2023年高考化学二轮复习（新高考版）专题23有机合成路线的设计(教师版)

[复习目标]掌握常见官能团间的相互转化，利用信息设计有机合成路线。1．有机合成中官能团的转变(1)官能团的引入(或转化)官能团的引入(或转化)—OH＋H2O；R—X＋NaOH水溶液；R—CHO＋H2；RCOR′＋H2；R—COOR′＋H2O；多糖水解—X烷烃＋X2；烯(炔)烃＋X2(或HX)；R—OH＋HXR—OH和R—X的消去；炔烃不完全加成—CHO某些醇氧化；烯烃氧化；炔烃水化；糖类水解—COOHR—CHO＋O2；苯的同系物(与苯相连的碳上至少有一个氢)被强氧化剂氧化；羧酸盐酸化；R—COOR′＋H2O(酸性条件下)—COOR酯化反应(2)官能团的消除①消除双键：加成反应、氧化反应。②消除羟基：消去反应、氧化反应、酯化反应、取代反应。③消除醛基：还原反应、氧化反应。(3)官能团的保护被保护的官能团被保护的官能团的性质保护方法酚羟基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化①用NaOH溶液先转化为苯酚钠，后酸化重新转化为苯酚：eq\o(,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(H＋))；②用碘甲烷先转化为苯甲醚，后用氢碘酸酸化重新转化为苯酚：eq\o(,\s\up7(CH3I),\s\do5(HI))氨基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化先用盐酸转化为盐，后用NaOH溶液重新转化为氨基碳碳双键易与卤素单质加成，易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化用氯化氢先通过加成反应转化为氯代物，后用NaOH醇溶液通过消去反应重新转化为碳碳双键醛基易被氧化乙醇(或乙二醇)加成保护：eq\o(→,\s\up7(CH3CH2OH))eq\o(→,\s\up7(H＋/H2O))2.增长碳链或缩短碳链的常见方法(1)增长碳链①2CH≡CH→CH2=CH—C≡CH②2R—Cleq\o(→,\s\up7(Na))R—R＋2NaCl③CH3CHOeq\o(→,\s\up7(CH3CH2MgBr),\s\do5(H＋/H2O))④R—Cleq\o(→,\s\up7(HCN))R—CNeq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do5(H2O))R—COOH⑤CH3CHOeq\o(→,\s\up7(HCN))eq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do5(H2O))⑥nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化剂))CH2—CH2；nCH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(催化剂))CH2—CHCH—CH2⑦2CH3CHOeq\o(→,\s\up7(NaOH稀溶液))⑧＋R—Cleq\o(→,\s\up7(AlCl3))＋HCl⑨＋eq\o(→,\s\up7(AlCl3))＋HCl⑩＋neq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do5(△))＋(n－1)H2O(2)缩短碳链①＋NaOHeq\o(→,\s\up7(CaO),\s\do5(△))RH＋Na2CO3②R1—CHCH—R2eq\o(→,\s\up7(O3),\s\do5(Zn/H2O))R1CHO＋R2CHO3．常见有机物转化应用举例(1)(2)(3)(4)CH3CHOeq\o(→,\s\up7(NaOH稀溶液))eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))4．有机合成路线设计的几种常见类型根据目标分子与原料分子在碳骨架和官能团两方面变化的特点，我们将合成路线的设计分以下情况：(1)以熟悉官能团的转化为主型如：以CH2=CHCH3为主要原料(无机试剂任用)设计CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(注明反应条件)。CH2=CHCH3eq\o(→,\s\up7(Cl2))eq\o(→,\s\up7(NaOH/H2O),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(O2/Cu),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(催化剂))eq\o(→,\s\up7(H2/Ni),\s\do5(△))(2)以分子骨架变化为主型如：以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯()的合成路线流程图(注明反应条件)。