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(共91张PPT)
有机合成路线的设计与应用
第2课时
第3章　第1节
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核心素养
发展目标
1.了解逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序。
2.掌握设计有机合成路线的核心——碳骨架的构建和官能团的引入及转化。
3.了解有机合成的原则及应用。
4.增强绿色合成的意识，初步形成可持续发展的思想。
内容索引
一、正向合成分析法
二、逆合成分析法
课时对点练
正向合成分析法
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一
一、正向合成分析法
有机合成路线的确定，需要在掌握　　　　构建和　　　　引入或转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的成本和较高的产率，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。
1.正向合成的概念
从确定的某种原料分子开始，逐步经过　　　　的构建和　　　　的引入或转化来完成。
碳骨架
官能团
碳骨架
官能团
2.设计程序
碳骨架
官能团
3.常见的合成路线的设计方法
(1)单官能团合成
CH2==CH2　　卤代烃　　　　　　 ___　　 ___　 　___　　 　　 　酯。
醇
醛
酸
HOCH2—CH2OH
OHC—CHO
HOOC—COOH
(2)双官能团合成
CH2==CH2　　CH2X—CH2X　　　　　 　__________________ 　　
_____________ _______________―→链酯、环酯等。
②　　　　　　　　　　　　　___________　　 ___________ 　　
___________　　　　 　芳香酯。
(3)芳香族化合物合成
①　　　　__________　　　　　　　　　　　　　。
4.合成路线的表示方法
有机合成路线用反应流程图表示。
示例：原料　　中间体(Ⅰ)　　中间体(Ⅱ)……―→目标化合物
5.有机合成路线的基本要求
(1)起始原料要廉价易得、低毒性、低污染。
(2)应尽量选择步骤最少的合成路线，步骤越少，最后产率越高。
(3)合成路线要符合“绿色环保”的要求。
(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
(5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团。
6.案例分析
以乙烯为起始原料合成某种医用胶　　　　　　　　　　　　　的合成路线分析：
CH2==CH2―→CH3—CH2—OH―→
―→
―→
―→
对比 原料分子 目标分子 实现变化的措施
碳链 ___个C ____个C 先引入 　　；在羧基的α 碳上引入 　　　　；通过取代反应羧基变为_____、__________
变为_______；最后再引入____________，发生消去反应得碳碳双键
官能团 __________ ____________、 ____________、 _____________
2
8
羧基
卤素原子
酯基
卤素原子
氰基
—CH2OH
深度思考
请设计以CH2==CHCH3为主要原料(无机试剂任选)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(需注明反应条件)。
提示　CH2==CHCH3
应用体验
1.在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为最不可行的是
A.用氯苯合成环己烯：
B.用甲苯合成苯甲醇：
C.用乙烯合成乙酸：CH2==CH2　 　　　 CH3CH2OH　　　 CH3CHO　　　　 CH3COOH
D.用乙烯合成乙二醇：CH2==CH2　　　　 CH3CH3　　CH2ClCH2Cl　
　HOCH2CH2OH
√
应用体验
氯苯与H2发生加成反应生成一氯环己烷，一氯环己烷在NaOH的乙醇溶液、加热条件下发生消去反应生成环己烯，可以实现，A项不符合题意；
乙烯与水发生加成反应生成乙醇，乙醇发生催化氧化反应生成乙醛，乙醛可以进一步被氧化生成乙酸，可以实现，C项不符合题意；
乙烯与H2发生加成反应生成乙烷，但乙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，其产物有多种，无法控制反应只生成CH2ClCH2Cl，不可以实现，D项符合题意。
应用体验
2.请用流程图表示出最合理的合成路线。
(1)将乙醇转化成乙二醇(改变官能团的数目)。
答案　CH3CH2OH　　　　CH2==CH2
应用体验
(2)将1 丙醇转化成2 丙醇(改变官能团的位置)。
答案　CH3CH2CH2OH　　 　　CH3CH==CH2
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逆合成分析法
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二
二、逆合成分析法
1.概念
