1、热考题型突破系列(十)有机合成与推断题的解题策略【题型示例】角度一 运用结构简式和特征反应条件的综合推断题(2015全国卷)A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如下所示：回答下列问题：(1)A的名称是_，B含有的官能团是_。(2)的反应类型是_，的反应类型是_。(3)C和D的结构简式分别为_、_。(4)异戊二烯分子中最多有_个原子共平面，顺式聚异戊二烯的结构简式为_。(5)写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体_(填结构简式)。(6)参照异戊二烯的上述合成路线，设计一条由A和乙醛为起始原料制备1，3-丁二烯的合成路线_
2、。【解析】(1)分子式为C2H2的有机物只有乙炔，由B后面 的物质推断B为CH3COOCHCH2，含有的官能团为碳碳双 键、酯基。(2)为乙炔和乙酸的加成反应，为羟基的消去反应。(3)反应为酯的水解反应，生成 和乙酸，由产物可知C为 ，根据产物的名称可知D为 丁醛CH3CH2CH2CHO。(4)根据双键中6原子共面的规律，凡是和双键直接相连的原子均可共面，相连甲基上的3个氢原子最多只有1个可共面可知最多有11个原子共平面。顺式结构是指两个相同的原子或原子团在双键的同一侧。(5)与A具有相同的官能团是三键，相当于在5个碳原子上放三键，先写5个碳原子的碳骨架，再加上三键，符合条件的有三种。(6)根
3、据上述反应可知，先让乙炔和乙醛发生加 成反应生成 ，再把三键变为双键，最后 羟基消去即可。答案：(1)乙炔 碳碳双键、酯基(2)加成反应 消去反应 (3)CH3CH2CH2CHO (4)11 (5)HCCCH2CH2CH3、CH3CCCH2CH3、角度二 结合定量计算推断物质的结构(2016武汉模拟)有机物G(分子式为C13H18O2)是一种香料，下图是该香料的一种合成路线。已知：E能够发生银镜反应，1 mol E能够与2 mol H2完全反应生成F RCHCH2 RCH2CH2OH 有机物D的摩尔质量为88 gmol-1，其核磁共振氢谱有3组峰 有机物F是苯甲醇的同系物，苯环上只有一个无支链
4、的侧链 回答下列问题：(1)用系统命名法命名有机物B：_。(2)E的结构简式为_。(3)C与新制Cu(OH)2反应的化学方程式为_。(4)有机物C可与银氨溶液反应，配制银氨溶液的实验 操作为_。(5)已知有机物甲符合下列条件：为芳香族化合物 与F互为同分异构体 能被催化氧化成醛。符合上述条件的有机物甲有_种。其中满足苯 环上有3个侧链，且核磁共振氢谱有5组峰，峰面积之 比为62211的有机物的结构简式为_。(6)以丙烯等为原料合成D的路线如下：X的结构简式为_，步骤的反应条件为_，步骤的反应类型为_。【解析】(1)经分析可得，B为醇，C为醛，D为羧酸，且D的相对分子质量为88，核磁共振氢谱有3
5、组峰，则D为(CH3)2CHCOOH，则B为2-甲基-1-丙醇；C为(CH3)2CHCHO。(2)根据G的分子式可知其分子中含有13个碳原子，则 F含有9个碳原子，E能发生银镜反应，说明含有醛基，1 mol E与2 mol氢气发生加成反应生成F，说明含有 碳碳双键，故E为 。(3)(CH3)2CHCHO与新制氢氧化铜反应的化学方程式为 (4)配制银氨溶液的操作步骤是在一支洁净的试管中加入硝酸银溶液少许，边振荡边滴加稀氨水，至生成的沉淀恰好完全溶解为止。(5)与F互为同分异构体，且能被催化氧化生成醛，故 含有CH2OH结构，同分异构体的种类有13种。其中有 3个侧链，核磁共振氢谱有5组峰，峰面积
