2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題20有機(jī)合成的方法和路線學(xué)案

PAGE29-有機(jī)合成的方法和路途【學(xué)問基礎(chǔ)】有機(jī)合成中的“五個(gè)”基本環(huán)節(jié)1．官能團(tuán)的引入（1）引入羥基（—OH）：①烯烴與水加成，②醛（酮）與氫氣加成，③鹵代烴水解，④酯的水解等，最重要的是鹵代烴水解。（2）引入鹵原子（—X）：①烴與X2取代，②不飽和烴與HX或X2加成，③醇與HX取代等，最主要的是不飽和烴的加成。（3）引入雙鍵：①某些醇或鹵代烴的消去引入，②醇的氧化引入等。2．官能團(tuán)的消退（1）通過加成消退不飽和鍵。（2）通過消去或氧化、酯化等消退羥基（—OH）。（3）通過加成或氧化等消退醛基（—CHO）。3．官能團(tuán)間的衍變依據(jù)合成須要（有時(shí)題目信息中會(huì)明示某些衍變途徑），可進(jìn)行有機(jī)物的官能團(tuán)衍變，以使中間物質(zhì)向產(chǎn)物遞進(jìn)。常見的有三種方式：（1）利用官能團(tuán)的衍生關(guān)系進(jìn)行衍變，如伯醇eq\o(→,\s\up15([O]))醛eq\o(→,\s\up15([O]))羧酸。（2）通過某種化學(xué)途徑使一個(gè)官能團(tuán)變?yōu)閮蓚€(gè)，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）通過某種手段，變更官能團(tuán)的位置。4．碳骨架的增減（1）增長：有機(jī)合成題中碳鏈的增長，一般會(huì)以信息形式給出，常見方式為有機(jī)物與HCN反應(yīng)以及不飽和化合物間的加成、聚合等。（2）減短：如烴的裂化和裂解、某些烴（如苯的同系物、烯烴）的氧化，羧酸鹽脫羧反應(yīng)等。5．有機(jī)合成中常見官能團(tuán)的愛護(hù)（1）酚羥基的愛護(hù)：因酚羥基易被氧化，所以在氧化其它基團(tuán)前可以先使其與NaOH反應(yīng)，把—OH轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾Na將其愛護(hù)起來，待氧化后再將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。（2）碳碳雙鍵的愛護(hù)：碳碳雙鍵也簡單被氧化，在氧化其它基團(tuán)前可以利用其與HCl等的加成反應(yīng)將其愛護(hù)起來，待氧化后再利用消去反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。（3）氨基（—NH2）的愛護(hù)：如在對硝基甲苯eq\o(→,\s\up15(合成))對氨基苯甲酸的過程中先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2還原為—NH2。防止當(dāng)KMnO4氧化—CH3時(shí)，—NH2（具有還原性）也被氧化。【素養(yǎng)專練】1．2-氨基-3-氯苯甲酸（F）是重要的醫(yī)藥中間體，其制備流程圖如下：已知：回答下列問題：（1）分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子共有________________________________________________________________________種，共面原子數(shù)目最多為。（2）B的名稱為。寫出符合下列條件B的全部同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式________________________________________________________________________。a．苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基且互為鄰位b．既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)又能發(fā)生水解反應(yīng)（3）該流程未采納甲苯干脆硝化的方法制備B，而是經(jīng)由①②③三步反應(yīng)制取B，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）寫出⑥的化學(xué)反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________，該步反應(yīng)的主要目的是。（5）寫出⑧的反應(yīng)試劑和條件：________________________________________________________________________；F中含氧官能團(tuán)的名稱為________________________________________________________________________。