第3章 第1节 第2课时 有机合成路线的设计(学用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（鲁科版）

本讲义聚焦有机合成路线设计核心知识点，系统梳理正合成分析法、逆合成分析法及综合比较法，以苯甲酸苯甲酯为实例展开合成路线设计与评价，结合有机合成原则（原子经济性、反应条件等）及绿色合成思想，构建从方法到应用的完整知识支架。 该资料通过逆合成分析法培养科学思维中的证据推理与模型建构能力，苯甲酸苯甲酯多路线设计与评价环节强化科学探究与实践，绿色合成思想渗透科学态度与责任。课中助力教师引导学生对比分析，课后迁移应用及练习题帮助学生巩固，有效查漏补缺。

第2课时　有机合成路线的设计 1.知道原料与合成目标分子的差异，领会逆合成分析法设计合成路线的思想。 2.熟知有机合成遵循的基本规律，学会评价、优选合理的有机合成路线。 3.了解原子经济性和绿色化学的思想。 知识点一　有机合成路线的设计 1.有机合成路线的设计方法 （1）正合成分析法 ①定义：从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳骨架的构建和官能团的引入或转化来完成合成路线的方法。 ②正合成分析法设计有机合成路线的一般程序 （2）逆合成分析法 ①定义：逆合成分析法就是从产物逆推原料、设计合理的合成路线的方法。 ②逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序 （3）综合比较法 此法是采用综合思维的方法，将正向和逆向推导出的几种合成途径进行比较，从而得到最佳的合成路线。 2.利用逆合成分析法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线 （1）观察目标分子的结构 （2）按以下思路逆推出原料分子 （3）设计合成路线（设计四种不同的合成路线） ① ② ③ ④ （4）评价优选合成路线 路线①由甲苯分别制备　　　　　　和　　　　　较合理。 路线②、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。 路线③的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4，要求无水操作，成本较高。 3.有机合成遵循的原则 （1）符合有机合成中原子经济性的要求。所选择的每个反应的副产物应尽可能少，所要得到的主产物的产率尽可能高且易于分离，避免采用副产物多的反应。 （2）发生反应的条件要适宜，反应的安全系数要高，反应步骤尽可能少而简单。 （3）要按一定的反应顺序和规律引入官能团，必要时应采取一定的措施保护已引入的官能团。 （4）所选用的合成原料要绿色化且易得、经济；所选用的试剂与催化剂要无公害性。 4.常见的合成路线的设计方法 方法 举例 一元官能团合 成路线 CH2CH2CH3—CH2XCH3—CH2OHCH3—CHOCH3—COOH酯 二元官能团合 成路线 CH2CH2CH2X—CH2XCH2OH—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH链酯、环酯、聚酯 芳香族化合物 的合成路线　 （1） （2）芳香酯 （3）芳香酯 提醒：与Cl2反应时，条件不同产物不同。光照时，氯原子取代侧链甲基上的氢原子；而当Fe存在时，氯原子取代苯环上甲基邻、对位碳原子上的氢原子。 5.有机合成的应用 （1）农业：如高效低毒杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长激素。 （2）轻工业：如医药、染料、香料、涂料、合成塑料、黏合剂、表面活化剂。 （3）重工业：如工程塑料、合成橡胶、发动机燃料及添加剂。 （4）国防工业：如炸药、高能燃料、特殊合成材料。 1.以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案最合理的是（　　） A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2CH2CH2BrCH2Br乙二醇 B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇 C.CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇 D.CH3CH2BrCH2CH2CH2BrCH2Br乙二醇 2.逆合成分析法是有机合成中常用的思维方法。由某烯烃E合成目标产物乙二酸乙二酯（T），利用逆合成分析法设计的合成路线如下： T⇒。请回答下列问题： （1）T的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）A与B反应生成T的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　。 （3）C中的官能团名称为　　　　，由D生成B的反应类型为　　　　　　。 （4）E的结构式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 知识点二　绿色合成思想 1.绿色合成思想的基本出发点 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。 2.绿色化学 （1）绿色化学的目标 研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节都实现净化和无污染的反应途径。 （2）绿色化学的特点 在始端应采用预防实际污染的科学手段，其过程和终端均为零排放和零污染。 （3）绿色化学的研究意义 绿色化学是人类和自然界的生物和谐相处的化学，是对环境更友善的化学。这种绿色意识是人类追求自然完善的一种高级表现，它不把人看成自然界的主宰者，而是看作自然界中普通的一员，追求的是人对自然的尊重以及人与自然和谐的关系。 3.绿色合成的具体要求 （1）原料要廉价、易得、低毒性、低污染，选择与目标产物结构相似的四个碳以下的单官能团化合物或单取代苯。 （2）零排放，零污染。 （3）减少步骤，合成反应操作要简单，条件要温和，耗能低，易于实现。 1.最理想“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应。下列属于最理想的“原子经济性反应”的是（　　） A.用电石与水制备乙炔的反应 B.用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯的反应 C.用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2，4，6􀆼三溴苯酚的反应 D.用乙烯与氧气在Ag催化下制备环氧乙烷（）的反应 2.以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法，它包括两步反应： ①CH2CH2＋Cl2＋H2OClCH2CH2OH＋HCl ②ClCH2CH2OH＋HCl＋Ca（OH）2＋CaCl2＋2H2O 现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成，反应为2CH2CH2＋O2 与经典方法相比，现代方法的突出优点是（　　） A.所使用的原料没有爆炸的危险 B.符合绿色化学中的最理想的“原子经济” C.对设备的要求较低 D.充分利用了加成反应的原理 能力培养　有机合成路线的设计（归纳与论证） 　近年来，以大豆素（化合物C）为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物，因其具有优良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下： （1）1 mol D反应生成E至少需要　　　mol 氢气。写出E中任意两种含氧官能团的名称　　　　　　。由E生成F的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）由G生成H分两步进行：反应①是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应，则反应②的反应类型为　　　　。根据上述路线中的相关知识，以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成： 【规律方法】 有机合成路线设计类题目的解题步骤 步骤 内容 第一步： 明信息 此类题目一般会给出已知信息，要结合信息找出物质结构变化的规律 第二步： 定中间体 （1）根据原料分子和目标化合物分子之间的关系，采取正合成分析、逆合成分析等方法，判断合成的中间体是什么； （2）运用正合成分析法、逆合成分析法的关键是熟练掌握常见官能团的结构、性质及转化关系； （3）中间体的选择首先要考虑卤代烃，它是有机合成的“桥梁”。除此之外还可将原料分子与目标化合物分子分解成几个片段，设计成几个有衍变关系的片段，即几个中间体，要特别注意对题中所给信息的充分利用 第三步： 理思路 根据中间体及前后推断，设计合理的合成路线 【迁移应用】 1.已知：RCHO＋CH3CHORCHCHCHO＋H2O。请设计以和丙醛为原料合成的路线图（无机试剂任选）。 2.完成下列有机合成路线。 写出以邻苯二胺（）和乙二醇为原料合成的合成路线（其他无机试剂任选）。 已知：R—NH2＋R'—COOHR—NH—COR' 1.（2025·福建莆田期中）对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成，已知产物苯胺还原性强，易被氧化，且羧基是间位定位基（即对苯环间位的H有活化作用），则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是（　　） A.甲苯XY对氨基苯甲酸 B.甲苯XY对氨基苯甲酸 C.甲苯XY对氨基苯甲酸 D.甲苯XY对氨基苯甲酸 2.下列是以乙烯为原料合成丙酸（CH3CH2COOH）的途径，不可能达到目的的是（　　） A.乙烯乙醛化合物X丙酸 B.