第28講 有機合成路線設計的基本方法

2025新高考化學二輪重點專題第28講有機合成路線設計的基本方法contents目錄01考向分析010203知識重構重溫經(jīng)典04模型建構考向分析PART01012024年有機合成路線設計考點統(tǒng)計省份考點形式結構簡式化學方程式反應條件設計合成路線河北卷√√全國卷√新課標卷√浙江卷√安徽卷√吉林卷√√上海卷√山東卷√江蘇卷√湖南卷√湖北卷√縱觀各地試題，形式與往年比較有變化，24年不局限于傳統(tǒng)的設計合成路線，還可考查路線中的缺項物質結構簡式或反應所需試劑。知識重構PART0202有機合成

一、合成的要求和意義

有機合成就是從簡單易得的原料，通過一步或多步化學反應制備出比較復雜的目標分子的過程。合成的要求：

合成的步驟越少越好；每步的產(chǎn)率越高越好；

原料越便宜易得越好；反應條件越溫和越好。

有機合成的意義：

（1）可以制備天然有機物，以彌補自然資源的不足；

（2）可以對天然有機物進行局部的結構改造和修飾，使其性能更加完美;

（3）可以合成具有特定性質的、自然界并不存在的有機物，以滿足人類的特殊需要。

二、有機合成的基本反應

有機反應是合成的基礎，合成路線就是由一些具體的反應，按照一定的邏輯思維組合起來的。合成一個有機物要考慮的核心問題不外兩個方面：

1、合成目標化合物分子的骨架；2、引入所需官能團（官能團轉化和相互影響）；

1、增長碳鏈或增加支鏈：教材中常見的分子骨架的形成和變化①聚合反應

蘇教71頁苯乙烯加聚制得聚苯乙烯苯乙烯與丁二烯加聚制得丁苯橡膠工業(yè)上制備乙苯（又稱苯乙烷）、異丙苯，主要通過苯與乙烯或丙烯在催化劑存在條件下反應獲得。②加成反應二、有機合成的基本反應之碳骨架變化蘇教98頁羰基與HCN的加成反應酯化反應消去反應CN的水解反應二、有機合成的基本反應之碳骨架變化CH≡CHCH2=CHCNCH2=CHCOOHHCN催化劑H2O,H+△丙烯腈丙烯酸C=ORHCRHOHCNCRHOHCH2NH2HCN催化劑H2催化劑利用HCN的加成增長碳鏈CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O濃H2SO4△③酯化反應④鹵代烴在堿性條件下的取代反應烴基鹵化鎂（格氏試劑）與有機物的反應

蘇教113頁二、有機合成的基本反應之碳骨架變化高考題中常見的信息涉及分子骨架的形成和變化1、增長碳鏈或增加支鏈：

β+催化劑CH3CHOCH3

C

HOCH3CHCH2CHOHOαα催化劑△CH3CHCH

CHOαβ利用羥醛縮合增長碳鏈二、有機合成的基本反應之碳骨架變化3、①利用雙烯加成反應成環(huán)+COOHCOOH②利用酯化反應成環(huán)2

濃H2SO4

加熱+2

H2O二、有機合成的基本反應之碳骨架變化

RC≡CHRCOOHKMnO4H+C=CH－RR'R"KMnO4H+C=OR'R"+R－COOHCHRR'KMnO4H+COOH②利用氧化反應縮短碳鏈（高考信息）2、①利用水解反應縮短碳鏈(教材中）CH3COOHCH3CH2OH+CH3COOCH2CH3+H2ONaOH△二、有機合成的基本反應之碳骨架變化三、有機合成的基本反應之常見官能團變化烷烴X2/光照

取代1.教材中常見官能團之間的變化三、有機合成的基本反應之常見官能團變化1.教材中常見官能團引入方法（1）引入碳碳雙鍵①醇和鹵代烴的消去：CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2OC2H5Br+NaOH CH2=CH2↑+H2O+NaBr②炔烴的不完全加成：③烷烴裂化裂解：

CH≡CH+Br2→CHBr=CHBrC4H10

CH2=CH2+CH3CH3三、有機合成的基本反應之常見官能團變化1.教材中常見官能團引入方法（2）引入鹵素原子（—X）①烴、酚的取代：CH4+Cl2CH3Cl+HCl②不飽和烴與HX、X2的加成：CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br

