3.5 有机合成（精讲）2022-2023学年高二化学一隅三反系列（人教版2019选择性必修3）（解析版）

3.5有机合成（精讲） 考点一官能团的引入【例1】（2022春·北京西城·高二北师大实验中学校考阶段练习）下列反应中，不能在有机化合物碳链上引入羟基的是A．烯烃与水发生加成反应B．乙炔与溴的四氯化碳溶液反应C．卤代烃在氢氧化钠的水溶液中加热反应D．醛在有催化剂并加热的条件下与氢气反应【答案】B【解析】A．烯烃和水发生加成反应生成醇，官能团由C=C转化为-OH，可以引进羟基，故A不选；B．乙炔与溴的四氯化碳发生加成反应引入的是溴原子，不能引进羟基，故B选；C．卤代烃在NaOH溶液中发生水解反应生成醇和卤化钠，可以引入羟基，故C不选；D．醛在催化剂并加热的条件下与氢气发生催化加氢，醛基和氢气加成后生成羟基，可以引入羟基，故D不选；故选B。【一隅三反】1（2022春·天津东丽·高二统考期末）有机合成的主要任务之一是引入目标官能团。下列反应中，能够在有机化合物碳链上引入羟基官能团的是A．烷烃在光照条件下与氯气反应B．卤代烃在氢氧化钠的乙醇溶液中加热反应C．醛在有催化剂并加热的条件下与氢气反应D．羧酸和醇在有浓硫酸并加热的条件下反应【答案】C【解析】A．烷烃在光照条件下生成卤代烃，过程中并不能引入羟基官能团，A不符合题意；B．卤代烃在氢氧化钠醇溶液中发生反应生成不饱和烃，过程中并不能引入羟基官能团，B不符合题意；C．醛在催化剂并加热的条件下与氢气反应生成醇，过程中可以引入羟基官能团，C符合题意；D．羧酸和醇在浓硫酸的催化下发生酯化反应生成酯，过程中并不能引入羟基官能团，D不符合题意；故答案选C。2．（2022春·河南洛阳·高二栾川县第一高级中学校联考阶段练习）若在有机物中引入羟基，下列反应不能实现的是A．加成反应B．取代反应C．消去反应D．还原反应 【答案】C【解析】A．加成反应可引入－OH，如乙烯与水反应生成乙醇，故A不选；B．取代反应可引入－OH，如－Cl水解生成醇，故B不选；C．消去反应使化合物脱去小分子，可失去－OH，不会引入－OH，故C选；D．还原反应可引入－OH，如－CHO与氢气反应生成醇，故D不选；故选C。3．（2022·吉林白山·抚松县第一中学校考模拟预测）由苯酚制取时，最简便的流程需要下列哪些反应，其正确的顺序是①取代；②加成；③氧化；④消去；⑤还原A．①⑤④①B．②④②①C．⑤③②①④D．①⑤④②【答案】B【解析】用逆合成分析法，可以推知，要得到，可通过在氢氧化钠溶液中水解，要得到，可通过与溴水反应，把苯酚与氢气在催化剂作用下发生加成反应得到环己醇，环己醇在浓硫酸、加热下发生消去反应即可得到，故由苯酚制取最简便的流程为：苯酚→环己醇→环己烯→→，其正确的顺序是②加成；④消去；②加成；①取代；B正确；答案选B。考点二有机物的合成路线【例2-1】（2023·山东）聚氯乙烯()塑料是一种重要的化工原料，工业上曾用煤为原料合成聚氯乙烯。请设计并完善以煤、生石灰、水、氯化氢为原料(反应条件自选)合成聚氯乙烯的合成路线。(合成路线常用的反应试剂表达方式为：AB目标产物)___________。【答案】。 【解析】碳和氧化钙生成碳化钙，碳化钙和水生成乙炔，乙炔和HCl加成生成，发生聚合反应得到产物，故流程为：。【例2-2】（2023·全国·高三专题练习）已知：(R为烃基，X为卤素原子)。氨基苯乙醚()可用作燃料、香料、医药中间体。请设计以苯酚和乙醇为起始原料制备氨基苯乙醚的合成路线_______(无机试剂任选)。【答案】【解析】由分析可知，反应流程为：。【一隅三反】1．（2023·天津）已知：醛分子在稀碱溶液存在下，可发生羟醛缩合反应，生成羟基醛，如：试写出以乙烯为原料合成正丁醇的各步反应的化学方程式_______。【答案】（1）（2）（3） （4）（5）【解析】由逆向合成法分析：可由和氢气发生加成反应得到，由发生消去反应得到，由已知信息可知，可由CH3CHO和OH-反应得到，CH3CHO可由先和水发生加成反应再催化氧化得到，各步反应的化学方程式为：（1）、（2）、（3）、（4）、（5）。2．（2023·河南）已知卤代烃可以和钠发生反应，例如溴乙烷与钠发生反应如下：。写出两种可以与钠发生反应，合成环丁烷的卤代烃的结构简式。_______【答案】、【解析】卤代烃可以和钠发生反应，例如溴乙烷与钠发生反应如下：，可生成碳碳键，所以可以与钠发生反应，合成环丁烷的卤代烃的结构简式为、；故答案为、。3．（2022·北京）化合物F是一种药物合成的中间体，F的一种合成路线如图： 已知：I.+NaClII.+HCl回答下列问题：依他尼酸钠()是一种高效利尿药物，参考以上合成路线中的相关信息，设计为原料(其他原料自选)合成依他尼酸钠的合成路线_____。【答案】【解析】为原料，根据反应Ⅰ的原理，将与ClCOOH反应生成，由反应Ⅱ可知与在AlCl3、CS2作用下反应生成，亚甲基与甲醛发生加成反应、消去反应引入碳碳双键，再与碳酸钠反应，最终生成 ，则反应流程为。4．（2023·湖南）已知：，W()是一种姜黄素类似物，以香兰素()和环己烯()为原料，设计合成W的路线_______(无机及两个碳以下的有机试剂任选)。【答案】【解析】根据题给信息可知，目标物资W可由2个与1个合成，故设计合成路线如下：。考点三有机物的综合运用【例3】（2023上海）有机物A可发生如下转化(部分反应条件和试剂略)： 已知：①(R、R′表示烃基或官能团)②2个G分子间可脱水形成六元环状酯。回答下列问题：(1)A中所含官能团的结构简式是_______，D含有的官能团名称是_______。(2)由E生成F的反应类型是_______，B生成C的反应类型是_______。(3)A的结构简式为_______(4)G形成六元环状酯的化学方程式为_______。(5)含有相同官能团的H的同分异构体有_______种，其含有四种不同氢原子，且个数比为3∶1∶1∶1的结构简式为_______。(6)写出用为原料(其他无机试剂任选)制备G的合成路线：_______。【答案】(1)    −C=C−、−COOC−    羧基(2)    取代反应    氧化反应(3)(4)2＋2H2O(5)    2    CH3CH=CHCOOH(6) 【解析】（1）A为，则A中所含官能团的结构简式是−C=C−、−COOC−，D为CH3CH2COOH，则D含有的官能团名称是羧基；故答案为：−C=C−、−COOC−；羧基。（2）由E生成F是E发生水解反应生成F()，其反应类型是取代反应，B生成C是B(CH3CH2CH2OH)在银或铜催化作用下被氧化为C(CH3CH2CHO)，其反应类型是氧化反应；故答案为：取代反应；氧化反应。（3）根据前面分析得到A的结构简式为；故答案为：。（4）G形成六元环状酯的化学方程式为2＋2H2O；故答案为：2＋2H2O。（5）H为，含有相同官能团的H的同分异构体有CH3CH=CHCOOH、CH2=CHCH2COOH共2种，其含有四种不同氢原子，且个数比为3∶1∶1∶1的结构简式为CH3CH=CHCOOH；故答案为：2；CH3CH=CHCOOH。（6）在氢氧化钠醇溶液中加热反应生成，在高锰酸钾碱性条件下反应，再酸化得到， 和氢气发生加成反应生成，则为原料制备G的合成路线为；故答案为：。【一隅三反】1．（2023·广西）化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：回答下列问题：(1)C中官能团名称是_______。(2)①的反应类型为_______。(3)D的结构简式为_______。(4)反应④所需的条件为_______。(5)写出由B生成C反应的化学方程式_______。 (6)与B互为同分异构体，且具有六元环结构、并能发生银镜反应的有机物有_______种(不考虑立体异构)，其中有6种不同化学环境氢原子的同分异构体的结构简式为_______。(7)参照上述合成路线，设计用苯甲醛()和丙酮()合成重要的有机合成中间体的途径如下：→中间体1→中间体2→。则中间体1和中间体2的结构简式分别为_______、_______。【答案】(1)羰基、羟基(2)氧化反应(3)(4)浓硫酸、加热(5)(6)    5    、(7)        【解析】（1）由结构可知，C中官能团名称是酮羰基、羟基；（2）①为羟基被高锰酸钾氧化为羰基，属于氧化反应； （3）由分析可知，D结构为；（4）反应④发生酯化反应，所需的条件为浓硫酸、加热；（5）B和甲醛反应引入-CH2OH生成C反应为，；（6）B除六元环外，还含有2个碳、1个氧、1个不饱和度；与B互为同分异构体，且具有六元环结构、并能发生银镜反应，则含有醛基；若含有1个取代基-CH2CHO，则有1种情况；若含有2个取代基-CH3、-CHO，首先在环上确定甲基位置，则此外环上还有4种取代位则醛基有4种情况；故共有5种；其中有6种不同化学环境氢原子的同分异构体的结构简式为、；（7）苯甲醛和丙酮发生B生成C的反应原理生成羟基得到中间体1，则中间体1结构为；中羟基发生消去反应生成碳碳双键得到中间体2，则中间体2结构为；和HCl加成得到产物。2．（2023河北）物质Ⅰ具有菠夢香味，是化妆品、饮料、糖果、食品工业常用的香料，一种合成方法如下： 回答下列问题：(1)的反应类型为_______，物质B的名称为_______。(2)物质X是_______。(3)E的结构简式为_______。(4)的化学方程式为_______。(5)写出同时满足下列条件的H的同分异构体的结构简式：_______。①该化合物分别与足量的、溶液反应，均产生气体；②该化合物中不存在甲基，含有苯环；③该化合物核磁共振氢谱有5组峰。(6)以为原料制备的合成路线为_______(无机试剂任选)。【答案】(1)    取代反应    3-氯-1-丙烯或3-氯丙烯(2)溶液或溶液或(3)(4)(5)、(6)【解析】（1）丙烯上甲基的氢原子被氯原子取代，反应类型取代反应；B为，名称为3-氯-1-丙烯或3-氯丙烯； 故答案为：取代反应；3-氯-1-丙烯或3-氯丙烯。（2）苯酚显弱酸性，与氢氧化钠、碳酸钠或钠反应生成苯酚钠，X试剂为NaOH溶液或Na2CO3溶液或Na；故答案为：NaOH溶液或Na2CO3溶液或Na。（3），E的结构简式为ClCH2COOH；故答案为：ClCH2COOH。（4）C+H→I的化学方程式为；故答案为：。（5）1mol该化合物分别与足量的Na、NaHCO3溶液反应，均产生1mol气体，说明有羧基；该化合物中不存在甲基，含有苯环，则苯环上取代基为-COOH、-CH2OH或-OH、-CH2COOH；该化合物核磁共振氢谱有5组峰，说明有5种氢原子，两个取代基为对位，结构简式为、；故答案为：、。（6）苯乙酸上亚甲基的氢原子被氯原子取代，与氢氧化钠取代反应，亚甲基上的氯原子被羟基取代，在硫酸催化下，两个分子发生酯化反应形成环状化合物，方程式为：；故答案为：。3．（2022春·江苏南京）已知：A是来自石油的重要有机化工原料，此物质可以用来衡量一个国家石油化工发展水平。E是具有果香味的有机物，F是一种高聚物，可制成多种包装材料。 (1)A的结构式为_______。C的名称为______。(2)B分子中的官能团名称是______。D分子中的官能团名称是______。(3)写出符合下列条件的E的一种同分异构体______。①能与NaHCO3溶液反应产生气体②其一氯取代物只有2种结构(4)已知：①CH2=CH2CH3CH2CN②R－CNR－COOH(R表示烃基)设计以A为原料制备丙酸乙酯(CH3CH2COOCH2CH3)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)        乙醛(2)    羟基    羧基(3)(CH3)2CHCOOH(4)CH2=CH2CH3CH2CNCH3CH2COOHCH3CH2COOCH2CH3【解析】（1）由分析可知，A为乙烯，其结构式为，C为CH3CHO，名称为乙醛。答案为：；乙醛；（2）由分析可知，B为CH3CH2OH，则B分子中的官能团名称是羟基。D为CH3COOH，则D分子中的官能团名称是羧基。答案为：羟基；羧基；（3）E为CH3COOCH2CH3，E的同分异构体中，符合条件：“①能与NaHCO3溶液反应产生气体，② 其一氯取代物只有2种结构”的有机物，分子中含有-COOH、烃基中含有2种氢原子，则其结构为(CH3)2CHCOOH。答案为：(CH3)2CHCOOH；（4）以A(CH2=CH2)为原料，制备丙酸乙酯(CH3CH2COOCH2CH3)时，需将CH2=CH2转化为CH3CH2COOH，依据题给信息，应由CH2=CH2制取CH3CH2CN，则合成路线为：CH2=CH2CH3CH2CNCH3CH2COOHCH3CH2COOCH2CH3。答案为：CH2=CH2CH3CH2CNCH3CH2COOHCH3CH2COOCH2CH3。