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(共62张PPT)
2025新高考化学二轮重点专题
第28讲
有机合成路线设计的基本方法
contents
目录
01
考向分析
01
02
03
知识重构
重温经典
04
模型建构
考向分析
PART 01
01
2024年有机合成路线设计考点统计
省份 考点形式
结构简式 化学方程式 反应条件 设计合成路线
河北卷 √ √
全国卷 √
新课标卷 √
浙江卷 √
安徽卷 √
吉林卷 √ √
上海卷 √
山东卷 √
江苏卷 √
湖南卷 √
湖北卷 √
纵观各地试题，形式与往年比较有变化，24年不局限于传统的设计合成路线，还可考查路线中的缺项物质结构简式或反应所需试剂。
知识重构
PART 02
02
有机合成
一、合成的要求和意义
有机合成就是从简单易得的原料，通过一步或多步化学反应制备出比较复杂的目标分子的过程。合成的要求：
合成的步骤越少越好；每步的产率越高越好；
原料越便宜易得越好；反应条件越温和越好。
有机合成的意义：
（1）可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足；
（2）可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美;
（3）可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。
二、有机合成的基本反应
有机反应是合成的基础，合成路线就是由一些具体的反应，按照一定的逻辑思维组合起来的。合成一个有机物要考虑的核心问题不外两个方面：
1、合成目标化合物分子的骨架；
2、引入所需官能团（官能团转化和相互影响）；
1、增长碳链或增加支链：
教材中常见的分子骨架的形成和变化
①聚合反应
苏教71页
苯乙烯加聚制得聚苯乙烯
苯乙烯与丁二烯加聚制得丁苯橡胶
工业上制备乙苯（又称苯乙烷）、异丙苯，主要通过苯与乙烯或丙烯在催化剂存在条件下反应获得。
②加成反应
二、有机合成的基本反应之碳骨架变化
苏教98页
羰基与HCN的加成反应
酯化反应
消去反应
CN的水解反应
二、有机合成的基本反应之碳骨架变化
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
CH3COOH+
CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+H2O
浓H2SO4
△
③酯化反应
④卤代烃在碱性条件下的取代反应
烃基卤化镁（格氏试剂）与有机物的反应
苏教113页
二、有机合成的基本反应之碳骨架变化
高考题中常见的信息涉及分子骨架的形成和变化
1、增长碳链或增加支链：
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
二、有机合成的基本反应之碳骨架变化
3、①利用双烯加成反应成环
+
COOH
COOH
②利用酯化反应成环
2
浓H2SO4
加热
+ 2 H2O
二、有机合成的基本反应之碳骨架变化
RC≡CH
RCOOH
KMnO4
H+
C=CH－R
R'
R"
KMnO4
H+
C=O
R'
R"
+ R－COOH
CH
R
R'
KMnO4
H+
COOH
②利用氧化反应缩短碳链（高考信息）
2、①利用水解反应缩短碳链(教材中）
CH3COOH
CH3CH2OH +
CH3COOCH2CH3+H2O
NaOH
△
二、有机合成的基本反应之碳骨架变化
三、有机合成的基本反应之常见官能团变化
烷烃
X2 /光照 取代
1.教材中常见官能团之间的变化
三、有机合成的基本反应之常见官能团变化
1.教材中常见官能团引入方法
（1）引入碳碳双键
①醇和卤代烃的消去：
CH3CH2OH CH2=CH2↑+ H2O
C2H5Br + NaOH CH2=CH2↑+ H2O + NaBr
②炔烃的不完全加成：
③烷烃裂化裂解：
CH≡CH + Br2 → CHBr =CHBr
C4H10 CH2=CH2 + CH3CH3
三、有机合成的基本反应之常见官能团变化
1.教材中常见官能团引入方法
（2）引入卤素原子（—X）
①烃、酚的取代： CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
②不饱和烃与 HX、X2 的加成：CH2=CH2 + Br2 → CH2BrCH2Br
③醇与氢卤酸（HX）的取代：CH3CH2OH + HBr C2H5Br + H2O
+ 3Br2 → ↓+ 3HBr
三、有机合成的基本反应之常见官能团变化
1.教材中常见官能团引入方法（种类变化）
（3）引入羟基（—OH）
