55 第五部分 第9章 第55讲 有机合成路线的设计(能力课)-【名师导航】2026年高考化学一轮总复习教师用书（鲁科版）

第55讲　有机合成路线的设计(能力课) 　1.掌握官能团转化的有机合成路线设计。　2.掌握碳骨架改变的有机合成路线设计。 　官能团转化的合成路线设计 1．烃及其衍生物之间的衍变关系 2．官能团的引入 (1)引入碳卤键的方法 ①烃与卤素单质(X2)发生取代反应。 ②不饱和烃与卤素单质(X2)或卤化氢(HX)发生加成反应。 ③醇与HX发生取代反应。 (2)引入羟基(—OH)的方法 ①烯烃与水发生加成反应。 ②卤代烃碱性条件下发生水解反应。 ③醛或酮与H2发生加成反应。 ④酯的水解。 ⑤酚钠盐中滴加酸或通入CO2。 (3)引入碳碳双键或碳碳三键的方法 ①某些醇或卤代烃能消去反应引入或。 ②炔烃与H2、X2或HX发生加成反应引入。 ③烷烃裂化生成烯烃引入。 (4)引入—CHO的方法 某些醇的催化氧化(含有—CH2OH结构的醇)。 (5)引入—COOH的方法 ①醛被O2或银氨溶液或新制的Cu(OH)2氧化。 ②酯在酸性条件下水解。 ③苯的同系物(与苯环直接相连的碳原子上至少有一个氢原子)被酸性KMnO4溶液氧化。 3．官能团的消除 (1)通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环)。 (2)通过消去、氧化、酯化反应消除羟基。 (3)通过加成或氧化反应消除醛基。 (4)通过水解反应消除酯基、酰胺基、碳卤键。 4．官能团的保护 (1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。 (2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，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。 (3)氨基(—NH2)的保护：如在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。防止当酸性KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。 请设计合理方案用合成 (无机试剂任选，用反应流程图表示，并注明反应条件)。 已知： R—CH==CH2R—CH2—CH2—Br。 解析：可采用逆向推导法： 答案：。 (1)有机合成路线的表示方法 ABC…―→D (2)设计有机合成路线一般程序 ①分析目标分子和原料分子的结构及其差异。 ②根据二者差异联想有机反应或已知信息或题干信息，利用正推或逆推设计合成路线。 ③评价设计的合成路线(从步骤少、反应条件温和、便于操作、试剂原料廉价易得、便于提纯、绿色环保评价)并优化得到最佳合成路线。 设计用2-苯基乙醇为原料合成的合成路线(其他无机试剂任选)。 答案： 　碳骨架改变的有机合成路线设计 1．链增长的反应 加聚反应；缩聚反应；酯化反应；利用题目信息所给的反应，如卤代烃的取代反应，醛、酮的加成反应等。 (1)醛、酮与HCN加成 (2)醛、酮的羟醛缩合(其中至少一种有α-H) (3)卤代烃与活泼金属作用 2R—Cl＋2Na―→R—R＋2NaCl (4)醛或酮与格氏试剂(R′MgX)发生加成反应，所得产物经水解可得醇 (5)苯环上的烷基化反应 2．链缩短的反应 (1)烷烃的裂化反应； (2)酯类、糖类、蛋白质等的水解反应； (3)利用题目信息所给的反应，如烯烃、炔烃的氧化反应，羧酸及其盐的脱羧反应等。 3．成环的方法 (1)二元醇脱水成环醚； (2)二元醇与二元羧酸成环酯； (3)羟基酸分子间成环酯； (4)氨基酸分子间成环； (5)双烯合成： ＋‖―→。 (2024·安徽卷节选)化合物I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)： 已知： ⅰ) ⅱ)RMgX易与含活泼氢化合物(HY)反应： RMgX＋HY―→RH＋，HY代表H2O、ROH、RNH2、RC≡CH等。 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)。 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，后与CF3COCF3在无水醚中反应再水解生成目标化合物。 答案： 设计有机合成路线的信息处理 (1)根据原料结构和目标分子结构，联想常规有机物转化。 (2)分析悟透题中已知信息及反应原理，迁移到有机合成路线设计中。 (3)结合原料结构和目标产物结构，在题干合成路线中寻找相似的转化反应，进而迁移至有机合成路线的设计中。 ——根据已知信息设计合成路线 1．已知： 设计以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和乙醇任用)。 解析：对比与和的结构简式并根据题给信息可知，需要由转化为，官能团的变化由1个碳碳双键变为2个碳碳双键，联想官能团之间的相互转化，与Br2发生加成反应生成，在NaOH醇溶液中发生消去反应生成，与发生加成反应生成，与H2发生加成反应生成。 答案： 2．已知：。 化合物是合成抗菌药磺胺甲唑的一种中间体，写出以乙二酸和丙酮()为原料合成该化合物的反应流程图(其他无机及有机试剂任选)。 解析：根据已知信息可知生成化合物，需要由与乙二酸二乙酯反应制取，乙二酸二乙酯则需要乙二酸与足量的乙醇反应制取。 答案：HOOCCOOHCH3CH2OOCCOOCH2CH3 ——根据题干合成路线中“部分流程”提供的信息设计合成路线 3．(2023·浙江1月卷节选)某研究小组按下列路线合成抗癌药物盐酸苯达莫司汀。 已知：①； ②2RCOOH＋RCOOH。 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)。 解析：根据已知②，可由HOOCCH2CH2CH2COOH脱水得到，HOOCCH2CH2CH2COOH可由NCCH2CH2CH2CN水解得到，根据已知①，NCCH2CH2CH2CN可由BrCH2CH2CH2Br和NaCN发生取代反应得到，BrCH2CH2CH2Br可由和HBr发生取代反应得到。 答案： 4．化合物J是一种药物中间体，其合成路线如下所示： 已知： ⅰ. ； ⅱ.R1COOR2＋R3CH2COOR4＋R2OH； ⅲ. RCOOH； ⅳ. 。 参照上述流程设计由制备的合成路线(无机试剂任选)。 答案：HOOCCH==C(CH3)2C2H5OOCCH==C(CH3)2 1．(2024·江苏卷节选) 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)。 解析：参考E→F的反应，E中有类似HOCH2CH2OH的结构，HOCH2CH2OH可与丙酮反应形成F中的五元环结构(脱去虚线框内的2个氢原子和1个氧原子)，反应为，则目标分子中右侧的部分结构来自原料与HSCH2CH2SH的反应，反应为。目标分子左侧的部分结构来自原料，发生水解反应后得到，再氧化即可。目标分子中间的部分结构可由类似A→B的反应合成。注意中也含有酮羰基，遇到HCHO也会发生反应，因此必须先与HSCH2CH2SH发生反应，以保护其中的酮羰基。因此总合成路线为 。 答案： 2．(2024·浙江6月卷节选)某研究小组按下列路线合成抗炎镇痛药“消炎痛”(部分反应条件已简化)。 已知：。 请回答： (1)化合物F的官能团名称是________________________。 (2)化合物G的结构简式是_______________________________。 (3)下列说法不正确的是________(填标号)。 A．化合物A的碱性弱于 B．A＋B→C的反应涉及加成反应和消去反应 C．D→E的反应中，试剂可用Cl2/FeCl3 D．“消炎痛”的分子式为C18H16ClNO4 (4)写出H→I的化学方程式：______________________。 (5)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)。 解析：A与B发生类似已知信息的反应生成C，C为，D反应生成E，结合E的分子式和F的结构可知，E为，F与SOCl2反应得到G，结合G的分子式可知，G为，I水解得到消炎痛，结合消炎痛的结构简式可知，I为，H与HCl得到I的反应类似已知信息中的反应，由此可知H为，C与G反应得到H。(1)由F的结构可知，F的官能团为羧基、碳氟键。