高考有機合成路線設計的常用方法

本文格式為Word版，下載可任意編輯——高考有機合成路線設計的常用方法有機合成的文化的構成與訓練

有機合成題，近幾年的XX高考題中，重現(xiàn)率幾乎百分之百，從04年的“由丁二烯通過雙烯合成，制備甲基環(huán)己烷〞到05年的“以溴代甲基環(huán)己烷為原料合成6－羰基庚酸〞，每年的命題方式、形式略有變化：04年重點在推斷物質結構，書寫結構簡式和化學方程式；05年著重在設計合成流程圖，具有新意，但難度太大；06年有所改進。一、要講技巧，更要講思想。㈠有機合成的重要意義

有機合成是有機化學的核心。學習和研究有機化學的目的，最終是為了合成自然界已存在的和自然界并不存在而人為設計的具有特定結構，因而具有特定性能和用途的有機化合物以造福人類?，F(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn)的三千多萬種物質中，絕大部分是科學家合成的有機物。

在1828年武勒開始有機合成直至本世紀60年代之前，人們一直是從原料開始，逐步經過碳鏈的連接和官能團的安裝最終完成的。但由于沒有通用的思維規(guī)范，其設計過程往往需要相當豐富的理論和實踐經驗，十分困難。1964年E.J.Corey首創(chuàng)用逆推的方式設計合成路線，由于他獨特的操作方式，高度規(guī)范合成設計的程序，并使其具備了相對固定的規(guī)律思維推理模式，因而易學易用，大大推動了這一學科的發(fā)展。E.J.Corey也因此獲得了1990年諾貝爾化學獎。

人們對有機產品的研究，已經達到一個較高的水準了。假使預計某種結構的有機物具有某項特別用途，或特別性質，接下來的問題就是如何尋覓適合的原料，采用合理的合成路線，來合成該物質了，所以有機合成具有廣闊前景。㈡有機合成路線的設計原則

①原理正確、步驟簡單（產率高）②原料豐富、價格低廉③條件適合、操作便利

④產物純凈、污染物少（易分開）二、有機合成題的訓練方法

首先要把握“學情〞，對癥下藥，進行針對性的講解和訓練；其次要用經典的例題，特別是近三年的高考題進行典型引導，以建構有機合成的“模型〞；再次要充分利用各類有機框圖題，進行逆向思維，即以這類題為“素材〞，靈活地進行合成路線的訓練。㈠學生中存在的問題

①官能團的引入、消除“硬裝斧頭柄〞。究其原因是學生有機基本反應類型把握不扎實。②步驟先后隨心所欲。究其原因是沒有很好理解有關官能團的相互影響等知識。

③合成“繞圈子〞看不出是為了保護官能團。究其原因是思路狹窄，沒有理解條件對反應進行的影響。

④題給信息不能很好的吸收應用。究其原因是對題給信息解讀不夠，審題也不嚴密。當然，也和教師給學生相關的訓練太少有關。不妨把經常出現(xiàn)的信息歸納整理給學生。㈡有機合成的常見題型

①給定原料、指定目標分子，設計合成路線，要求書寫化學方程式。

例如：以乙烯為初始反應物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)，已知兩個醛分子在一定條件下可以自身加成。下式中反應的中間產物（Ⅲ）可看成是由（Ⅰ）中的碳氧雙鍵開啟，分別跟（Ⅱ）中的2-位碳原子和2-位氫原子相連而得。（Ⅲ）是一種3-羥基醛，此醛不穩(wěn)定，

受熱即脫水而生成不飽和醛（烯醛）：

請運用已學過的知識和上述給出的信息寫出由乙烯制正丁醇各步反應的化學方程式(不必寫出反應條件)_________________________________________；

②給定原料、指定目標分子，設計合成路線，要求寫出合成路線的流程圖。例如：6－羰基庚酸是合成某些高分子材料和藥物的重要中間體。某試驗室以溴代甲基環(huán)己烷為原料合成6－羰基庚酸。

請用合成反應流程圖表示出最合理的合成方案（注明反應條件）

提醒：①合成過程中無機試劑任選，②如有需要，可以利用試卷中出現(xiàn)過的信息，③合成反應流程圖表示方法例如如下：

③給定原料、目標分子和合成路線，完成中間體和補充反應條件，書寫有關方程式。例如：利用自然氣在一定條件下可合成多種有機物，以下是一種合成路線的流程圖，其中：C是B在少量H2SO4及50℃~60℃條件下生成的三聚物；E是一種極易與血紅蛋白結合使人中毒的氣體；F是D的鈉鹽；G是兩分子F脫去一分子氫的縮合產物。

