第80讲-有机合成路线设计的基本方法(课件 练习(含解析) 学案)2025届高中化学一轮复习

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第80讲-有机合成路线设计的基本方法(课件 练习(含解析) 学案)2025届高中化学一轮复习

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第80讲
有机合成路线设计的基本方法
2025:基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座
2023
2024安徽卷-18题
以 和不超过3个碳的有机物为原料,制备
2024浙江卷-15题
乙炔为原料合成X( )
2024上海卷-9题
以 和CH3MgBr合成
2024湖南卷-18题
设计以 和CH3OCHCl2为原料合成
2024江苏卷-15题
合成制备
湖北卷、上海卷、全国甲卷、新课标卷、河北卷、山东卷、江苏卷、北京卷均未涉及有机合成路线设计的考查。
2024年——有机合成路线设计考点统计
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
2017年的考试大纲增加了“能依据信息设计化合物的合成路线”,从各地高考题来看,对有机合成路线的考查主要有三个类型:
(1)碳骨架上的官能团简单转化;
(2)将不同原料的官能团进行转化再链接;
(3)构建新的碳骨架。
有机合成路线设计是对学生学习有机化学情况的综合考量,可检查学生对知识的学习、实践、应变以及问题分析和解决能力。
合成要点
官能团的转化
分子骨架的构建
其他
官能团的引入、转化、消除
官能团位置、数目的改变
碳链的增长、缩短
聚合反应
成环、开环反应
定位效应
官能团保护
试题信息的解读
有机合成要点分析
炔烃
烯烃
烷烃
卤代烃
醇
醛
羧酸
酯
酚
芳香烃
加成
加成
还原
取代
水解
氧化
氧化
消去
加成
取代
水解
酯化
取代
醚
取代
取代
消去
加成
知识重构1-各类有机物的相互转化
官能团 引入方法
碳碳双键 卤代烃的消去或醇的消去或炔烃的不完全加成
碳卤键 醇、酚的取代或烯烃、炔烃的加成或烷烃、苯及苯的同系物的取代
羟基 烯烃与水的加成或卤代烃的水解或醛的还原或酯的水解
醛基 醇的催化氧化或烯烃的氧化
羧基 醇的氧化或醛的氧化或酯的水解
酯基 酯化反应
知识重构2-各类官能团的引入方法
CH≡CH
CH2=CHCN
CH2=CHCOOH
HCN
催化剂
H2O,H+
△
丙烯腈
丙烯酸
C=O
R
H
C
R
H
OH
CN
C
R
H
OH
CH2NH2
HCN
催化剂
H2
催化剂
利用HCN的加成增长碳链
知识重构3-构建碳骨架的方法
β
+
催化剂
CH3 C H
O
CH3 C H
O
CH3 CH CH2 C H
OH
O
α
α
催化剂
△
CH3 CH CH C H
O
α
β
利用羟醛缩合增长碳链
知识重构3-构建碳骨架的方法
RC≡CH
RCOOH
KMnO4
H+
C=CH-R
R'
R"
KMnO4
H+
C=O
R'
R"
+ R-COOH
CH
R
R'
KMnO4
H+
COOH
利用氧化反应缩短碳链
知识重构3-构建碳骨架的方法
利用周环反应成环
+
COOH
COOH
知识重构3-构建碳骨架的方法
构建碳骨架
碳链增长
碳链缩短
碳链成环
烯烃/炔烃与HCN的加成
醛与HCN的加成
羟醛缩合反应
烯烃/炔烃被KMnO4氧化
芳香烃被KMnO4氧化
共轭二烯烃与烯烃成环
知识重构3-构建碳骨架的方法
在引入一个新官能团或将某一官能团加以转换时,若反应会影响分子中原有的官能团,则应对这一官能团进行保护。
知识重构4-官能团的保护
(1)保护酚羟基:如先与CH3I反应保护,后用H2SO4与之反应得到酚羟基。
(2)保护碳碳双键:如先与卤化氢加成保护,再与氢氧化钠醇溶液消去还原。
(3)保护氨基:如先生成硝基,再用Fe/HCl 还原成氨基。
(4)保护羧基:如先酯化,再水解。
(5)保护醛基:如R-CHO先与R-CH2OH反应保护,再用如下反应复原。
先消耗它,再生成它,就是为了保护它
例:酚羟基的保护
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
【2023年河北卷】2,5-二羟基对苯二甲酸是一种重要的化工原料,广泛用于合成高性能有机颜料及光敏聚合物;作为钠离子电池的正、负电极材料也表现出优异的性能。利用生物质资源合成DHTA的路线如下:
CH2COOH