逆合成分析法就是从　　　逆推　　　、设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的　　　有机化合物，直至选出合适的　　　　　。
如图所示：
产物
原料
中间
起始原料
2.优选合成路线原则
化学原理
安全可靠
绿色合成思想
3.逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序
4.案例分析
利用逆合成分析法设计由甲苯制苯甲酸苯甲酯的合成路线。
(1)观察目标分子的结构
相同
相同
苯环
(2)逆推原料分子
(3)设计合成路线(设计四种不同的合成路线)
注：分子中一个碳原子上同时连有两个羟基时很不稳定，　　　　易转变为羰基，形成醛、酮类化合物。
(4)评价优选合成路线
a：路线①由甲苯分别制备　　　　和　　　　较合理。
b：路线②和路线④制备苯甲酸的步骤多、成本较高，且使用较多的Cl2，不利于环境保护。
c：路线③的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4，并要求无水操作，成本较高。
苯甲醇
苯甲酸
5.绿色合成思想
主要指有机合成中的原子经济性，原料的绿色化，试剂与催化剂的无公害性。
原子经济性：高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使反应达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量：原子利用率(%)
=×100%。
6.有机合成中基团的保护
基团保护：在合成时先将要保护的基团反应掉，待条件适宜时，再将其复原。
(1)醛基的保护，例如：
(2)碳碳双键的保护，例如：
RCH==CHR'+HBr―→RCH2CHBrR'，RCH2CHBrR'+NaOH　　RCH==CHR'+NaBr+H2O。
(3)羟基的保护，例如：
　　　　　　+CH3I　 　　　HI+　　　　　　　，　　　 　　　+HI　　　
　　　　 CH3I+　　　　　　。
(4)羧基的保护，例如：
RCOOH+HOR'　　　　RCOOR'+H2O，
RCOOR'+H2O　　　　RCOOH+R'OH。
(5)氨基的保护，例如：
R—NH2+(CH3CO)2O―→　　　　　+CH3COOH，　　　　 +H2O―→
CH3COOH+R—NH2。
7.有机合成的应用
(1)有机合成改变了我们的生活，促进了国防、科技的发展，带动了基础化学的研究。
(2)通过有机合成，可以得到许多　　　、　　　、　　　　等物质并广泛应用于　　　、 　　　　、　　　　、　　　　　等众多领域。
(3)在化学基础研究方面，有机合成也是一个重要的工具。
药物
材料
催化剂
农业
轻工业
重工业
国防工业
深度思考
1.(1)下列有机合成中①②步骤的目的是什么？
提示　①保护酚羟基不被氧化；
②引入羧基。
深度思考
(2)下列有机合成设计流程的目的是什么？
提示　保护羰基不被反应。
深度思考
2.请用逆合成分析法分析合成草酸二乙酯(　　　　　　　　)的路线。
按要求解答下列问题：
(1)逆推原料：
根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2==CH2)。
深度思考
(2)设计合成路线：
(3)完成各步的化学方程式。
深度思考
答案　①CH2==CH2+Cl2
②　　　　 +2NaOH　　　　　　 +2NaCl
③　　 　　+O2　　　　　　　　　+2H2O
深度思考
④　　 +O2
⑤CH2==CH2+H2O　　　CH3CH2OH
⑥　　　+2CH3CH2OH　　　　　　　+2H2O
归纳总结
解决有机合成题的基本步骤
第一步：要正确判断合成的目标有机物属于何种有机物，它带有什么官能团，它和哪些知识、信息有关，它所在的位置的特点等。
第二步：根据现有原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标有机物解剖成若干片段，或寻找官能团的引入、转化、保护方法，或设法将各片段(小分子化合物)拼接衍变，尽快找出合成目标有机物的关键和突破点。
第三步：将正向思维和逆向思维、纵向思维和横向思维相结合，选择出最佳合成方案。
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课时对点练
题组一　有机合成路线的设计
1.(2023·昆明高二检测)由1 氯环己烷(　　)制备1，2 环己二醇(　　　　)时，需要经过下列哪几步反应
A.加成→消去→取代 B.消去→加成→取代
C.取代→消去→加成 D.取代→加成→消去
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由1 氯环己烷制备1，2 环己二醇，正确的过程为 　　　　　　　　　　　　
　 　　　　 ，即依次发生消去反应、加成反
应、取代反应。
2.根据下面合成路线判断烃A为
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A(烃类)　　 B　 　　　　　C
A.1 丁烯 B.1，3 丁二烯
C.乙炔 D.乙烯
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由最后的产物是醚，结合最后一步的反应条件可知，最后一步反应是醇发生分子间脱水，所以C为HOCH2CH2OH，再结合B中有Br，B转化为C的条件是氢氧化钠的水溶液、加热，可知B为BrCH2CH2Br，则A是乙烯。