乙烯溴乙烷化合物Y丙酸 C.乙烯化合物Z丙酸 D.乙烯丙醛丙酸 3.卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格氏试剂R—MgX，它可与醛、酮等羰基化合物发生加成反应，所得产物经水解可以得到醇，这是某些复杂醇的合成方法之一。机理如下： 现欲合成（CH3）3C—OH，下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是（　　） A.丙酮和一氯甲烷 B.甲醛和1-溴丙烷 C.乙醛和氯乙烷 D.甲醛和2-溴丙烷 4.对羟基苯甲醛是一种用途极广的有机合成中间体。主要工业合成路线有以下两种： 下列说法正确的是（　　） A.①的反应类型为取代反应 B.对羟基苯甲醇苯环上的一氯代物有4种（不考虑立体异构） C.对羟基苯甲醛中所有原子不可能共平面 D.对甲基苯酚的同分异构体中含有苯环的有4种（不包括其本身） 5.已知：。请设计以为原料合成的流程图（无机试剂任选）。 提示：完成课后作业　第3章　第1节　第2课时 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　有机合成路线的设计 知识点一 2.（1）相同　相同　苯环　（3）①　　②　　 ③④　　　（4）苯甲醇　苯甲酸　 对点训练 1.D　题干中强调的是最合理的方案，A项与D项相比，A项中步骤多一步，且在乙醇发生消去反应时，容易发生分子间脱水、氧化等副反应；B项步骤最少，但取代反应不会停留在只生成“CH2BrCH2Br”的阶段，副产物多，分离困难，原料浪费；C项比D项多一步取代反应，显然不合理；D项相对步骤少，操作简单，副产物少，较合理。 2.（1） （2）HOOC—COOH＋HOH2C—CH2OH＋2H2O （3）醛基　水解反应（取代反应） （4） 解析：乙二酸乙二酯是由乙二酸与乙二醇发生酯化反应得到的酯类化合物，所以A与B分别为乙二酸或乙二醇中的一种，再根据逆合成路线图推断出A为乙二酸，B为乙二醇，则C为乙二醛，D为XCH2CH2X（X为卤素原子），E为乙烯。 知识点二 对点训练 1.D　用电石与水制备乙炔，还生成了氢氧化钙，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，A错误；用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯，还生成了水和溴化钠，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，B错误；用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2，4，6􀆼三溴苯酚，还生成了溴化氢，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，C错误。 2.B　第二种方法除了有机产物外，没有其他产物，原子利用率为100％。 能力培养 （1）提示：对比C和F的结构简式以及D、E的分子式可推出D的结构简式为，E的结构简式为。由D和E的结构简式可知，由D生成E，D中间环上的碳碳双键和酮羰基都要和氢气加成，故1 mol D反应生成E需要2 mol 氢气。E中含氧官能团有酯基、羟基、醚键。由E生成F发生的是羟基的消去反应：＋H2O。 （2）提示：由G和H的结构简式及反应条件可知，第一步发生的是G和H2O的加成反应，第二步是酯的水解反应，属于取代反应。根据F→G的反应可知，丙烯与m􀆼CPBA反应得到，与H2O加成得到，与（CH3CO）2O发生类似C→D的反应得到。 迁移应用 1.。 解析：目标产物为，虚线左边是由转化而来的，右边则是由丙醛（CH3CH2CHO）转化而来的。根据已知信息可知2个醛分子可结合生成烯醛。在NaOH溶液中水解生成苯甲醇，苯甲醇被氧化为苯甲醛，苯甲醛与丙醛发生已知反应生成。 2. 【随堂演练】 1.B　甲基是邻对位定位基，甲苯（）与浓硝酸、浓硫酸混合加热发生甲基对位上的取代反应产生X是对硝基甲苯（），X与酸性KMnO4发生甲基的氧化反应产生Y是对硝基苯甲酸（），然后物质Y与Fe、20％盐酸作用下发生硝基的还原反应产生—NH2，得到物质。 2.A　A项，化合物X为甲醛与乙醛在碱性环境下反应的产物，X为HO—CH2—CH2—CHO，其发生催化氧化时不能生成丙酸，不合理。 3.A　由题中信息可知，用逆合成分析法，可以将（CH3）3C—OH逆推到（CH3）3C—O—MgX，结合信息反应逆推到（CH3）2CO（丙酮）和CH3—MgX，进一步找到原料CH3Cl，A正确。 4.D　①的反应类型为加成反应，A错误；对羟基苯甲醇苯环上有2种等效氢，苯环上的一氯代物有2种（不考虑立体异构），B错误；苯环、醛基都是平面结构，单键可以旋转，对羟基苯甲醛中所有原子可能共平面，C错误；对甲基苯酚的含有苯环的同分异构体有邻甲基苯酚、间甲基苯酚、苯甲醇、苯甲醚，共4种（不包括其本身），D正确。 5. （或 ） 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $