2025年人教版高二化学选择性必修3同步练习：有机合成

第五节有机合成

基础课时16有机合成

学习目标1.认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。掌握官能团的引入和转化的一些技巧。2.

理解逆合成分析法在有机合成中的应用,了解设计有机合成路线的一般方法，知道“绿色合成”原则，体会有机合成

在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。

一、有机合成的主要任务

(一)知识梳理

1.有机合成的意义

使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，合成具有特定结构和性质的

目标分子。

2.构建碳骨架

⑴碳链增长

①焕煌与HCN先加成后水解生成度酸

HCN,CH2=CHCNH,°,H,CH?=CHCOC)H

CH=CH催化剂丙烯睛△丙烯酸

②醛与HCN先加成后还原生成胺

ROHROH

R\/

CC

C=C)/\H,/\

/HCNHCNHCH,NH,

H催化剂羟基月青催化剂氨基醇

③羟醛缩合反应生成烯醛

oOH

aII催化剂IBa催化剂

CH—C—CHCHO

CH3CHO+H—c—CH32-A-

H

Ba

CH3—CH=CHCHO+H2O--

⑵碳链的缩短

氧化反应等可以使煌分子链缩短。如烯烧、快煌及芳香煌的侧链被酸性高镒酸钾溶液氧化，生成碳链缩

短的较酸或酮。

R'R'

\=CH-R

KMn()iC=O

-

R，PFR"+R—COOH

KMnO,

------------------------►

ROCHHRCOOH

KMnC),

R'C^COOH

⑶碳链的成环

共钝二烯煌与含有碳碳双键的化合物发生加成反应，得到环加成产物。1,3-丁二烯与丙烯酸反应的化学

方程式为

COOH

COOHA

十/

3.引入官能团

有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引

入目标官能团。

4.官能团的保护

含有多个官能团的有机物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响。此时需要将该官能团保护起来,

先将其转化为不受该反应影响的其他官能团,反应后再转化复原。例如，羟基的保护方法：

引入合成脱除

保护基反应保护基

R-OHR—O—R'*••--R〃一0-R'笔R〃—OH

合成反应影响羟基，无法直接转化

（二）互动探究

食品添加剂中的防腐剂G可由有机物A经多步反应制得:

OH（儿匕OCHOHOH

（）（CHCOOCH2cH3

CH3CH2s%KMnO./HCOOHKI/H+COOH

ABD-------->EG

【问题讨论】

OHOH

—CH20H

直接氧化得到

问题1根据以上信息判断,能否将M?若不能，如何得到?

OHONaONa

CHO新制Cu(OH)z

CH?OH氢氧化钠溶液CH2OH

提示不能；、△

ONaOH

COONaHCOOH

问题2根据上述转化流程中B-D可知KMnO4（H+）溶液氧化甲基引入了竣基（一COOH）。请你结合具体反

应,说明还有哪些反应可以引入较基。

催化剂

提示①醛的氧化反应：2CH3CHO+O2一了f2CH3COOH；

②酯的水解：

催化剂COOH

十七0加热+CH3OH；

③酰胺的水解:

△

RCONH2+H2O+HCI->RCOOH+NH^L

问题3以上合成过程设计A-B和D-E的目的是什么？

提示保护官能团酚羟基。

【探究归纳】

1.常见官能团的引入

官能团常见引入方法

碳碳

卤代煌、醇的消去或焕煌的不完全加成

双键

烷煌、苯及苯的同系物、醇（酚）的取代或烯煌（焕

碳卤键

粒）的加成

烯煌、焕煌与水的加成或卤代煌、酯的水解或醛

羟基

的还原

醛基焕煌的水化或烯煌的氧化或醇的催化氧化

烯煌、块煌及芳香煌的侧链被酸性高镒酸钾溶液

竣基

氧化或酯、含一CN化合物的水解

2.有机合成中常见官能团的保护

被保护的

常用保护方法

官能团

用氢氧化钠溶液先转化为酚钠,后酸化恢复为

酚羟基

酚

先用盐酸转化为钱盐，后加氢氧化钠溶液重新

氨基

转化为氨基

可先与氯化氢通过加成反应转化为氯代物，后

碳碳双键用氢氧化钠醇溶液通过消去反应恢复为碳碳双

键

醛基可以先还原为醇，再氧化为醛

I对点训练

1.（2024•江苏泰州中学高二月考）在有机合成中，常需将官能团消除或增加，下列合成路线合理的是（）

二二/—xH*/水/二

CH2cl―下一《尸C'HzOH

浓硫酸NaOH水溶液

------►5n2------------>

140c->

B.CH3cH20H°CHz^CHzCICH2CH2CIHOCH2CH2OH

HCNH+/水

--A-------►

催化剂=

C.CHmCHCH2JCHCN△CH2CHCOOH

羲二°则「7NaOH水溶液

D.o03cd

31

答案C

解析\=/CH：t到CH<1,是苯环侧链甲基中的H被取代，光照条件下和氯气反应才能实现，合

成路线不合理,A不符合题意;乙醇发生消去反应生成乙烯需控制温度为170℃,140℃时会生成乙醛，合成路

线不合理,B不符合题意;乙快和HCN发生加成反应可生成丙烯睛，丙烯睛中的氟基容易发生水解生成竣基，故

乙快先加成后水解可得到丙烯酸，合成路线合理,C符合题意;该合成路线中的第二步和最后一步都涉及卤代

煌的消去反应，应在加热条件下与氢氧化钠的醇溶液反应,加热条件下与氢氧化钠水溶液反应发生的是氯原

子的取代反应，该合成路线不合理,D不符合题意。

2.合成重要化合物H,设计路线如下:

回回

以HCHO、化合物M、°为原料合成化合物E。

可得,()和CH3coeH2COOCH2cH3反应生成可再转化为

H2()/A

二、有机合成路线的设计与实施

（一）知识梳理

1.有机合成路线确定的要素

有机合成路线的确定，需要在掌握碳置架构建和官能团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。

2.有机合成的过程（正合成分析法）

|副产物|［副产物］

3.逆合成分析法

⑴基本思路

［目标化合物］=»［中间体］=＞［中间体卜。［基础原料）

⑵实例——合成乙二酸二乙酯

①思维过程

②合成路线

3-^CH,C1CH20H—C00H

III

CH2=CH2CH2clCH2OHCOOH

CHCHOHI

*Lri3cri.7Unj~

COOC2H5

COOC2H5

③化学方程式依次为

催化剂

-------------A

a.CHz—CH2+H2O△，力口压CH3cH2(JH；

CH,=CH2+C12^CH2—CH,

b_________________°____c^；

HO

CH—CH+2NaOH—2CH—CH.,

I2I9△II

cClClOHOH

+2NaCI；

CH2—CH,+2(%-COOH+2H2O

dOHOHCOOH.

催化剂

COOH+2CH3CH2OH—C()(X：2H-

cCOOHCOOC,H；i小

e______________________________________：___+2H2O。

4.合成路线设计遵循的原则

5.有机合成的发展

⑴发展过程

维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，

20|-

总产率仅有

世0.75%

纪一

初）-十儿年后，罗宾逊改进了合成思路，仅

用3步反应便完成合成，总产率达90%

伍德沃德与多位化学家合作，成功合成

20-了一系列结构复杂的天然产物，促进了

世有机合成技术和有机反应理论的发展

纪_

中

科里提出了系统化的逆合成概念,开始

后

期1利用计算机来辅助设计合成路线,让合

成路线的设计逐步成为有严密思维逻辑

的科学过程，使有机合成进入了新的发

展阶段

⑵发展的作用

可以通过人工手段合成天然产物，设计合成新物质;为生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产

提供物质基础;促进了人类健康水平和社会发展进步。

（二）互动探究

Glivec（甲磺酸伊马替尼）在治疗慢性粒细胞白血病和胃肠道间质瘤上效果显著,其一种合成路线如图所示。

已知:①A为甲苯（

②一NH2+一C=N—>—NH

【问题讨论】

问题1指出由F生成G的反应类型。

提示还原反应。

问题2若B-C发生的是加成反应，写出B-C的化学方程式。

提示

人/f^NH—C=NH

HNUI/=\

问题3以CH3cH2。乩I和NH,为原料制备^J,设计合成路线（无

机试剂与有机溶剂任选）。

提示

H/N

CH3cH20H—CHCHON，

3\

NH—C=NH」

NH2

()

A/\/NH—C=NH

HNN

乙醇被催化氧化生成乙醛，与反应生成\与NH?反应

生成目标产物。

【探究归纳】

1.常见有机物的转化

［烘煌:

|也加成反应

।烯烧，c=c<=i

H2加成反应

［烷煌）加成消去加成

反应反应反应

消去卤代

加成反应X,

反应［卤代修一Xf

HX取代水解（或取代）反应

/N「水解（或取代）反应

弓醇［OHF研

还原||氧化反应反机

I醛一CHO)酯

氧化反应釐（或水取解代）

竣酸一COOH反应

2.有机合成的分析方法

⑴正合成法

此法是采用正向思维方法，从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向待合成

有机物，其思维程序是原料一中间产物—产品。

⑵逆合成法

此法是采用逆向思维方法，从产品的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物,

逐步推向已知原料，其思维程序是产品―中间产物一原料。

⑶综合比较法

此法是采用综合思维的方法，将正向或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。

L3寸思川练

3.以1-氯丙烷为原料制备1,2-丙二醇的路径如下所示：

CH2—CH—CHtCH2—CH—CH3

Sci2IISil

=C1C1H（）（）H（）H

CH3cH2cH2cl醇CH2CHCH3—*

对应的反应类型先后顺序为)

A.消去、水解、加成B.消去、加成、水解

C.加成、水解、消去D.水解、加成、消去

答案B

解析由化学键的不饱和度变化得知，第一步为消去反应，第二步为加成反应，第三步为取代（或水解）反应。

4.（2024•云南曲靖民族中学高二期末）实验室合成乙酰苯胺的路线如下（反应条件略去）:

浓H2so

—CHjCOOHO

O①O^NOz②O^NHz③NH—C—CH-

下列说法错误的是)

A.反应①完成后，可通过碱洗和水洗除去混合酸

B.为使反应更充分，反应②中需加入过量酸

C.乙酰苯胺的结构中含有酰胺键，可发生水解反应

D.上述合成路线中的反应有两种反应类型

答案B

解析苯的硝化反应中浓硫酸作催化剂，反应后硫酸和剩余的硝酸可用氢氧化钠中和后通过分液分离得到硝

基苯,A正确;苯胺具有碱性，若反应②中加入过量的酸会消耗部分苯胺，从而降低了苯胺的产率,B错误;乙酰苯

胺中的酰胺键在强酸催化或强碱性条件下能发生水解反应,C正确;合成路线中的反应①、③均为取代反应,

反应②为还原反应,D正确。

H,CH=CH—

5.染料中间体DSD酸的结构可表示为SO3HHO3So请选用甲苯和其他合适

的试剂，并设计合理方案合成DSD酸（本合成过程反应条件可不写）。

NaClO

---------►

解析甲苯发生硝化反应在甲基对位引入硝基，发生磺化反应在甲基邻位引入一SO3H生成

CH。2CH=CH-Hp^N（）

32

S5H，发生已知③反应原理生成,（）HSO：jH，然后将硝基还原为氨

「『CH.：浓硝酸NaCK)

基，故流程为浓硫酸，△»

CH=CH^尸Nt%

Fe、HCl、H()

SO：,H?SOH

SO3H3SO3H

H3C()

H（CH（））

6.W(HOOH）是一种姜黄素类似物，以香兰素（和环己烯

0）为原料，设计合成W的路线（无机及两个碳以下的有机试剂任选）。

答案

解析）为原料合成

和环己酮发生题给已知的反应得到W,环己烯和水发

生加成反应生成环己醇,环己醇发生氧化反应生成环己酮。

课后巩固训练

A级合格过关练

选择题只有1个选项符合题意

（一）官能团的引入

1.由2-澳丙烷为主要原料制取1,2-二丙醇CH3cH（OH）CH20H时，经过的反应类型为（）

A.取代一消去一加成B.加成一消去一取代

C.消去—加成—取代D.消去—取代—加成

答案C

CH3—CH—CH3

醇

'--Na-O-H-/Ar

解析以2,臭丙烷为原料制取1,2-丙二醇时的反应流程为Br△CH2=CH-CH3一

CH.—CH—CH3CH2—CH—CH3

NaOH水溶液

BrBr△―"°HOH，发生的反应为消去—加成一取代。

2.下列常见的有机反应类型中,能在有机物的分子中引入羟基的是（）

①酯化反应②取代反应③消去反应④加成反应

A.①②B.③④

C.®®D.②②

答案D

解析酯化反应的规律是竣酸脱去羟基,醇脱去氢原子，生成酯基，则酯化反应不能引入羟基，①不符合题意;取

代反应可引入羟基，例如卤代煌水解、酯的水解是取代反应，都能引入羟基,②符合题意;消去反应是消除羟基,

不会引入羟基，③不符合题意;加成反应可引入羟基，如乙烯水化制取乙醇,④符合题意。

3.（2024・湖北十一校高二联考）在有取代基的苯环上发生取代反应，取代基有定位效应，煌基、羟基、卤原子均

为邻对位定位基，羟基的定位效应强于卤原子,硝基为间位定位基。若苯环上连有不同定位效应的取代基，则

以邻对位取代基为主。下列事实和定位效应不相符合的是)

A.与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热作用下，生成

OH

OH

B,苯酚与滨水反应生成

CH,

'Br

C.由合成NO?，需要先引入硝基,再引入碳澳键

D.苯与足量液澳在FeBn催化下直接合成

答案D

解析甲基是煌基的一种，属于邻对位定位基，硝基属于间位定位基,硝化生成

OH

合理,A正确;羟基属于邻对位定位基，定位效应羟基强于卤原子，苯酚（）与溪水发生取代反应生成

OH

BrIBr

Br,B正确;由合成N。？，先引入硝基，硝基是间位定位基，甲基为邻对位定位基,

再引入溪原子,C正确;苯的溪代反应，先生成一溪代物，溪原子为邻对位定位基，因此，不可直接生成

Br

,D错误。

（二）碳链的变化

4,已知卤代煌可与金属钠反应,生成碳链较长的煌:R—X+2Na+R'—X―"R—R'+2NaX。现有CH3CH2Br和

CH3cHBrCK的混合物，使其与金属钠反应，不可能生成的煌是（）

A.己烷B.正丁烷

C.2,3-二甲基丁烷D2甲基丁烷

答案A

解析CH3CH2Br与金属钠以物质的量之比为1:1发生反应能够生成正丁烷和溪化钠;CHsCHBrCHs与金属钠

以物质的量之比为1：1发生反应能够生成2,3-二甲基丁烷和漠化钠;CH3cH2Br、CHsCHBrCHs与金属钠以物

质的量之比为1：1发生反应能够生成2-甲基丁烷和浸化钠。

5.（2024•宁夏石嘴山市第三中学高二期中）卤代煌与金属镁在无水乙醛中反应，可得格氏试剂RMgX,它可与醛、

RR

II

—9=0—C—OMgX水解一y—0H

酮等锻基化合物加成，所得产物经水解可得醇：I+RMgX—*I-I，其中:R

OH

表示煌基,X表示卤原子。这是某些复杂醇的合成方法之一，现欲合成CH3，（已知:酮是两个

O

II

始基与跋基相连的有机物,最简单的酮是丙酮：H<—c—CH,）,可选用的醛或酮与格氏试剂是（）

CH3

I

A.HCHO与CH3cH2cHMgX

B.CH3cH2cH0与CH3cH2MgX

C.CH3CHO与CH3cH2MgX

O

_ll_

D.H,C—C—CH3与CH3cH2MgX

答案D

CH3CH3cHzcHCH20H

II

解析HCHO与CH3cH2cHMgX合成后所得产物：CH，,A错误;CH3cH2CHO与CH3cHzMgX

CH3cHzcHCH2cH3

合成后所得产物为°H,B错误;CH3CHO与CH3cH2MgX合成后所得产物为

CH3

I

CH3cHeH2cH3OCH3CCH,CH3

IIII

°H,C错误；H（—C—CH,与CH3cH2MgX合成后所得产物为（）H,D正确。

（二）有机合成路线的设计与实施

6.下列关于有机合成的几种说法中不正确的是（）

A.有机合成的关键是目标化合物分子碳骨架的构建和官能团的引入

B.设计有机合成路线的方法有正推法和逆推法

C.逆推法设计合成路线时往往先推出一些中间产物，然后逐步推出原料分子

D.绿色合成思想只要求所有原料都转化为目标化合物

答案D

解析有机合成使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，即有机合成的关

键是目标化合物分子中碳骨架的构建和官能团的引入,A正确;设计有机合成路线的方法有正推法:从简单、

易得的原料出发，比较原料分子和产物分子在碳骨架和官能团等方面的异同，再有目的地选择每一步的转化

反应;还可以从目标化合物出发进行逆合成分析，即逆推法:从目标化合物出发依次倒推，最后确定最适宜的基

础原料和合成路线,B正确;逆推法设计合成路线时往往从目标化合物出发先推出一些中间产物，然后逐步推

出原料分子,C正确;绿色合成思想要求有机合成的原子经济性，即在有机合成过程中应最大限度地利用每个

原子，达到零排放，绿色合成思想还包括原料的绿色化和试剂、催化剂的无公害化等,D错误。

7.根据下面合成路线判断煌A为（）

NaOH的水溶液浓H’SO,

△,一HOCHCH

A（煌类）一"BQ22—2

A.1-丁烯B.l,3-T二烯

C乙焕D.乙烯

答案D

解析由最后的产物是醛，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

HOCH2cH20H,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BrCH2cHzBr,则A是

乙烯。

8.以澳乙烷为原料制备乙二醇,下列方案最合理的是

NaOH的水溶液

170c=

A.CH3CH2Br△CH3cH20H°CH2CH2―>CHzBrCHzBr一*乙二醇

Br,水解

B.CH3CH2Br—*CH2BrCH2Br一*乙二醇

=>

C.CH3CH2Br△CH2CH2->CH3cH?Br-CH2BrCH2Br-*乙二醇

NaOH的乙醇溶液0._

-----------------------------►Br2水解

=

D.CH3cH2Br△CH2CH2—*CH2BrCH2Br->乙二醇

答案D

解析A项与D项相比，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、氧化反应等副反应;B

项步骤最少，但取代反应不会停留在“CHzBrCKBr”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项相对步骤少才桑作简单，副产物少，较合理。

9.不饱和煌在化学工业、生物学、医学等领域都有重要的应用。芳香族化合物A是一种基本化工原料，可以

从煤和石油中得到。A、B、C、D的转化关系如图所示：

C

(C8H9Br)

A

(C8H10)

（l）A属于（填“饱和烧”或“不饱和睡”）o

（2）A-B的反应条件是o除了B之外，该反应还可能生成一种B的同分异构体，写出该物质的结构

简式：。

（3）D邻苯二甲酸二乙酯（O）是一种增塑剂。请用A和乙醇为原料（无机试剂任选），经两步反应

反应试剂反应试剂

（合成路线的表示方式为甲反应条件’乙反应条件A目标产物）

合成D。写出该有机合成路线图。

答案（1）不饱和煌

Br已

胃Br

CH"/

⑵光照Br

00

一此OH[PYr'od

OH浓硫酸、加热_

0[酸性高镒酸钾y

（3）—O乙醇"6

解析（1兑8出0不符合通式C"H2n+：2,故属于不饱和烧。⑵A至!JB的反应属于苯环侧链上的取代，故条件为光照;

占

\[p/

Br；（3）D的结构为3，可

取代反应副反应多，故可能其中一个甲基上的氢全部被取代，故为

O

"'OH

以被酸性高镒酸钾直接氧化为竣酸，酸和醇进行取代反应生成酯，故文

酸性高镒酸钾\

»0

0

rr's

浓硫酸、加热

乙醇“6。

B级素养培优练

选择题有1个或2个选项符合题意

10.某药物中间体合成路线如图（部分产物已略去），下列说法正确的是