CH2COOCH3
(6)阿伏苯宗是防晒霜的添加剂之一。试以碘甲烷(CH3I)、对羟基苯乙酮( )和对叔丁基甲苯( )为原料,设计阿伏苯宗的合成路线 。
【2023年重庆卷18】有机物K作为一种高性能发光材料,广泛用于有机电致发光器件(OLED)。K的一种合成路线如下所示,部分试剂及反应条件省略。
(6)以J和N( )为原料,利用上述合成路线中的相关试剂,合成另一种用于OLED的发光材料(分子式为)。制备的合成路线为 (路线中原料和目标化合物用相应的字母J、N和M表示)。
【2023年浙江卷21】某研究小组按下列路线合成抗癌药物盐酸苯达莫司汀。
(5)设计以D为原料合成E的路线(用流程图表示,无机试剂任选) 。
【2023年湖南卷18】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,一种合成该类化合物的路线如下(部分反应条件已简化):
(7)甲苯与溴在FeBr3催化下发生反应,会同时生成对溴甲苯和邻溴甲苯,依据由C到D的反应信息,设计以甲苯为原料选择性合成邻溴甲苯的路线 (无机试剂任选)。
【2024年安徽卷18】化合物1是一种药物中间体,可由下列路线合成(Ph代表苯基,部分反应条件略去):
(6)参照上述合成路线,设计以 和不超过3个碳的有机物为原料,制备一种光刻胶单体 的合成路线_______(其他试剂任选)。
【2024年浙江卷21】21. 某研究小组通过下列路线合成镇静药物氯硝西泮。
(5)聚乳酸( )是一种可降解高分子,可通过化合物X( )开环聚合得到,设计以乙炔为原料合成X的路线_____(用流程图表示,无机试剂任选)。
(5)CH≡CH CH3CHO
(6)如果要合成 H 的类似物 H'( ),参照上述合成路线,写出
相应的 D'和 G'的结构简式 、 。
【2022年全国甲卷】用 N-杂环卡宾碱(NHC base)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物 H 的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。
对比目标产物与转化关系图中的相似物质寻找合成路径
【2022湖南】物质 J 是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
(7)参照上述合成路线,以 和 为原料,设计合成 的路线(无机试剂任选)
已知:① ②
【2022湖南】物质 J 是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
(7)参照上述合成路线,以 和 为原料,设计合成 的路线(无机试剂任选)
从题目路线寻找合成方法
对比目标产物与转化关系图中的相似物质寻找合成路径
【2022年广东】基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物Ⅰ为原料,
可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
(6)选用含两个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物Ⅷ的单体。
从题目路线寻找合成方法
分析目标产物的官能团寻找合成路径
CH2=CH2
【2022年1月浙江】某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
(5)以化合物苯乙炔( )、溴苯和环氧乙烷( )为原料,设计如下图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。
(5)以化合物苯乙炔( )、溴苯和环氧乙烷( )为原料,设计如下图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。
对比目标产物与陌生信息寻找合成路径
从陌生信息寻找合成方法
【2022年河北】舍曲林(Sertraline)是一种选择性 5-羟色胺再摄取抑制剂,用于治疗抑郁症,其合成路线之一如下:
(6)W 是一种姜黄素类似物,以香兰素( )
和环己烯( )为原料,设计合成 W 的路线
(无机及两个碳以下的有机试剂任选)。
(6)W 是一种姜黄素类似物,以香兰素( )和环己烯( )为原料,设计合成 W 的路线
(无机及两个碳以下的有机试剂任选)。
【2022年河北】舍曲林(Sertraline)是一种选择性 5-羟色胺再摄取抑制剂,用于治疗抑郁症,其合成路线之一如下:
对比目标产物与原料的相似结构寻找合成路径
从陌生信息寻找合成方法
【2022年江苏】化合物 G 可用于药用多肽的结构修饰,其人工合成路线如下:
(5)已知:
(R1和 R2表示烃基或氢,R3表示烃基);
写出以 和CH3MgBr为原料制备 的合成路线流程图。
(无极试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【2022年江苏】化合物 G 可用于药用多肽的结构修饰,其人工合成路线如下:
(5)已知:
(R1和 R2表示烃基或氢,R3表示烃基);
写出以 和CH3MgBr为原料制备 的合成路线流程图。
从陌生信息寻找合成方法
对比目标产物与转化关系图中的相似物质寻找合成路径
【2022年6月浙江】某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
已知:
①
②
(2)设计以 CH2=CH2和CH3NH2为原料合成 的路线(用流程图表示,无机试剂任选)。
【2022年6月浙江】某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
已知:
①
②
(2)设计以 CH2=CH2和CH3NH2为原料合成
的路线(用流程图表示,无机试剂任选)。
从陌生信息寻找合成方法
对比目标产物与原料的相似结构寻找合成路径
【2022年山东】支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
(5)根据上述信息,写出以 4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备 的合成路线。
(5)根据上述信息,写出以 4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备 的合成路线。
【2022年山东】支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
(5)根据上述信息,写出以 4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备 的合成路线。
从提给信息寻找合成方法
从题目路线寻找合成方法
对比目标产物与原料的相似结构寻找合成路径
(5)根据上述信息,写出以 4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备 的合成路线。
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
试题特点
分值稳定,有机压轴
试题背景新颖
要求综合分析
信息陌生度大
设问方式灵活
有机合成试题特点
逆合成法分析思路:
设计合成路线:
目标产物
寻找中间体
合理方法
起始原料
再次切断
目标产物
最优方案
起始原料
用信息拼合
用基本反应拼合
中间体
从流程中找到与目标产物具有相似结构的物质,根据题中信息,灵活迁移,做到“变化之外模仿,不变之处保留”。
有机合成路线设计思维建模:
观察目标化合物分子结构
由目标化合物分子逆推中间体并设计合成路线
对不同的合成路线进行优选
目标化合物分子中碳骨架的特征,官能团的种类和位置
目标化合物分子中碳骨架的构建,官能团的引入和转化
以绿色合成思想为指导
第一步:合成所用的关键信息往往隐藏于整个流程中,首先要在整个流程中寻找与目标化合物“形似”的结构。
第二步:采用“逆推”法,比对原料和目标化合物的相同点、差异,解剖目标化合物。
第三步:结合反应条件、“已知”的陌生信息等,准确、详细分析原流程中的合成历程:断键、成键、官能团转化等,如法炮制合成路线。
在写有机合成流程时,所需条件切忌越位和自由发挥,必须来自于已知信息或题干流程中给予的信息,并忠实填写。信息优先,所学原理次之。
有机合成路线设计思维建模:
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
逆合成法分析思路:
目标产物
寻找中间体
起始原料
合理方法
再次切断
方法合理突破关键步骤
通过目标产物的官能团寻找中间体
【广东】选用含两个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料制备高分子化合物Ⅷ的单体。
逆合成法分析思路:
目标产物
寻找中间体
起始原料
合理方法
再次切断
通过合成路线中与目标产物结构相似的物质寻找中间体
【2022湖南】物质 J 是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
(7)参照上述合成路线,以 和 为原料,设计合成 的路线(无机试剂任选)
方法合理突破关键步骤
逆合成法分析思路:
目标产物
寻找中间体
起始原料
合理方法
再次切断
通过陌生条件中与目标产物结构相似的物质寻找中间体
【2022年1月浙江】以化合物苯乙炔( )、溴苯和环氧乙烷( )为原料,设计如
下图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。
方法合理突破关键步骤
逆合成法分析思路:
目标产物
寻找中间体
起始原料
合理方法
再次切断
通过对比原料与目标产物结构寻找中间体
(6)W 是一种姜黄素类似物,以香兰素( )和环己烯( )为原料,设计合成 W 的路线
(无机及两个碳以下的有机试剂任选)。
【2022年河北】舍曲林(Sertraline)是一种选择性 5-羟色胺再摄取抑制剂,用于治疗抑郁症,其合成路线之一如下:
方法合理突破关键步骤
有机合成路线设计的关键步骤或较为复杂的步骤均可在题目中找到原型。所以,设计合成路线一是找出原型并进行截取;二是学习和模仿。
设计路线需要模仿,但不是简单搬抄,而是经过学习,在形成一定程度理解的基础上,进行创造性加工而完成的。毕竟路线设计所涉及的有机物与题中流程不尽相同,但也正是这些细微的差异,恰如其分地考查了学生的综合能力。
复习策略与建议
设计合成路线绝不是“运气”的尝试,而是一种有理有据的推断。这种推断是建构在扎实的有机化学基础知识之上的。有机化学的学习要着重做好两点:
一是要不断夯实有机化学基础知识,特别是官能团的性质及转化关系;
二是要不断强化信息的收集与整合能力,以及基于信息应用的证据推理能力。
复习策略与建议有机合成路线设计基本方法
1.(2024·贵州·高考真题)氨磺必利是一种多巴胺拮抗剂。以下为其合成路线之一(部分试剂和条件已略去)。
回答下列问题:
化合物是合成药物艾瑞昔布的原料之一。参照上述合成路线,设计以为原料合成的路线 (无机试剂任选)。
2.(2024·浙江高考题)某研究小组按下列路线合成抗炎镇痛药“消炎痛”(部分条件已简化)。
吗吲哚-2-甲酸()是一种医药中间体,设计以和CH3CHO为原料合成吲哚-2-甲酸的路线(用流程图表示,无机试剂任选) 。
3.(2024·湖南·高考真题)化合物H是一种具有生物活性的苯并呋喃衍生物,合成路线如下(部分条件忽略,溶剂未写出):
回答下列问题:
依据以上流程信息,结合所学知识,设计以和为原料合成的路线 (HCN等无机试剂任选)。
4.(2024·吉林·高考真题)特戈拉赞(化合物K)是抑制胃酸分泌的药物,其合成路线如下:
已知:
I.为,咪唑为;
II.和不稳定,能分别快速异构化为和。
回答下列问题:
(6)苯环具有与咪唑环类似的性质。参考E→X的转化,设计化合物I的合成路线如下(部分反应条件己略去)。其中M和N的结构简式为 和 。
5.(2023·江苏·高考真题)化合物I是鞘氨醇激酶抑制剂,其合成路线如下:
写出以、和为原料制备的合成路线流图 (须用NBS和AIBN,无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
6.请设计合理方案,以甲苯为主要原料,其他物质可根据需要自主选择,合成局部麻醉剂氯普鲁卡因盐酸盐的中间体。
7.苯乙酸乙酯是一种常见的合成香料。请设计合理方案,以苯甲醛和乙醇为主要原料(无机试剂任选),合成苯乙酸乙酯()。
已知:①R—Br+NaCN―→R—CN+NaBr;
②R—CNR—COOH。
8.染料中间体DSD酸的结构可表示为。请选用甲苯和其他合适的试剂,并设计合理方案合成DSD酸(本合成过程反应条件可不写)。
已知:①;
② (弱碱性,苯胺易氧化) ;
③
9.以CH2=CHCH2OH为主要原料(其他无机试剂任选)设计CH2==CHCOOH的合成路线流程图(已知CH2==CH2可被氧气催化氧化为),通过此题的解答,总结设计有机合成路线需注意的情况(至少写2条): 。
10.化合物G是重要的药物中间体,以有机物 A为原料制备G,其合成路线如下:
参考上述合成线路,写出以1-丙醇、丙二酸二甲酯(CH3OOCCH2COOCH3)、尿素[CO(NH2)2]为起始原料制备的合成线路(其他试剂任选)。
11.沙罗特美是一种长效平喘药,其合成的部分路线如图:
请写出以、(CH3)2C(OCH3)2、CH3NO2为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
12.高聚物G是一种合成纤维,由A与E为原料制备J和G的一种合成路线如下:
已知:①酯能被LiAlH4还原为醇; ②。
参照上述合成路线,写出用为原料制备化合物的合成路线(其他无机试剂任选)。
13.化合物H是药物合成的中间体,可通过以下方法合成:
已知:① ;
②苯胺()易被氧化。
请以甲苯和(CH3CO)2O为原料制备,写出制备的合成路线流程图(无机试剂任选)。
14.苯并环己酮是合成萘()或萘的取代物的中间体。由苯并环己酮合成1-乙基萘的一种路线如图所示:
已知:
写出用CH3COCH3和CH3MgBr为原料制备的合成路线(其他试剂任选)。
15.阿司匹林是一种用途很广的消炎镇痛药物。可以通过以下方法合成:
已知:
3CH3COOH+PCl3―→3CH3COCl+H3PO3
结合题中信息,以苯酚、异丁烯为原料(其他无机原料自选)合成聚合物的流程路线如下:
请完善合成流程省略部分。
有机合成路线设计的基本方法答案及解析
1.【答案】(7)
2.【答案】
(5)CH3CHO
3.【答案】(6)
4.【答案】(6)
5.【答案】(6)
6.【答案】 
7.【答案】 
8.【答案】 
9.【答案】 CH2=CHCH2OHCH3CHClCH2OHCH3CHClCOOHCH2=CHCOONaCH2==CHCOOH;选择合适的反应条件、要注意官能团的保护
解析 以CH2==CHCH2OH为主要原料合成CH2==CHCOOH,CH2==CHCH2OH可先和HCl发生加成反应,保护碳碳双键,再利用强氧化剂将醇羟基氧化为羧基,最后结合卤代烃的消去引入碳碳双键;在选择合成路线时,需要选择合适的反应条件,同时注意官能团的保护,上述流程中用强氧化剂氧化羟基生成羧基时需要防止碳碳双键被氧化,故需要先保护碳碳双键。
10.【答案】
解析 参考流程信息知,可将CH3CH2CH2OH转化为CH3CHBrCH3,再与CH3OOCCH2COOCH3发生取代反应生成,接着与尿素发生取代反应得到目标产物,合成路线见答案。
11.【答案】
【解析】根据已知的流程图可推知,若要制备,则需将与(CH3)2C(OCH3)2发生取代反应得到,再与CH3NO2反应得到,再利用羟基的消去反应引入碳碳双键,将碳碳双键与硝基通过加氢最终还原生成氨基,合成路线见答案。
12.【答案】 
13.【答案】
14.【答案】
(6)
【解析】 以CH3COCH3、CH3MgBr为原料合成,可由CH2==C(CH3)2和溴发生加成反应得到,CH2==C(CH3)2可由(CH3)3COH发生消去反应得到,(CH3)3COH可由CH3COCH3、CH3MgBr反应得到,合成路线见答案。
15.【答案】第80讲-有机合成路线设计的基本方法
一、知识重构
1.各类有机物的相互转化
2.各类官能团的引入方法
引入官能团 引入方法
引入卤素原子 ①烃、酚的取代; ②不饱和烃与HX、X2的加成; ③醇与氢卤酸(HX)反应
引入羟基 ①烯烃与水加成; ②醛、酮与氢气加成; ③卤代烃在碱性条件下水解; ④酯的水解
引入碳碳双键 ①某些醇或卤代烃的消去; ②炔烃不完全加成; ③烷烃裂化
引入碳氧双键 ①醇的催化氧化; ②连在同一个碳上的两个羟基脱水; ③含碳碳三键的物质与水加成
引入羧基 ①醛基氧化; ②酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解
3.构建碳骨架的方法
(1)利用HCN的加成增长碳链
(2)利用羟醛缩合增长碳链
(3)利用氧化反应缩短碳链
(4)利用周环反应成环
4.官能团的保护与恢复
(1)碳碳双键:在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
HOCH2CH=CHCH2OHHOCH2CH2CHClCH2OHHOOC—CH=CH—COOH。
(2)酚羟基:在氧化其他基团前可以用NaOH溶液或CH3I保护。
(3)醛基:在氧化其他基团前可以用乙醇(或乙二醇)加成保护。
①
②
(4)氨基:在氧化其他基团前可以用醋酸酐将氨基转化为酰胺,然后再水解转化为氨基。
(5)醇羟基、羧基可以成酯保护。
二、重温经典
1. (2023年河北卷12题)2,5-二羟基对苯二甲酸是一种重要的化工原料,广泛用于合成高性能有机颜料及光敏聚合物;作为钠离子电池的正、负电极材料也表现出优异的性能。利用生物质资源合成DHTA的路线如下:
(6)阿伏苯宗是防晒霜的添加剂之一。试以碘甲烷、对羟基苯乙酮()和对叔丁基甲苯[]为原料,设计阿伏苯宗的合成路线 。(无机试剂和三个碳以下的有机试剂任选)
【答案】(6)
【解析】
