2025年高中化学新教材同步 选择性必修第三册 第3章　第5节　第2课时　有机合成路线的设计与实施

第2课时有机合成路线的设计与实施

［核心素养发展目标］1.结合碳骨架的构建及官能团衍变过程中的反应规律，能利用反应规律进行有机

物的推断与合成。2.落实有机物分子结构分析的思路和方法，建立对有机反应多角度认识的模型并利用模

型进一步掌握有机合成的思路和方法。3.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献及对健康、

环境造成的影响，能用“绿色化学”的理念指导合成路线的选择。

一、正合成分析法

有机合成路线的确定，需要在掌握碳骨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。

1.常见有机物的转化

2.正合成分析法

(1)单官能团合成

R—CHCH2卤代烃醇醛酸酯

(2)双官能团合成

CH2CH2CH2X—CH2XHOCH2—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH

链酯、环酯等

(3)芳香族化合物合成

①

②

芳香酯

3.合成路线的表示方法

有机合成路线用反应流程图表示。

示例：原料中间体(Ⅰ)中间体(Ⅱ)……目标化合物

食醋的主要成分是乙酸，主要通过发酵法由粮食制备。工业乙酸是通过石油化学工业人工合成的。

(1)请以乙烯为原料，设计合理的路线合成乙酸，写出反应流程图。

(2)目前已经出现了将乙烯直接氧化生成乙酸的工艺。假定该工艺涉及的反应和(1)中合成路线的每一步

反应的产率均为70%，请计算并比较这两种合成路线的总产率。

提示(1)CH2CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH。

(2)若每一步反应的产率均为70%，第一种合成路线的总产率为70%×70%×70%=34.3%，远小于第二种工艺

反应的产率70%。

1.(2023·沈阳高二调研)在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为最不可

行的是()

A.用氯苯合成环己烯：

B.用甲苯合成苯甲醇：

C.用乙炔合成聚氯乙烯：CH2CHCl

D.用乙烯合成乙二醇：CH2CH2CH3CH3CH2ClCH2ClHOCH2CH2OH

答案D

解析氯苯与H2发生加成反应生成一氯环己烷，一氯环己烷在NaOH的乙醇溶液、加热条件下发生消去

反应生成环己烯，可以实现，A项不符合题意；甲苯与Cl2在光照条件下发生甲基上的取代反应生成

，在NaOH水溶液、加热条件下发生取代反应生成，

可以实现，B项不符合题意；乙烯与H2发生加成反应生成乙烷，但乙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，

其产物有多种，无法控制反应只生成CH2ClCH2Cl，不可以实现，D项符合题意。

2.分析下列合成路线，可推知B应为()

CH2CH—CHCH2ABC

A.

B.

C.

D.

答案D

解析A为Br—CH2—CHCH—CH2—Br；B为HO—CH2—CHCH—CH2—OH；C为

。

3.请用流程图表示出最合理的合成路线。

(1)将乙醇转化成乙二醇(改变官能团的数目)。

答案CH3CH2OHCH2CH2

(2)将1⁃丙醇转化成2⁃丙醇(改变官能团的位置)。

答案CH3CH2CH2OHCH3CHCH2

二、逆合成分析法

1.逆合成分析法

在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以

得到目标化合物；继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来，依次

倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。

2.逆合成分析法的应用

由“逆合成分析法”分析由乙烯合成乙二酸二乙酯。

(1)分析如下：

根据以上逆合成分析，可以确定合成乙二酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2CH2)，通过5步反应

进行合成，写出反应的化学方程式：

①_____________________________________________________________________________________；

②_____________________________________________________________________________________；

③_____________________________________________________________________________________；

④_____________________________________________________________________________________；

⑤_____________________________________________________________________________________。

答案①CH2CH2+Cl2

②+2NaOH+2NaCl

③+2O2+2H2O

④CH2CH2+H2OCH3CH2OH

⑤+2CH3CH2OH

—OC2H5+2H2O

(2)合成路线如下：

注意①上述合成路线中也可以先被氧化为OHC—CHO，再被氧化为HOOC—COOH。

②表示合成步骤时，用箭头“→”表示每一步反应；而表示逆合成时，用“”表示逆推过程。

思考在实际工业生产中，乙二醇还可以通过环氧乙烷与水直接化合的方法合成，而环氧乙烷则可由

乙烯直接氧化得到。

CH2CH2

请比较该方法与以上合成乙二酸二乙酯中的①、②两步反应，分析生产中选择该路线的可能原因。

提示该方法的原料H2O、O2廉价易得、无毒，原料利用率高，产物易于分离，符合“绿色化学”理念等。

3.合成路线设计应遵循的原则

(1)合成步骤较少，副反应少，反应产率高。

(2)原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒。

(3)反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯。

(4)污染排放少，要贯彻“绿色化学”理念，选择最佳合成路线，以较低的经济成本和环境代价得到目

标产物。

4.有机合成的发展及价值

从生物体内提取有机物→人工设计并合成有机物→计算机辅助设计合

发展

成有机物

为化学、生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供了坚实

价值

的物质基础，有力地促进了人类健康水平提高和社会发展进步

1.由CH3CHCH2和乙酸合成时，需要依次经过的反应类型是()

A.加成→取代→加成→取代

B.取代→加成→取代→取代

C.取代→取代→加成→取代

D.取代→取代→取代→加成

答案B

解析此题适宜采用逆推法。根据合成产物的结构简式可知，该化合物可由丙三醇和乙酸通过酯化反应生

成；可利用1，2，3⁃三氯丙烷通过水解反应生成丙三醇；1，2，3⁃三氯丙烷可利用CH2(Cl)CHCH2和

氯气通过加成反应生成；丙烯通过取代反应可生成CH2(Cl)CHCH2，所以答案选B。

2.ABC，下列有关该合成路线的说法正

确的是()

A.反应①的反应条件为NaOH的水溶液、加热

B.A分子中所有碳原子不可能共平面

C.B和C分子中均含有1个手性碳原子

D.反应③为加成反应

答案C

解析由原料到目标产物，去掉溴原子、引入羟基和醛基，由逆合成分析法可知，C为

，羟基可通过卤代烃的水解引入，则B可为，与

溴水发生加成反应可得到B，则A为。由上述分析可知，反应①为卤代烃的消去反应，

反应条件为NaOH的乙醇溶液、加热，A项错误；苯分子和碳碳双键均是平面形结构，则通过碳碳单键的

旋转，A()分子中所有碳原子可能共平面，B项错误；手性碳原子为连有4个不同原子或

原子团的碳原子，B和C分子中均含有1个手性碳原子，C项正确；反应③为卤代烃的水解反应，D项错

误。

3.以CH2CHCH2OH为主要原料(其他无机试剂任选)使用逆合成分析法设计合成CH2CHCOOH的

路线流程图(已知CH2CH2可被氧气催化氧化为)，通过此题的解答，总结设计有机合成路线需

注意的情况(至少写2条)：_______________________________________________________________。

答案

CH2CHCH2OHCH3CHClCH2OHCH3CHClCOOHCH2CHCOONaCH2

CHCOOH；设计有机合成路线时要选择合适的反应条件、并注意官能团的保护

随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展，有机合成技术和效率不断提高，利用

计算机辅助设计合成路线，让合成路线的设计逐步成为严密思维逻辑的科学过程。

实验室有机合成常用的装置：

课时对点练［分值：100分］

(选择题1~12题，每小题5分，共60分)

题组一有机合成路线的设计

1.(2023·昆明高二检测)由1⁃氯环己烷()制备1，2⁃环己二醇()时，需要经过下列哪几步

反应()

A.加成→消去→取代B.消去→加成→取代

C.取代→消去→加成D.取代→加成→消去

答案B

解析由1⁃氯环己烷制取1，2⁃环己二醇，正确的过程为

，即依次发生消去反应、加成反应、取代反应。

2.根据下面合成路线判断烃A为()