A(烃类)　　 B　 　　　　　C
3.有一种脂肪醇可通过一系列反应制得丙三醇，这种醇可通过氧化、酯化、加聚反应制得高聚物　　　　　　　　　　　，这种脂肪醇是
A.CH3CH2CH2OH B.CH2==CHCH2OH
C. D.
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结合加聚反应原理，高聚物　　　　　　 　　 的单体为
CH2==CH—COOCH2CH==CH2，经过酯的水解反应可得到生成该酯的有机物为CH2==CH—CH2—OH、CH2==CH—COOH，所以这种脂肪醇为CH2==CH—CH2—OH。
题组二　有机合成路线的选择
4.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列制备环氧乙烷(　　 　　)的反应中，原子利用率最高的是
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A.CH2==CH2+　　　　　　 (过氧乙酸) ―→　　　　 +CH3COOH
B.CH2==CH2+Cl2+Ca(OH)2―→　　　　 +CaCl2+H2O
C.2CH2==CH2+O2　 　　2　
D. 　　　　　　　　　　　+2H2O+HOCH2CH2—O—CH2CH2OH
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A中存在副产品CH3COOH，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；
B中存在副产品CaCl2和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；
C中反应物全部转化为目标产物，原子利用率为100%，原子利用率最高；
D中存在副产品HOCH2CH2—O—CH2CH2OH和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低。
5.合成聚丙烯腈纤维的单体是丙烯腈，它可由以下两种方法制备。
方法一：CaCO3―→CaO―→CaC2―→CH≡CH　　CH2==CH—CN
方法二：CH2==CH—CH3+NH3+O2　 　 CH2==CH—CN+3H2O
对以上两种方法的分析正确的是
①方法二比方法一步骤少
②方法二比方法一原料丰富，工艺简单
③方法二比方法一减少了有毒气体的使用，减少了污染
④方法二比方法一的反应需要温度高，耗能大
A.①②③　　 B.①③④ 　　C.②③④ 　　D.①②④
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根据反应原理可知，方法二比方法一反应步骤少，原料丰富，且生产工艺简单，故①②正确；
方法一中使用了有毒的HCN，而方法二比方法一降低了有毒气体的使用，减少了污染，故③正确；
方法一中碳酸钙需要高温下才能分解，耗能较大，方法二比方法一反应需要温度低，耗能小，故④错误。
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6.以　　　　　　　 为基本原料合成　　　　　　　　，下列合成路线最合理的是
A.　　　　　　　　　　　 K
B. 　　　　　　　　　　X 　　　　　Y 　　　 Z 　　　M
C.　 　　　　　　　　　　N 　　　P 　　　 Q
D.　　　　　　　　　　　 L 　　　 J 　　　 H
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以　　　　　　　为基本原料合成　　　　　　　　，因碳碳双键、羟基均能被氧化，则应先使碳碳双键发生加成反应引入一个卤素原子，然后将羟基氧化为羧基，最后再发生消去反应生成碳碳双键，D项最合理。
7.在有机合成中，若制得的有机化合物较纯净且易分离，在工业生产上才有实用价值。据此判断下列有机合成一般不适用于工业生产的是
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A.酚钠与卤代烃作用合成酚醚：　　 + 　　　 +NaBr
B.乙烷与氯气在光照下制备氯乙烷：CH3CH3+Cl2　　CH3CH2Cl+HCl
C.萘与浓硫酸制备萘磺酸：　　　+HO—SO3H　　　　　　+H2O
D.乙烯水化制乙醇：CH2==CH2+H2O　　　CH3CH2OH
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乙烷与氯气在光照下发生取代反应，反应生成的有机物是多种氯代乙烷的混合物。
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8.甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体，早在几十年前就成功合成，现在又有新的合成方法。
旧的合成方法：
(CH3)2C==O+HCN―→(CH3)2C(OH)CN；
(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4―→NH4HSO4+CH2==C(CH3)COOCH3。
新的合成方法：　　　　 +CO+CH3OH―→CH2==C(CH3)COOCH3。
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两种方法相比，新方法的优点是
A.原料无爆炸危险
B.没有副产物，原料利用率高
C.原料都是无毒物质
D.生产过程中对设备没有任何腐蚀性
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有气体原料，会有爆炸危险，A不符合题意；
反应物全部转化成目标产物，没有副产物，原料利用率高，B符合题意；
CO和CH3OH是有毒物质，在生产过程中要注意防护，C不符合题意；
生产过程中原料对设备的腐蚀性，只有大小之分，不可能没有任何腐蚀性，D不符合题意。
9.根据下列流程图提供的信息，判断下列说法错误的是
A.属于取代反应的有①④
B.反应②③均是加成反应
C.B的结构简式为CH2BrCHClCH2Br
D.A还有三种同分异构体(不考虑立体异构)
