題型三有機合成路線的設計(原卷版)

題型三有機合成路線的設計合成路線設計是近幾年高考對合成路線設計是近幾年高考對及有機化學基礎重要考查形式，且為必考的重點難點，屬于熱點問題，以有機化合物的性質與結構知識為考查的載體，設計合成路線有利于培養(yǎng)學生的思維能力、分析問題的能力等，能更全面地考查考生的綜合素質和能力。體現“科學態(tài)度與社會責任”的化學核心素養(yǎng)。掌握常見有機化合物的性質與結構是答題的關鍵，注意基礎知識的理解掌握和靈活運用。表達方式Aeq\f(反應物,反應條件)Beq\o(→,\s\up9(反應物),\s\do3(反應條件))C……→D總體思路根據目標分子與原料分子的差異構建碳骨架和實現官能團轉化設計關鍵信息及框圖流程的運用常用方法正向合成法從某種原料分子開始，對比目標分子與原料分子的結構(碳骨架及官能團)，對該原料分子進行碳骨架的構建和官能團的引入(或者官能團的轉化)，從而設計出合理的合成路線，其思維程序為逆向合成法從目標分子著手，分析目標分子的結構，然后由目標分子逆推出原料分子，并進行合成路線的設計，其思維程序為正逆雙向合成法采用正推和逆推相結合的方法，是解決合成路線題的最實用的方法，其思維程序為一、有機物之間的轉化1．直線型轉化：(與同一物質反應)醇醛羧酸乙烯乙醛乙酸炔烴烯烴烷烴2．交叉型轉化淀粉葡萄糖麥芽糖蛋白質氨基酸淀粉葡萄糖麥芽糖蛋白質氨基酸二肽醇酯羧酸醛鹵代烴烯烴醇二、官能團的引入1．引入或轉化為碳碳雙鍵的三種方法醇的消去反應引入CH3CH2OHCH2CH2↑＋H2O鹵代烴的消去反應引入CH3CH2Br＋NaOHCH2CH2↑＋NaBr＋H2O炔烴與H2、HX、X2的不完全加成反應CH≡CH＋H2CH2CH2，CH≡CH＋Br2CHBrCHBrCH≡CH＋HClCH2CHCl2．引入碳鹵鍵的三種方法烷烴、苯及其同系物與鹵素單質發(fā)生取代反應CH3CH3＋Cl2HCl＋CH3CH2Cl(還有其他的鹵代烴)，不飽和烴與鹵素單質、鹵化氫的加成反應CH2CHCH3＋Br2CH2Br—CHBrCH3CH≡CH＋HClCH2CHClCH2CHCH3＋HBrCH3—CHBrCH3醇與氫鹵酸的取代反應R—OH＋HXR—X＋H2O3．引入羥基的四種方法烯烴與水加成生成醇CH2CH2＋H2OCH3CH2—OH鹵代烴的堿性水解成醇CH3CH2—Br＋NaOHCH3CH2—OH＋NaBr醛或酮與氫氣加成生成醇酯水解生成醇CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH4．引入碳氧雙鍵(醛基或羰基)的方法醇的催化氧化生成醛(酮)2CH3CH2CH2OH＋O22CH3CH2CHO＋2H2O連在同一個碳上的兩個羥基脫水含碳碳三鍵的物質與水加成5．引入羧基的2種方法醛基氧化2CH3CHO＋O22CH3COOH酯、肽、蛋白質、羧酸鹽的水解CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH三、官能團的消除1．通過加成反應可以消除不飽和鍵(碳碳雙鍵、碳碳三鍵、苯環(huán)等)如：CH2CH2在催化劑作用下與H2發(fā)生加成反應2．通過消去、氧化或酯化反應等消除羥基如：CH3CH2OH消去生成CH2CH2，CH3CH2OH被氧化生成CH3CHO3．通過加成或氧化反應等消除醛基如：CH3CHO被氧化生成CH3COOH，CH3CHO被H2還原生成CH3CH2OH4．