A(烃类)BC

A.1⁃丁烯B.1，3⁃丁二烯

C.乙炔D.乙烯

答案D

解析由最后的产物是醚，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

HOCH2CH2OH，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

BrCH2CH2Br，则A是乙烯。

3.以1⁃丙醇制取，最简便的流程需要下列反应的顺序是()

a.氧化b.还原c.取代d.加成e.消去f.中和g.加聚h.酯化

A.b、d、f、g、hB.e、d、c、a、h

C.a、e、d、c、hD.b、a、e、c、f

答案B

解析CH3CH2CH2OHCH3CHBrCH2BrCH3CHOHCH2OH

。

题组二有机合成路线的选择

4.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下

列制备环氧乙烷()的反应中，原子利用率最高的是()

A.CH2CH2+(过氧乙酸)―→+CH3COOH

B.CH2CH2+Cl2+Ca(OH)2―→+CaCl2+H2O

C.2CH2CH2+O22

D.+2H2O+HOCH2CH2—O—CH2CH2OH

答案C

解析A、B、D中均存在副产品，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；C中反应物全部转

化为目标产物，原子利用率为100%，原子利用率最高。

5.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.CH3CH2BrCH2CH2

CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇

D.CH3CH2BrCH2CH2

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“CH2BrCH2Br”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。

6.以为基本原料合成，下列合成路线最合理的是()

A.K

B.XYZM

C.NPQ

D.LJH

答案D

解析以为基本原料合成，因碳碳双键、羟基均能被氧化，则

应先使碳碳双键发生加成反应引入一个卤素原子，然后将羟基氧化为羧基，最后再发生消去反应(脱HCl)

生成碳碳双键，D项合理。

7.在有机合成中，若制得的有机化合物较纯净且易分离，在工业生产上才有实用价值。据此判断下列有机

合成一般不适用于工业生产的是()

A.酚钠与卤代烃作用合成酚醚：++NaBr

B.乙烷与氯气在光照下制备氯乙烷：CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl

C.萘与浓硫酸制备萘磺酸：+HO—SO3H+H2O

D.乙烯水化制乙醇：CH2CH2+H2OCH3CH2OH

答案B

解析乙烷与氯气在光照下发生取代反应，反应生成的有机物是多种氯代乙烷的混合物。

8.甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体，早在几十年前就成功合成，现在又有新的合成方法。

旧的合成方法：

(CH3)2CO+HCN―→(CH3)2C(OH)CN

(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4―→NH4HSO4+CH2C(CH3)COOCH3

新的合成方法：+CO+CH3OH―→CH2C(CH3)COOCH3

两种方法相比，新方法的优点是()

A.原料无爆炸危险

B.没有副产物，原料利用率高

C.原料都是无毒物质

D.生产过程中对设备没有任何腐蚀性

答案B

解析有气体原料，会有爆炸危险，A不符合题意；反应物全部转化成产物，没有副产物，原料利用率高，

B符合题意；CO和CH3OH是我们熟知的有毒物质，在生产过程中要注意防护，C不符合题意；生产过程

中原料对设备的腐蚀性，只有大小之分，不可能没有任何腐蚀性，D不符合题意。

9.根据下列流程图提供的信息，判断下列说法错误的是()

A.属于取代反应的有①④

B.反应②③均是加成反应

C.B的结构简式为CH2BrCHClCH2Br

D.A还有三种同分异构体(不考虑立体异构)

答案C

解析①④属于取代反应，故A正确；②③属于加成反应，故B正确；丙烯(C3H6)经反应①②得到产物

CH2BrCHBrCH2Cl，故C错误；A是CH2CHCH2Cl，它的链状同分异构体还有两种CH3CHCHCl、

，环状同分异构体有一种，故D正确。

10.(2024·枣庄高二月考)合成某医药的中间路线如图，下列说法不正确的是()

A.R的官能团是—OH

B.R的沸点高于P的沸点

C.由P生成M发生消去反应

D.P的核磁共振氢谱图只有一组峰

答案C

解析通过合成路线图知，R的结构简式为CH3CH(OH)CH3，则R的官能团是—OH，故A正确；P的结

构简式为CH3COCH3，R的结构简式为CH3CH(OH)CH3，R能形成分子间氢键但P不能形成分子间氢键，

含有分子间氢键的物质熔、沸点较高，所以R的沸点高于P的沸点，故B正确；P生成M的反应属于取代

反应，故C错误；P的结构简式为CH3COCH3，P含有一种化学环境的氢原子，所以其核磁共振氢谱图只

有一组峰，故D正确。

11.α⁃呋喃丙烯醛(丙)为常用的优良溶剂，也是有机合成的重要原料，其合成路线如下(部分反应试剂与条件

已略去)。下列说法正确的是()

