资源简介 专题微课(三) 有机合成路线的设计有机合成路线的设计是有机合成与推断大题中常考的一问,此问难度较大。试题要求以某种已知的简单有机物为原料,利用题给路线转化或结合题给信息来合成某种目标有机物,一般合成步骤为3~4步。要想突破此点,需从原料与产品的组成和结构的差异入手,运用试题给出的信息,采用正推和逆推相结合的方法进行解题。高考领航1.(2025·湖南卷·节选)化合物F是治疗实体瘤的潜在药物。F的一条合成路线如下(略去部分试剂和条件):已知:回答下列问题:(1)C与生成E的同时,有少量产物I生成,此时中间体H的结构简式是 。 (2)依据以上流程信息,结合所学知识,设计以和H2C==CH—CN为原料合成的路线(无机试剂和溶剂任选)。2.(2025·陕晋宁青卷·节选)我国某公司研发的治疗消化系统疾病的新药凯普拉生(化合物H),合成路线如下(部分试剂、反应条件省略)。已知:回答下列问题:(1)由D转变为E的过程中经历了两步反应,第一步反应的化学方程式是 (要求配平)。 (2)结合合成H的相关信息,以、和含一个碳原子的有机物(无机试剂任选)为原料,设计化合物的合成路线。重点破障(一)有机合成路线的设计方法1.正推法即从某种原料分子开始,对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团),对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化),从而设计出合理的合成路线,其思维程序为基础原料 中间产物…… 中间产物 目标有机物如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯,可采用正推法:2.逆推法即从目标分子着手,分析目标分子的结构,然后由目标分子逆推出原料分子,并进行合成路线的设计,其思维程序为目标有机物 中间产物…… 中间产物 基础原料如采用逆推法,通过对苯甲酸苯甲酯()的结构分析可知合成该有机化合物的是苯甲酸与苯甲醇,继续逆推可得出原料分子为甲苯,如图所示:3.正逆双向结合法采用正推和逆推相结合的方法,是解决合成路线题的最实用的方法,其思维程序为基础原料 中间产物……中间产物 目标有机物(二)有机合成路线设计的思维模型强训提能1.天然产物Ⅴ具有抗疟活性,某研究小组以化合物Ⅰ为原料合成Ⅴ及其衍生物Ⅵ的路线如下(部分反应条件省略,Ph表示—C6H5):已知:根据上述信息,写出以苯酚的一种同系物及HOCH2CH2Cl为原料合成的路线(不需注明反应条件)。2.某药物中间体J的合成路线如下(部分反应条件省略):已知:;。(1)F→G的化学方程式是 。 (2)参照上述合成路线,以苯胺()、溴乙烷为主要原料制备的合成路线(其他无机试剂任选)。专题微课(三) 有机合成路线的设计[高考领航]1.解析:结合B的分子式可知,A发生加成反应生成B,则B的结构简式为,B中溴原子发生消去反应生成C,C与发生加成反应生成中间体D,再发生取代反应生成E,E与氧气发生氧化反应生成F,据此解答。(1)根据已知信息,存在一系列的互变平衡,结合I的结构简式可知,可转换为与C发生加成反应后,得到的中间体H的结构简式为,再发生取代反应,即可得到I;(2)目标产物含有酯基,说明是发生了酯化反应,结合C→E的过程和已知信息,首先发生异构化反应转化为,再和H2C==CH—CN发生加成反应生成,再发生水解反应生成,再发生酯化反应得到目标产物。答案:(1)(2)2.解析:A和B发生反应生成C,K2CO3的作用是与A和B反应生成的HBr反应,促进反应正向进行,结合B的分子式C4H9BrO以及C的结构简式,可知B的结构简式为,C中硝基还原为氨基生成D,D经历两步反应生成E,E发生取代反应生成G,据此解答。(1)由D转变为E的第一步反应是已知条件的反应,化学方程式为+NaNO2+2HCl→+NaCl+2H2O。