对比与、CH3I、的结构简式,结合题给已知,可由与在1)NaNH2、2)H+/H2O作用下合成得到;可由与CH3I发生取代反应制得;可由先发生氧化反应生成、再与CH3OH发生酯化反应制得,则合成路线为:。
2.(2023重庆18)有机物K作为一种高性能发光材料,广泛用于有机电致发光器件(OLED)。K的一种合成路线如下所示,部分试剂及反应条件省略。
以J和N( )为原料,利用上述合成路线中的相关试剂,合成另一种用于OLED的发光材料M(分子式为C46H39N5O2)。制备的合成路线为 (路线中原料和目标化合物用相应的字母J、N和M表示)。
【答案】
(6)
【解析】M分子中含有5个N和2个O,可知2分子J和1分子N反应生成M,合成路线为。
3.(2023.1浙江21)某研究小组按下列路线合成抗癌药物盐酸苯达莫司汀。
(5)设计以D为原料合成E的路线(用流程图表示,无机试剂任选) 。
【答案】(5)
【解析】(5)1,3-丙二醇与HBr发生取代反应生成1,3-二溴丙烷,1,3-二溴丙烷与NaCN发生取代反应生成 ,发生水解生成戊二酸,戊二酸分子内脱水生成,合成路线为:
4.(2023湖南18)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,一种合成该类化合物的路线如下(部分反应条件已简化):
(7)甲苯与溴在FeBr3催化下发生反应,会同时生成对溴甲苯和邻溴甲苯,依据由C到D的反应信息,设计以甲苯为原料选择性合成邻溴甲苯的路线 (无机试剂任选)。
【答案】(7)
【解析】(7)甲苯和溴在FeBr3的条件下生成对溴甲苯和邻溴甲苯,因题目中欲合成邻溴甲苯,因此需要对甲基的对位进行处理,利用题目中流程所示的步骤将甲苯与硫酸反应生成对甲基苯磺酸,再将对甲基苯磺酸与溴反应生成 ,再将 中的磺酸基水解得到目标化合物,具体的合成流程为:
5.(2024安徽卷18)化合物1是一种药物中间体,可由下列路线合成(代表苯基,部分反应条件略去):
参照上述合成路线,设计以和不超过3个碳的有机物为原料,制备一种光刻胶单体的合成路线_______(其他试剂任选)。
【答案】
【解析】根据题目给出的流程,先将原料中的羰基还原为羟基,后利用浓硫酸脱水生成双键,随后将物质与Mg在无水醚中反应生成中间产物,后再与CF3COCF3在无水醚中反应再水解生成目标化合物,具体的流程如下:
6.(2024浙江卷21)某研究小组通过下列路线合成镇静药物氯硝西泮。
已知:
请回答:
聚乳酸()是一种可降解高分子,可通过化合物X()开环聚合得到,设计以乙炔为原料合成X的路线_______(用流程图表示,无机试剂任选)。
【答案】
CH≡CH CH3CHO。
【解析】
可由发生分子间酯化反应生成,可由酸化得到,乙醛与HCN发生加成反应生成,而乙炔与H2O发生加成反应生成乙醛(CH3CHO),故合成路线为: CH≡CHCH3CHO。
7.(2022年全国甲卷36题)用 N-杂环卡宾碱(NHC base)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物 H 的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。
(6)如果要合成 H 的类似物 H'(),参照上述合成路线,写出相应的 D'和 G'的结构简式 、 。
【答案】、
【解析】对比 H()与 H'()的结构可知,将合成 H 的原料 D 中的苯环换为,即得到 D',将 G 中的苯环去掉即得到 G',所以 D'、G'分别为、。
8.(2022湖南19)物质 J 是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
已知:① ②
参照上述合成路线,以和为原料,设计合成的路线(无机试剂任选)
【答案】
【解析】结合题给信息①、②,及由 G 到 I 的转化过程可知,可先将转化为,再使和反应生成,并最终转化为,即合成路线见答案。
9.(2022广东21)基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物Ⅰ为原料,可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
选用含两个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物Ⅷ的单体。
【答案】
【解析】该高分子化合物的单体为;通过观察发现其中含有酯基。故需要通过和反应获得;而 可以通过按化合物Ⅴ→化合物Ⅵ→化合物Ⅶ的步骤获得; 则可以按化合物Ⅳ→化合物Ⅴ的步骤获得;由于目标产物形成碳碳双键的碳上还连着一个甲基,因此分子中含两个羧基的化合物应为。
10.(2022年1月浙江)某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
以化合物苯乙炔()、溴苯和环氧乙烷()为原料,设计如下图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。
【答案】
【解析】由题目的已知条件可知,只需将条件中的R3和R4均为H,即为要合成的物质,这也就知道了合成目标产物的的中间体。再结合原料,可知,需要将溴苯和环氧乙烷的碳链即可得到中间体,由所给为第一条已知信息,可知连接碳链的方法,这也就得到了合成路线。
11.(2022河北)舍曲林(Sertraline)是一种选择性 5-羟色胺再摄取抑制剂,用于治疗抑郁症,其合成路线之一如下:
已知:
W是一种姜黄素类似物,以香兰素()和环己烯()为原料,设计合成 W 的路线(无机及两个碳以下的有机试剂任选)。
【答案】
【解析】根据题给信息(ⅲ),目标物资 W 可由 2 个与 1 个合成,其余步骤较为简单。
12.(2022江苏)化合物 G 可用于药用多肽的结构修饰,其人工合成路线如下:
已知: (R1和 R2表示烃基或氢,R3表示烃基);
写出以和CH3MgBr为原料制备的合成路线流程图。(无极试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】
【解析】根据已知的第一个反应可知, 与 CH3MgBr 反应后再在酸性条件下水解生成,再被氧化为,根据已知的第二个反应可知,可以转化为,根据流程图中 D→E 的反应可知,和 NH2OH 反应生成
13.(2022年6月浙江)某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
已知:① ②
设计以 CH2=CH2和CH3NH2为原料合成的路线(用流程图表示,无机试剂任选)。
【答案】
【解析】本问难点为意识到可以连两个氢原子,即氨气与发生反应。其他路线按题干信息易得。
14.(2022年山东19)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
根据上述信息,写出以 4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备的合成路线。
【答案】
【解析】由题给信息可知,以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯制备的合成步骤为在碳酸钾作用下与 PhCH2Cl发生取代反应生成,发生信息Ⅱ反应生成,在 Pd-C 做催化剂作用下与氢气反应生成
三、模型建构
1.有机合成试题特点
2.有机合成路线设计思维建模:
逆合成法分析思路:
设计合成路线:
3.有机合成路线设计解题步骤:
第一步:合成所用的关键信息往往隐藏于整个流程中,首先要在整个流程中寻找与目标化合物“形似”的结构。
第二步:采用“逆推”法,比对原料和目标化合物的相同点、差异,解剖目标化合物。
第三步:结合反应条件、“已知”的陌生信息等,准确、详细分析原流程中的合成历程:断键、成键、官能团转化等,如法炮制合成路线。
在写有机合成流程时,所需条件切忌越位和自由发挥,必须来自于已知信息或题干流程中给予的信息,并忠实填写。信息优先,所学原理次之。
四、名师导学
1.寻找中间体的方法
通过目标产物的官能团寻找中间体
通过合成路线中与目标产物结构相似的物质寻找中间体
通过陌生条件中与目标产物结构相似的物质寻找中间体
通过对比原料与目标产物结构寻找中间体
2教师建议
有机合成路线设计的关键步骤或较为复杂的步骤均可在题目中找到原型。所以,设计合成路线一是找出原型并进行截取;二是学习和模仿。
设计路线需要模仿,但不是简单搬抄,而是经过学习,在形成一定程度理解的基础上,进行创造性加工而完成的。毕竟路线设计所涉及的有机物与题中流程不尽相同,但也正是这些细微的差异,恰如其分地考查了学生的综合能力。
设计合成路线绝不是“运气”的尝试,而是一种有理有据的推断。这种推断是建构在扎实的有机化学基础知识之上的。有机化学的学习要着重做好两点:
一是要不断夯实有机化学基础知识,特别是官能团的性质及转化关系;
二是要不断强化信息的收集与整合能力,以及基于信息应用的证据推理能力。

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