A.甲中只含有两种官能团

B.乙的分子式为C7H10O3

C.丙的同分异构体中分子中含苯环且只含一个环状结构的有5种

D.①、②两步的反应类型分别为取代反应和消去反应

答案C

解析甲中含有碳碳双键、醚键、醛基三种官能团，A项错误；根据乙的结构可知，乙的分子式为C7H8O3，

B项错误；丙的同分异构体中分子中含苯环且只含一个环状结构的有、、

、、，共5种，C项正确；反应①是加成反应，D项错误。

12.我国自主研发“对二甲苯的绿色合成路线”取得新进展，其合成示意图如下：

下列说法不正确的是()

A.过程i发生了加成反应

B.对二甲苯的一溴代物只有一种

C.M既可与H2反应，也可与溴水反应

D.该合成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物易分离

答案B

解析过程i是异戊二烯和丙烯醛发生的加成反应，生成具有对位取代基的六元中间体，选项A正确；对

二甲苯()高度对称，分子中有2种不同化学环境的氢原子，其一溴代物有2种，选项B不正确；该合

成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物对二甲苯与水互不相溶，易分离，选项D正确。

13.(5分)丁烯二酸(HOOCCHCHCOOH)可用于制造不饱和聚酯树脂，也可用作食品的酸性调味剂。某同

学以ClCH2CHCHCH2Cl为原料，设计了下列合成路线：

HOOCCHCHCOOH

上述设计存在的缺陷是什么？请写出改进后的合成路线。

答案缺陷：在第二步的氧化过程中，碳碳双键也会被氧化，使产率降低。改进后的合成路线：

NaOOCCHCHCOONaHOOCCHCHCOOH。

14.(5分)(2023·聊城高二检测)已知：①+RX+HX；②

(R为烃基，X为卤素原子)。2⁃氨基苯乙醚()可用作燃料、香料、

医药中间体。请设计以苯酚和乙醇为起始原料制备2⁃氨基苯乙醚的合成路线(无机试剂任选)。

答案

解析2⁃氨基苯乙醚()结构中的—NH2，可由硝基还原得到，而苯环上的CH3CH2O—

可由苯酚与CH3CH2Br发生取代反应得到，而乙醇与HBr发生取代反应可以得到CH3CH2Br，故苯酚首先

发生硝化反应在邻位引入硝基，生成，乙醇和HBr反应生成CH3CH2Br，

和CH3CH2Br发生已知①反应生成，然后将硝基还原为氨基。

15.(18分)(2024·青岛二中月考)哒嗪化合物具有优良广谱的抑菌、杀虫、除草和抗病毒活性，在哒嗪环分子

中引入酰胺、杂环、甲氧基丙烯酸酯等活性基团，可为哒嗪类农药的发展提供更广阔的发展空间，其某种

合成路线如图。请根据所学知识回答下列问题：

(1)Ⅱ→Ⅲ的反应类型为，写出该反应的化学方程式：。

(2)已知第尔斯⁃阿尔德反应：，请写出Ⅰ与Ⅱ发生该反应的产物的结构简

式：。

(3)Ⅲ→Ⅳ需要的其他反应物为，设计Ⅲ→Ⅵ的作用是。

(4)Ⅵ中含有的官能团名称：。

(5)写出从Ⅴ→Ⅵ的反应条件：。

(6)Ⅸ→Ⅹ过程中需要以氨水为缚酸剂，则每生成1molX，消耗H2的物质的量为mol。

(7)Ⅱ含环状结构的同分异构体有种(不考虑立体异构)。

答案(1)取代反应

(2)

(3)HCl保护碳碳双键，防止碳碳双键被氧化(4)碳碳双键、羧基