高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí)有機合成路線的設(shè)計

課時60有機合成路線的設(shè)計

考點一利用官能團的轉(zhuǎn)化設(shè)計合成路線

【考必備?清單】

1.常見官能團引入、轉(zhuǎn)化的方法

引入的官能團引入（或轉(zhuǎn)化）官能團的常用方法

烯煌與水的加成反應(yīng)、鹵代燃水解反應(yīng)、醛（酮）催化加氫反應(yīng)、

—OH酯類水解反應(yīng)、多糖發(fā)酵、羥醛縮合、醛、酮與格氏試劑反應(yīng)后

在酸性條件下的水解反應(yīng)等

烷燒與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)、烯煌aH（或苯環(huán)上的烷基）與鹵素

—X單質(zhì)的取代反應(yīng)、烯煌（煥煌）與鹵素單質(zhì)或HX的加成反應(yīng)、醇

類與HX的取代反應(yīng)等

\/

c=c醵類或鹵代燃的消去反應(yīng)等

/\

—CHORCH20H（伯醇）氧化、烯爛臭氧氧化等

CH3COOH

醛類的氧化、等有機物被酸性KMnC>4氧化成6、

—COOH

酯類的水解、醛（酮）與HCN加成后在酸性條件下水解生成a羥

基酸等

—COO—酯化反應(yīng)

—NO2硝化反應(yīng)

—NH2硝基的還原（Fe/HCl）

2.官能團消除與改變的方法

（1）官能團的消除

①通過加成反應(yīng)可以消除不飽和鍵（雙鍵、三鍵、苯環(huán)）:

②通過消去、氧化或酯化反應(yīng)等消除羥基；

③通過加成或氧化反應(yīng)等消除醛基；

④通過水解反應(yīng)消除酯基、肽鍵、鹵素原子。

（2）官能團的改變

①利用官能團的衍生關(guān)系進(jìn)行衍變，如

1

R—CH,OH°工R—CHO—^>R—COOH；

2

H2

②通過某種化學(xué)途徑使一個官能團變?yōu)閮蓚€，如

CH,CH,OH-^^CH==CH,-^^C1—CH,—CH,C1-^^HO—CH—CH—0H；

32_H2021_|_cl2

③通過某種手段改變官能團的位置，如

CII3—CH—CII,

CH3cH2cH2。|

Cl

I消去（HCDrn_rn加成（+IIC1H

3.官能團保護的方法

有機合成過程中，為了避免有些官能團發(fā)生變化，必須采取措施保護官能團，待反應(yīng)完

成后再使其復(fù)原。有時在引入多種官能團時，需要選擇恰當(dāng)?shù)捻樞虮Ｗo特定官能團。例如,

同時引入酚羥基和硝基時，由于酚羥基具有強還原性，而硝基的引入使用了強氧化劑硝酸,

故需先硝化，再引入酚羥基。

被保護

的官能被保護的官能團性質(zhì)保護方法

團

①NaOH溶液與酚羥基反應(yīng)，先轉(zhuǎn)化為酚鈉，最后再酸化

易被氧氣、臭氧、雙重新轉(zhuǎn)化為酚羥基：0-。1卜②用

酚羥基氧水、酸性高鐳酸鉀

碘甲烷先轉(zhuǎn)化為苯甲醛，最后再用氫碘酸酸化重新轉(zhuǎn)化為

溶液氧化

酚OQ兇乩

易被氧氣、臭氧、雙

用（CH3coLO將一NH2轉(zhuǎn)化為酰胺，最后再水解轉(zhuǎn)化3

氨基氧水、酸性高鐳酸鉀

NH2

溶液氧化

易與鹵素單質(zhì)加成，

碳碳雙易被氧氣、臭氧、雙用氯化氫先與烯妙加成轉(zhuǎn)化為氯代物，最后用NaOH醇溶

鍵氧水、酸性高鎰酸鉀液通過消去反應(yīng)，重新轉(zhuǎn)化為碳碳雙鍵

溶液氧化

醛基保護一般是把醛基制成縮醛，最后再將縮醛水解得到

醛基（常用乙二醇）

醛基易被氧化

OCH,

81-

X）—CH,

Cci|0

2

4.中學(xué)經(jīng)典的合成路線

(1)一元合成路線

烯

-兀部一元竣酸

燼

(2)二元合成路線

烯①BQ梟率島國島1#幽

加成

⑤「

際狀漸

(3)芳香化合物的合成路線

【探題源?規(guī)律】

［典例］(2016?全國卷□)端煥煌在催化劑存在下可發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，稱為Glaser反應(yīng)。

催化劑

2R—(^C—H------->R—c^c——C—R+H,

該反應(yīng)在研究新型發(fā)光材料、超分子化學(xué)等方面具有重要價值。下面是利用Glaser反

應(yīng)制備化合物E的一種合成路線：

CC12CII3

CHjCHgQ

身A1OQ

?

寫出用2苯基乙醇為原料(其他無機試劑任選)制備化合物D的合成路線

OH

［解析］已知物2苯基乙醇的結(jié)構(gòu)為|二廣,目標(biāo)產(chǎn)物D的結(jié)構(gòu)為/、，由

3

已知物到目標(biāo)產(chǎn)物的碳原子數(shù)相同，碳骨架結(jié)構(gòu)相同，因此設(shè)計合成路線只是將官能團進(jìn)行

改變，參考題目中制備化合物E的合成路線和③的反應(yīng)可設(shè)計出制備D的合成路線為：

CII2CH2OHCUM"!1,CHBrCH2BrC?CH

令分，

I消除-OH11引入面殺原子11轉(zhuǎn)化⑤的反應(yīng)|

［答案］

CH2cH20HCH-CH2CHBl€H2BrC-CH

［規(guī)律方法］有機合成路線的設(shè)計方法

（1）表達(dá)方式：合成路線圖

“反應(yīng)物，、反應(yīng)物八r

A------------>B------------>（???…—>n

反應(yīng)條件反應(yīng)條件’

濃H?SO,Br2

示例：CH3cHzOHi7Q.c>CHZ=CHZ一

NaOH/HyO

CH?CH?(Hz

1I1I

BrBrOHOH

（2）有機合成方法一一逆向分析法

根據(jù)原料設(shè)計合成目標(biāo)產(chǎn)品的路線時，可采用逆向合成分析法，對比產(chǎn)品與原料結(jié)構(gòu)上

的區(qū)別，然后由后向前推，先找出產(chǎn)品的前一步原料（即中間產(chǎn)物），并依次找出前一步原料,

直至達(dá)到已知的原料為止，其思維程序可概括為“產(chǎn)品-中間產(chǎn)物1-中間產(chǎn)物2……T原

料二

【提素能?好題】

1.（2019?上海高考）白藜蘆醇是一種抗腫瘤的藥物，合成它的一種路線如圖:

0H

r庠蘆裨

根據(jù)已有知識并結(jié)合相關(guān)信息，寫出以HO-CH—CH—CH—CH—0H和CH,OH為

原料制備CH3OOCCH2CH2CH2CH2COOCH3的合成路線流程圖（無機試劑任用）。（己知

4

RCN?工地2RC00H）合成路線流程圖如下：（甲察黑乙……聚翼目標(biāo)產(chǎn)物）。

反應(yīng)條件反應(yīng)條件

解析：HO—CH2—CH—CH—CH—0H和SOC1,發(fā)生取代反應(yīng)生成Cl—CH—CH—

CH.-CH—C1,再與NaCN反應(yīng)增加主鏈C原子數(shù)，生成NC—CH—CH2-CH-CH-

CN，在酸性條件下水解生成HOOC—C%—C%—C%—C%—COOH，最后濃硫酸作催化劑

和CHQH生成可生成目標(biāo)物，反應(yīng)流程為

CH2-CH2CHIS（XXCH2-CH2clNnCNCI1-CIICNU71K0

I.I.I22.