6、之比为 62211的有机物是 和 。(6)由题意知，溴原子加在中间碳原子上，故X为 ，步骤反应的条件为氢氧化钠水溶液，加热，步骤的反应类型为消去反应。答案：(1)2-甲基-1-丙醇(4)在一支洁净的试管中取稀AgNO3溶液少许，边振荡 试管边逐滴滴加稀氨水，至产生的沉淀恰好溶解为止 (5)13 (6)NaOH水溶液、加热 消去反应【类题通法】解答有机合成与推断题的思路和方法 1.解题思路：2.解题方法：审题时找准解题的突破口，由此按一定的顺序进行推断，常用的推断方法有以下几种：(1)顺推法：顺推法是在已知反应物条件下的推断，从已知反应物入手，结合反应条件、分子式、碳链变化等条件，推断合成过程中
7、的中间体，逐步推向目标有机物。(2)逆推法：以题中要求的最终产物为起点，结合反应条件，一步步逆推，确定出起始原料。(3)夹击法：其实多数题目需要我们灵活运用顺推法和逆推法，可能推断过程中一部分使用顺推法，一部分使用逆推法，总结分析得到答案。3.规范解答：(1)准确书写有机物的结构简式，理解碳的四价结构，正确书写每个碳原子所连接的氢原子数。(2)规范书写有机物的官能团，在有机物中，像OH、COOH、NO2、NH2等官能团写在左边时，应写成 HO、HOOC、O2N、H2N等。(3)正确书写有机物的官能团名称，不能出现错别字，正确使用化学用语。(4)判断有机物的同分异构体数目或书写有机物的同分异构体
8、时，应注意有序思考，正确书写，防止重复或遗漏。4.有机物相对分子质量的应用：(1)根据有机物的相对分子质量推断物质的分子式和结构。运用相对分子质量和元素的质量分数可通过计算确定有机物的分子式；记忆常见简单有机物的相对分子质量，如CH4：16，C2H4：28，C2H2：26，HCHO：30，C2H5OH：46，CH3COOH：60，可确定常见物质的结构；根据相对分子质量，结合含有的O、Cl、Br、N等原子，确定C、H部分的相对质量，确定物质的分子式。(2)根据相对分子质量的变化，确定可能发生的反应及物质的组成。如相对分子质量增加2，则可能是与1 mol H2发生了加成反应；与足量乙酸反应，相对分
9、子质量增加84，则该有机物分子中含有2个醇羟基。【强化训练】1.已知：一个碳原子上连有两个羟基时，易发生下列转化：请根据图中转化做答：(1)E的结构简式为_。(2)反应的化学方程式为_。(3)已知B的相对分子质量为162，其中氧元素的质量分 数为19.8%，则B的分子式为_。(4)F具有如下特点：能跟FeCl3溶液发生显色反应；能发生加聚反应；苯环上的一氯代物只有两种，则F在一定条件下发生加聚反应的化学方程式为_ _。(5)化合物G的分子中比F多1个氧原子，属于芳香族化合物，能发生水解反应，则G的同分异构体有_种，写出其中一种能发生银镜反应，核磁共振氢谱有四个吸收峰，且吸收峰面积之比为1223
10、的同分异构体的结构简式_。【解析】A发生水解反应生成C、D，结合题中信息可知，C、D、E碳原子数相同，则C的结构简式为CH3CHO，D酸 化得到E，C氧化得到E，则D为CH3COONa，E为CH3COOH。结合题中信息知A中应含有一个酯基和一个氯原子，水 解生成的两个羟基连在同一碳原子上，失水生成乙醛，因此A的结构简式为 。B的相对分子质量 为162，则C、H的相对原子质量之和为162(1-19.8%)130。由于 =1010，则B的分子式为C10H10O2。B水解生成E(乙酸)和F，F的分子式为C10H10O2+H2O-C2H4O2=C8H8O，不饱和度为5，F具有如下特点：能跟 FeCl3
11、溶液发生显色反应；能发生加聚反应；苯环 上的一氯代物只有两种，则F含有酚羟基、含有1个 CHCH2，且2个取代基处于对位，则F的结构简式 13012为 ，B为 。化合物G的分子中比F多1个氧 原子，属于芳香族化合物，能发生水解反应，G属于酯 类化合物，则G可为甲酸酯：、，乙酸酯：，苯甲酸酯：，共有6种。能发生银镜反应的G 分子中应含有甲酸酯基，吸收峰面积之比为1223，说明分子中含有一个甲基，苯环上含有两类氢原子，则甲酸酯基和甲基处于苯环的对位，即为 。答案：(1)CH3COOH 2.(2016宿州模拟)氧氮杂环是新药研制过程中发现的一类重要活性物质，具有抗惊厥、抗肿瘤、改善脑缺血等性质。下面