提示：R—Br＋NaCN→R—CN＋NaBr。eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(催化剂，△))eq\o(→,\s\up7(HBr))eq\o(→,\s\up7(NaCN))eq\o(→,\s\up7(H2O，H＋),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(CH3CH2OH),\s\do5(浓硫酸，△))(3)陌生官能团兼有骨架显著变化型(常为考查的重点)要注意模仿题干中的变化，找到相似点，完成陌生官能团及骨架的变化。如：模仿eq\o(→,\s\up7(CH3NO2))eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))香兰素Aeq\o(→,\s\up7(H2))eq\o(→,\s\up7(Zn-Hg),\s\do5(HCl))BCeq\o(→,\s\up7(一定条件))D多巴胺设计以苯甲醇、硝基甲烷为主要原料制备苯乙胺()的合成路线流程图。关键是找到原流程中与新合成路线中的相似点。(碳骨架的变化、官能团的变化；硝基引入及转化为氨基的过程)eq\o(→,\s\up7(O2/Cu),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(CH3NO2))eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(H2))eq\o(→,\s\up7(Zn-Hg),\s\do5(HCl))1．[2021·广东，21(6)]天然产物Ⅴ具有抗疟活性，某研究小组以化合物Ⅰ为原料合成Ⅴ及其衍生物Ⅵ的路线如下(部分反应条件省略，Ph表示—C6H5)：根据上述信息，写出以苯酚的一种同系物及HOCH2CH2Cl为原料合成的路线(不需注明反应条件)。答案eq\o(→,\s\up7(HOCH2CH2Cl),\s\do5(一定条件))eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(催化剂))详解根据题给已知条件，对甲基苯酚与HOCH2CH2Cl反应能得到，之后发生水解反应得，观察题中反应可知得到目标产物需要利用反应④，所以合成的路线为eq\o(→,\s\up7(HOCH2CH2Cl),\s\do5(一定条件))eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(催化剂))。2．[2022·河北，18(6)]舍曲林(Sertraline)是一种选择性5-羟色胺再摄取抑制剂，用于治疗抑郁症，其合成路线之一如下：已知：(ⅰ)手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子(ⅱ)eq\o(→,\s\up7(1NH2R′),\s\do5(2H2，Pd/C或NaBH4))(ⅲ)＋eq\o(→,\s\up7(碱))W是一种姜黄素类似物，以香兰素()和环己烯()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)。答案详解根据题给信息(ⅲ)，目标物质W可由2个与1个合成，故设计合成路线见答案。3．[2022·江苏，15(5)]化合物G可用于药用多肽的结构修饰，其人工合成路线如下：已知：eq\o(→,\s\up7(1R″MgBr),\s\do5(2H3O＋))(R和R′表示烃基或氢，R″表示烃基)；＋eq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(△))写出以和CH3MgBr为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)__________。答案详解根据已知的第一个反应可知，与CH3MgBr反应生成，再被氧化为，根据已知的第二个反应可知，可以转化为，根据流程图中D→E的反应可知，和NH2OH反应生成。4．[2021·湖南，19(6)]叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如图：②参照上述合成路线，以乙烯和为原料，设计合成的路线(其他试剂任选)。答案详解以乙烯和为原料合成的路线设计过程中，可利用E＋F→G的反应类型实现，因此需先利用乙烯合成，中醛基可通过羟基催化氧化而得，中溴原子可利用D→E的反应类型实现。考向一根据已知信息设计合成路线1．已知：＋eq\o(→,\s\up7(稀NaOH),\s\do5(△))(R1、R2为烃基或氢)。根据已有知识并结合相关信息，写出以CH3CHO为原料制备CH3COCOCOOH的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下：CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH水溶液),\s\do5(△))CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(CH3COOH),\s\do5(浓硫酸，△))CH3COOCH2CH3。