①烯烃与水反应：CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH
②醛、酮与氢气加成： CH3CHO + H2 CH3CH2OH
③卤代烃在碱性条件下水解：C2H5Br + NaOH CH3CH2OH + NaBr
④酯的水解：CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH+ CH3CH2OH
三、有机合成的基本反应之常见官能团变化
（4）引入碳氧双键
醇的催化氧化：2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O
（5）引入羧基（—COOH）
①醛基氧化： 2CH3CHO + O2 2CH3COOH
②酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解：
CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH+ CH3CH2OH
1.教材中常见官能团引入方法（种类变化）
三、有机合成的基本反应之常见官能团变化
2.教材中常见官能团消除方法（种类变化）
（1）消除不饱和键：
（2）消除羟基（—OH）：
（3）消除醛基（—CHO）：
（4）消除卤素原子：
加成反应
消去反应、氧化反应
或（取代 酯化、卤代）反应
加成反应或氧化反应
消去反应或水解反应
三、有机合成的基本反应之常见官能团变化
3.教材中常见官能团数目变化方法
官能团位置变化
4.教材中常见官能团位置变化方法
三、有机合成的基本反应之官能团变化
5.根据题目提供的信息，常见的官能团变化总结如下：
(1)苯环侧链引入羧基
如 (R代表烃基)被酸性KMnO4溶液氧化生成 ，
此反应可缩短碳链。
（2）卤代烃与氰化物发生取代反应后，再水解得到羧酸，这是增加一个碳原子的常用方法。
三、有机合成的基本反应之官能团变化
(3)烯烃通过臭氧氧化，再经过锌与水处理得到醛或酮
如 CH3CH2CHO＋ ；RCH==CHR′
(R、R′代表H原子或烃基)与碱性KMnO4溶液共热后酸化，发生双键断裂生成羧酸，通过该反应可推断碳碳双键的位置。
由官能团入手，可以帮助我们清楚地梳理有机化合物之间的转化关系，更全面地把握官能团的性质，并运用这种转化关系解决实际问题。
三、有机合成的基本反应之常见官能团变化
苏教129页
请思考：如果以苯为原料制备扑热息痛，是先氯化，还是先硝化？
-Cl是邻对位定位基，而-NO2为间位定位基
四、有机合成中官能团之间的相互影响和保护
试题中出现的大多是对（酚）羟基、醛基、氨基、碳碳双键等易于被氧化的官能团进行保护。
先保护后恢复
基团
保护
先占位后移除
先加成后消去
如酚羟基 先与碱反应生成盐，再酸化
如碳碳双键 先与HX加成，再消去成烯
例题：
已知：
以A为主要原料制备己醛（目标化合物）
（1）上述合成路线中第一步反应的目的是 。
（2）将合成路线的后半部分（缺失部分）补充完整。
四、有机合成中官能团之间的相互影响和保护
结合已知，第一步保护醛基
对比原料和产物，只需用氢气加成碳碳双键即可，但醛基也会加氢
四、有机合成中官能团之间的影响和保护
事物总是相互影响、相互制约的。在有机化合物分子中，这种相互影响、相互制约的关系同样存在。哪些事实可以证明这一点呢？
思考：已知在浓硝酸、浓硫酸条件下，苯、甲苯硝化反应生成一取代产物的温度分别是60 ℃、30 ℃。而在100 ℃时，苯、甲苯硝化反应的产物分别是间二硝基苯和2，4，6-三硝基甲苯。你能解释原因吗？
甲苯的性质与苯相比，具有一定的相似性，同时也有一定的差异。究其原因，是因为苯环受到甲基的影响，更容易发生取代反应；与此同时，甲基受到苯环的影响，也容易被氧化剂所氧化（甲苯氧化为苯甲酸）。
甲基影响了苯环使苯环易取代苯环影响了甲基使甲基易被氧化
四、有机合成中官能团之间的相互影响和保护
基团之间的相互作用会影响物质的性质，以及有机反应的速率。除基团的影响外，有机反应所用的溶剂及其他反应条件也会影响反应的速率和反应产物。如乙醇在浓硫酸催化作用下，加热到140 ℃时主要发生分子间脱水生成乙醚，而加热到170 ℃时主要发生分子内脱水生成乙烯。
我们在研究有机化学反应时，要同时关注反应物结构和反应条件的影响。
我们学过1-溴丙烷在氢氧化钾的水溶液中加热，发生 取代反应生成丙醇；在氢氧化钾的乙醇溶液中加热，发生消去反应生成丙烯。在这个反应体系中，取代反应和消去反应 同时存在，相互竞争，我们可以通过控制条件使某类反应为主。研究发现，对于卤代烃而言，卤素原子直接相连的碳上氢越多的越容易发生取代反应，反之，容易发生消去反应。
对进攻试剂（如上述反应中的KOH）而言，碱性越强，越容易发生消去反应，反之，容易发生取代反应。
四、有机合成中官能团之间的相互影响和保护
所以，在利用这些反应合成物质时，要根据需求合理地选择条件。
CH3CH2CH2Br+KOH
H2O
CH3CH2CH2OH+KBr
CH3CH2CH2Br+KOH
乙醇
CH3CH=CH2+KBr+ H2O
有机合成中根据官能团的性质选择合适的试剂
方案一
方案二
四、有机合成中官能团之间的相互影响和保护
重温经典
PART 03
03
二、有机合成常见题型
分类
研析
1、以熟悉官能团的转化为主型
2、以碳骨架变化为主型
3、以题给信息的模仿为主型
【典例一】请设计以CH2=CHCH3为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。
1、以熟悉官能团转化为主的题型
对比原料和目标产物官能团种类，结合知识储备设计如下
加成反应
加成反应
氧化反应
氧化反应
水解反应
课本中的经典 苏教91页
逆推法
醚：醇和醇分子间脱水
一步反应但副产物多。
醚：利用已知条件，
A为卤代烃，B为醇钠
副产物少，但步骤多，产率低
A B
课本中的经典 苏教108页
首先分析目标物质，醚，题目中无其它信息，应选用教材学过的反应，逆推，乙二醇分子间脱水得到产品。乙二醇可以有1.2-二溴乙烷水解得到，结合原料乙醇，很容易设计出乙醇消去再加成。
2、以碳骨架转化为主的题型
提示：R—Br＋NaCN―→R—CN＋NaBr
【典例二】请以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯( )的合成路线流程图(注明反应条件)。
逆推法
+CH3CH2OH
―→
2024浙江1月 某研究小组通过下列路线合成镇静药物氯硝西泮
重温经典，感悟高考
已知
回答：
（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)。
2、以碳骨架转化为主的题型
2024浙江1月 与题中信息无关，用储备知识解决
重温经典，感悟高考
结合原料乙炔，需增加C原子，且转化为-COOH，
再结合-CN的引入方案
CH3CHO
CH≡CH
H2O
逆推
CH3CHO
CH≡CH
H2O
HCN
H+
浓H2SO4
2、以碳骨架转化为主的题型
3、以题给信息的模仿为主的题型
2024安徽 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)
重温经典，感悟高考
RMgX易与含活泼氢化合物(HY)反应：
HY代表H2O、ROH、RNH2、 等。
已知
（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)。
对照原料和产物，苯环左部分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，
右部分将物质与Mg在无水醚中反应生成中间产物，结合已知后再与CF3COCF3在无水醚中反应再水解生成目标化合物
重温经典，感悟高考
重温经典，感悟高考
3、以题给信息的模仿为主的题型
2024江苏 F是合成含松柏基化合物的中间体，其合成路线如下：
已知：HSCH2CH2SH与 HOCH2CH2OH 性质相似。写出以 、 、HSCH2CH2SH和HCHO为原料制备 的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线示例见本题题干)
结合E到F,可知HSCH2CH2SH与 反应可生成目标产物的部分
再结合A到B，由
生成 再与
HCHO反应增长碳链即可
重温经典，感悟高考
3、以题给信息的模仿为主的题型
合成路线为
储备知识（教材）
题中信息（吃透模仿）
2024山东 心血管药物缬沙坦中间体(F)的两条合成路线如下：
已知
1、
2、
(5)C→E的合成路线设计如下：
试剂X为 (填化学式)；试剂Y不能选用KMnO4，原因是 。
2024山东
对比B（C14H11N）和C（C14H10BrN）的分子式，结合F的结构简式可知，B甲基上的1个H被Br取代得到C ,C、D在乙醇的作用下得到F，对比C、F的结构简式可知D ,E与D发生类似已知Ⅱ的反应，所以E为
A B
F
D E
C
2024山东
F
E
C
G
NaOH、H2O
Cu/O2
NaOH水溶液 试剂Y不能用KMnO4，G中的-CH2OH会被KMnO4,氧化为-COOH，无法得到E
重温经典，感悟高考
3、以题给信息的模仿为主的题型
(2023广东)室温下可见光催化合成技术，对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于CO、碘代烃类等，合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略)：
以苯、乙烯和CO为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。
基于反应③反应原理，由苯到溴苯到和乙烯生成的环氧乙烷生成中间体，再转化为碘代烃，利用反应⑤的原理，和溴苯转化的苯酚、CO反应即可实现目标
重温经典，感悟高考
3、以题给信息的模仿为主的题型
(2023广东)
以苯、乙烯和CO为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。
基于反应③反应原理，由苯生成溴苯，和乙烯生成的环氧乙烷生成中间体，再转化为碘代烃，利用反应⑤的原理，和溴苯转化的苯酚、CO反应即可实现目标
卤代烃和环醚反应增长碳链
碘代烃和羟基、CO反应
CH3CH2OH
反应③
反应⑤
合成路线
（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：
占位思想
（2023海南）局部麻醉药福莫卡因的一种合成路线如下：
(7)结合下图合成路线的相关信息。以苯甲醛和一两个碳的有机物为原料，设计路线合成
合成思路：苯环的侧链碳链增长，结合题目A到B，并找到碳链拼接的地方
寻找碳链拼接的方法:醛和酯反应
CH3CH=CHCOOH
CH3CHO CH3COOH
CH3COOCH2CH3
已知某药物合成中间体D的合成路线如下：
设计方案，以甲苯和(CH3CO)2O为原料制备
苏教137页
借助题干中方法，模仿运用
合成路线
思路：先引入硝基，将硝基还原为氨基，乙酰化之后再将甲基氧化为羧基。
思考：能不能先将甲基氧化再引入硝基？
羧基
间位定位基
甲基
邻位定位基
模型建构
PART 04
04
一、有机合成的分析方法与原则
1.正合成分析法
从已知的原料入手，找出合成目标化合物所需的直接或间接的中间体，逐步推向待合成的目标化合物，其思维方法为：
如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，合成下列物质：
CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3
乙烯
氧化
水化
乙醇
乙酸
乙酸乙酯
联系化工实际生产，体现学科价值，
尽量减少反应步骤
一、有机合成的分析方法与原则
2.逆合成分析法
将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物， 而这个中间体又可由更上一步的中间体得到，依次类推，最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。
在逆合成分析法中，最关键的一步是选择合适的化学键，将其切断，把目标化合物分成小的片段，再通过合适的途径和方式把小片段连接成结构复杂的目标化合物。
一、有机合成的分析方法与原则
2.逆合成分析法
如何用乙烯合成乙二酸二乙酯？
对于不同结构的目标化合物，选择切断化学键的位置时有常用的一些规律：对于结构对称的目标化合物，通常在对称处切断化学键，把目标分子分成对等的两部分；对于含有官能团的目标化合物，通常在官能团处或官能团附近切断化学键；对于含有支链的目标化合物，也可在支链处切断化学键。选择合适的位置切断化学键，通常能起到事半功倍的效果。
解决有机推断，需要把握有机推断题的整体逻辑结构，构建有机推断合成的整体模型认知，我们可引导学生从切割模型、逆向思维的合成模型，通过模型认知解决具体问题，培养学生深度的思维能力。模型的准确构建依赖于学生有扎实的有机化学基础，即有机物官能团的性质，其实这也是化学核心素养“结构决定性质”的具体体现。
思维模型的建立要充分利用题中所给的反应条件，并结合有机物的性质去推断，这就要求学生一定要熟练掌握每一类官能团的化学性质，并能根据性质熟练推断，遇到综合度高、陌生度高的有机推断时，正推法、逆推法、分割法等多种方法并用。
模型认知是化学核心素养的重要内容，它并不是一种孤立的思维方法，它需要与观察思维、逻辑分析思维相结合。
建立解题思维模型：
加成反应
异构反应
重排反应
评价
原料成本角度
原子利用率角度
环境保护角度
对比选择合成路线，
树立“绿色化学”理念
利用率高
分析题目
提取有效信息
熟悉常见
官能团转化
建立解题思维模型：
对比结构
题给原料、目标产物
基础原料
目标产物
明确碳骨架变化
明确官能团变化
官能团种类
官能团数目
官能团位置
设计碳骨架变化路径
设计官能团变化路径
官能团引入
官能团消去
碳链
增长
碳链
缩短
开环
成环
明确
反应顺序
整理
合成路线
正推
逆推
正逆结合
推断
合成中间体
基团
保护
定位
效应
先保护后恢复
先占位后移除
先消去后加成第28讲 有机合成路线设计的基本方法
一、考向分析
省份 考点形式
结构简式 化学方程式 反应条件 设计合成路线
河北卷 √ √
