2025届高考化学一轮复习微专题20有机合成的方法和路线学案

PAGE29-有机合成的方法和路途【学问基础】有机合成中的“五个”基本环节1．官能团的引入（1）引入羟基（—OH）：①烯烃与水加成，②醛（酮）与氢气加成，③卤代烃水解，④酯的水解等，最重要的是卤代烃水解。（2）引入卤原子（—X）：①烃与X2取代，②不饱和烃与HX或X2加成，③醇与HX取代等，最主要的是不饱和烃的加成。（3）引入双键：①某些醇或卤代烃的消去引入，②醇的氧化引入等。2．官能团的消退（1）通过加成消退不饱和键。（2）通过消去或氧化、酯化等消退羟基（—OH）。（3）通过加成或氧化等消退醛基（—CHO）。3．官能团间的衍变依据合成须要（有时题目信息中会明示某些衍变途径），可进行有机物的官能团衍变，以使中间物质向产物递进。常见的有三种方式：（1）利用官能团的衍生关系进行衍变，如伯醇eq\o(→,\s\up15([O]))醛eq\o(→,\s\up15([O]))羧酸。（2）通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如CH3CH2OHeq\o(→,\s\up15(消去),\s\do15(－H2O))CH2=CH2eq\o(→,\s\up15(加成),\s\do15(Cl2))ClCH2CH2Cleq\o(→,\s\up15(水解))HOCH2CH2OH。（3）通过某种手段，变更官能团的位置。4．碳骨架的增减（1）增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见方式为有机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等。（2）减短：如烃的裂化和裂解、某些烃（如苯的同系物、烯烃）的氧化，羧酸盐脱羧反应等。5．有机合成中常见官能团的爱护（1）酚羟基的爱护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其它基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH转变为—ONa将其爱护起来，待氧化后再将其转变为—OH。（2）碳碳双键的爱护：碳碳双键也简单被氧化，在氧化其它基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其爱护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。（3）氨基（—NH2）的爱护：如在对硝基甲苯eq\o(→,\s\up15(合成))对氨基苯甲酸的过程中先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2（具有还原性）也被氧化。【素养专练】1．2­氨基­3­氯苯甲酸（F）是重要的医药中间体，其制备流程图如下：已知：回答下列问题：（1）分子中不同化学环境的氢原子共有________________________________________________________________________种，共面原子数目最多为。（2）B的名称为。写出符合下列条件B的全部同分异构体的结构简式________________________________________________________________________。a．苯环上只有两个取代基且互为邻位b．既能发生银镜反应又能发生水解反应（3）该流程未采纳甲苯干脆硝化的方法制备B，而是经由①②③三步反应制取B，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）写出⑥的化学反应方程式：________________________________________________________________________，该步反应的主要目的是。（5）写出⑧的反应试剂和条件：________________________________________________________________________；F中含氧官能团的名称为________________________________________________________________________。（6）在方框中写出以为主要原料，经最少步骤制备含肽键聚合物的流程。2．化合物N具有镇痛、消炎等药理作用，其合成路途如下：（1）A的系统命名为，E中官能团的名称为________________________________________________________________________。（2）A→B的反应类型为，从反应所得液态有机混合物中提纯B的常用方法为。（3）C→D的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）C的同分异构体W（不考虑手性异构）可发生银镜反应；且1molW最多与2molNaOH发生反应，产物之一可被氧化成二元醛。满意上述条件的W有种，若W的核磁共振氢谱具有四组峰，则其结构简式为。（5）F与G的关系为（填序号）。a．碳链异构b．官能团异构c．顺反异构d．位置异构（6）M的结构简式为。（7）参照上述合成路途，以为原料，采纳如下方法制备医药中间体。该路途中试剂与条件1为，X的结构简式为；试剂与条件2为，Y的结构简式为。3．以葡萄糖为原料制得的山梨醇（A）和异山梨醇（B）都是重要的生物质转化平台化合物，E是一种治疗心绞痛的药物。由葡萄糖为原料合成E的路途如下：回答下列问题：（1）葡萄糖的分子式为。（2）A中含有的官能团的名称为。（3）由B到C的反应类型为。（4）C的结构简式为。（5）由D到E的反应方程式为。（6）F是B的同分异构体，7.30g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24L二氧化碳（标准状况），F的可能结构共有种（不考虑立体异构），其中核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为3∶1∶1的结构简式为。

本讲真题研练1．[2024·全国卷Ⅰ，36]有机碱，例如二甲基胺（）、苯胺（）、吡啶（）等，在有机合成中应用很普遍，目前“有机超强碱”的探讨越来越受到关注。以下为有机超强碱F的合成路途：已知如下信息：③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体回答下列问题：（1）A的化学名称为________________________________________________________________________。（2）由B生成C的化学方程式为________________________________________________________________________。（3）C中所含官能团的名称为________________________________________________________________________。（4）由C生成D的反应类型为________________________________________________________________________。（5）D的结构简式为________________________________________________________________________。（6）E的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，且核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为。2．[2024·山东卷，19]化合物F是合成吲哚­2­酮类药物的一种中间体，其合成路途如下：Ar为芳基；X＝Cl，Br；Z或Z′＝COR，CONHR，COOR等。回答下列问题：（1）试验室制备A的化学方程式为，提高A产率的方法是；A的某同分异构体只有一种化学环境的碳原子，其结构简式为。（2）C→D的反应类型为；E中含氧官能团的名称为。（3）C的结构简式为，F的结构简式为。（4）Br2和的反应与Br2和苯酚的反应类似，以和为原料合成，写出能获得更多目标产物的较优合成路途（其他试剂任选）。3．[2024·浙江7月，31]某探讨小组以邻硝基甲苯为起始原料，按下列路途合成利尿药美托拉宗。已知：请回答：（1）下列说法正确的是。A.反应Ⅰ的试剂和条件是Cl2和光照B.化合物C能发生水解反应C.反应Ⅱ涉及到加成反应、取代反应D.美托拉宗的分子式是C16H14ClN3O3S（2）写出化合物D的结构简式。（3）写出B＋E→F的化学方程式________________________________________________________________________。（4）设计以A和乙烯为原料合成C的路途（用流程图表示，无机试剂任选）________________________________________________________________________。（5）写出化合物A同时符合下列条件的同分异构体的结构简式________________________________________________________________________。1H­NMR谱和IR谱检测表明：①分子中共有4种氢原子，其中苯环上的有2种；②有碳氧双键，无氮氧键和—CHO。4．[2024·全国卷Ⅲ，36]氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法：回答下列问题：（1）A的化学名称为。（2）中的官能团名称是。（3）反应③的类型为，W的分子式为。（4）不同条件对反应④产率的影响见下表：试验碱溶剂催化剂产率/%1KOHDMFPd（OAc）222.32K2CO3DMFPd（OAc）210.53Et3NDMFPd（OAc）212.44六氢吡啶DMFPd（OAc）231.25六氢吡啶DMAPd（OAc）238.66六氢吡啶NMPPd（OAc）224.5上述试验探究了和对反应产率的影响。此外，还可以进一步探究等对反应产率的影响。（5）X为D的同分异构体，写出满意如下条件的X的结构简式。①含有苯环；②有三种不同化学环境的氢，个数比为6∶2∶1；③1mol的X与足量金属Na反应可生成2gH2。（6）利用Heck反应，由苯和溴乙烷为原料制备，写出合成路途________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（无机试剂任选）5．[2024·北京卷，9]交联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是（图中表示链延长）（）A.聚合物P中有酯基，能水解B.聚合物P的合成反应为缩聚反应C.聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得D.邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构温馨提示：请完成课时作业40高考选考大题专练（二）微专题·大素养⑳【素养专练】1．解析：(1)甲苯()分子中不同化学环境的氢原子共有4种，由苯和甲基的空间构型可推断甲苯分子中共面原子数目最多为13个。(2)B()的名称为邻硝基甲苯(或2－硝基甲苯)；B同分异构体中能发生银镜反应可推知含有醛基或甲酸酯基，还能发生水解反应可推知含有酯基或者肽键，并且苯环上只有两个取代基且互为邻位，再依据B的分子式，符合条件的B的同分异构体的结构简式为：和。(3)由①②③三步反应制取B的信息可知，若甲苯干脆硝化，甲苯中甲基的邻位和对位均可发生硝化反应，有副产物生成。(4)由题意可知C为邻氨苯甲酸()，⑥为C()与反应生成的反应，所以⑥为取代反应，故该反应的方程式为：；又因产物F()中含有氨基，所以可推知，⑥的目的是爱护氨基，防止在后续反应中被氧化。(5)由D()和F()的结构简式可推知E中含有氯原子，苯环上引入氯原子的方法是在Fe或FeCl3作催化剂的条件下与Cl2发生取代反应；F()的含氧官能团为羧基。(6)由题⑨的反应提示，以为主要原料，经最少步骤制备含肽键聚合物的流程为：答案：(1)413(2)2－硝基甲苯或邻硝基甲苯和(3)避开苯环上甲基对位的氢原子被硝基取代(或削减副产物，或占位)(4)!爱护氨基(5)Cl2/FeCl3(或Cl2/Fe)羧基(6)2．解析：(1)A的结构简式为HOCH2CH2CH2CH2CH2CH2OH，其系统命名为1，6­己二醇。E中官能团为碳碳双键、酯基。(2)A→B的反应类型为取代反应；该反应所得混合物中还含有1，6­己二醇、氢溴酸，从中提纯HOCH2CH2CH2CH2CH2CH2Br的常用方法为蒸馏。(3)C→D为和乙醇的酯化反应。(4)依据W能发生银镜反应，知W含有醛基或甲酸酯基，依据1molW最多能与2molNaOH反应，且产物之一可被氧化为二元醛，知W含有甲酸酯基，且含有—CH2Br，因此W可表示为HCOOCH2—C3H6—CH2Br，W可看做HCOOCH2—、—CH2Br取代丙烷中的两个H，用定一移一法，可推断满意条件的W共有5种结构。W的核磁共振氢谱有4组峰的结构简式为。(5)F、G的不同之处是F中双键碳原子上的两个H在碳碳双键同侧，G中双键碳原子上的两个H在碳碳双键两侧，二者互为顺反异构体。(6)依据G、N的结构简式，可知M为。(7)结合题给合成路途，运用逆合成分析法，可知合成的上一步物质为和，结合图示转化关系，可知X为，生成X的反应为与HBr发生的取代反应，试剂与条件1为HBr，△；Y为，生成Y的反应为的氧化反应，试剂与条件2为O2/Cu或Ag，△。答案：(1)1，6­己二醇碳碳双键，酯基(2)取代反应减压蒸馏(或蒸馏)(3)＋H2O(4)5(5)c(6)(7)试剂与条件1：HBr，△X：试剂与条件2：O2/Cu或Ag，△Y：3．解析：(1)葡萄糖是一种重要的单糖，其分子式为C6H12O6。(2)依据生成A的反应条件可知A中含有的官能团为羟基。(3)由B和C的结构简式可知该反应为酯化反应或取代反应。(5)在NaOH溶液作用下发生水解反应生成和CH3COONa，其化学方程式为＋NaOH→＋CH3COONa。(6)结合图示可知B的分子式为C6H10O4，即F的分子式也为C6H10O4，其摩尔质量为146g·mol－1，7.30gF的物质的量为eq\f(7.30g,146g·mol－1)＝0.05mol，结合0.05molF与饱和NaHCO3溶液反应生成2.24L(0.1mol)CO2可知1molF中含2mol—COOH，则F的结构中，主链上含有4个碳原子时有6种状况，即(数字表示另一个—COOH的位置，下同)和；主链含3个碳原子时有3种状况，即，则符合条件的F有9种可能结构。其中核磁共振氢谱中汲取峰的峰面积之比为3∶1∶1的结构简式为。答案：(1)C6H12O6(2)羟基(3)取代反应(4)(5)(6)9本讲真题研练1．解析：结合A的分子式和已知信息①可知A的结构式为，B的结构简式为；结合D＋E→F和E、F的结构简式以及D的分子式可确定D的结构简式为；结合B、D的结构简式以及B→C发生消去反应可确定C的结构简式为。(1)由A的结构式可确定其化学名称为三氯乙烯。(2)由B、C的结构简式可确定反应时1分子B消去1分子HCl，由此可写出反应的化学方程式。(3)依据C的结构简式可知C中含有碳碳双键和氯原子两种官能团。(4)C与二环己基胺()发生取代反应生成D。(6)E分子中仅含1个O原子，依据题中限定条件，其同分异构体能与金属钠反应，可知其同分异构体中肯定含有—OH，再结合核磁共振氢谱有4组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1，可知其同分异构体中肯定含有2个—CH3，且2个—CH3处于对称的位置，符合条件的同分异构体有6种，分别是、、、、、。其中芳香环上为二取代的结构简式为。答案：(1)三氯乙烯(2)(3)碳碳双键、氯原子(4)取代反应(5)(6)62．解析：本题以合成吲哚­2­酮类药物的一种中间体的合成为载体，考查乙酸乙酯的制备、有机反应类型、有机化合物的推断、结构简式的书写和官能团的推断等，重点考查合成路途的设计；考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、变更观念与平衡思想、证据推理与模型认知等。(1)依据题给已知信息Ⅰ，由B的结构简式逆推可知A为CH3COOC2H5，试验室利用乙醇与乙酸为原料，通过酯化反应可制备乙酸乙酯，反应的化学方程式是CH3COOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up14(浓硫酸),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O。该反应为可逆反应，刚好将反应体系中的乙酸乙酯蒸出，或增大反应物(乙酸、乙醇)的量可提高乙酸乙酯的产率。乙酸乙酯分子有1个不饱和度(可推断其同分异构体含双键或环状结构)，且含4个碳原子和2个氧原子，由A的这种同分异构体只有1种化学环境的碳原子，则可推断该同分异构体为高度对称的分子，故其结构简式为。(2)在碱性、加热条件下水解，再酸化可得C，C的结构简式是，由题给已知信息Ⅱ可知C生成D发生的是羧基结构中的—OH被Cl取代的反应，则D为，E为，E的含氧官能团是羰基、酰胺基。(3)由上述分析可知C为CH3COCH2COOH，结合F的分子式，依据题给已知信息Ⅲ可知发生分子内反应生成的F为。(4)发生溴代反应生成，与发生类似题给已知信息Ⅱ的反应，生成，依据题给已知信息Ⅲ，可知发生分子内脱去HBr的反应，生成目标产物。答案：(1)CH3COOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up14(浓硫酸),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O刚好蒸出产物(或增大乙酸或乙醇的用量)(2)取代反应羰基、酰胺基(3)CH3COCH2COOH(4)3．解析：本题考查有机合成与推断，涉及物质的结构简式，同分异构体的书写和合成路途的设计等。(1)结合A的分子式，由反应物正推，由C逆推可知A为，反应Ⅰ发生的是苯环氢原子的卤代反应，故反应Ⅰ用Fe(或FeCl3)作催化剂、液氯作反应物，A项错误；化合物C中含有酰胺键，故该有机物能发生水解反应，B项正确；由反应Ⅱ的反应物为CH3CHO和F，结合反应物F的分子式，由目标产物逆推可知F为，由此可知，反应Ⅱ涉及加成反应和取代反应，C项正确；由美托拉宗的结构