2021全国中学生化学竞赛有机训练试题11：含氮有机物

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全国中学生化学竞赛有机训练试题
——含氮有机物
姓名：得分：
i．甲酰胺的氮原子上两个氢原子都被甲基取代后所得到的产物称为N，N－二甲基甲酰胺，简称为DMF，是现在常用的溶剂。

下列四种化合物的分子量，只有一个跟其它3个不同，它是
A DMF
B 丙酸
C 乙醛酸
D 乙醚
ii．已知－NH2连在苯环上显碱性，－CONH2连在苯环上显中性。

现有分子式为C7H7O2N的有机物分子结构中有一个苯环和互为对位的两个侧链，试写出该分子式对应的符合下列条件的四种同分异构体的结构简式：
甲：既有酸性，又有碱性
乙：只有酸性
丙：既无酸性，又无碱性
丁：只有碱性
iii．（1）由2个C原子、1个O原子、1个N原子和若干个H原子组成的共价化合物，H的原子数目最多为个，试写出其中一例的结构简式。

（2）若某共价化合物分子只含有C、N、H三种元素，且以n(C)和n(N)分别表示C和N的原子数目，则H原子数目最多等于。

（3）若某共价化合物分子中只含有C、N、O、H四种元素，且以n(C)，n(N)和n(O)分别表示C、N和O的原子数目，则H原子数目最多等于。

iv．“虎门销烟”是禁烟运动的伟大胜利。

领导这场运动的是，他是中华民族近代史上的民族英雄。

1839年6月，收缴到的110万千克鸦片被集中运到虎门海滩，和数以万担生石灰一起投入挖好的销烟池中。

随着大网拉起，海水灌进地中，顿时地中热浪翻滚，通过各种化学和物理作用，鸦片被全部销毁。

鸦片是黑色青状物，它含有二十多种成分，吗啡和罂粟碱是其中有效成分中较主要的两种：
吗啡罂粟碱
在吗啡和罂粟碱的分子中，都含有的相同的基团是（“－CH3”、“一CH2—”等键烃基除外），所以它们都可以看作是芳香族化合物。

其中，能与NaOH溶液发生中和的是（填物质名称），lmol 这种物质能被mol NaOH中和。

较强的碱性和较高的温度是鸦片在池中被销毁的原因之一。

海水灌进地后，产生较强碱性的原因是（用化学方程式表示），由于这是一个_______反应，所以产生较高的温度。

v．重氮甲烷（CH2－N≡N）在加热或光照时分解生成氮气和碳烯（︰CH2），碳烯与烯烃和苯环能发生加成反应，生成含有三元环的化合物：
（1）重氮甲烷的分子结构中，碳原子和氮原子的共用电子对是由氮原子单方面提供的，则重氮甲烷的电子式为：；
（2）请分别写出碳烯与2－丁烯、苯反应的化学方程式。

vi．重氮甲烷（CH2N2）在有机会成中有着重要的应用，它的分子中碳原子和氮原子之间的共用电子对是由氮原子提供的。

（1）写出重氮甲烷的电子式。

（2）重氮甲烷在受热或光照时容易分解放出氮气，同时生成一种极活泼的缺电子基团碳烯（︰CH2），碳烯的电子式是。

（3）碳烯容易以它的一对未成键电子对与不饱和烃（如烯烃、炔烃）发生加成反应，形成三元环状化合物，它与丙烯发生加成反应后所得产物的结构简式是。

（4）碳烯还可以插入C－H之间，使碳链增长，它插入丙烷分子中C－H键之间，所形成的化合物的结构简式是，或。

vii．2002年，南京发生了特大投毒案，经分析研究发现，死者的肠胃中残存了一种名叫“毒鼠强”的化学物质A。

元素分析发现：含C：20%、S：26.7%、O：26.7%、N：23.3%。

已知一个A分子中有两个硫原子。

（1）试确定A的化学式。

（2）A分子中所有相同元素的化学环境相同，且氢原子连接在碳原子上。

试画出A分子的结构
式。

（3）若在碳原子上发生取代，问一卤代物、二卤代物和三卤代物各有、、______种。

viii．目前，包括我国在内的许多国家都已经暂停销售和使用含苯丙醇胺的药品
制剂。

苯丙醇胺的英文名称是Phenylpropanolamine，缩写为PPA，化学结构如右图所示：
（1）系统命名法命名苯丙醇胺：
（2）右图上用*标出苯丙醇胺中的手性碳原子，并确定光学异构体数目。