③醇與氫鹵酸（HX）的取代：CH3CH2OH+HBrC2H5Br+H2O+3Br2→

↓+3HBr三、有機合成的基本反應之常見官能團變化1.教材中常見官能團引入方法（種類變化）（3）引入羥基（—OH）

①烯烴與水反應：CH2=CH2

+H2OCH3CH2OH②醛、酮與氫氣加成：CH3CHO+H2

CH3CH2OH

③鹵代烴在堿性條件下水解：C2H5Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr

④酯的水解：CH3COOC2H5+H2O

CH3COOH+CH3CH2OH三、有機合成的基本反應之常見官能團變化（4）引入碳氧雙鍵醇的催化氧化：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O（5）引入羧基（—COOH）①醛基氧化：2CH3CHO+O2

2CH3COOH②酯、肽、蛋白質、羧酸鹽的水解：CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+CH3CH2OH

1.教材中常見官能團引入方法（種類變化）三、有機合成的基本反應之常見官能團變化2.教材中常見官能團消除方法（種類變化）（1）消除不飽和鍵：（2）消除羥基（—OH）：（3）消除醛基（—CHO）：（4）消除鹵素原子：

加成反應

消去反應、氧化反應或（取代

酯化、鹵代）反應

加成反應或氧化反應

消去反應或水解反應三、有機合成的基本反應之常見官能團變化3.教材中常見官能團數(shù)目變化方法官能團位置變化4.教材中常見官能團位置變化方法三、有機合成的基本反應之官能團變化5.根據(jù)題目提供的信息，常見的官能團變化總結如下：(1)苯環(huán)側鏈引入羧基如

(R代表烴基)被酸性KMnO4溶液氧化生成

，此反應可縮短碳鏈。（2）鹵代烴與氰化物發(fā)生取代反應后，再水解得到羧酸，這是增加一個碳原子的常用方法。三、有機合成的基本反應之官能團變化(3)烯烴通過臭氧氧化，再經(jīng)過鋅與水處理得到醛或酮如

CH3CH2CHO＋

；RCH==CHR′

(R、R′代表H原子或烴基)與堿性KMnO4溶液共熱后酸化，發(fā)生雙鍵斷裂生成羧酸，通過該反應可推斷碳碳雙鍵的位置。

由官能團入手，可以幫助我們清楚地梳理有機化合物之間的轉化關系，更全面地把握官能團的性質，并運用這種轉化關系解決實際問題。三、有機合成的基本反應之常見官能團變化蘇教129頁請思考：如果以苯為原料制備撲熱息痛，是先氯化，還是先硝化？-Cl是鄰對位定位基，而-NO2為間位定位基四、有機合成中官能團之間的相互影響和保護

試題中出現(xiàn)的大多是對（酚）羥基、醛基、氨基、碳碳雙鍵等易于被氧化的官能團進行保護。先保護后恢復基團保護先占位后移除先加成后消去

如酚羥基

先與堿反應生成鹽，再酸化

如碳碳雙鍵

先與HX加成，再消去成烯例題：已知：以A為主要原料制備己醛（目標化合物）（1）上述合成路線中第一步反應的目的是

。（2）將合成路線的后半部分（缺失部分）補充完整。四、有機合成中官能團之間的相互影響和保護結合已知，第一步保護醛基對比原料和產(chǎn)物，只需用氫氣加成碳碳雙鍵即可，但醛基也會加氫四、有機合成中官能團之間的影響和保護

事物總是相互影響、相互制約的。在有機化合物分子中，這種相互影響、相互制約的關系同樣存在。哪些事實可以證明這一點呢？思考：已知在濃硝酸、濃硫酸條件下，苯、甲苯硝化反應生成一取代產(chǎn)物的溫度分別是60℃、30℃。而在100℃時，苯、甲苯硝化反應的產(chǎn)物分別是間二硝基苯和2，4，6-三硝基甲苯。你能解釋原因嗎？甲苯的性質與苯相比，具有一定的相似性，同時也有一定的差異。究其原因，是因為苯環(huán)受到甲基的影響，更容易發(fā)生取代反應；與此同時，甲基受到苯環(huán)的影響，也容易被氧化劑所氧化（甲苯氧化為苯甲酸）。甲基影響了苯環(huán)使苯環(huán)易取代苯環(huán)影響了甲基使甲基易被氧化四、有機合成中官能團之間的相互影響和保護

基團之間的相互作用會影響物質的性質，以及有機反應的速率。除基團的影響外，有機反應所用的溶劑及其他反應條件也會影響反應的速率和反應產(chǎn)物。如乙醇在濃硫酸催化作用下，加熱到140℃時主要發(fā)生分子間脫水生成乙醚，而加熱到170℃時主要發(fā)生分子內(nèi)脫水生成乙烯。我們在研究有機化學反應時，要同時關注反應物結構和反應條件的影響。

我們學過1-溴丙烷在氫氧化鉀的水溶液中加熱，發(fā)生取代反應生成丙醇；在氫氧化鉀的乙醇溶液中加熱，發(fā)生消去反應生成丙烯。在這個反應體系中，取代反應和消去反應同時存在，相互競爭，我們可以通過控制條件使某類反應為主。研究發(fā)現(xiàn)，對于鹵代烴而言，鹵素原子直接相連的碳上氫越多的越容易發(fā)生取代反應，反之，容易發(fā)生消去反應。

對進攻試劑（如上述反應中的KOH）而言，堿性越強，越容易發(fā)生消去反應，反之，容易發(fā)生取代反應。四、有機合成中官能團之間的相互影響和保護所以，在利用這些反應合成物質時，要根據(jù)需求合理地選擇條件。CH3CH2CH2Br+KOHH2OCH3CH2CH2OH+KBrCH3CH2CH2Br+KOH乙醇CH3CH=CH2+KBr+H2O有機合成中根據(jù)官能團的性質選擇合適的試劑方案一方案二四、有機合成中官能團之間的相互影響和保護重溫經(jīng)典PART0303二、有機合成常見題型分類研析1、以熟悉官能團的轉化為主型2、以碳骨架變化為主型3、以題給信息的模仿為主型【典例一】請設計以CH2=CHCH3為主要原料(無機試劑任用)制備CH3CH(OH)COOH的合成路線流程圖(須注明反應條件)。1、以熟悉官能團轉化為主的題型對比原料和目標產(chǎn)物官能團種類，結合知識儲備設計如下加成反應加成反應氧化反應氧化反應水解反應課本中的經(jīng)典

蘇教91頁逆推法醚：醇和醇分子間脫水一步反應但副產(chǎn)物多。醚：利用已知條件，A為鹵代烴，B為醇鈉副產(chǎn)物少，但步驟多，產(chǎn)率低AB課本中的經(jīng)典

蘇教108頁首先分析目標物質，醚，題目中無其它信息，應選用教材學過的反應，逆推，乙二醇分子間脫水得到產(chǎn)品。乙二醇可以有1.2-二溴乙烷水解得到，結合原料乙醇，很容易設計出乙醇消去再加成。2、以碳骨架轉化為主的題型提示：R—Br＋NaCN―→R—CN＋NaBr【典例二】請以苯甲醛和乙醇為原料設計苯乙酸乙酯()的合成路線流程圖(注明反應條件)。逆推法+CH3CH2OH―→2024浙江1月

某研究小組通過下列路線合成鎮(zhèn)靜藥物氯硝西泮重溫經(jīng)典，感悟高考已知回答：（5）聚乳酸()是一種可降解高分子，可通過化合物X()開環(huán)聚合得到，設計以乙炔為原料合成X的路線_______(用流程圖表示，無機試劑任選)。2、以碳骨架轉化為主的題型2024浙江1月

與題中信息無關，用儲備知識解決

重溫經(jīng)典，感悟高考結合原料乙炔，需增加C原子，且轉化為-COOH，再結合-CN的引入方案CH3CHOCH≡CHH2O逆推CH3CHOCH≡CHH2OHCNH+濃H2SO42、以碳骨架轉化為主的題型3、以題給信息的模仿為主的題型2024安徽

化合物1是一種藥物中間體，可由下列路線合成(Ph代表苯基，部分反應條件略去)重溫經(jīng)典，感悟高考RMgX易與含活潑氫化合物(HY)反應：

HY代表H2O、ROH、RNH2、

等。已知（6）參照上述合成路線，設計以

和不超過3個碳的有機物為原料，制備一種光刻膠單體的

合成路線(其他試劑任選)。對照原料和產(chǎn)物，苯環(huán)左部分先將原料中的羰基還原為羥基，后利用濃硫酸脫水生成雙鍵，右部分將物質與Mg在無水醚中反應生成中間產(chǎn)物，結合已知后再與CF3COCF3在無水醚中反應再水解生成目標化合物重溫經(jīng)典，感悟高考重溫經(jīng)典，感悟高考3、以題給信息的模仿為主的題型2024江蘇F是合成含松柏基化合物的中間體，其合成路線如下：已知：HSCH2CH2SH與HOCH2CH2OH性質相似。寫出以