通過水解反應消除酯基()、肽鍵、鹵素原子如：CH3COOC2H5在酸性條件下水解生成CH3COOH和C2H5OH5．通過消去反應或水解反應消除鹵素原子如：CH3CH2Br在NaOH醇溶液中發(fā)生消去反應生成乙烯和溴化鈉，在NaOH水溶液中發(fā)生水解反應生成乙醇和溴化鈉四、官能團的改變1．通過某些化學途徑使一個官能團變成兩個a．CH3CH2OHCH2CH2CH2XCH2XCH2OHCH2OHb．CH2CHCH2CH3CH3CHXCH2CH3CH3CHCHCH3CH3CHXCHXCH3CH2CHCHCH22．利用官能團的衍生關系進行衍變如：R—CH2OHR—CHOR—COOH3．通過某些手段改變官能團的位置如：CH3CHXCHXCH3H2CCHCHCH2CH2XCH2CH2CH2X五、官能團的保護與恢復1．碳碳雙鍵：易與鹵素單質加成，易被氧氣、臭氧、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液氧化方法：在氧化其他基團前可以利用其與HCl等的加成反應將其保護起來，后再利用消去反應轉變?yōu)樘继茧p鍵如：2．酚羥基：易被氧氣、臭氧、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液氧化方法①：在氧化其他基團前用碘甲烷(CH3I)先轉化為苯甲醚，后用氫碘酸酸化重新轉化為酚如：方法②：在氧化其他基團前用NaOH溶液先轉化為酚鈉，后酸化重新轉化為酚如：3．醛基：易被氧化方法：在氧化其他基團前可以用乙醇(或乙二醇)加成保護如：4．氨基：易被氧氣、臭氧、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液氧化方法：在氧化其他基團前可以用醋酸酐將氨基轉化為酰胺，然后再水解轉化為氨基。如：六、有機合成中碳鏈的增長或縮短1．使有機物碳鏈增長的反應加聚反應；縮聚反應；酯化反應；利用題目所給信息反應，如鹵代烴的取代反應，醛、酮的加成反應……(1)乙炔自身加成：2CH≡CHCH2CH—C≡CH(2)鹵代烴跟NaCN溶液反應再水解可得到羧酸：CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH(3)鹵代烴與炔鈉的反應：2CH3C≡CH＋2Na2CH3C≡CNa＋H2↑CH3C≡CNa＋CH3CH2ClCH3C≡CCH2CH3＋NaCl(4)鹵代烴與活潑金屬鈉反應：2R—Cl＋2NaR—R+2NaCl(5)=5\*GB3⑤醛與氫氰酸的加成反：(6)醛、酮與NH3加成反應制備胺：(7)羥醛縮合：有α-H的醛在稀堿(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用，生成β-羥基醛，稱為羥醛縮合(8)醛、酮與醇加成反應制備半縮醛：(9)醛或酮與格氏試劑(R′MgX)發(fā)生加成反應，所得產物經水解可得醇(10)苯環(huán)與鹵代烴反應(傅克反應)：(11)苯環(huán)與酰鹵反應：(12)聚合反應烯烴、炔烴加聚反應：縮聚反應：2．使有機物碳鏈縮短的反應(1)脫羧反應：R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3(2)水解反應：酯的水解、蛋白質的水解和多糖的水解(3)烴的裂化或裂解反應：C16H34C8H18＋C8H16；C8H18C4H10＋C4H8(4)氧化反應R—CHCH2RCOOH＋CO2↑R1—CHCH—R2R1CHO+R2CHO七、依據有機反應條件進行推斷1．這是烷烴和烷基中的氫被取代的反應條件。如：①烷烴的取代；芳香烴或芳香族化合物側鏈烷基的取代；③不飽和烴中烷基的取代。2．這是乙醇脫水生成乙烯的反應條件。3．或為不飽和鍵加氫反應的條件，包括：C=C、=C=O、C≡C的加成。4．是①醇消去H2O生成烯烴或炔烴；②醇分子間脫水生成醚的反應；③酯化反應的反應條件。5．是①鹵代烴水解生成醇；②酯類水解反應的條件。6．是鹵代烴消去HX生成不飽和烴的反應條件。7．是①酯類水解(包括油脂的酸性水解)；②糖類的水解8．或是醇氧化的條件。9．或是不飽和烴加成反應的條件。10．是苯的同系物側鏈氧化的反應條件(側鏈烴基被氧化成COOH)。11．顯色現象：苯酚遇FeCl3溶液顯紫色；與新制Cu(OH)2懸濁液反應的現象：1、沉淀溶解，出現深藍色溶液則有多羥基存在；2、沉淀溶解，出現藍色溶液則有羧基存在；3、加熱后有紅色沉淀出現則有醛基存在。八、常用的合成路線有機合成往往要經過多步反應才能完成，因此確定有機合成的途徑和路線時，要進行合理選擇。1．一元合成路線R—CH=CH2鹵代烴一元醇一元醛一元羧酸酯2．二元合成路線CH2CH2CH2X—CH2XCH2OH—CH2OHHOOC—COOH鏈酯、環(huán)酯、聚酯3．芳香化合物的合成路線①②芳香酯注意：與Cl2反應時條件不同所得產物不同，光照時，只取代側鏈甲基上的氫原子，生成；而Fe作催化劑時，取代苯環(huán)上甲基鄰、對位上的氫原子，生成。1．(2023?浙江省1月選考)已知：①②設計以D()為原料合成E()的路線(用流程圖表示，無機試劑任選)___。2．(2023?海南卷)局部麻醉藥福莫卡因的一種合成路線如下：結合上圖合成路線的相關信息。以苯甲醛和一兩個碳的有機物為原料，設計路線合成_______。3．(2023?湖南卷)含有吡喃萘醌骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活性，一種合成該類化合物的路線如下(部分反應條件已簡化)：甲苯與溴在FeBr3催化下發(fā)生反應，會同時生成對溴甲苯和鄰溴甲苯，依據由C到D的反應信息，設計以甲苯為原料選擇性合成鄰溴甲苯的路線_______(無機試劑任選)。4．(2023?浙江省6月選考)某研究小組按下列路線合成胃動力藥依托比利。已知：研究小組在實驗室用苯甲醛為原料合成藥物N芐基苯甲酰胺()利用以上合成線路中的相關信息，設計該合成路線___________(用流程圖表示，無機試劑任選)5．(2022年·浙江卷)某研究小組按下列路線合成藥物氯氮平已知：①②設計以CH2＝CH2和CH3NH2為原料合成的路線(用流程圖表示，無機試劑任選)6．(2022年·廣東卷)基于生物質資源開發(fā)常見的化工原料，是綠色化學的重要研究方向。以化合物I為原料，可合成丙烯酸V、丙醇VII等化工產品，進而可制備聚丙烯酸丙酯類高分子材料。選用含二個羧基的化合物作為唯一的含氧有機原料，參考上述信息，制備高分子化合物VIII的單體。寫出VIII的單體的合成路線(不用注明反應條件)7．(2022年·湖南卷)物質J是一種具有生物活性的化合物。該化合物的合成路線如下：已知：①＋；②參照上述合成路線，以和為原料，設計合成的路線(無機試劑任選)8．(2022年·山東卷)支氣管擴張藥物特布他林(H)的一種合成路線如下：已知：Ⅰ．