CI&YH20HCH2-CH2aCH2-CH2CN

I轉(zhuǎn)化?應(yīng)①II轉(zhuǎn)化?應(yīng)②II已知篇反應(yīng)I

CH『CH2coOH叫叫CII2-CH2CCKKII3

CH2-CHZC（X）11CH2CH2COOCH3

,___ft__,

I明入神|

答案：

0

CH2-CH2OHS＜）（,CH2-CH2CINac、CH2-CH2CN斤他

CH2-CH2OH*6H2-CH2CI*6i2-CH2CN*

CH2-CH2COOHCH30HCII2-CII2COOCH3

CH2-CH2COOH.發(fā)改花Cl12-CH2coOC113

2.芳香化合物X和Y都是從樟腦科植物中提取的香料。X可按如圖路線合成Y。

①Q(mào)NaOll

?A((：2HQ?)?E，F(xiàn)（聚合物）

②11+

X①5

②

(l^II8O)Zn/H/)?C(C7H6()z)

，①_濃NaOH

B

②H+濃硫酸

①新就復(fù)和化銅懸注我/△△、

②H'

G的一種同分異構(gòu)體H的結(jié)構(gòu)簡式為,寫出以

C（X）H

料制取H的合成路線（可任選無機原料）。

解析:

C—CH.宏生加成反應(yīng)生成

CH

CCII2發(fā)生水解反應(yīng)生成

CH3

OHOHOHOH

CII發(fā)生氧化反應(yīng)生成

cn2.O2

CII3CII

5

OH

《）—C：—COOH，最后發(fā)生消去反應(yīng)生成

CH3

《CHz，合成路線為

CCX）II

99Ng|像充八01儼I

OHg..5

C-C1IOC-COOH-------

A.催化制.△

a.

|不-€1便可紂化為

6、小

COOH

答案:

ClCl

NaOH溶液

C—CHCC1I

7△

（MCH3

O,

傕化劑，△

考點二利用碳骨架的構(gòu)建設(shè)計合成路線

【考必備?清單】

1.碳鏈增長的方法

①煥煌、烯燒、醛、酮與HCN加成:

\

例如，C—O+HCN-CCN

/I

0M

②醛酮的羥醛縮合（其中至少一種含有aH）：

OR,OHR|

IIII

R-CH+HC—CHO―>R-CHC—CHO

II

R,K

③鹵代煌與NaCN、CH3CH,ONa,CH3LCNa等的取代反應(yīng)：RCI+NaCNRCN+

NaCU

④聚合反應(yīng)

6

a.加聚反應(yīng)（烯煌、二烯煌、乙煥等）：也%==（3與上鯉＞CH—CH2。

b.縮聚反應(yīng)：酯化反應(yīng)類型（如乙二醇與乙二酸反應(yīng)）、氨基酸縮合類型（如甘氨酸縮合）、

甲醛與苯酚（酚醛樹脂）。

⑤酯化反應(yīng)：CH,CH2OH+CH3COOH濃，酸CH3COOCH2CH3+H2O

2.碳鏈減短的方法

①氧化反應(yīng)，包括烯燒、快炫的部分氧化，苯的同系物氧化成苯甲酸等。如：

RCH==CH,-^24RCOOH+C0J+H.0

KMnO

OCIIZR\OCOOII

②水解反應(yīng)，主要包括酯的水解、蛋白質(zhì)的水解和多糖的水解。如：RCOOK+

酸

H.0酸RCOOH+R—OH

2△

③烷燒發(fā)生裂化或裂解反應(yīng)：C16H34-^C8H18+C8H16；C8H18^5^C4H10+C4H8

④脫段反應(yīng)：R—COONa+NaOH-^-?R—H+Na,CO,

△2J

3.有機成環(huán)反應(yīng)

①形成環(huán)燒：

CH,(嚴(yán)

CH?