（6）在方框中寫出以為主要原料，經(jīng)最少步驟制備含肽鍵聚合物的流程。2．化合物N具有鎮(zhèn)痛、消炎等藥理作用，其合成路途如下：（1）A的系統(tǒng)命名為，E中官能團(tuán)的名稱為________________________________________________________________________。（2）A→B的反應(yīng)類型為，從反應(yīng)所得液態(tài)有機(jī)混合物中提純B的常用方法為。（3）C→D的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）C的同分異構(gòu)體W（不考慮手性異構(gòu)）可發(fā)生銀鏡反應(yīng)；且1molW最多與2molNaOH發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物之一可被氧化成二元醛。滿意上述條件的W有種，若W的核磁共振氫譜具有四組峰，則其結(jié)構(gòu)簡式為。（5）F與G的關(guān)系為（填序號）。a．碳鏈異構(gòu)b．官能團(tuán)異構(gòu)c．順反異構(gòu)d．位置異構(gòu)（6）M的結(jié)構(gòu)簡式為。（7）參照上述合成路途，以為原料，采納如下方法制備醫(yī)藥中間體。該路途中試劑與條件1為，X的結(jié)構(gòu)簡式為；試劑與條件2為，Y的結(jié)構(gòu)簡式為。3．以葡萄糖為原料制得的山梨醇（A）和異山梨醇（B）都是重要的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化平臺(tái)化合物，E是一種治療心絞痛的藥物。由葡萄糖為原料合成E的路途如下：回答下列問題：（1）葡萄糖的分子式為。（2）A中含有的官能團(tuán)的名稱為。（3）由B到C的反應(yīng)類型為。（4）C的結(jié)構(gòu)簡式為。（5）由D到E的反應(yīng)方程式為。（6）F是B的同分異構(gòu)體，7.30g的F與足量飽和碳酸氫鈉反應(yīng)可釋放出2.24L二氧化碳（標(biāo)準(zhǔn)狀況），F(xiàn)的可能結(jié)構(gòu)共有種（不考慮立體異構(gòu)），其中核磁共振氫譜為三組峰，峰面積比為3∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡式為。

本講真題研練1．[2024·全國卷Ⅰ，36]有機(jī)堿，例如二甲基胺（）、苯胺（）、吡啶（）等，在有機(jī)合成中應(yīng)用很普遍，目前“有機(jī)超強(qiáng)堿”的探討越來越受到關(guān)注。以下為有機(jī)超強(qiáng)堿F的合成路途：已知如下信息：③苯胺與甲基吡啶互為芳香同分異構(gòu)體回答下列問題：（1）A的化學(xué)名稱為________________________________________________________________________。（2）由B生成C的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。（3）C中所含官能團(tuán)的名稱為________________________________________________________________________。（4）由C生成D的反應(yīng)類型為________________________________________________________________________。（5）D的結(jié)構(gòu)簡式為________________________________________________________________________。（6）E的六元環(huán)芳香同分異構(gòu)體中，能與金屬鈉反應(yīng)，且核磁共振氫譜有四組峰，峰面積之比為6∶2∶2∶1的有種，其中，芳香環(huán)上為二取代的結(jié)構(gòu)簡式為。2．[2024·山東卷，19]化合物F是合成吲哚-2-酮類藥物的一種中間體，其合成路途如下：Ar為芳基；X＝Cl，Br；Z或Z′＝COR，CONHR，COOR等?；卮鹣铝袉栴}：（1）試驗(yàn)室制備A的化學(xué)方程式為，提高A產(chǎn)率的方法是；A的某同分異構(gòu)體只有一種化學(xué)環(huán)境的碳原子，其結(jié)構(gòu)簡式為。（2）C→D的反應(yīng)類型為；E中含氧官能團(tuán)的名稱為。（3）C的結(jié)構(gòu)簡式為，F(xiàn)的結(jié)構(gòu)簡式為。（4）Br2和的反應(yīng)與Br2和苯酚的反應(yīng)類似，以和為原料合成，寫出能獲得更多目標(biāo)產(chǎn)物的較優(yōu)合成路途（其他試劑任選）。3．[2024·浙江7月，31]某探討小組以鄰硝基甲苯為起始原料，按下列路途合成利尿藥美托拉宗。