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丙烯(C3H6)经反应①②得到产物CH2BrCHBrCH2Cl，故C错误；
A是CH2==CHCH2Cl，它的链状同分异构体还有两种：CH3CH==CHCl、
　　　　　，环状同分异构体有一种：
　　　，故D正确。
10.合成某医药中间体的路线如图，下列说法不正确的是
A.R的官能团是—OH
B.R的沸点高于P的沸点
C.由P生成M发生消去反应
D.P的核磁共振氢谱图只有一组峰
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通过题给合成路线图知，R的结构简式为CH3CH(OH)CH3，则R的官能团是—OH，故A正确；
P的结构简式为CH3COCH3，R的结构简式为CH3CH(OH)CH3，R能形成分子间氢键但P不能，所以R的沸点高于P的沸点，故B正确；
P中碳氧双键中氧原子被取代生成M，属于取代反应，故C错误；
P的结构简式为CH3COCH3，只有一种化学环境的氢原子，所以其核磁共振氢谱图只有一组峰，故D正确。
11.防腐剂G可经下列反应路线制得，下列说法不正确的是
A.G可以发生取代反应、消去反应
B.1 mol A与浓溴水反应最多消耗2 mol Br2
C.用FeCl3溶液可鉴别化合物D和E
D.反应A→B和D→E的目的是保护酚羟基不被氧化
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G中含有的官能团为酚羟基和酯基，G不能发生消去反应，A错误；
根据苯酚与浓溴水发生的取代反应可知，1 mol 　　与足量溴水反应，
最多可消耗2 mol单质溴，B正确；
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D中的官能团为醚键和羧基，E中的官能团为酚羟基和羧基，E遇FeCl3溶液呈紫色，C正确；
由整个流程可知，反应A→B和D→E通过(CH3)2SO4的作用保护酚羟基不被酸性高锰酸钾溶液氧化，D正确。
12.我国自主研发“对二甲苯的绿色合成路线”取得新进展，其合成示意图如图：
下列说法不正确的是
A.过程ⅰ发生了加成反应
B.对二甲苯的一溴代物只有一种
C.M既可与H2反应，也可与溴水反应
D.该合成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物易分离
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过程ⅰ是异戊二烯和丙烯醛发生加成反应，生成具有对位取代基的六元环中间体，A正确；
对二甲苯(　　)高度对称，分子中有2种不同化学环境的氢原子，其一
溴代物有2种，B不正确；
该合成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物对二甲苯与水互不相溶易分离，D正确。
13.(2023·四川自贡高二检测)丁烯二酸(HOOCCH==CHCOOH)可用于制造不饱和聚酯树脂，也可用作食品的酸性调味剂。某同学以ClCH2CH==CHCH2Cl为原料，设计了下列合成路线：
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HOOCCH==CHCOOH
上述设计存在的缺陷：　　　　　　，请写出改进后的合成路线。
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答案　在第二步的氧化过程中，碳碳双键也会被氧化，使产率降低
NaOOCCH==CHCOONa 　　HOOCCH==CHCOOH
14.蛋白糖(G)是一种广泛应用于食品、饮料、糖果的甜味剂，一种合成蛋白糖的路线如右：
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已知：　　　　 　　　　　　　 。回答下列问题：
(1)A、D的结构简式分别为
　 　　、
　 　　　　。
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根据A的分子式、A→B的反应过程及B的结构简式可知，A的结构简式为　　　 　　　　。
(2)反应①和反应③的反应类型分别为　　 　　、　　　　　　。
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加成反应
取代反应
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反应①是A与HCN发生加成反应生成B，由B的结构简式及反应②可推知，C为
　　　 　　　 　　；根据已知信息反应，反应
③是C与NH3在一定条件下发生取代反应生成D，
则D为　　　 　 ，D与甲醇在浓硫酸作用下
发生酯化反应得到E，则E为 　　　　。
(3)反应④除了生成主要的有机化合物外，还有无机化合物生成，无机物的化学式是　　 　。
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H2O
根据上述分析、元素守恒及反应原理可知，反应④除了生成主要的有机化合物外，还生成H2O。
(4)写出能同时满足下列条件的C的2种同分异构体的结构简式：
______________________________________
______________________________________
(不考虑立体异构)。
①能与FeCl3溶液发生显色反应；
②苯环上的一氯取代物只有两种；
③能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体。
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C的同分异构体能与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基，能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体说明分子结构中含有羧基，苯环上的一氯取代物只有两种，说明苯环上的取代基有处于对位的两个或四个，则C的同分异构体为　　 　　　、
　　　　　　　等。
(5)参照题述合成路线和相关信息，以甲醛为起始原料(无机试剂任选)，设计制备甘氨酸的合成路线。
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答案　HCHO　　HOCH2CN　
HOCH2COOH　　 　　H2N—CH2—COOH
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由甲醛制取甘氨酸(氨基乙酸)时需引入氨基、羧基。根据原料是甲醛，可利用甲醛与HCN反应生成HOCH2CN，再使HOCH2CN在酸性条件下水解生成HOCH2COOH，然
后根据反应
引入氨基。
15.(2023·苏州高二期末)有机物I是一种药物合成的中间体，其合成路线如右：
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(1)B→C的反应类型为　　　　　。
还原反应
(2)流程中设计E→F的目的是_________
_______________________________。
保护酮羰基，防止F→G转化时被还原(加成)
(3)A→B得到的产物若不经提纯，依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分异构体的副产物X，X的结构简式
为　　　　　。
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由结构简式可知，A→B的反应中 　　在氯
化铝作用下与　　　发生环加成反应还可
能生成　　　 　，则A→B得到的产物若不
经提纯，依据B到E的合成路线会生成一种
与E互为同分异构体的副产物 　　　。
(4)B的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：
　 　　　。
①有不对称碳原子，与FeCl3溶液发生显色反应且能使Br2的CCl4溶液褪色；
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②碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物，一种产物分子中只有两种不同化学环境的氢原子。
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B的同分异构体有不对称碳原子，与氯化铁溶液发生显色反应且能使溴的四氯化碳溶液褪色说明同分异构体分子中含有连有4个不同原子或原子团的饱和碳原子、酚羟基和碳碳双键，碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物，
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产物之一分子中只有两种不同化学环境的氢原子说明同分异构体分子中含有酚酯基，则符合条件的结构简式为
　　　　　　　。
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(5)写出以苯、甲苯、　 　　　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)。
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由题给有机物的转化关系可知，以苯、
甲苯、　　　 　为原料制备　　　　　
的合成步骤为　　与酸性高锰酸钾溶液
发生氧化反应生成　　　，
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　　　 与SOCl2发生取代反应生成　 　，在
氯化铝作用下　　　与苯发生取代反应生成
　　　　 ，　　　　发生H→I的类似反应生
成　　　　，催化剂作用下　　 与氢气共热
发生加成反应生成　　　 。
返回作业24　有机合成路线的设计与应用
(分值：100分)
(选择题1~12题，每小题6分，共72分)
题组一　有机合成路线的设计
1.(2023·昆明高二检测)由1 氯环己烷()制备1，2 环己二醇()时，需要经过下列哪几步反应(　　)
A.加成→消去→取代 B.消去→加成→取代
C.取代→消去→加成 D.取代→加成→消去
2.根据下面合成路线判断烃A为(　　)
A(烃类)BC
A.1 丁烯 B.1，3 丁二烯
C.乙炔 D.乙烯
3.有一种脂肪醇可通过一系列反应制得丙三醇，这种醇可通过氧化、酯化、加聚反应制得高聚物，这种脂肪醇是(　　)
A.CH3CH2CH2OH B.CH2==CHCH2OH
C. D.
题组二　有机合成路线的选择
4.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列制备环氧乙烷()的反应中，原子利用率最高的是(　　)
A.CH2==CH2+(过氧乙酸) ―→+CH3COOH
B.CH2==CH2+Cl2+Ca(OH)2―→+CaCl2+H2O
C.2CH2==CH2+O22
D.+2H2O+HOCH2CH2—O—CH2CH2OH
5.合成聚丙烯腈纤维的单体是丙烯腈，它可由以下两种方法制备。
方法一：CaCO3―→CaO―→CaC2―→CH≡CHCH2==CH—CN
方法二：CH2==CH—CH3+NH3+O2CH2==CH—CN+3H2O
对以上两种方法的分析正确的是(　　)
①方法二比方法一步骤少
②方法二比方法一原料丰富，工艺简单
③方法二比方法一减少了有毒气体的使用，减少了污染
④方法二比方法一的反应需要温度高，耗能大
A.①②③ B.①③④
C.②③④ D.①②④
6.以为基本原料合成，下列合成路线最合理的是(　　)
A. K
B. X Y Z M
C. N P Q
D. L J H
7.在有机合成中，若制得的有机化合物较纯净且易分离，在工业生产上才有实用价值。据此判断下列有机合成一般不适用于工业生产的是(　　)
A.酚钠与卤代烃作用合成酚醚：++NaBr
B.乙烷与氯气在光照下制备氯乙烷：CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
C.萘与浓硫酸制备萘磺酸：+HO—SO3H+H2O
D.乙烯水化制乙醇：CH2==CH2+H2OCH3CH2OH
8.甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体，早在几十年前就成功合成，现在又有新的合成方法。
旧的合成方法：