12、是某研究小组提出的一种氧氮杂环类化合物H的合成路线：(1)原料A的同分异构体中，含有苯环且核磁共振氢谱中有4个峰的是_(写出其结构简式)。(2)原料D的结构简式是_。(3)反应的化学方程式是_。(4)原料B俗名“马来酐”，它是马来酸(顺丁烯二酸：)的酸酐，它可以经下列变化分别得 到苹果酸()和聚合物Q：半方酸是原料B的同分异构体，分子中含1个环(四元 碳环)和1个羟基，但不含OO键，半方酸的结构 简式是_。反应的反应类型是_。反应的化学方程 式为_。两分子苹果酸之间能发生酯化反应，生成六元环酯，请写出该反应的化学方程式：_。【解析】根据流程图知，反应为酯化反应，且C为 CH3CH2OH，反应为
13、加成反应，且D为 。原料B俗名“马来酐”，马来酸和HBr发生加成反应生 成M，M的结构简式为HOOCCH2CHBrCOOH，M发生反应(水解反应)生成的N为NaOOCCH2CH(OH)COONa，N酸化 得到苹果酸 ；马来酸与H2发生加 成反应生成R，R为HOOCCH2CH2COOH，R和乙二醇发生酯 化反应生成聚合物Q，Q的结构简式为(1)原料A的同分异构体中，含有苯环且核磁共振氢谱 中有4个峰的是 。(2)通过以上分析知，原料D的结构简式是 。(3)反应为E与乙醇发生酯化反应，该反应为(4)半方酸是原料B的同分异构体，分子中含1个环(四元碳环)和1个羟基，但不含OO键，半方酸 的结构简式是
14、 。通过以上分析知，反应的反应类型是取代反应或水解反应，反应的化学方程式为 两分子苹果酸之间能发生酯化反应，生成六元环酯，该反应方程式为 答案：3.(2016滨州模拟)化合物A(C12H16O2)经碱性水解、酸化后得到B和C(C8H8O2)。C的核磁共振氢谱表明含有苯环，且苯环上有2种氢原子。B经过下列反应后得到G，G由碳、氢、氧三种元素组成，相对分子质量为172，元素分析表明，含氧37.2%，含氢7.0%，核磁共振氢谱显示只有一个峰。请回答下列问题：(1)写出E的分子式：_。(2)写出A的结构简式：_。(3)写出FG反应的化学方程式：_，该反应属于_(填反应类型)。(4)写出满足下列条件的C
15、的所有同分异构体：_。是苯的对位二取代化合物；能与FeCl3溶液发生显色反应；不考虑烯醇()结构。(5)在G的粗产物中，经检测含有聚合物杂质。写出聚 合物杂质可能的结构简式(仅要求写出1种)：_。【解析】化合物A(C12H16O2)经碱性水解、酸化后得到B 和C(C8H8O2)，B能连续氧化生成D，说明B是醇，A是酯，则C是羧酸，C(C8H8O2)的核磁共振氢谱表明含有苯环，且苯环上有2种氢原子，则说明苯环上有2个取代基，且两个取代基处于对位，根据C的分子式知，C是对甲 基苯甲酸()。G含氧37.2%，含氢7.0%，则含碳 55.8%，碳、氢、氧原子个数比为=231，相对分子质量为172，所以
16、其分子式为C8H12O4，核磁共振氢谱显示只有一个峰，说明G只有一种氢原子；B经过一系列反应后生成F，则B和F的碳原子个数相同，在加热浓硫酸作催化剂条件下，F反应生成G，则G是酯。根据A和C的分子式知，B是含有4个碳原子的一元醇，B 经过两次氧化生成D，D是羧酸，D和Br2/P反应生成E，55.8%7%37.2%12116根据题给信息知，E是含有溴原子的羧酸(含有 结构)，E经过水解和酸化后生成F，F是含有羟基的羧 酸(含有 结构)，F自身发生酯化反应生成G，且G中只有一种氢，所以G是含有两个甲基的环酯，F是2-甲基-2-羟基丙酸()，E是2-甲基-2-溴丙酸()，D是2-甲基丙酸()，B是2