(2)目标产物的结构简式与G类似,则其是由和发生取代反应而合成,而可由苯胺发生D→E的反应合成,可由苯甲醛发生G→H的反应合成。答案:(1)+NaNO2+2HCl→+NaCl+2H2O(2)[强训提能]1.解析:根据题给已知条件,对甲基苯酚与HOCH2CH2Cl反应能得到,之后发生水解反应得到,观察题中反应可知得到目标产物需要利用反应④,所以合成的路线见答案。答案:2.解析:A与(CH3)2SO4在氢氧化钠存在条件下反应生成B,B发生还原反应生成C,C与CH3COOH发生取代反应生成D(),D与C2H5Br发生取代反应生成E,E发生取代反应生成F,根据第一个已知信息,F与CH3COCl反应生成G();根据第二个已知信息,I()受热发生原子重排生成J();由流程可知,H与H2CCHCH2Br反应生成I,最后推出H的结构简式为。(2)依据C→D→E的合成路线进行设计,即CH3CH2Br发生水解反应得到CH3CH2OH,CH3CH2OH被酸性高锰酸钾溶液氧化得到乙酸,和乙酸发生取代反应生成,与CH3CH2Br反应生成。答案:(1)(2)6 / 6(共44张PPT)专题微课(三) 有机合成路线的设计有机合成路线的设计是有机合成与推断大题中常考的一问,此问难度较大。试题要求以某种已知的简单有机物为原料,利用题给路线转化或结合题给信息来合成某种目标有机物,一般合成步骤为3~4步。要想突破此点,需从原料与产品的组成和结构的差异入手,运用试题给出的信息,采用正推和逆推相结合的方法进行解题。1.(2025·湖南卷·节选)化合物F是治疗实体瘤的潜在药物。F的一条合成路线如下(略去部分试剂和条件):高考领航已知:回答下列问题:(1)C与 生成E的同时,有少量产物I生成,此时中间体H的结构简式是______________。 解析:结合B的分子式可知,A发生加成反应生成B,则B的结构简式为,B中溴原子发生消去反应生成C,C与 发生加成反应生成中间体D,再发生取代反应生成E,E与氧气发生氧化反应生成F,据此解答。(1)根据已知信息, 存在一系列的互变平衡,结合I的结构简式可知,可转换为 与C发生加成反应后,得到的中间体H的结构简式为 ,再发生取代反应,即可得到I;(2)依据以上流程信息,结合所学知识,设计以 和H2C==CH—CN为原料合成 的路线(无机试剂和溶剂任选)。解析:目标产物含有酯基,说明是发生了酯化反应,结合C→E的过程和已知信息,首先 发生异构化反应转化为 ,再和H2C==CH—CN发生加成反应生成 ,再发生水解反应生成 ,再发生酯化反应得到目标产物。答案:2.(2025·陕晋宁青卷·节选)我国某公司研发的治疗消化系统疾病的新药凯普拉生(化合物H),合成路线如下(部分试剂、反应条件省略)。已知:回答下列问题:(1)由D转变为E的过程中经历了两步反应,第一步反应的化学方程式是________________________________________________________ (要求配平)。 解析:A和B发生反应生成C,K2CO3的作用是与A和B反应生成的HBr反应,促进反应正向进行,结合B的分子式C4H9BrO以及C的结构简式,可知B的结构简式为 ,C中硝基还原为氨基生成D,D经历两步反应生成E,E发生取代反应生成G,据此解答。(1)由D转变为E的第一步反应是已知条件的反应,化学方程式为+NaNO2+2HCl→ +NaCl+2H2O。(2)结合合成H的相关信息,以 、 和含一个碳原子的有机物(无机试剂任选)为原料,设计化合物 的合成路线。解析:目标产物的结构简式与G类似,则其是由 和 发生取代反应而合成,而 可由苯胺发生D→E的反应合成, 可由苯甲醛发生G→H的反应合成。答案:(一)有机合成路线的设计方法1.