(CH3)2C==O+HCN―→(CH3)2C(OH)CN；
(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4―→NH4HSO4+CH2==C(CH3)COOCH3。
新的合成方法：+CO+CH3OH―→CH2==C(CH3)COOCH3。
两种方法相比，新方法的优点是(　　)
A.原料无爆炸危险
B.没有副产物，原料利用率高
C.原料都是无毒物质
D.生产过程中对设备没有任何腐蚀性
9.根据下列流程图提供的信息，判断下列说法错误的是(　　)
A.属于取代反应的有①④
B.反应②③均是加成反应
C.B的结构简式为CH2BrCHClCH2Br
D.A还有三种同分异构体(不考虑立体异构)
10.合成某医药中间体的路线如图，下列说法不正确的是(　　)
A.R的官能团是—OH
B.R的沸点高于P的沸点
C.由P生成M发生消去反应
D.P的核磁共振氢谱图只有一组峰
11.防腐剂G可经下列反应路线制得，下列说法不正确的是(　　)
A.G可以发生取代反应、消去反应
B.1 mol A与浓溴水反应最多消耗2 mol Br2
C.用FeCl3溶液可鉴别化合物D和E
D.反应A→B和D→E的目的是保护酚羟基不被氧化
12.我国自主研发“对二甲苯的绿色合成路线”取得新进展，其合成示意图如下：
下列说法不正确的是(　　)
A.过程 ⅰ 发生了加成反应
B.对二甲苯的一溴代物只有一种
C.M既可与H2反应，也可与溴水反应
D.该合成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物易分离
13.(4分)(2023·四川自贡高二检测)丁烯二酸(HOOCCH==CHCOOH)可用于制造不饱和聚酯树脂，也可用作食品的酸性调味剂。某同学以ClCH2CH==CHCH2Cl为原料，设计了下列合成路线：
HOOCCH==CHCOOH
上述设计存在的缺陷：　　　　　　，请写出改进后的合成路线。
14.(14分)蛋白糖(G)是一种广泛应用于食品、饮料、糖果的甜味剂，一种合成蛋白糖的路线如下：
已知：。回答下列问题：
(1)A、D的结构简式分别为　　　　、　　　　　。
(2)反应①和反应③的反应类型分别为　　　　　　　、　　　　　　　。
(3)反应④除了生成主要的有机化合物外，还有无机化合物生成，无机物的化学式是　　　　　　。
(4)写出能同时满足下列条件的C的2种同分异构体的结构简式： 　(不考虑立体异构)。
①能与FeCl3溶液发生显色反应；
②苯环上的一氯取代物只有两种；
③能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体。
(5)参照上述合成路线和相关信息，以甲醛为起始原料(无机试剂任选)，设计制备甘氨酸的合成路线。
15.(10分)(2023·苏州高二期末)有机物I是一种药物合成的中间体，其合成路线如下：
(1)(1分)B→C的反应类型为　　　　　。
(2)流程中设计E→F的目的是　　　　　。
(3)A→B得到的产物若不经提纯，依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分异构体的副产物X，X的结构简式为　　　　　。
(4)B的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：　　　　　。
①有不对称碳原子，与FeCl3溶液发生显色反应且能使Br2的CCl4溶液褪色；
②碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物，一种产物分子中只有两种不同化学环境的氢原子。
(5)(3分)写出以苯、甲苯、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)。
答案精析
1.B　[由1 氯环己烷制备1，2 环己二醇，正确的过程为，即依次发生消去反应、加成反应、取代反应。]
2.D　[由最后的产物是醚，结合最后一步的反应条件可知，最后一步反应是醇发生分子间脱水，所以C为HOCH2CH2OH，再结合B中有Br，B转化为C的条件是氢氧化钠的水溶液、加热，可知B为BrCH2CH2Br，则A是乙烯。]
3.B　[结合加聚反应原理，高聚物的单体为CH2CH—COOCH2CHCH2，经过酯的水解反应可得到生成该酯的有机物为CH2CH—CH2—OH、CH2CH—COOH，所以这种脂肪醇为CH2CH—CH2—OH。]
4.C　[A中存在副产品CH3COOH，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；B中存在副产品CaCl2和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；C中反应物全部转化为目标产物，原子利用率为100%，原子利用率最高；D中存在副产品HOCH2CH2—O—CH2CH2OH和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低。]
5.A　[根据反应原理可知，方法二比方法一反应步骤少，原料丰富，且生产工艺简单，故①②正确；方法一中使用了有毒的HCN，而方法二比方法一降低了有毒气体的使用，减少了污染，故③正确；方法一中碳酸钙需要高温下才能分解，耗能较大，方法二比方法一反应需要温度低，耗能小，故④错误。]
6.D　[以为基本原料合成，因碳碳双键、羟基均能被氧化，则应先使碳碳双键发生加成反应引入一个卤素原子，然后将羟基氧化为羧基，最后再发生消去反应生成碳碳双键，D项最合理。]
7.B　[乙烷与氯气在光照下发生取代反应，反应生成的有机物是多种氯代乙烷的混合物。]
8.B　[有气体原料，会有爆炸危险，A不符合题意；反应物全部转化成目标产物，没有副产物，原料利用率高，B符合题意；CO和CH3OH是有毒物质，在生产过程中要注意防护，C不符合题意；生产过程中原料对设备的腐蚀性，只有大小之分，不可能没有任何腐蚀性，D不符合题意。]
9.C　[丙烯(C3H6)经反应①②得到产物CH2BrCHBrCH2Cl，故C错误；A是CH2CHCH2Cl，它的链状同分异构体还有两种：CH3CHCHCl、，环状同分异构体有一种：，故D正确。]
10.C　[通过题给合成路线图知，R的结构简式为CH3CH(OH)CH3，则R的官能团是—OH，故A正确；P的结构简式为CH3COCH3，R的结构简式为CH3CH(OH)CH3，R能形成分子间氢键但P不能，所以R的沸点高于P的沸点，故B正确；P中碳氧双键中氧原子被取代生成M，属于取代反应，故C错误；P的结构简式为CH3COCH3，只有一种化学环境的氢原子，所以其核磁共振氢谱图只有一组峰，故D正确。]
11.A　[G中含有的官能团为酚羟基和酯基，G不能发生消去反应，A错误；根据苯酚与浓溴水发生的取代反应可知，1 mol 与足量溴水反应，最多可消耗2 mol单质溴，B正确；D中的官能团为醚键和羧基，E中的官能团为酚羟基和羧基，E遇FeCl3溶液呈紫色，C正确；由整个流程可知，反应A→B和D→E通过(CH3)2SO4的作用保护酚羟基不被酸性高锰酸钾溶液氧化，D正确。]
12.B　[过程 ⅰ 是异戊二烯和丙烯醛发生加成反应，生成具有对位取代基的六元环中间体，A正确；对二甲苯()高度对称，分子中有2种不同化学环境的氢原子，其一溴代物有2种，B不正确；该合成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物对二甲苯与水互不相溶易分离，D正确。]
13.在第二步的氧化过程中，碳碳双键也会被氧化，使产率降低　
NaOOCCHCHCOONaHOOCCHCHCOOH
14.(1)　
(2)加成反应　取代反应　(3)H2O
(4)、(答案合理即可)
(5)HCHOHOCH2CNHOCH2COOHH2N—CH2—COOH
解析　(1)根据A的分子式、A→B的反应过程及B的结构简式可知，A的结构简式为。
(2)反应①是A与HCN发生加成反应生成B，由B的结构简式及反应②可推知，C为；根据已知信息反应，反应③是C与NH3在一定条件下发生取代反应生成D，则D为，D与甲醇在浓硫酸作用下发生酯化反应得到E，则E为。
(3)根据上述分析、元素守恒及反应原理可知，反应④除了生成主要的有机化合物外，还生成H2O。
(4)C的同分异构体能与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基，能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体说明分子结构中含有羧基，苯环上的一氯取代物只有两种，说明苯环上的取代基有处于对位的两个或四个，则C的同分异构体为、等。
(5)由甲醛制取甘氨酸(氨基乙酸)时需引入氨基、羧基。根据原料是甲醛，可利用甲醛与HCN反应生成HOCH2CN，再使HOCH2CN在酸性条件下水解生成HOCH2COOH，然后根据反应引入氨基。
15.(1)还原反应　(2)保护酮羰基，防止F→G转化时被还原(加成)　(3) 　(4)
(5)
解析　(3)由结构简式可知，A→B的反应中在氯化铝作用下与发生环加成反应还可能生成，则A→B得到的产物若不经提纯，依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分异构体的副产物。(4)B的同分异构体有不对称碳原子，与氯化铁溶液发生显色反应且能使溴的四氯化碳溶液褪色说明同分异构体分子中含有连有4个不同原子或原子团的饱和碳原子、酚羟基和碳碳双键，碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物，产物之一分子中只有两种不同化学环境的氢原子说明同分异构体分子中含有酚酯基，则符合条件的结构简式为 。(5)由题给有机物的转化关系可知，以苯、甲苯、为原料制备的合成步骤为与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应生成，与SOCl2发生取代反应生成，在氯化铝作用下与苯发生取代反应生成，发生H→I的类似反应生成，催化剂作用下与氢气共热发生加成反应生成。第2课时　有机合成路线的设计与应用
［核心素养发展目标］　1.了解逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序。2.掌握设计有机合成路线的核心——碳骨架的构建和官能团的引入及转化。3.了解有机合成的原则及应用。4.增强绿色合成的意识，初步形成可持续发展的思想。
一、正向合成分析法
　　有机合成路线的确定，需要在掌握　　　构建和　　　　引入或转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的成本和较高的产率，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。
1.正向合成的概念
从确定的某种原料分子开始，逐步经过　　　　的构建和　　　　的引入或转化来完成。
2.设计程序
3.常见的合成路线的设计方法
(1)单官能团合成
CH2CH2卤代烃　　 　　 　 酯。
(2)双官能团合成
CH2CH2CH2X—CH2X　　　　 　　　　 　　　 链酯、环酯等。
(3)芳香族化合物合成
①　　　　　　　　 。
②　　　　　　　 　　　　　　
　　　　　　　 芳香酯。
4.合成路线的表示方法
有机合成路线用反应流程图表示。
示例：原料中间体(Ⅰ)中间体(Ⅱ)……目标化合物
5.有机合成路线的基本要求
(1)起始原料要廉价易得、低毒性、低污染。
(2)应尽量选择步骤最少的合成路线，步骤越少，最后产率越高。
(3)合成路线要符合“绿色环保”的要求。
(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
(5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团。
6.案例分析
以乙烯为起始原料合成某种医用胶的合成路线分析：
CH2CH2CH3—CH2—OH
对比 原料分子 目标分子 实现变化的措施
碳链 　　个C 　　个C 先引入　　　　；在羧基的α 碳上引入　　　；通过取代反应羧基变为　　　　、　　　变为　　　　；最后再引入　　　　，发生消去反应得碳碳双键
官能团 _____________、 _____________、 _____________
请设计以CH2CHCH3为主要原料(无机试剂任选)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(需注明反应条件)。
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