已知：請回答：（1）下列說法正確的是。A.反應(yīng)Ⅰ的試劑和條件是Cl2和光照B.化合物C能發(fā)生水解反應(yīng)C.反應(yīng)Ⅱ涉及到加成反應(yīng)、取代反應(yīng)D.美托拉宗的分子式是C16H14ClN3O3S（2）寫出化合物D的結(jié)構(gòu)簡式。（3）寫出B＋E→F的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。（4）設(shè)計(jì)以A和乙烯為原料合成C的路途（用流程圖表示，無機(jī)試劑任選）________________________________________________________________________。（5）寫出化合物A同時(shí)符合下列條件的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式________________________________________________________________________。1H-NMR譜和IR譜檢測表明：①分子中共有4種氫原子，其中苯環(huán)上的有2種；②有碳氧雙鍵，無氮氧鍵和—CHO。4．[2024·全國卷Ⅲ，36]氧化白藜蘆醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反應(yīng)合成W的一種方法：回答下列問題：（1）A的化學(xué)名稱為。（2）中的官能團(tuán)名稱是。（3）反應(yīng)③的類型為，W的分子式為。（4）不同條件對反應(yīng)④產(chǎn)率的影響見下表：試驗(yàn)堿溶劑催化劑產(chǎn)率/%1KOHDMFPd（OAc）222.32K2CO3DMFPd（OAc）210.53Et3NDMFPd（OAc）212.44六氫吡啶DMFPd（OAc）231.25六氫吡啶DMAPd（OAc）238.66六氫吡啶NMPPd（OAc）224.5上述試驗(yàn)探究了和對反應(yīng)產(chǎn)率的影響。此外，還可以進(jìn)一步探究等對反應(yīng)產(chǎn)率的影響。（5）X為D的同分異構(gòu)體，寫出滿意如下條件的X的結(jié)構(gòu)簡式。①含有苯環(huán)；②有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫，個(gè)數(shù)比為6∶2∶1；③1mol的X與足量金屬Na反應(yīng)可生成2gH2。（6）利用Heck反應(yīng)，由苯和溴乙烷為原料制備，寫出合成路途________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（無機(jī)試劑任選）5．[2024·北京卷，9]交聯(lián)聚合物P的結(jié)構(gòu)片段如圖所示。下列說法不正確的是（圖中表示鏈延長）（）A.聚合物P中有酯基，能水解B.聚合物P的合成反應(yīng)為縮聚反應(yīng)C.聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解獲得D.鄰苯二甲酸和乙二醇在聚合過程中也可形成類似聚合物P的交聯(lián)結(jié)構(gòu)溫馨提示：請完成課時(shí)作業(yè)40高考選考大題專練（二）微專題·大素養(yǎng)?【素養(yǎng)專練】1．解析：(1)甲苯()分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子共有4種，由苯和甲基的空間構(gòu)型可推斷甲苯分子中共面原子數(shù)目最多為13個(gè)。(2)B()的名稱為鄰硝基甲苯(或2－硝基甲苯)；B同分異構(gòu)體中能發(fā)生銀鏡反應(yīng)可推知含有醛基或甲酸酯基，還能發(fā)生水解反應(yīng)可推知含有酯基或者肽鍵，并且苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基且互為鄰位，再依據(jù)B的分子式，符合條件的B的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為：和。(3)由①②③三步反應(yīng)制取B的信息可知，若甲苯干脆硝化，甲苯中甲基的鄰位和對位均可發(fā)生硝化反應(yīng)，有副產(chǎn)物生成。(4)由題意可知C為鄰氨苯甲酸()，⑥為C()與反應(yīng)生成的反應(yīng)，所以⑥為取代反應(yīng)，故該反應(yīng)的方程式為：；又因產(chǎn)物F()中含有氨基，所以可推知，⑥的目的是愛護(hù)氨基，防止在后續(xù)反應(yīng)中被氧化。(5)由D()和F()的結(jié)構(gòu)簡式可推知E中含有氯原子，苯環(huán)上引入氯原子的方法是在Fe或FeCl3作催化劑的條件下與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)；F()的含氧官能團(tuán)為羧基。(6)由題⑨的反應(yīng)提示，以為主要原料，經(jīng)最少步驟制備含肽鍵聚合物的流程為：答案：(1)413(2)2－硝基甲苯或鄰硝基甲苯和(3)避開苯環(huán)上甲基對位的氫原子被硝基取代(或削減副產(chǎn)物，或占位)(4)!愛護(hù)氨基(5)Cl2/FeCl3(或Cl2/Fe)羧基(6)2．解析：(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為HOCH2CH2CH2CH2CH2CH2OH，其系統(tǒng)命名為1，6-己二醇。E中官能團(tuán)為碳碳雙鍵、酯基。(2)A→B的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)；該反應(yīng)所得混合物中還含有1，6-己二醇、氫溴酸，從中提純HOCH2CH2CH2CH2CH2CH2Br的常用方法為蒸餾。(3)C→D為和乙醇的酯化反應(yīng)。(4)依據(jù)W能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，知W含有醛基或甲酸酯基，依據(jù)1molW最多能與2molNaOH反應(yīng)，且產(chǎn)物之一可被氧化為二元醛，知W含有甲酸酯基，且含有—CH2Br，因此W可表示為HCOOCH2—C3H6—CH2Br，W可看做HCOOCH2—、—CH2Br取代丙烷中的兩個(gè)H，用定一移一法，可推斷滿意條件的W共有5種結(jié)構(gòu)。W的核磁共振氫譜有4組峰的結(jié)構(gòu)簡式為。(5)F、G的不同之處是F中雙鍵碳原子上的兩個(gè)H在碳碳雙鍵同側(cè)，G中雙鍵碳原子上的兩個(gè)H在碳碳雙鍵兩側(cè)，二者互為順反異構(gòu)體。(6)依據(jù)G、N的結(jié)構(gòu)簡式，可知M為。(7)結(jié)合題給合成路途，運(yùn)用逆合成分析法，可知合成的上一步物質(zhì)為和，結(jié)合圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系，可知X為，生成X的反應(yīng)為與HBr發(fā)生的取代反應(yīng)，試劑與條件1為HBr，△；Y為，生成Y的反應(yīng)為的氧化反應(yīng)，試劑與條件2為O2/Cu或Ag，△。答案：(1)1，6-己二醇碳碳雙鍵，酯基(2)取代反應(yīng)減壓蒸餾(或蒸餾)(3)＋H2O(4)5(5)c(6)(7)試劑與條件1：HBr，△X：試劑與條件2：O2/Cu或Ag，△Y：3．解析：(1)葡萄糖是一種重要的單糖，其分子式為C6H12O6。(2)依據(jù)生成A的反應(yīng)條件可知A中含有的官能團(tuán)為羥基。(3)由B和C的結(jié)構(gòu)簡式可知該反應(yīng)為酯化反應(yīng)或取代反應(yīng)。(5)在NaOH溶液作用下發(fā)生水解反應(yīng)生成和CH3COONa，其化學(xué)方程式為＋NaOH→＋CH3COONa。(6)結(jié)合圖示可知B的分子式為C6H10O4，即F的分子式也為C6H10O4，其摩爾質(zhì)量為146g·mol－1，7.30gF的物質(zhì)的量為eq\f(7.30g,146g·mol－1)＝0.05mol，結(jié)合0.05molF與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)生成2.24L(0.1mol)CO2可知1molF中含2mol—COOH，則F的結(jié)構(gòu)中，主鏈上含有4個(gè)碳原子時(shí)有6種狀況，即(數(shù)字表示另一個(gè)—COOH的位置，下同)和；主鏈含3個(gè)碳原子時(shí)有3種狀況，即，則符合條件的F有9種可能結(jié)構(gòu)。其中核磁共振氫譜中汲取峰的峰面積之比為3∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡式為。答案：(1)C6H12O6(2)羥基(3)取代反應(yīng)(4)(5)(6)9本講真題研練1．解析：結(jié)合A的分子式和已知信息①可知A的結(jié)構(gòu)式為，B的結(jié)構(gòu)簡式為；結(jié)合D＋E→F和E、F的結(jié)構(gòu)簡式以及D的分子式可確定D的結(jié)構(gòu)簡式為；結(jié)合B、D的結(jié)構(gòu)簡式以及B→C發(fā)生消去反應(yīng)可確定C的結(jié)構(gòu)簡式為。(1)由A的結(jié)構(gòu)式可確定其化學(xué)名稱為三氯乙烯。(2)由B、C的結(jié)構(gòu)簡式可確定反應(yīng)時(shí)1分子B消去1分子HCl，由此可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(3)依據(jù)C的結(jié)構(gòu)簡式可知C中含有碳碳雙鍵和氯原子兩種官能團(tuán)。