/1催化劑/

CH1CH3?CIICH?

1II

CHCIICH,

、、、/

CII,CIb

②形成環(huán)隧：

CH2rH2

傕化JN/

2HoeH2cHzOH―^―>O、()+2H.O

/

CH2rHz

③形成酯環(huán)：

2cH3cllcOOH

OH

O

/

c-o

,八、

ClIjCUCHCH312H2O

O-€

、

0

④形成肽環(huán)：

7

2cH3CHC(K)H

NH*

O

NH—C

/\

CII

cn3CH-CILI2HZ()

cNII

O

【探題源?規(guī)律】

角度一碳鏈增長的反應(yīng)

［例1］（2019?全國卷」）化合物G是一種藥物合成中間體，其合成路線如下:

的合成路線

玩機試劑任選）。

［解析］結(jié)合反應(yīng)⑤的反應(yīng)條件，甲苯先轉(zhuǎn)化為再與乙酰乙酸乙酯

（艾艾0人、）發(fā)生取代反應(yīng)生成

。人在堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)后再酸

化即可得產(chǎn)物。合成路線為：

引入鹵素原子

0

C^HgCHa言.C6H5cHzBr

DCHgONa/C2H6cH1)OFF.A

CH3coeH2coOC2II52)出…~>C%C()C產(chǎn)XXT2H5而一

dClb令

I」化⑤反應(yīng),增長碳健/此I轉(zhuǎn)化⑥最龍I

CH3COCHCOOH

/

Cells

［答案］3處,奈力小四

8

1）C2H,ONa/CH5OH

CH^OCHjCOOCHj-------—————?CHRCOCHCOOC2Hs

…2）C6H5CH2Br|

C6H5CH2

II

灑3

.CH3CO€HCOOH

2）H*

角度二形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的反應(yīng)

［例2］（2018?江蘇高考）丹參醇是存在于中藥丹參中的一種天然產(chǎn)物。合成丹參醇的部

分路線如下：

已知:cy

寫出以1）和10°"“為原料制備。的合成路線流程圖（無機試劑和乙醇任用，

合成路線流程圖示例見本題題干）。

［解析］對比6,°℃電與。和『的結(jié)構(gòu)簡式，根據(jù)題給信息，模仿題給信息構(gòu)

建碳鏈骨架；需要由O合成。,官能團的變化由1個碳碳雙鍵變?yōu)?個碳碳雙鍵，聯(lián)想

官能團之間的相互轉(zhuǎn)化，由。與Bq發(fā)生加成反應(yīng)生成：;二〉:工〉，在NaOH醇溶

液中發(fā)生消去反應(yīng)生成。；g，'""波生加成反應(yīng)生成GC""",QJ^XK時與與

發(fā)生加成反應(yīng)生成0（"“出。合成路線流程圖為

9：0中。戈經(jīng)忒小梟（廣

髓W

［答案］

［規(guī)律方法］有機合成題的解題思路

9

對比原料和采用正確的官能團的引設(shè)計合理

目標(biāo)產(chǎn)物方法分析入和消除合成路叁

【提素能?好題】

1.（2018?全國卷口）化合物W可用作高分子膨脹劑，一種合成路線如下:

cgu**1fHp1n^^?（：￥必^：：木》＜：

0□0回

I?

coocM

H(Jj”&-C4UShO叭A(*J傕尹/4-<H.

(；Hft

回⑦回0

《一》）是花香型香料，設(shè)計由苯甲醇為起始原料

CII2COOCII2

制備苯乙酸葦酯的合成路線.（無機試劑任

選）。

解析：根據(jù)已知信息結(jié)合逆推法可知，合成苯乙酸卞酯的路線圖為

(TI20HCHaClCH2CNCHgCOOH

。嶼。駕2m0cHzQ

00-0

引入內(nèi)|將化反應(yīng)②|瘠化反應(yīng)

轉(zhuǎn)化反應(yīng)③

素原「眄仄二|碳倍增長

答案:

Cl2cH(期2(*1CHjCNCH2COOH

gggq絮翳gH-Q

2.（2017?全國卷口）化合物H是一種有機光電材料中間體。實驗室由芳香化合物A制備

H的一種合成路線如下:

rr-^lhCHol~~B-Wee*D

回NaCH/Hzda^0!~2)11+~~*

△----------

2)11+DKOHAOHSOH

H

*5回（、川?用

催化剜一泉H/X向

向\'OOC2H5△

已知：①RCHO+CH、CH0f'i221W)RCH==CHCHO+H,O

s△2

②i”3H

Br

寫出用環(huán)戊烷和2丁煥為原料制備化合物的合成路線（其他試劑任選）。

Br

10

解析：根據(jù)已知②，環(huán)戊烷需要先轉(zhuǎn)變成環(huán)戊烯，再與2丁煥發(fā)生加成即可連接兩個碳

鏈，再用B%與碳環(huán)上雙鍵加成即可，即路線圖為

cZIXaOH/匕眸仆E#=C（軸

口夜U--—化」

0

|引入鹵||JIA?||一思④反應(yīng),引入鹵

蜜原了

答案：

。罟y型啜幽。奇<x—<C

隨堂檢測反饋

1.（2019?全國卷口）氧化白藜蘆醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反應(yīng)合成W

的一種方法：

COOH

利用Heck反應(yīng)，由苯和澳乙烷為原料制備OMQ,寫出合成路線

（無機試劑任選）

解析：由題中Heck反應(yīng)可逆推，5HQ可由一與°［反應(yīng)得到。由題中反應(yīng)

①可知可由在堿性條件下消去得到，O^Q可由乙苯

在光照條件下發(fā)生側(cè)鏈的取代反應(yīng)得到，乙苯可由苯與漠乙烷發(fā)生苯環(huán)的烷基化反應(yīng)得到。

據(jù)此可確定合成路線。

答案:

11

2.(2019?天津高考)我國化學(xué)家首次實現(xiàn)了瞬催化的(3+2)環(huán)加成反應(yīng)，并依據(jù)該反應(yīng)，發(fā)展

了一條合成中草藥活性成分茅蒼術(shù)醇的有效路線。

己知(3+2)環(huán)加成反應(yīng):

股催口

CHqcT,EyH=CH2%BJEI、E2可以是一COR或一COOR)

茅蒼術(shù)醇

參考以上合成路線及條件，選擇兩種鏈狀不飽和酯，通過兩步反應(yīng)合成化合物M,在方

框中寫出路線流程圖(其他試劑任選)O

COOCH,

…,M(0)

C()OCH2CH3

解析：根據(jù)題目信息，可以選擇的合成路線為

CHgCCOOCIbQL

CHCOOCH2cHF0匕—劑

CH式XCCOOCHd+CH?nCHCOOC%

C(X)CH2CHJ

COOCH2cHi

12

答案:

COOCHjCH,

CH,C=CCOOCHI+CH3-=CHCOOCH2CH3^-^

化刑

COOCH3

,COOCHj

或

COOCH2cH3

,COOCH：

CH3c=CCOOCHjCHiM%-CHCOOCH]

化刑

COOCHjCH.