Ⅱ．Ⅲ．根據上述信息，寫出以羥基鄰苯二甲酸二乙酯為主要原料制備合成的路線9．(2022年·海南卷)黃酮哌酯是一種解痙藥，可通過如下路線合成：設計以為原料合成的路線(其他試劑任選)已知：+CO210．(2021年·山東卷)一種利膽藥物F的合成路線如圖：已知：Ⅰ.+Ⅱ.已知：綜合上述信息，寫出由和制備的合成路線11．(2021年·浙江卷)某課題組研制了一種具有較高玻璃化轉變溫度的聚合物P，合成路線如下：已知：以乙烯和丙炔酸為原料，設計化合物()的合成路線(用流程圖表示，無機試劑、有機溶劑任選)12．(2021年·湖南卷)葉酸拮抗劑Alimta(M)是一種多靶向性抗癌藥物。以苯和丁二酸酐為原料合成該化合物的路線如圖：②參照上述合成路線，以乙烯和為原料，設計合成的路線(其他試劑任選)。1．(2024·陜西寶雞市高考模擬監(jiān)測節(jié)選)帕羅維德(Paxlovid)是一種有效的新冠病毒抑制劑，可以在病毒感染早期有效干預抑制病毒復制。下圖是合成帕羅韋德的重要中間體之一(I)的合成路線。(6)結合以上流程，設計以乙炔和乙醇為原料制備的合成路線(無機試劑任選)。2．(2024·河南新鄉(xiāng)高三一模節(jié)選)化合物F是合成某藥物的中間體，其合成路線如下：(6)設計以乙烯和為原料制備治療類風濕關節(jié)炎藥物中間體的合成路線流程圖。(無機試劑和有機溶劑任用，合成路線流程圖示例見本題題干)。3．(2024·吉林省吉林市高三第二次模擬節(jié)選)某藥物成分I具有抗炎、抗病毒、抗氧化等生物活性，其合成路線如下：已知：＋R3－CHO＋(6)參照上述流程，設計以HCHO和(R基自己確定)為原料合成的路線如下：則X的結構簡式為，Y的結構簡式為，Z的結構簡式為。4．(2024·江蘇省南京市、鹽城市高三第一次模擬考試節(jié)選)匹唑派(G)是一種新型精神類藥品，其合成路線之一如下：(5)已知：寫出以苯為原料制備的合成路線流程圖(無機試劑和流程中的有機試劑任用，合成路線流程圖示例見本題題干)。5．(2024·江蘇徐州高三期中節(jié)選)化合物F是制備漢防已甲素的重要中間體，一種合成路線如下：(5)已知：(R、代表烴基或H，代表烴基)。寫出以、CH3NO2和為原料制備的合成路線流程圖(無機試劑和有機溶劑任選，合成路線流程圖示例見本題題干)。6．(2024·湖南省湘東九校高三聯(lián)考節(jié)選)苯巴比妥是一種巴比妥類的鎮(zhèn)靜劑及安眠藥，其合成路線如下所示(部分試劑和產物已略去)：已知：i．ii．(7)參照上述合成路線和信息，設計以CH3CH2OH、CH2(COOH)2、CO(NH2)2為原料，以及必要的有機溶劑、無機溶劑合成的路線。7．(2024·江浙高中(縣中)發(fā)展共同體高三聯(lián)考節(jié)選)莫西賽利(化合物K)是一種治療腦血管疾病的藥物，可改善腦梗塞或腦出血后遺癥等癥狀。以下為其合成路線之一。(5)研究小組在實驗室用苯胺()和乙烯為原料合成。利用以上合成線路中的相關信息，設計該合成路線(用流程圖表示，無機試劑任選)。8．(2024·江蘇鎮(zhèn)江高三期中節(jié)選)某研究小組按下列路線合成藥物利培酮。已知：①②(5)設計以、和為原料合成的路線(用流程圖表示，其它無機試劑任選)。9．(2024·浙江省Z20名校聯(lián)盟高三聯(lián)考節(jié)選)利伐沙班是一種新型抗凝血藥物，其合成路線如下：已知：(5)利用以上合成路線中的信息，設計以苯和乙烯為原料合成的路線(用流程圖表示，無機試劑任選)。10．(2024·浙江省稽陽聯(lián)誼學校高三聯(lián)考節(jié)選)某研究小組按下列路線合成第三代抗癲癇藥瑞替加濱二鹽酸鹽。已知：(6)設計以為原料分4步合成藥物的路線(用流程圖表示，無機試劑任選)。11．(2023·湖南郴州市高三一模節(jié)選)化合物H是一種用于合成γ－分泌調節(jié)劑的藥物中間體，其合成路線流程圖如圖：

(7)已知：

(R代表烴基，R'代表烴基或H)。請寫出以

、

和(CH3)2SO4為原料制備

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)。12．(2024·廣西南寧高三教學質量調研節(jié)選)化合物H是一種抗過敏藥物，其合成路線如圖：已知：。(7)參照上述合成路線，設計以和為原料合成的路線(無機試劑任選)：