（3）苯丙醇胺容易和盐酸成盐，生成盐酸苯丙醇胺，而被广泛入药。

写出盐酸苯丙醇胺的结构简式。

（4）以常见有机物A为原料，与硝基乙烷作用，所得产物经还原可以很方便地得到苯丙醇胺。

合成路线如下：
A＋CH3CH2NO2−→
−B−→
−2H苯丙醇胺
写出A、B的结构简式。

ix ．最近，我国一留美化学家参与合成了一种新型炸药，它跟三硝基甘油一样抗打击、抗震，但一经引爆就发生激烈爆炸，据信是迄今最烈性的非核爆炸品。

该炸药的化学式为C 8N 8O 16，同种元素的原子在分子中是毫无区别的。

（1）画出它的结构式。

（2）写出它的爆炸反应方程式。

（3）该物质为何是迄今最烈性的非核爆炸品。

x ．毒芹的活性成分是一种被叫做毒芹碱的生物碱，据说这个化合物是使古希腊哲学家苏格拉底致死的原因。

试从以下所示的反应中推测毒芹碱的结构：
（C 8H 17N ）−−→−I CH 23−−→−O Ag 2−→−∆−−→−I CH 3−−→−O Ag 2−→
−∆
＋CH 3CH 2CH 2CHO
xi ．6－羟基－3，4－二氢－2－(1H)喹啉酮是合成西洛他唑（商品名
platal ）的重要中间体，也是合成抗
血栓药、抗凝血激酶哮喘药、强心药……的重要中间体现浙大材料化工学院的吴纯据先生曾用以下方法作了合成，请按指令完成下列各反应并回答有关问题：
（1）完成各反应；
（2）①～④化合物的名称；
（3）①＋②属什么反应，由③→④是什么反应，由④→⑤发生什么反应，⑤→⑥、⑥→⑦又属什么反应。

xii ．硫酸可以生成由氮原子直接相连于硫原子的一系列衍生物，试写出由硫酸经取代、消去、加成等反应合成三硫酰亚胺（如右下图所示）的反应方程式。

xiii ．盐酸普鲁卡因是外科常用药，化学名：对－氨基苯甲酸－β－二乙胺基乙酯盐酸盐，结构式如右上。

作为局部麻醉剂，普鲁卡因在传导麻醉、浸润麻醉及封闭疗法中均有良好药效。

它的合成路线如下，请在方框内填入试剂、中间产物或反应条件。

CH 2=CH 2
O 2
NH(C 2H 5)2
H 3C
H +
产 物
还 原
2) 分 离
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i A
ii H2N－－COOH HO－－CONH2
H3C－－NO2HOC－O－－NH2
iii（1）7 H2N－CH2－CH2－OH （2）2n(C)＋n(N)＋2 （3）2n(C)＋n(N)＋2
iv林则徐苯环（或苯基）吗啡 1 方程式略放热
v（1）（2）︰CH
2＋CH3－CH＝CH－CH3→
vi（1）（2）
（3）（4）CH3CH2CH2CH3
vii （1）C4H8S2O4N4
（2）（注意SO2的位置，位置错误为错误答案不给分）
（3）1 3 3
viii （1）1－苯基－1－羟基－2－丙胺
（2）4种
（3）
（4）A：－CHO；B：
ix （1）
（2）C8(NO2)8＝8CO2＋4N2
（3）①八硝基立方烷分解得到的两种气体都是最稳定的化合物；②立方烷的碳架键角只有90o，大大小于109°28’(或答：是张力很大的环)，因而八硝基立方烷是一种高能化合物, 分解时将释放大量能量；③八硝基立方烷分解产物完全是气体，体积膨胀将引起激烈爆炸。

x 从臭氧分解最后产物可推断出烯烃的结构：
而从题中可知此烯是季铵碱的Hofmann消除得到的。

推知结构为
而此结构也是季铵碱的消除得来的，故它的前体结构应为，但第一步用了2mol CH3I，因而N上的－CH3是从CH3I来的。

所以毒芹碱的结构式：
xi（1）
（2）①苯胺②3－氯丙酰氯③3－氯丙酰苯胺④3，4－二氢－2（1H）喹啉酮⑤6－硝基－3，4－二氢－2－（1H）喹啉酮⑥6－氨基－3，4－二氢－2－（1H）喹啉酮
（3）①＋②是酰胺制备方法；③→④为苯环上的傅氏烷基化反应；④→⑤是芳环上的硝化反应；⑤→⑥是芳硝基还原反应；⑥→⑦是重氮盐羟基取代反应，该重氮盐应为－N2SO4H，避免PhN2Cl形式的重氮盐发生卤素取代的副反应。

xii HO—SO2—OH＋2HN3→H2N—SO2—NH2＋2H2O
H2N—SO2—NH2−
−→
−52O P HN＝SO2＋NH3
3HN＝SO2→
xiii
CH2=CH2
O2NH(C2H5)2
HO
N(C2H5)2
O
1) HNO3 + H2SO4
H3C O2N COOH
O2N C OCH2CH2N(C2H5)2
||
O
Fe + HCl
CH3
O2N
Ag2O
H+
2)
产物
还原
分离
KMnO4/H+。