物均能被银氨溶液氧化，说明该同分异构体为酯，且水解产物都含有醛基，则水解产物中，有一种是甲酸，另外一种含有羟基和醛基，该同分异构体属于甲酸酯；同时，该同分异构体分子中含有4种不同化学环境的氢原子，则该同分异构体的结构简式为。
（4）由分析可知，F的结构简式为。
（5）根据已知的第一个反应可知，与CH3MgBr反应生成，再被氧化为，根据已知的第二个反应可知，可以转化为，根据流程图中D→E的反应可知，和NH2OH反应生成；综上所述，的合成路线为：。
15.（2022·全国乙卷）左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一，以下是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化，忽略立体化学)：
已知：化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。
回答下列问题：
（1）A的化学名称是_______。
（2）C的结构简式为_______。
（3）写出由E生成F反应的化学方程式_______。
（4）E中含氧官能团的名称为_______。
（5）由G生成H的反应类型为_______。
（6）I是一种有机物形成的盐，结构简式为_______。
（7）在E的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为_______种。
(a)含有一个苯环和三个甲基；
(b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳；
(c)能发生银镜反应，不能发生水解反应。
上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6：3：2：1)的结构简式为_______。
【答案】（1）3-氯丙烯 （2） （3）+H2O
（4）羟基、羧基 （5）取代反应
（6） （7）10 、
【解析】
【分析】A发生氧化反应生成B，B与C在NaNH2、甲苯条件下反应生成D，对比B、D的结构简式，结合C的分子式C8H7N，可推知C的结构简式为；D与30%Na2CO3反应后再酸化生成E，E在浓硫酸、甲苯条件下反应生成F，F不能与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2，F中不含羧基，F的分子式为C11H10O2，F在E的基础上脱去1个H2O分子，说明E发生分子内酯化生成F，则F的结构简式为；F与(C2H5)2NH在AlCl3、甲苯条件下反应生成G，G与SOCl2、甲苯反应生成H，H的分子式为C15H20ClNO，H与I反应生成J，结合G、J的结构简式知，H的结构简式为；I的分子式为C8H4KNO2，I是一种有机物形成的盐，则I的结构简式为；据此作答。
（1）A的结构简式为CH2=CHCH2Cl，属于氯代烯烃，其化学名称为3-氯丙烯。
（2）根据分析，C的结构简式为。
（3）E的结构简式为，F的结构简式为，E生成F的化学方程式为+H2O。
（4）E的结构简式为，其中含氧官能团的名称为（醇）羟基、羧基。
（5）G的结构简式为，H的结构简式为，G与SOCl2发生取代反应生成H。
（6）根据分析，I的结构简式为。
（7）E的结构简式为，E的分子式为C11H12O3，不饱和度为6；E的同分异构体与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2，结合分子式中O原子的个数，说明含1个羧基，能发生银镜反应、不能发生水解反应说明还含1个醛基；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有3种位置；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有6种位置；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有1种位置；故符合题意的同分异构体共有3+6+1=10种；上述同分异构体经银镜反应后酸化所得产物中核磁共振氢谱显示有4组氢且氢原子数量比为6：3：2：1的结构简式为、。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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专题17 有机推断与合成路线
一、基础练习
1.呋喃酚Ⅷ是合成某杀虫剂的重要中间体，其合成路线如下：
已知：
回答下列问题：
(1)Ⅰ 的名称是_______，Ⅱ 中官能团名称是_______。
(2)Ⅵ中碳原子的杂化方式有_______种。
(3)Ⅲ的沸点比 Ⅱ 高，可能原因：_______。
(4)已知Ⅲ生成Ⅳ为取代反应，写出Ⅲ生成Ⅳ的化学方程式：_______。
(5)写出V的结构简式_______。
(6)化合物Ⅷ有多种同分异构体，请写出其中任意一种满足下列条件的结构简式：_______。
①能与 NaHCO3 反应放出气体；
②核磁共振氢谱峰面积之比为 6：3：2：1。
以 Ⅰ 和 为原料，根据题目信息，写出合成的路线_______。
2.一种以简单有机物为原料合成某药物中间体K的流程如下：
已知：
回答下列问题：
(1)B的名称是_______(用系统命名法命名)，J中官能团的名称为_______。
(2)F→G的试剂、条件是_______。
(3)已知K是环酯，则J→K的反应类型是_______。
(4)E→F的化学方程式为_______。
(5)在I的芳香族同分异构体中，同时具备下列条件的结构有_______种(不包括立体异构体)。
①能与溶液发生显色反应；②苯环上只含2个取代基；③含3个甲基。
其中，在核磁共振氢谱上有5组峰且峰的面积比为1：1：2：2：9的结构简式为_______。
(6)参照上述合成路线，设计以2-丁醇为原料合成2-甲基丁酸的合成路线_______(其他无机试剂及溶剂任选)。
3.2-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体，其制备流程图如下：
已知：
回答下列问题：
(1)分子中不同化学环境的氢原子共有_______种，共面原子数目最多为_______。
(2)写出①、②的化学反应方程式：_______，第②步反应的类型为____，B的名称为___。
(3)该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B，而是经由①②③三步反应制取B，其目的是_______。
(4)写出⑧的反应试剂和条件：_______；F中含氧官能团的名称为_______。
4.酮基布洛芬片是用于治疗各种关节炎、强直性脊柱炎引起的关节肿痛以及痛经、牙痛、术后痛和癌性痛等的非处方药。其合成路线如图所示：
(1)A的化学名称为_______。
(2)B中官能团的名称为_______，B→C的反应类型为_______。
(3)写出E的结构简式：_______。
(4)中C原子的杂化方式有_______。
(5)H为C的同分异构体，则符合下列条件的H有_______种。
①除苯环外不含其他环状结构
②含有硝基，且直接连在苯环上
③分子中无甲基
以乙烷和碳酸二甲酯()为原料(无机试剂任选)，设计制备异丁酸的一种合成路线___________。
5.普瑞巴林(pregabalin)常用于治疗糖尿病和带状疱疹引起的神经痛，其合成路线如下：
已知：
i.R1CHO+R2-CH2COOR+H2O
ii.RCOOH+CO(NH2)2RCONH2+NH3↑+CO2↑
回答下列问题：
(1)A的化学名称为_______。
(2)B的结构简式为_______。
(3)反应②的反应类型是_______。
(4)D中有_______个手性碳原子。
(5)写出反应④的化学方程式_______。
(6)H是G的同系物，其碳原子数比G少四个，则H可能的结构(不考虑立体异构)有_______种，其中-NH2在链端的有_______(写结构简式)。
6.褪黑素是由松果体产生的一种胺类激素，在调节昼夜节律及睡眠-觉醒方面发挥重要作用。某研究小组以乙炔为原料，设计合成路线如下(部分反应条件已省略)：
已知：
①褪黑素结构为：
②
③无水乙酸钠在碱石灰作用下发生反应：
回答下列问题：
(1)A的名称为_______；B→C的反应类型为_______。
(2)D中所含官能团的名称为_______；E的结构简式为_______。
(3)写出符合下列条件的H的一种同分异构体(不考虑立体异构)的结构简式_______。
ⅰ.含有3个六元环，其中1个是苯环；
ⅱ.含有结构，不含N—H键；
ⅲ.含有4种不同化学环境的氢原子。
(4)I→J反应的化学方程式为_______。
(5)已知：，综合上述信息，写出由二氯甲烷和乙醇制备 的合成路线(无机试剂、有机溶剂任选)_______。
7.有机物F对新型冠状肺炎有一定治疗作用。F的合成路线如下图所示(Ar表示芳香烃基)：
(1)对苯二酚在水中的溶解性大于苯酚，原因为_______。
(2)对苯二酚转化为A的目的是_______。
(3)写出与C互为同分异构体，且符合下列条件的某芳香族化合物可能的结构简式_______。
①与FeCl3不发生显色反应；②可发生水解反应和银镜反应；③核磁共振氢谱有4组峰。(已知结构具有较强的氧化性，与还原性原子团不能共存)
(4)D→E的转化率大约为78.6%，主要原因是生成副产物H(分子中含有一个七元环)，则H的结构简式为_______。
(5)请以和为原料，利用题中所给信息设计合成的路线______ (题中有机试剂可选用)
8.化合物H是用于治疗慢性阻塞性肺病奥达特罗的合成中间体，其合成路线如下：
已知：Ⅰ.代表
Ⅱ.