全国卷 √
新课标卷 √
浙江卷 √
安徽卷 √
吉林卷 √ √
上海卷 √
山东卷 √
江苏卷 √
形式与往年比有变化，不局限于传统的设计合成路线，还可考查路线中的缺项物质化学式或反应所需试剂。
二、知识重构
（一）合成的要求和意义
有机合成就是从简单易得的原料，通过一步或多步化学反应制备出比较复杂的目标分子的过程。合成的要求： 合成的步骤越少越好；每步的产率越高越好； 原料越便宜易得越好；反应条件越温和越好。有机合成的意义：
(1)可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足；
(2)可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美;
(3)可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。
（二）合成一个有机物要考虑的核心问题不外三个方面：
1.合成目标化合物分子的骨架
反应目的 具体方法或反应
增长碳链或增加支链
缩短碳链
形成碳环
2.引入所需官能团（注意官能团转化和相互影响）
官能团 引入方法
碳碳双键
卤素原子
羟基
醛基
羧基
酯基
3.官能团保护：先保护，再恢复；先占位，后移除；先消去后加成。
三、重温经典
例3 请设计以CH2=CHCH3为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。
例4 请以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯
的合成路线流程图(注明反应条件)。
例5 (2024浙江)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：（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)。
例6 (2024江苏)F是合成含松柏基化合物的中间体，其合成路线如下：
（5）已知：HSCH2CH2SH与HOCH2CH2OH性质相似。写出以、、HSCH2CH2SH和HCHO为原料制备的合成路线流程图_______(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线示例见本题题干)
例7 (2023广东)室温下可见光催化合成技术，对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于CO、碘代烃类等，合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略)：
以苯、乙烯和CO为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。
例8（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，一种合成该类化合物的路线如下(部分反应条件已简化)：
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)
四、模型建构（首行缩进2个汉字，五号，黑体）
小结：
第28讲-逆向思维 有机合成路线设计的基本方法 参考答案
（二）合成一个有机物要考虑的核心问题不外三个方面：
1.合成目标化合物分子的骨架
反应目的 具体方法或反应
增长碳链或增加支链 聚合反应 加成反应（不饱和烃与HCN） 酯化反应 格氏试剂与有机物反应
缩短碳链 氧化反应 酯水解反应
形成碳环 双烯加成
2.引入所需官能团（注意官能团转化和相互影响）
官能团 引入方法
碳碳双键 醇、卤代烃的消去反应，炔烃的不完全加成
卤素原子 烯、炔加成反应 烷烃取代反应 醇、酚的取代反应
羟基 卤代烃水解 酯水解 醛酮加氢 烯烃水化
醛基 伯醇的催化氧化 炔烃水化 烯烃氧化
羧基 酯水解 氰基水解 醛基氧化
酯基 醇酸酯化 苯环侧链氧化
例3
例4
例5 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≡CH CH3CHO。
例6 结合物质E生成F的结构变化可推断与HSCH2CH2SH反应可生成目标产物的部分；产物的部分可由生成后与HCHO反应增长碳链得到，故设计合成路线：
例7 根据反应⑤合成化合物ⅷ的反应物分别是CH3CH2OH、CO、，而可由转化生成，则根据反应③合成的反应物为、，合成路线为
例8 由于甲苯与溴在FeBr3催化下发生反应，会同时生成对溴甲苯和邻溴甲苯，结合C到D信息，用磺酸基先占对位，待邻位溴取代后再消除磺酸基。

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