、

、HSCH2CH2SH和HCHO為原料制備

的合成路線流程圖(無機試劑和有機溶劑任用，合成路線示例見本題題干)結合E到F,可知HSCH2CH2SH與

反應可生成目標產(chǎn)物的部分再結合A到B，由生成

再與HCHO反應增長碳鏈即可重溫經(jīng)典，感悟高考3、以題給信息的模仿為主的題型合成路線為儲備知識（教材）題中信息（吃透模仿）2024山東

心血管藥物纈沙坦中間體(F)的兩條合成路線如下：已知1、2、(5)C→E的合成路線設計如下：試劑X為

(填化學式)；試劑Y不能選用KMnO4，原因是

。2024山東

對比B（C14H11N）和C（C14H10BrN）的分子式，結合F的結構簡式可知，B甲基上的1個H被Br取代得到C,C、D在乙醇的作用下得到F，對比C、F的結構簡式可知D,E與D發(fā)生類似已知Ⅱ的反應，所以E為ABFDEC2024山東

FECGNaOH、H2OCu/O2NaOH水溶液

試劑Y不能用KMnO4，G中的-CH2OH會被KMnO4,氧化為-COOH，無法得到E重溫經(jīng)典，感悟高考3、以題給信息的模仿為主的題型(2023廣東)室溫下可見光催化合成技術，對于人工模仿自然界、發(fā)展有機合成新方法意義重大。一種基于CO、碘代烴類等，合成化合物ⅶ的路線如下(加料順序、反應條件略)：以苯、乙烯和CO為含碳原料，利用反應③和⑤的原理，合成化合物ⅷ?；诜磻鄯磻?，由苯到溴苯到和乙烯生成的環(huán)氧乙烷生成中間體，再轉化為碘代烴，利用反應⑤的原理，和溴苯轉化的苯酚、CO反應即可實現(xiàn)目標重溫經(jīng)典，感悟高考3、以題給信息的模仿為主的題型(2023廣東)以苯、乙烯和CO為含碳原料，利用反應③和⑤的原理，合成化合物ⅷ?；诜磻鄯磻?，由苯生成溴苯，和乙烯生成的環(huán)氧乙烷生成中間體，再轉化為碘代烴，利用反應⑤的原理，和溴苯轉化的苯酚、CO反應即可實現(xiàn)目標鹵代烴和環(huán)醚反應增長碳鏈碘代烴和羥基、CO反應CH3CH2OH反應③反應⑤合成路線（2023湖南）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)：(7)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(jù)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)。答案：占位思想（2023海南）局部麻醉藥福莫卡因的一種合成路線如下：(7)結合下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，設計路線合成合成思路：苯環(huán)的側鏈碳鏈增長，結合題目A到B，并找到碳鏈拼接的地方尋找碳鏈拼接的方法:醛和酯反應CH3CH=CHCOOHCH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3已知某藥物合成中間體D的合成路線如下：設計方案，以甲苯和(CH3CO)2O為原料制備蘇教137頁借助題干中方法，模仿運用合成路線思路：先引入硝基，將硝基還原為氨基，乙酰化之后再將甲基氧化為羧基。思考：能不能先將甲基氧化再引入硝基？羧基間位定位基甲基鄰位定位基模型建構PART0404

一、有機合成的分析方法與原則1.正合成分析法從已知的原料入手，找出合成目標化合物所需的直接或間接的中間體，逐步推向待合成的目標化合物，其思維方法為：如何以乙烯為基礎原料，無機原料可以任選，合成下列物質：CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3乙烯氧化水化乙醇乙酸乙酸乙酯聯(lián)系化工實際生產(chǎn)，體現(xiàn)學科價值，盡量減少反應步驟

一、有機合成的分析方法與原則2.逆合成分析法

將目標化合物倒退一步尋找上一步反應的中間體，該中間體同輔助原料反應可以得到目標化合物，而這個中間體又可由更上一步的中間體得到，依次類推