(4)C與二環(huán)己基胺()發(fā)生取代反應(yīng)生成D。(6)E分子中僅含1個(gè)O原子，依據(jù)題中限定條件，其同分異構(gòu)體能與金屬鈉反應(yīng)，可知其同分異構(gòu)體中肯定含有—OH，再結(jié)合核磁共振氫譜有4組峰，且峰面積之比為6∶2∶2∶1，可知其同分異構(gòu)體中肯定含有2個(gè)—CH3，且2個(gè)—CH3處于對稱的位置，符合條件的同分異構(gòu)體有6種，分別是、、、、、。其中芳香環(huán)上為二取代的結(jié)構(gòu)簡式為。答案：(1)三氯乙烯(2)(3)碳碳雙鍵、氯原子(4)取代反應(yīng)(5)(6)62．解析：本題以合成吲哚-2-酮類藥物的一種中間體的合成為載體，考查乙酸乙酯的制備、有機(jī)反應(yīng)類型、有機(jī)化合物的推斷、結(jié)構(gòu)簡式的書寫和官能團(tuán)的推斷等，重點(diǎn)考查合成路途的設(shè)計(jì)；考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是宏觀辨識與微觀探析、變更觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知等。(1)依據(jù)題給已知信息Ⅰ，由B的結(jié)構(gòu)簡式逆推可知A為CH3COOC2H5，試驗(yàn)室利用乙醇與乙酸為原料，通過酯化反應(yīng)可制備乙酸乙酯，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CH3COOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up14(濃硫酸),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O。該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，剛好將反應(yīng)體系中的乙酸乙酯蒸出，或增大反應(yīng)物(乙酸、乙醇)的量可提高乙酸乙酯的產(chǎn)率。乙酸乙酯分子有1個(gè)不飽和度(可推斷其同分異構(gòu)體含雙鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu))，且含4個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子，由A的這種同分異構(gòu)體只有1種化學(xué)環(huán)境的碳原子，則可推斷該同分異構(gòu)體為高度對稱的分子，故其結(jié)構(gòu)簡式為。(2)在堿性、加熱條件下水解，再酸化可得C，C的結(jié)構(gòu)簡式是，由題給已知信息Ⅱ可知C生成D發(fā)生的是羧基結(jié)構(gòu)中的—OH被Cl取代的反應(yīng)，則D為，E為，E的含氧官能團(tuán)是羰基、酰胺基。(3)由上述分析可知C為CH3COCH2COOH，結(jié)合F的分子式，依據(jù)題給已知信息Ⅲ可知發(fā)生分子內(nèi)反應(yīng)生成的F為。(4)發(fā)生溴代反應(yīng)生成，與發(fā)生類似題給已知信息Ⅱ的反應(yīng)，生成，依據(jù)題給已知信息Ⅲ，可知發(fā)生分子內(nèi)脫去HBr的反應(yīng)，生成目標(biāo)產(chǎn)物。答案：(1)CH3COOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up14(濃硫酸),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O剛好蒸出產(chǎn)物(或增大乙酸或乙醇的用量)(2)取代反應(yīng)羰基、酰胺基(3)CH3COCH2COOH(4)3．解析：本題考查有機(jī)合成與推斷，涉及物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式，同分異構(gòu)體的書寫和合成路途的設(shè)計(jì)等。(1)結(jié)合A的分子式，由反應(yīng)物正推，由C逆推可知A為，反應(yīng)Ⅰ發(fā)生的是苯環(huán)氫原子的鹵代反應(yīng)，故反應(yīng)Ⅰ用Fe(或FeCl3)作催化劑、液氯作反應(yīng)物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；化合物C中含有酰胺鍵，故該有機(jī)物能發(fā)生水解反應(yīng)，B項(xiàng)正確；由反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)物為CH3CHO和F，結(jié)合反應(yīng)物F的分子式，由目標(biāo)產(chǎn)物逆推可知F為，由此可知，反應(yīng)Ⅱ涉及加成反應(yīng)和取代反應(yīng)，C項(xiàng)正確；由美托拉宗的結(jié)構(gòu)