(3) 的氨基直接连接在苯环上，A中的氨基连接在—NH—上，即A中的氨基N更易结合H＋，碱性更强，故A错误；A＋B→C的反应，是B中羰基先加成，得到羟基，羟基再与相邻N上的H消去得到N===C，涉及加成反应和消去反应，故B正确；D→E是甲苯甲基对位上的H被Cl取代，试剂可为Cl2/FeCl3，故C正确；由“消炎痛”的结构可知，分子式为C19H16ClNO4，故D错误。(4)由以上分析可知，H与HCl反应得到I的化学方程式为＋HCl―→NH4Cl＋。(5)乙醛与HCN加成得到，被O2氧化为，酸性水解得到，与反应得到，与HCl反应得到，具体合成路线为 。 答案：(1)羧基、氯原子 (2) 　(3)AD (4)＋HCl→NH4Cl＋ (5) 3．(2023·湖南卷节选)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)。 解析：甲苯与溴在FeBr3催化作用下会生成对溴甲苯和邻溴甲苯，为了使甲苯对位上无溴原子，则需先将甲苯磺化，生成，再与溴在FeBr3催化作用下，在邻位上引入溴原子，最后去除—SO3H即可得到邻溴甲苯。 答案： 课时分层作业(五十五) (建议用时：30分钟) 非选择题(本题共5小题，共30分) 1．(4分)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(须注明反应条件)。 答案：CH2===CHCH3 2．(4分)已知：＋，写出由1,3-丁二烯和乙炔为原料(无机试剂及催化剂任用)合成的合成路线(用结构简式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件)。 答案： 3．(8分)抗抑郁药米那普仑(Milnacipran)中间体H的合成路线如图： 请回答下列问题： (1)F的结构简式为_______________________________。 (2)D→E的化学方程式为___________________________________________。 (3)结合信息，设计以和为原料，合成的路线(无机试剂任选)。 解析：根据题意可知：A为，B为，C为，F为。 答案：(1) (2) (3) 4．(4分)一种药物中间体G的合成路线如图： 已知： Ⅰ. ＋CH3I＋HI； Ⅱ. ＋； Ⅲ.R1CHO＋R2COCH3R1CH==CHCOR2。 参照上述合成路线，写出由1-溴-2-丁烯和苯酚制备的合成路线。 解析：由1-溴-2-丁烯和苯酚仿照合成路线中A→B的转化发生反应，把酚羟基转变为醚键得，再发生已知反应Ⅱ，在加热条件下，使其转变为自身的同分异构体，即可重新生成酚羟基()，侧链上的双键再与水加成引入醇羟基即可得，据此可得合成路线。 答案： 5．(10分)(2024·浙江1月卷节选)某研究小组按下列路线合成镇静药物氯硝西泮(部分反应条件已简化)。 已知：＋。 请回答： (1)化合物E的含氧官能团名称是　　　　。 (2)化合物C的结构简式是_______________。 (3)下列说法不正确的是　　　　(填标号)。 A．化合物A→D的转化过程中，采用了保护氨基的措施 B．化合物A的碱性弱于D C．化合物B与NaOH水溶液共热，可生成A D．化合物G→氯硝西泮的反应类型是取代反应 (4)写出F→G的化学方程式：_______________________。 (5)聚乳酸()是一种可降解高聚物，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)。 解析：(3)A→D的过程中，氨基被转化为酰胺基，硝化反应后再水解出氨基，属于氨基的保护，A项正确；硝基为吸电子基团，使电子向硝基偏移，导致氨基中的氮原子结合质子的能力减弱，所以碱性：A>D，B项错误；B的结构简式为，在氢氧化钠溶液、加热的条件下，酰胺基发生水解反应，可转化为化合物A，C项正确；G的结构简式为，G中氨基与酮羰基先加成后脱水，生成了氯硝西泮，不属于取代反应，D项错误。(5)本题可采用逆推法，可由发生分子间酯化反应生成，可由水解得到，可由CH3CHO与HCN加成得到，而乙炔与H2O发生加成反应可生成CH3CHO，由此设计合成路线。 答案：(1)硝基、羰基　(2) (合理即可) (3)BD　(4) ＋NH3―→＋HBr(或＋2NH3―→＋NH4Br) (5)HC≡CHCH3CHO 学科网（北京）股份有限公司 $$