（1）寫出以下物質的主要成分的化學式：自然氣：，混合氣體：，E

（2）寫出以下物質的結構簡式：A：D：F：（3）寫出以下反應的化學方程式，并指明反應類型：

B→C：屬于反應A+H：屬于反應

㈢指導學生運用有機合成常用解題方法

①順推法

此法是一種正向思維方法，其特點是從已知原料入手，先找出合成最終產物所需的下一步產物（中間產物），并同樣找出它的下一步產物，如此繼續(xù)，直至到達最終產品為止。其思維程序可概括為：原料→中間產物→產品。

②倒推法

又稱逆向合成，其特點是從產物出發(fā)，由后向前推，先找出產物的前一步原料（中間產物），并同樣找出它的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達簡單的初始原料為止。其思維程序可

概括為：產品→中間產物→原料，實現(xiàn)途徑有兩條：①是涉及到碳骨架的變化②是碳骨架不變，只是官能團的改變。

③順推、倒推法結合運用

先用“順推法〞縮小范圍和得到一個大致結構，再用“倒推法〞來確定微弱結構。這樣，比單一的“順推法〞或“倒推法〞快速而確鑿。

附：

有機合成專題學案

從給出的原料出發(fā)，運用有機化學反應，設計合成路線，合成繁雜的有機物，稱之為有機合成。在設計有機合成路線時，要從原料與產品的組成和結構的差異入手，運用試題給出的信息，以被合成的繁雜有機物為起點，找出產物和原料的各種中間產物，依次向前倒推的逆向思維方法，是設計合成路線的科學思維方法。這其中涉及到官能團的引入、消除和衍變（包括位置的改變）、保護以及碳鏈的改變等。

一、有機合成相關知識歸納（寫出有關的化學方程式）

㈠官能團的引入：①引入羥基——OHa.烯烴與水加成；b.醛、酮與H2加成；c.鹵代烴堿性水解；d.酯的水解

②引入鹵原子——Xa.烴與X2取代；

b.不飽和烴與HX或X2加成；c.醇與HX取代等。③引入雙鍵

a.某些醇的消去；b.鹵代烴的消去；c.某些醇的催化氧化。㈡官能團的消去：

a.通過加成消去不飽和鍵。

b.通過消去或氧化或酯化等消去羥基（——OH）c.通過加成或氧化等消去醛基（——CHO）d.通過與堿石灰共熱消去羧基（制CH4）㈢官能團的衍變：

根據(jù)合成需要（有時題目信息會明示某些衍變途徑），可進行有機物的官能團衍變，以使中間物向產物遞進。常見的有三種方式。①利用官能團的衍生關系進行衍變，如：

②通過某種化學途徑使一個官能團變?yōu)閮蓚€，如：由CH3CH2OH轉變?yōu)槎纫彝樵俎D變?yōu)橐叶?/p>

③通過某種手段，改變官能團的位置。例如伯醇轉化為仲醇

例題：據(jù)報道，目前抑制結核桿菌的藥物除雷米封外，PAS—Na(對氨基水楊酸鈉)

也是其中一種，它與雷米封同時服用，可以產生協(xié)同作用。已知：

請回復以下問題：

（1）寫出以下反應的化學方程式：A→B：______________________（2）寫出以下物質的結構簡式：

C__________________,D_______________________。

（2）指出反應類型：反應Ⅰ___________,反應Ⅱ______________,反應Ⅲ

___________。

（3）所加試劑名稱：X___________,Y___________________。

有機合成專題加強訓練

1．（16分）2023年是俄國化學家馬爾柯夫尼柯夫（V．V．Markovnikov，1838—1904）逝

世100周年。馬爾柯夫尼柯夫由于提出碳碳雙鍵的加成規(guī)則而著名于世，該規(guī)則是指不對稱的烯烴與HX或HCN加成時，氫總是加到含氫較多的雙鍵碳原子上。已知：CH3CH2CN

H2O一定條件CH3CH2COOH

以下是某有機物F的合成路線，請?zhí)顚懸韵驴瞻住?/p>

（1）寫出以下物質的結構簡式A___________，C____________。

（2）反應①的反應類型是__________，反應②的反應類型是___________。（3）寫出③的化學方程式__________________________________________。

（4）寫出與D互為同分異構體、結構中含有苯環(huán)且苯環(huán)上含有一個甲基（苯環(huán)上的取

代基處于對位）的酯類的結構簡式

_____________________________________________________。2．環(huán)己烯可以通過丁二烯與乙烯發(fā)生環(huán)化加成反應得到：

（也可表示為：＋║→）

丁二烯乙烯環(huán)已烯

試驗證明，以下反應中反應物分子的環(huán)外雙鍵比環(huán)內雙鍵更簡單被氧化：現(xiàn)僅以丁二烯為有機原料，無機試劑任選，按以下途徑合成甲基環(huán)己烷：

請按要求填空：

（1）A的結構簡式是；B的結構簡式是。（2）寫出以下反應的化學方程式和反應類型：

反應④，反應類型反應；⑤，反應類型。3．A是一種可以作為藥物的有機物。請根據(jù)下圖所示的轉化關系，回復問題。