答案CH3CHOeq\o(→,\s\up7(稀NaOH),\s\do5(△))CH3CHCHCHOeq\o(→,\s\up7([O]))CH3CH=CHCOOHeq\o(→,\s\up7(溴水))eq\o(→,\s\up7(①NaOH水溶液/△),\s\do5(②H＋))eq\o(→,\s\up7(Cu/O2),\s\do5(△))详解根据已有知识并结合相关信息，CH3CHO在稀氢氧化钠溶液中加热得到CH3CHCHCHO，CH3CHCHCHO氧化得到CH3CH=CHCOOH，CH3CHCHCOOH与溴水发生加成反应生成CH3CHBrCHBrCOOH，CH3CHBrCHBrCOOH在氢氧化钠的水溶液中加热发生水解反应后酸化得到CH3CH(OH)CH(OH)COOH，CH3CH(OH)CH(OH)COOH在铜的催化、加热条件下与氧气反应生成CH3COCOCOOH。2．已知：eq\o(→,\s\up7(HCN),\s\do5(催化剂))eq\o(→,\s\up7(NH3))eq\o(→,\s\up7(H＋/H2O))，设计由苯甲醇()为原料合成化合物的路线(其他试剂任选)。答案eq\o(→,\s\up7(O2/Cu),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(HCN),\s\do5(催化剂))eq\o(→,\s\up7(H＋/H2O))eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))详解由苯甲醇为原料合成化合物，可由发生酯化反应得到，可由发生水解反应得到，可由苯甲醛和HCN发生加成反应得到，苯甲醇发生氧化反应生成苯甲醛，其合成路线见答案。考向二从有机转化关系中提取信息设计合成路线3．化合物G是重要的药物中间体，以有机物A为原料制备G，其合成路线如下：参考上述合成线路，写出以1-丙醇、丙二酸二甲酯(CH3OOCCH2COOCH3)、尿素[CO(NH2)2]为起始原料制备的合成线路(其他试剂任选)。答案详解参考流程信息知，可将CH3CH2CH2OH转化为CH3CHBrCH3，再与CH3OOCCH2COOCH3发生取代反应生成，接着与尿素发生取代反应得到目标产物，合成路线见答案。专题强化练1．研究表明，磷酸氯喹对治疗新冠肺炎具有一定疗效，一种由芳香烃(A)制备磷酸氯喹(I)的合成路线如下：已知：①eq\o(→,\s\up7(Fe/HCl))②和苯酚相似，具有酸性设计以(对羟基苄基氯)、CH3CH2OH为主要原料制备的合成路线(无机试剂任选，合成路线流程图示例如题)。答案eq\o(→,\s\up7(POCl3))eq\o(→,\s\up7(NaOH水溶液),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(酸性KMnO4溶液))eq\o(→,\s\up7(CH3CH2OH),\s\do5(浓硫酸，△))2．化合物A是合成雌酮激素的中间体，科学家们采用下列合成路线来制备：已知：CH3COOHeq\o(→,\s\up7(SOCl2))CH3COCl设计由1,2-二溴乙烷合成CH3COCOCH3的合成路线(其他试剂任选)。答案3．磷酸氯喹可用于新型冠状病毒肺炎的治疗，磷酸氯喹可由氯喹和磷酸在一定条件下制得。氯喹J的合成路线如图：已知：①当苯环有RCOO—、烃基、—X(X表示卤素原子)时，新导入的基团进入原有基团的邻位或对位，原有基团为—COOH、—NO2时，新导入的基团进入原有基团的间位；②苯酚、苯胺()易氧化。设计以为原料制备的合成路线(无机试剂任选)。答案eq\o(→,\s\up7(浓HNO3、浓H2SO4),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(酸性KMnO4溶液),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(Fe),\s\do5(NH4Cl))4．化合物F是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体，其合成路线如图：已知：R—OH＋KHSeq\o(→,\s\up7(一定条件))R—SH＋KOH，参考题干信息，写出以为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂自选，合成路线流程图示例见本题题干)。答案5．有机物M可用于治疗室性早搏、室性心动过速、心室颤动等心血管疾病，其合成路线如图所示：已知乙烯在催化剂作用下与氧气反应可以生成环氧乙烷()，参照题干的合成路线流程图，写出以邻甲基苯酚()和乙醇为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任选)。答案