1.在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为最不可行的是 (　　)
A.用氯苯合成环己烯：
B.用甲苯合成苯甲醇：
C.用乙烯合成乙酸：CH2CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
D.用乙烯合成乙二醇：CH2CH2CH3CH3CH2ClCH2ClHOCH2CH2OH
2.请用流程图表示出最合理的合成路线。
(1)将乙醇转化成乙二醇(改变官能团的数目)。
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
(2)将1 丙醇转化成2 丙醇(改变官能团的位置)。
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
二、逆合成分析法
1.概念
逆合成分析法就是从　　　逆推　　　　、设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的　　　　有机化合物，直至选出合适的　　　　。如图所示：
2.优选合成路线原则
3.逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序
4.案例分析
利用逆合成分析法设计由甲苯制苯甲酸苯甲酯的合成路线。
(1)观察目标分子的结构
(2)逆推原料分子
(3)设计合成路线(设计四种不同的合成路线)
注：分子中一个碳原子上同时连有两个羟基时很不稳定，易转变为羰基，形成醛、酮类化合物。
(4)评价优选合成路线
a：路线①由甲苯分别制备　　　和　　　较合理。
b：路线②和路线④制备苯甲酸的步骤多、成本较高，且使用较多的Cl2，不利于环境保护。
c：路线③的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4，并要求无水操作，成本较高。
5.绿色合成思想
主要指有机合成中的原子经济性，原料的绿色化，试剂与催化剂的无公害性。
原子经济性：高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使反应达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量：原子利用率(%)=×100%。
6.有机合成中基团的保护
基团保护：在合成时先将要保护的基团反应掉，待条件适宜时，再将其复原。
(1)醛基的保护，例如：
(2)碳碳双键的保护，例如：
RCHCHR'+HBrRCH2CHBrR'，RCH2CHBrR'+NaOHRCHCHR'+NaBr+H2O。
(3)羟基的保护，例如：
+CH3IHI+，+HI
CH3I+。
(4)羧基的保护，例如：
RCOOH+HOR'RCOOR'+H2O，
RCOOR'+H2ORCOOH+R'OH。
(5)氨基的保护，例如：
R—NH2+(CH3CO)2O+CH3COOH，+H2OCH3COOH+R—NH2。
7.有机合成的应用
(1)有机合成改变了我们的生活，促进了国防、科技的发展，带动了基础化学的研究。
(2)通过有机合成，可以得到许多　　　　、　　　　、　　　　等物质并广泛应用于　　　　、
　　　　、　　　　、　　　　等众多领域。
(3)在化学基础研究方面，有机合成也是一个重要的工具。
1.(1)下列有机合成中①②步骤的目的是什么？
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
(2)下列有机合成设计流程的目的是什么？
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
2.请用逆合成分析法分析合成草酸二乙酯()的路线。
按要求解答下列问题：
(1)逆推原料：
根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2CH2)。
(2)设计合成路线：
(3)完成各步的化学方程式。
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
解决有机合成题的基本步骤
第一步：要正确判断合成的目标有机物属于何种有机物，它带有什么官能团，它和哪些知识、信息有关，它所在的位置的特点等。
第二步：根据现有原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标有机物解剖成若干片段，或寻找官能团的引入、转化、保护方法，或设法将各片段(小分子化合物)拼接衍变，尽快找出合成目标有机物的关键和突破点。
第三步：将正向思维和逆向思维、纵向思维和横向思维相结合，选择出最佳合成方案。
答案精析
一、
碳骨架　官能团
1.碳骨架　官能团
2.碳骨架　官能团
3.(1)醇　醛　酸　
(2)HOCH2—CH2OH　OHC—CHO　HOOC—COOH
(3)①　②　　
6.2　8　　　　　羧基　卤素原子　酯基　卤素原子　氰基　—CH2OH　
深度思考
CH2CHCH3CH3—
应用体验
1.D　[氯苯与H2发生加成反应生成一氯环己烷，一氯环己烷在NaOH的乙醇溶液、加热条件下发生消去反应生成环己烯，可以实现，A项不符合题意；乙烯与水发生加成反应生成乙醇，乙醇发生催化氧化反应生成乙醛，乙醛可以进一步被氧化生成乙酸，可以实现，C项不符合题意；乙烯与H2发生加成反应生成乙烷，但乙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，其产物有多种，无法控制反应只生成CH2ClCH2Cl，不可以实现，D项符合题意。]
2.(1)CH3CH2OHCH2CH2
(2)CH3CH2CH2OHCH3CHCH2
二、
1.产物　原料　中间　起始原料　
2.化学原理　安全可靠　绿色合成思想
4.(1)相同　相同　苯环　
(3)①　　
②　
③
④　　
(4)苯甲醇　苯甲酸　
7.(2)药物　材料　催化剂　农业　轻工业　重工业　国防工业　
深度思考
1.(1)①保护酚羟基不被氧化；②引入羧基。
(2)保护羰基不被反应。
2.①CH2CH2+Cl2
②+2NaOH+2NaCl
③+O2+2H2O
④+O2
⑤CH2CH2+H2OCH3CH2OH
⑥+2CH3CH2OH+2H2O

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