17、-甲基-1-丙醇()，A是 。C的同分异构体中含酚羟基，满足题中条件的C的所有同分异构体是 、。在G的粗产物中，经检测含有聚合 物杂质，F发生缩聚反应生成链状高分子酯，结构简式为 。答案：(1)C4H7BrO2 4.松油醇(G)可用于配制香精，其合成路线如下：请回答下列问题：(1)物质B不能使酸性KMnO4溶液褪色，在一定条件下可以发生缩聚反应生成高聚物I，则B所含两种官能团的名称分别是_，I的结构简式为_。(2)上面合成路线中的反应，属于取代反应的是 _。(3)同时符合下列两个条件的B的同分异构体有_种。i.含有六元碳环，碳环上仅有两个取代基且呈对位；ii.在一定条件下能发生银镜反应、水解反
18、应和消去反应。(4)为了鉴别E和F，宜选用下列试剂中的_作鉴别 试剂(填序号)。a.溴 b.银氨溶液 c.酸性KMnO4溶液 d.NaHCO3溶液(5)CD的化学方程式为_。(6)一定条件下，G可发生消去反应生成含有2个甲基的有机物M和含有3个甲基的有机物N，则M、N的结构简式分别为_、_。【解析】B不能使酸性KMnO4溶液褪色，说明分子中不含 碳碳双键、醛基等官能团，可发生缩聚反应，结合分子 式分析应含有羟基和羧基，并且连接羟基的碳原子上没 有氢原子。根据G的结构，结合题中的新信息，可以确 定F为 ，则E为 ，D为 ，B为 。(1)B中含有羟基和羧基两种官能团，发生缩聚反应生 成I，则I的结
19、构简式为 。(2)上述反应为取代反应，为消去反应，为取代(或水解)反应，为酯化反应(属于取代反应)，因此 属于取代反应的为和。(3)符合条件的B的同分异构体有2种：一个支链是HCOO，另一个支链是CH2OH；或者一个支链为HCOOCH2，另一个为OH。(4)E含有羧基，F是酯，要鉴别最好用碳酸氢钠溶液，故选d。(5)C是B物质中的羟基被溴原子取代的产物，与氢氧化 钠的醇溶液加热发生消去反应生成含碳碳双键的物质，反应方程式为 (6)G中含有羟基可发生消去反应，根据题意M、N分别 为 、。答案：(1)羟基、羧基 (2)(3)2(4)d 5.(2016宜昌模拟)已知：现有一种用于治疗高血脂的新药“灭
20、脂灵”是按如下路线合成的。已知C的分子式为C7H7Cl，试回答以下问题：(1)上述反应中属于取代反应的是 (填序号)。(2)反应的条件可能是_。A.NaOH溶液加热 B.NaOH醇溶液加热 C.稀硫酸加热 D.浓硫酸加热(3)写出B、H的结构简式：B_H_。(4)写出I与银氨溶液反应的化学方程式：_。(5)写出含六个甲基且属于酯类的E的3种同分异构体：_。【解析】甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成 A(CH2Cl2)，A和氢氧化钠的水溶液发生取代反应生成 B，但同一个碳原子上含有两个羟基不稳定会失水生成 醛，则B的结构简式为HCHO，CH3(CH2)6CHO和甲醛反应 生成E，E与甲醛继续
21、反应生成F，根据题给信息知，E 的结构简式为 ，F的结构简式为 ，F和氢气发生加成反应生成G，则G的 结构简式为CH3(CH2)5C(CH2OH)3，甲苯在光照条件下与 氯气发生取代反应生成C(C7H7Cl)，其结构简式为 ，和氢氧化钠的水溶液加热发生取代反 应生成D，D的结构简式为 ，D被氧化生成I，则I的结构简式为 ，苯甲醛被氧化生成J，J的结 构简式为 ，G和J反应生成H，H的结构简式为 。(1)反应中是取代反应；是卤代烃的水解，属于取代反应；是醛醛加成反应；是醛基的加成反应；是酯化反应，属于取代反应；属于取代反应的有。(2)根据以上分析，是酯化反应，故条件为浓硫酸加热。(3)根据以上分析，B为HCHO，H为 。(4)I是苯甲醛，与银氨溶液反应的化学方程式为(5)E为 ，含六个甲基且属于酯类的 同分异构体为 、。答案：(1)(2)D