正推法即从某种原料分子开始,对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团),对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化),从而设计出合理的合成路线,其思维程序为重点破障如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯,可采用正推法:2.逆推法即从目标分子着手,分析目标分子的结构,然后由目标分子逆推出原料分子,并进行合成路线的设计,其思维程序为如采用逆推法,通过对苯甲酸苯甲酯( )的结构分析可知合成该有机化合物的是苯甲酸与苯甲醇,继续逆推可得出原料分子为甲苯,如图所示:3.正逆双向结合法采用正推和逆推相结合的方法,是解决合成路线题的最实用的方法,其思维程序为(二)有机合成路线设计的思维模型1.天然产物Ⅴ具有抗疟活性,某研究小组以化合物Ⅰ为原料合成Ⅴ及其衍生物Ⅵ的路线如下(部分反应条件省略,Ph表示—C6H5):强训提能已知:根据上述信息,写出以苯酚的一种同系物及HOCH2CH2Cl为原料合成的路线(不需注明反应条件)。解析:根据题给已知条件,对甲基苯酚与HOCH2CH2Cl反应能得到,之后发生水解反应得到 ,观察题中反应可知得到目标产物需要利用反应④,所以合成的路线见答案。答案:2.某药物中间体J的合成路线如下(部分反应条件省略):已知: ; 。(1)F→G的化学方程式是____________________________________。 解析:A与(CH3)2SO4在氢氧化钠存在条件下反应生成B,B发生还原反应生成C,C与CH3COOH发生取代反应生成D( ),D与C2H5Br发生取代反应生成E,E发生取代反应生成F,根据第一个已知信息,F与CH3COCl反应生成G( );根据第二个已知信息,I( )受热发生原子重排生成J( );由流程可知,H与H2C==CHCH2Br反应生成I,最后推出H的结构简式为 。(2)参照上述合成路线,以苯胺( )、溴乙烷为主要原料制备的合成路线(其他无机试剂任选)。解析:依据C→D→E的合成路线进行设计,即CH3CH2Br发生水解反应得到CH3CH2OH,CH3CH2OH被酸性高锰酸钾溶液氧化得到乙酸, 和乙酸发生取代反应生成 , 与CH3CH2Br反应生成 。答案:专题质量评价123451.(8分)(2025·淄博三模)治疗中枢系统障碍的丁苯那嗪类药物(F)合成路线如下:已知:12345回答下列问题:(1)A的结构简式为_________________。 解析:A与CH3COOCH2CH3发生取代反应生成B,B在POCl3下发生已知反应生成C,C与CH3OH发生取代反应生成D,D与E在K2CO3下发生已知反应生成F,由F的结构式和A的分子式可推知A为 ,B为 ,C为 ,D为 ,E为 。12345(2)化合物G→E的合成路线设计如下:化合物G→M中有副产物(C10H21ON)生成,该副产物的结构简式为______________;N→E的反应类型为___________;N转化为E时,还生成了H2O和__________(填结构简式)。 消去反应N(CH3)312345解析:化合物G→M中有副产物(C10H21ON)生成,该副产物的结构简式为;N为 ,E为 ,对比二者结构可知,N→E的化学方程式为 +N(CH3)3+H2O,过程中多了一个碳碳双键,故反应类型为消去反应;N转化为E时,还生成了H2O和N(CH3)3。124532.(8分)(2025·石家庄二模)替米沙坦是一种新型的降血压药物,用于治疗原发性高血压。其合成路线如下图所示(部分条件省略,副产物均未标出):12453回答下列问题:(1)E→F的转化中,反应⑤的化学方程式为_______________________________。 解析:根据A、C的结构简式及B的分子式和反应条件知A中氨基发生取代反应生成B为 ,B在浓硫酸催化下和浓硝酸发生取代反应生成C,C中硝基发生还原反应生成D,D发生反应生成E,E中酯基发生水解反应,然后酸化得到F,F和G发生反应生成H,H通过一系列转化得到产物,以此解题。(1)E→F的转化中,首先是E酯基的水解,随后再酸化得到F,则反应⑤的化学方程式为。12453(2)研究表明,反应⑦的一种可能历程是经由两步完成的,如下图所示:其中第一步为取代反应,第二步为成环反应且与D→E的成环方式相同,则M的结构简式为_______________________________。 解析:其中第一步为取代反应,第二步为成环反应且与D→E的成环方式相同,则M的结构简式为 或 。或12453(3)已知苯胺结构容易被氧化,设计以有机物X( )为原料,经三步合成A的路线(无机以及1个碳的有机试剂任选)。①X的化学名称为_______________________________。 ②写出合成路线。3 甲基苯甲酸(或间甲基苯甲酸)解析:①X的名称为3 甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸;②以有机物( )为原料,经三步合成A的路线,—COOH和CH3OH发生酯化反应生成—COOCH3;苯环上甲基的邻位氢原子被硝基取代引入硝基,硝基发生还原反应生成氨基,因为氨基易被氧化,所以应该先羧基和醇发生酯化反应。12453答案:或124533.(4分)(2025·武汉二模)有机物H是一种抗癌药物的合成中间体,其合成路线如下图所示。已知:12453回答下列问题:(1)C→D的化学方程式为________________________________。 解析:A被MnO2氧化,将甲基氧化为醛基生成B,B与CH3MgBr在H3O+条件下发生已知反应生成C,则C为 ,C与O2在Cu的催化下发生氧化反应,将羟基氧化为酮羰基,生成D,D与E发生取代反应生成F,F与H2在Ni的催化下发生还原反应,将氰基还原为氨基,生成G,G依次发生加成反应、消去反应、加成反应生成H,据此回答。(1)C与O2在Cu的催化下发生氧化反应,将羟基氧化为酮羰基,生成D,化学方程式为 ;12453(2)G→H的反应可分为三步,第一步为加成反应,第二步为消去反应,第三步为加成反应,则第二步反应有机产物的结构简式为________________________。 解析:由于G→H的反应可分为三步,第一步为加成反应,第二步为消去反应,第三步为加成反应,即 → → (或 )→ ,则第二步反应有机产物的结构简式为(或 )。(或 )124534.(5分)(2025·岳阳二模)乙肝新药的中间体化合物J的一种合成路线如图:12453已知: ,回答下列问题:(1)写出反应③的化学方程式____________________________________。 解析:A( )在浓硫酸催化下与浓硝酸发生硝化反应生成B,结合B的分子式及后边产物D的结构可推出B为 , 在浓硫酸催化下与甲醇发生酯化反应生成C为 , 与化合物M反应生成D,12453根据D的结构简式及C的分子式的差别推出M为 ,C和M发生取代反应生成D和溴化氢,H在Pd作催化剂与H2发生还原反应生成E,E在一定条件下反应生成F,根据F的分子式可推知E发生水解生成甲醇和F,F为 ,F在催化剂下脱水成环生成G,G与CH2N2发生反应生成H,H在30%的H2O2中发生氧化反应生成I,I在一定条件下发生水解反应生成J。(1)反应③是 在催化剂作用下发生分子内脱水成肽反应生成和水,反应的化学方程式为 ;12453(2)以 和 为原料,参照上述合成路线,设计三步合成的路线(无机试剂任选)。解析:以 发生硝化反应生成硝基苯,硝基苯还原得到苯胺,苯胺与反应生成 。答案:124535.(5分)(2025·庆阳第一中学二模)查阅“磷酸氯喹”合成的相关文献,得到磷酸氯喹中间体合成路线如下:12453已知:①氯原子为苯环的邻对位定位基,它会使第二个取代基主要进入它的邻对位;硝基为苯环的间位定位基,它会使第二个取代基主要进入它的间位。②E为汽车防冻液的主要成分。12453(1)写出 H生成 I的化学方程式__________________________________________________________________________。 (2)参照上述合成路线及信息,设计由硝基苯和 为原料合成 的路线(无机试剂任选)。+CH3COOC2H5C2H5OOCCOCH2COOC2H5+C2H5OH答案:12453解析:A为C6H6,结合化合物C的结构可知,A为苯,其结构简式为 ,由已知信息①可知,A先与浓硝酸、浓硫酸混合加热,发生取代反应生成硝基苯,其结构简式为 ,B与Cl2在FeCl3作催化剂条件下,发生取代反应生成C,C与Fe、HCl发生还原反应生成D;由于F与新制氢氧化铜混合加热,然后酸化得到分子式为C2H2O4的G,说明F中含有醛基,G含有2个羧基,则G为乙二酸,逆推F为乙二醛,E为汽车防冻液的主要成分,则E为乙二醇,乙二酸与2分子的乙醇在酸性加热条件下发生酯化反应,生成分子式为C6H10O4的H,H的结构简式为C2H5OOC—COOC2H5,H与CH3COOC2H5在已知③条件下发生反应生成I:C2H5OOCCOCH2COOC2H5和C2H5OH,I与D反应生成J和水,J在一定条件下反应生成K,K发生酯的水解反应,然后酸化得到L,L发生脱酸反应生成M,M在一定条件下发生取代反应生成N。专题质量评价(二十五) 有机合成路线的设计1.(8分)(2025·淄博三模)治疗中枢系统障碍的丁苯那嗪类药物(F)合成路线如下:已知:回答下列问题:(1)A的结构简式为 。 (2)化合物G→E的合成路线设计如下:化合物G→M中有副产物(C10H21ON)生成,该副产物的结构简式为 ;N→E的反应类型为 ;N转化为E时,还生成了H2O和 (填结构简式)。 2.(8分)(2025·石家庄二模)替米沙坦是一种新型的降血压药物,用于治疗原发性高血压。其合成路线如下图所示(部分条件省略,副产物均未标出):回答下列问题:(1)E→F的转化中,反应⑤的化学方程式为 。 (2)研究表明,反应⑦的一种可能历程是经由两步完成的,如下图所示:其中第一步为取代反应,第二步为成环反应且与D→E的成环方式相同,则M的结构简式为 。 (3)已知苯胺结构容易被氧化,设计以有机物X()为原料,经三步合成A的路线(无机以及1个碳的有机试剂任选)。①X的化学名称为 。 ②写出合成路线。3.(4分)(2025·武汉二模)有机物H是一种抗癌药物的合成中间体,其合成路线如下图所示。已知: R1CHO回答下列问题:(1)C→D的化学方程式为 。 (2)G→H的反应可分为三步,第一步为加成反应,第二步为消去反应,第三步为加成反应,则第二步反应有机产物的结构简式为 。 4.(5分)(2025·岳阳二模)乙肝新药的中间体化合物J的一种合成路线如图:已知:RCOOH,回答下列问题:(1)写出反应③的化学方程式 。 (2)以和为原料,参照上述合成路线,设计三步合成的路线(无机试剂任选)。5.(5分)(2025·庆阳第一中学二模)查阅“磷酸氯喹”合成的相关文献,得到磷酸氯喹中间体合成路线如下:已知:①氯原子为苯环的邻对位定位基,它会使第二个取代基主要进入它的邻对位;硝基为苯环的间位定位基,它会使第二个取代基主要进入它的间位。②E为汽车防冻液的主要成分。③2CH3COOC2H5CH3COCH2COOC2H5+C2H5OH④+H2O(1)写出 H生成 I的化学方程式 。 (2)参照上述合成路线及信息,设计由硝基苯和为原料合成的路线(无机试剂任选)。专题质量评价(二十五)1.解析:A与CH3COOCH2CH3发生取代反应生成B,B在POCl3下发生已知反应生成C,C与CH3OH发生取代反应生成D,D与E在K2CO3下发生已知反应生成F,由F的结构式和A的分子式可推知A为,B为,C为,D为,E为。(2)化合物G→M中有副产物(C10H21ON)生成,该副产物的结构简式为;N为,E为,对比二者结构可知,N→E的化学方程式为+N(CH3)3+H2O,过程中多了一个碳碳双键,故反应类型为消去反应;N转化为E时,还生成了H2O和N(CH3)3。答案:(1)(2) 消去反应 N(CH3)32.解析:根据A、C的结构简式及B的分子式和反应条件知A中氨基发生取代反应生成B为,B在浓硫酸催化下和浓硝酸发生取代反应生成C,C中硝基发生还原反应生成D,D发生反应生成E,E中酯基发生水解反应,然后酸化得到F,F和G发生反应生成H,H通过一系列转化得到产物,以此解题。(1)E→F的转化中,首先是E酯基的水解,随后再酸化得到F,则反应⑤的化学方程式为。(2)其中第一步为取代反应,第二步为成环反应且与D→E的成环方式相同,则M的结构简式为或。(3)①X的名称为3 甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸;②以有机物()为原料,经三步合成A的路线,—COOH和CH3OH发生酯化反应生成—COOCH3;苯环上甲基的邻位氢原子被硝基取代引入硝基,硝基发生还原反应生成氨基,因为氨基易被氧化,所以应该先羧基和醇发生酯化反应。答案:(1)(2)或(3)①3 甲基苯甲酸(或间甲基苯甲酸)②或3.解析:A被MnO2氧化,将甲基氧化为醛基生成B,B与CH3MgBr在H3O+条件下发生已知反应生成C,则C为,C与O2在Cu的催化下发生氧化反应,将羟基氧化为酮羰基,生成D,D与E发生取代反应生成F,F与H2在Ni的催化下发生还原反应,将氰基还原为氨基,生成G,G依次发生加成反应、消去反应、加成反应生成H,据此回答。(1)C与O2在Cu的催化下发生氧化反应,将羟基氧化为酮羰基,生成D,化学方程式为;(2)由于G→H的反应可分为三步,第一步为加成反应,第二步为消去反应,第三步为加成反应,即→→(或)→,则第二步反应有机产物的结构简式为(或)。答案:(1)(2)(或)4.解析:A()在浓硫酸催化下与浓硝酸发生硝化反应生成B,结合B的分子式及后边产物D的结构可推出B为,在浓硫酸催化下与甲醇发生酯化反应生成C为,与化合物M反应生成D,根据D的结构简式及C的分子式的差别推出M为,C和M发生取代反应生成D和溴化氢,H在Pd作催化剂与H2发生还原反应生成E,E在一定条件下反应生成F,根据F的分子式可推知E发生水解生成甲醇和F,F为,F在催化剂下脱水成环生成G,G与CH2N2发生反应生成H,H在30%的H2O2中发生氧化反应生成I,I在一定条件下发生水解反应生成J。(1)反应③是在催化剂作用下发生分子内脱水成肽反应生成和水,反应的化学方程式为;(2)以发生硝化反应生成硝基苯,硝基苯还原得到苯胺,苯胺与反应生成。答案:(1)(2)5.解析:A为C6H6,结合化合物C的结构可知,A为苯,其结构简式为,由已知信息①可知,A先与浓硝酸、浓硫酸混合加热,发生取代反应生成硝基苯,其结构简式为,B与Cl2在FeCl3作催化剂条件下,发生取代反应生成C,C与Fe、HCl发生还原反应生成D;由于F与新制氢氧化铜混合加热,然后酸化得到分子式为C2H2O4的G,说明F中含有醛基,G含有2个羧基,则G为乙二酸,逆推F为乙二醛,E为汽车防冻液的主要成分,则E为乙二醇,乙二酸与2分子的乙醇在酸性加热条件下发生酯化反应,生成分子式为C6H10O4的H,H的结构简式为C2H5OOC—COOC2H5,H与CH3COOC2H5在已知③条件下发生反应生成I:C2H5OOCCOCH2COOC2H5和C2H5OH,I与D反应生成J和水,J在一定条件下反应生成K,K发生酯的水解反应,然后酸化得到L,L发生脱酸反应生成M,M在一定条件下发生取代反应生成N。答案:(1)+CH3COOC2H5C2H5OOCCOCH2COOC2H5+C2H5OH(2)5 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