回答下列问题：
(1)A的名称为_______；B中官能团的名称为_______；
(2)D→E的反应类型为_______，反应⑤条件中的作用是_______；
(3)有机物M的分子式为，则M→H的反应方程式为_______；
(4)有机物N是反应②过程中的副产物，其分子式为，则N的结构简式为；_______；
(5)设计以苯酚和光气(COCl2)为原料合成的合成路线。______
9.有机物G能用于合成多种药物和农药，下面是G的一种合成路线如图：
已知：
①(苯胺，呈碱性，易被氧化)
②苯胺和甲基吡啶()互为同分异构体，并具有芳香性
回答下列问题：
(1)A的名称为_____；C中官能团的名称为_____。
(2)③的化学方程式为_____，反应类型为_____。
(3)E的结构简式为_____，1molE在反应⑤过程中最多消耗_____molNaOH。
(4)G的芳香性同系物M的分子式为C11H13O4N，满足下列条件的M有_____种，写出其中一种同分异构体的结构简式：_____。
①分子结构中含一个六元环，且环上一氯代物只有一种
②1mol该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2
③磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为6∶4∶2∶1
已知：苯环上有烷烃基时，新引入的取代基连在苯环的邻、对位：苯环上有羧基时，新引入的取代基连在苯环的间位。根据题中的信息，设计以甲苯为原料合成有机物的流程图(无机试剂任选)______。
10.布洛芬为非甾体抗炎药，可用于缓解疼痛，其合成路线如图：请回答下列问题：
(1)A的名称是_______，B生成C的反应类型为_______，D中所含官能团的名称是_______。
(2)D中含有手性碳原子的个数为_______。
(3)试剂X是新制的氢氧化铜悬浊液，请写出E与试剂X反应的化学方程式_______
(4)G是比F少5个的芳香族化合物，G的同分异构体中，同时满足如下条件的有_______种(不考虑立体异构)。其中核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为的结构简式为_______。
条件：(a)苯环上的取代基无环状结构；
(b)能与自身2倍物质的量的反应。
(5)根据上述信息和所学知识，写出以、、为原料合成的路线_______(其他试剂任选)。
二、真题练习
11.(2022·北京卷)碘番酸可用于X射线的口服造影液，其合成路线如图所示。
已知：R-COOH+R’-COOH+H2O
（1）A可发生银镜反应，其官能团为___________。
（2）B无支链，B的名称为___________；B的一种同分异构体中只有一种环境氢，其结构简式为___________。
（3）E是芳香族化合物，的方程式为___________。
（4）G中有乙基，则G的结构简式为___________。
（5）碘番酸中的碘在苯环不相邻的碳原了上，碘番酸的相对分了质量为571，J的相对分了质量为193。则碘番酸的结构简式为___________。
（6）通过滴定法来确定口服造影液中碘番酸的质量分数。
第一步 取样品，加入过量粉，溶液后加热，将I元素全部转为，冷却，洗涤。
第二步 调节溶液，用溶液滴定至终点，用去。已知口服造影液中无其他含碘物质，则碘番酸质量分数为___________。
12.（2022·湖北卷）化合物F是制备某种改善睡眠药物的中间体，其合成路线如下：
回答下列问题：
（1）的反应类型是___________。
（2）化合物B核磁共振氢谱的吸收峰有___________组。
（3）化合物C的结构简式为___________。
（4）的过程中，被还原的官能团是___________，被氧化的官能团是___________。
（5）若只考虑氟的位置异构，则化合物F的同分异构体有___________种。
（6）已知、和的产率分别为70%、82%和80%，则的总产率为___________。
（7）配合物可催化转化中键断裂，也能催化反应①：
反应①：
为探究有机小分子催化反应①的可能性，甲、乙两个研究小组分别合成了有机小分子(结构如下图所示)。在合成的过程中，甲组使用了催化剂，并在纯化过程中用沉淀剂除；乙组未使用金属催化剂。研究结果显示，只有甲组得到的产品能催化反应①。
根据上述信息，甲、乙两组合成的产品催化性能出现差异的原因是___________。
13.（2022·广东卷）基于生物质资源开发常见的化工原料，是绿色化学的重要研究方向。以化合物I为原料，可合成丙烯酸V、丙醇VII等化工产品，进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
（1）化合物I的分子式为_______，其环上的取代基是_______(写名称)。
（2）已知化合物II也能以II′的形式存在。根据II′的结构特征，分析预测其可能的化学性质，参考①的示例，完成下表。
序号 结构特征 可反应的试剂 反应形成的新结构 反应类型
① 加成反应
② _______ _______ _______ 氧化反应
③ _______ _______ _______ _______
（3）化合物IV能溶于水，其原因是_______。
（4）化合物IV到化合物V的反应是原子利用率的反应，且与化合物a反应得到，则化合物a为_______。
（5）化合物VI有多种同分异构体，其中含结构的有_______种，核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为_______。
（6）选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料，参考上述信息，制备高分子化合物VIII的单体。
写出VIII的单体的合成路线_______(不用注明反应条件)。
14.（2022·江苏卷）化合物G可用于药用多肽的结构修饰，其人工合成路线如下：
（1）A分子中碳原子的杂化轨道类型为_______。
（2）B→C的反应类型为_______。
（3）D的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：_______。
①分子中含有4种不同化学环境的氢原子；②碱性条件水解，酸化后得2种产物，其中一种含苯环且有2种含氧官能团，2种产物均能被银氨溶液氧化。
（4）F的分子式为，其结构简式为_______。
（5）已知：(R和表示烃基或氢，表示烃基)；
写出以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)_______。
15.（2022·全国乙卷）左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一，以下是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化，忽略立体化学)：
已知：化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。
回答下列问题：
（1）A的化学名称是_______。
（2）C的结构简式为_______。
（3）写出由E生成F反应的化学方程式_______。
（4）E中含氧官能团的名称为_______。
（5）由G生成H的反应类型为_______。
（6）I是一种有机物形成的盐，结构简式为_______。
（7）在E的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为_______种。
(a)含有一个苯环和三个甲基；
(b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳；
(c)能发生银镜反应，不能发生水解反应。
上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6：3：2：1)的结构简式为_______。
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