COOCHj

COOCHzCHj

（Pd/C寫成Ni等合理催化劑亦可）

［課時跟蹤檢測］

1.氟他胺G是一種可.用于治療腫瘤的藥物。實驗室由芳香煌A制備G的合成路線如

下:

NIICOCH3

4甲氧基乙酰苯胺（（J）是重要的精細(xì)化工中間體，寫出由苯甲醛（

H3co

制備4甲氧基乙酰苯胺的合成路線（其他試劑任選）。

解析：根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物和流程圖，苯甲醛應(yīng)首先與混酸反應(yīng)，在對位上引入硝基，然后在

鐵和HC1作用下一NO?轉(zhuǎn)化成—NJ,最后結(jié)合反應(yīng)⑤在叱咤作用下與CH3coe1反應(yīng)生成

目標(biāo)產(chǎn)物，合成路線是：

13

0cH3OCH,OCR

HNQCH3coeI

濃H2soi20%HQ

△

NHCOCH3

2.2氨基3氯苯甲酸(F)是重要的醫(yī)藥中間體,其制備流程圖如下:

+

H/H2O

14

Fe/IICI

已知XNO?-----------'

O

COOH|

NHCCH3

在方框中寫出以J為主要原料，經(jīng)最少步驟

制備含肽健康合物的流程。

O

COOH|

NHCCII3

運購；：：目標(biāo)化合物

反應(yīng)條件

OH

解析：目標(biāo)產(chǎn)物是HO+CN士H,其單體是

O

COOH

O

就H,已知物質(zhì)NHC—CH3在峻桂

條件下水斛可杼到C(X)H

NH?

COOH0COOHOH

N4H

答案：H/H叫

ET0,

3.化合物H是一種用于合成丫分泌調(diào)節(jié)劑的藥物中間體，其合成路線流程圖如下:

COOTH?COOCH3CHO

BrCH2('()aq八CH3cop碼aR<v1-.Mr-gMtiOg八

K2c6LSAiai3cH3"*而K'"3'5->ly\K，II3

CH庇cnM

FH

R'R，

X

\(CH3)2SO4N—CH,(R代表炫基，R'代表燃基或H)。寫出以

己知：N—H

/Kg

RR

、1K］二:和仁也沖。，為原料制備CH3OY^2^~《~>H的合成路

線流程圖(無機試劑任用，合成路線流程圖示例見本題題干)。

解析：以HJ0—NOz、UNV：：和(CH3)2SO4為原料制備

CHQY2)>-NO<H,首先分析合成對象與原料間的關(guān)系。結(jié)合上述合成路線中D到E

15

OCH3

的變化，可以逆推出合成該有機物所需要的兩種反應(yīng)物分別為Q和；結(jié)合B

OU

OCH3ocn3

到C的反應(yīng),可以由||逆推到I[I，再結(jié)合A到B的反應(yīng)，推到原料口J

NH?NO2NO2

結(jié)合學(xué)過的醇與氫鹵酸的反應(yīng)可知,原料與氫漠酸反應(yīng)即可得到心二：

答案:

4.（2018?天津高考）化合物N具有鎮(zhèn)痛、消炎等藥理作用，其合成路線如下:

HO

DPh.P.KJTk

(3

II姓水川

CAOC

2）?；?/p>

O

I

H(K'

G

參照上述合成路線，以人/ai為原料，采用如下方法制備醫(yī)藥中間體-

試劑與條件1化**

_>|M，試劑與條件2

該路線中試劑與條件1為,X的結(jié)構(gòu)簡式為；試劑與條件2為

,Y的結(jié)構(gòu)簡式為?

解析：根據(jù)路線中化合物X的反應(yīng)條件，可以判斷利用題目中D到E的反應(yīng)合成。該

反應(yīng)需要的官能團是X有Br原子，Y有碳氧雙鍵。所以試劑與條件1是HBr,△;將

16

?OH取代為八，Br,X為八/Br。試劑與條件2是C^/Cu或Ag,△;

OHoo

將人奴化為人為，x*人o

0

套案.11

HRr,A八jBrCVCu或Ag,4人

5.（2016?江蘇高考）化合物H是合成抗心律失常藥物決奈達(dá)隆的一種中間體，可通過以

下方法合成: