常考题空5 有机合成路线的设计 （附答案解析）-2023年高考化学大题专项突破

常考题空5有机合成路线的设计

【高考必备知识】

1.有机合成中官能团的转变

（1）官能团的引入

①引入或转化为碳碳双键的三种方法

醇的消去反应引入CH3cH，OH浓硫酸>CH2=CH2T+H2O

170℃

乙醺>。

卤代煌的消去反应引入CH3CH2Br+NaOHCH,=CHd+NaBr+H2

A

CH三CH+H2M>CH2=CH。,CH三CH+BnfCHBr=CHBr

快烽与H2、HX、X2的不A

完全加成反应三催化剂>

CHCH+HC1CH2=CHC1

A

②引入碳卤键的三种方法

光照>

CH3cH3+Cl2HC1+CH3cH2cl（还有其他的卤代煌）

FeC13>,

烷烧、苯及其同系物与CH3+Cl2ci—^>—CH3+HC1

卤素单质发生取代反应

<Q^-CH3+a2-^^^CH2C\+HCl

CH2=CHCH3+Br2fCH2Br—CHBrCH3

不饱和煌与卤素单质、

三催化剂>

CHCH+HClCH2=CHC1

卤化氢的加成反应

CH2=CHCH3+HBrCH3—CHBrCH3

醇与氢卤酸的取代反应

R—OH+HX—jR—X+H2O

③引入羟基的四种方法

鲤剂_>

烯燃与水加成生成醇CH2=CH^+H2OCH3cH2—OH

加热、加压

卤代煌的碱性水解成醇CH3cH2—Br+NaOH-CH3CH2—OH+NaBr

A

,催化剂

CH3—C-H+H2—△-^CH3CH2—OH

醛或酮与氢气加成生成醇

QOH

CH3-c—CH3+H2催,剂ACH3一CH—CH3

酯水解生成醇

CH3coOCH2cH3+H2O^^CH3COOH+CH3CH2OH

④引入碳氧双键（醛基或裁基）的方法

2cH3cH2cH,0H+o-2cH3cH2cH0+2HO

2A2

醇的催化氧化生成醛（酮）OH0

1cuII

2CH3—CH—CH3+O2—2CH3—C—CH3+2H2O

9H

连在同一个碳上的两个羟1—HOII

CHj—f-OH------2---►CHj-C-H

基脱水

含碳碳三键的物质与水加o

%剂

成CH3C=CH+比0ACH3—C—CH3

⑤引入竣基的2种方法

醛基氧化2cH3cHe）+。2催化剂>2cH3coOH

A

酯、肽、蛋白质、较酸盐的水解CH3COOCH2CH3+H2O^^CHsCOOH+CH3CH2OH

(2)官能团的消除

①通过加成反应可以消除不饱和键(碳碳双键、碳碳三键、苯环等)

如：CH2=CH2在催化剂作用下与H2发生加成反应

②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基

如：CH3cH20H消去生成CH2=CH2,CH3cH20H被氧化生成CH3CH0

③通过加成或氧化反应等消除醛基

如：CH3CH0被氧化生成CH3coOH,CH3CH0被H2还原生成CH3cH20H

o

II

④通过水解反应消除酯基(一c—o—R卜肽键、卤素原子

如：CH3coOC2H5在酸性条件下水解生成CH3co0H和C2H50H

⑤通过消去反应或水解反应消除卤素原子

如：CH3cH2Br在NaOH醇溶液中发生消去反应生成乙烯和澳化钠，在NaOH水溶液中发生水解反应生成乙

醇和澳化钠

(3)官能团的改变

①通过某些化学途径使一个官能团变成两个

a.CH3CH2OH—CH2XH2CH2XCH2X—CH2OHCH2OH

b.CH2=CHCH2cH3-CH3cHXCH2cH3-CH3CH=CHCH3-CH3CHXCHXCH3—*CH2=CHCH=CH2

②利用官能团的衍生关系进行衍变

如:R—CH20H崇R—CHOdR—COOH

③通过某些手段改变官能团的位置

如:CH3CHXCHXCH3H2C=CHCH=CH2CH2XCH2CH2CH2X

2.官能团的保护与恢复

(1)碳碳双键：易与卤素单质加成，易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高镒酸钾溶液氧化

方法：在氧化其他基团前可以利用其与HC1等的加成反应将其保护起来，后再利用消去反应转变为碳碳双键

CH2COOHCHCOOH

1111

如•HOCHzCH^CHCH20H2cH2cHe1CH20H妆。〃；COOH，常沪醇》CHCOOH

⑵酚羟基：易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高镒酸钾溶液氧化

方法①：在氧化其他基团前用碘甲烷(CH3D先转化为苯甲醛，后用氢碘酸酸化重新转化为酚

方法②：在氧化其他基团前用NaOH溶液先转化为酚钠，后酸化重新转化为酚

如:"溶液》O^ONa

(3)醛基：易被氧化

方法：在氧化其他基团前可以用乙醇(或乙二醇)加成保护

,IIC2H50H?C2H5H+/H0||

如：R-C-H—[a»R-C—OC2H5--------^^R~C-H

H

(4)氨基：易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高镒酸钾溶液氧化

方法：在氧化其他基团前可以用醋酸醉将氨基转化为酰胺，然后再水解转化为氨基。

H2538)2。r^^XNHCOCH3OH7H2。,^^-“2

3.有机合成中碳链的增长或缩短

(1)使有机物碳链增长的反应

加聚反应；缩聚反应；酯化反应；利用题目所给信息反应，如卤代燃的取代反应，醛、酮的加成反应.…

①乙烘自身加成：2cH三CH一^CH2=CH—C三CH

NaCN

②卤代煌跟NaCN溶液反应再水解可得到覆酸：CH3CH2Br->CH3CH2CN>CH3CH2COOH

③卤代度与烘钠的反应：2cH3c三CH+2Na3^2cH3c三CNa+H2T

CH3c三CNa+CH3CH2CI-CH3c三CCH2cH3+NaCl

④卤代烧与活泼金属钠反应：2R—Cl+2Na—R—R+2NaCl

if，VH

⑤醛与氢氨酸的加成反：CH3—C—H+H—CN—►CH3—CH—CN

OH

,催化剂T

⑥醛、酮与NH3加成反应制备胺：CH3CHO+NH3*CH3—CH—NH2

⑦羟醛缩合：有a-H的醛在稀碱(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用，生成0-羟基醛，称为羟醛缩合

R

OHR—

稀NaOH溶液II-HnO

2RCH2CHO-a&R—CH2CH—CH—CHO--------►R—CH2cH：C-

[?H

CHf

⑧醛、酮与醇加成反应制备半缩醛：3CHO+CH3OHCH3—CH—OCH3

⑨醛或酮与格氏试剂(R，MgX)发生加成反应，所得产物经水解可得醇

QMgXOH

Ri—f—H工RlJ

R2R2

,A1C1,

+R—C1------1+HC1

⑩苯环与卤代姓反应(傅克反应):

Q+C14-R^

侬环与酰卤反应：

密合反应

催化剂CH

[-2-CH-^CHwCH催化剂A十CH=CH±~

烯屋、块煌加聚反应："CH?=CH22n

(|)ooo

〃HO—C—C―OH+〃HO—CH2—CH>—OH产化"HO-^C-C-O—CH2—CH>—C>4-H+(2H—1)H2O

缩聚反应：△

OIf

催化剂一产丫

nH—o-CH—C—OH叶0—CH—C十H+(«-l)H2O

(2)使有机物碳链缩短的反应

①脱蔑反应:R—COONa+NaOH一丝〉R—H+Na2CO3

A

②水解反应：酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解

③煌的裂化或裂解反应：Cl6H34高温>C8H18+C8H16；C8H18高温>C4H10+C4H8

④氧化反应

=+

/\KMnO4（H）/=\

《尸CH2cH3--------------------►\2>—COOH

R—CH=CHT―坦如—RCOOH+CO2TRi—CH=CH—一红-RCHO+R2cHO

+

HZn/H2O

【例题精讲】

类型一、根据已知信息设计合成路线

IIO（）11

1.已知：（+I二*0,试写出以1，3一丁二烯和乙焕为原料（无机试剂及催化剂任用）合成

IIO（）11

的合成路线（用结构简式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件）

CHO

2.已知香草醛的结构简式为、,还知信息反应：CH3cHO+CH2OHCH2cH20H-H3c+出0。根据

0OH

H3CO

已有知识和题中信息，以香草醛和2-氯丙烷为原料，可合成香草醛缩丙二醇），写出合戊

°€H3

成流程图（无机试剂任选）

CH,OH

0NH,

H+/HO,设计由苯甲醇（入）为原料合成化

3.已知:J”,蒜A-------2-

RCN

H

的路线（其他试剂任选）。

、（）

4.结合已知反应，设计以乙醇和苯甲醛（CH。）为原料（无机试剂任选），制备^^CH=CH—1—（X'HCH

kJ2，

的合成路线。已知：RCHO+R-CH2CHO^^RCH^C-CHO+Hi()

R'

类型二、从题目的转化关系中提取信息设计合成路线

5.化合物F是合成某药物的中间体，其合成路线如下:

参考本题信息，写出以间二甲苯与H2NCH2cH3为原料制备下图有机物的合成线路（无机试剂任选）

6.G是合成某新型药物的中间体，如图是合成G的流程。

()()OHCH=CH2

已知：乙酸酎的结构简式为O以乙酸酎和为原料，制备()()CCH；j的部

CH.3—C—（）—C—CH3

分流程如下。请结合相关信息和已学知识，将合成路线补充完整（无机试剂任选）。

7.有机物G是合成免疫抑制剂药物霉酚酸的中间体，可由如下路径合成得到:

已知:直接与苯环相连的卤素原子难与NaOH溶液发生取代反应。根据已有知识并结合相关信息,设计以

Br

OH

HCHO为原料制备JCHgOCH的合成路线(无机试剂任选)

8.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:

ABC

HO

H0O'

F

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

O

NH

>O

oNH的合成线路(其他试剂任选)

【真题演练】

1.（2022年•浙江卷）某研究小组按下列路线合成药物氯氮平

NO2

CH3

S硝化氧化

\'

O

RCOOR'II/

已知：①CH2=CH2-V7R-C-N

催化剂\

HOCH^CH2N^

设计以CH2=CH2和CH3NH2为原料合成的路线（用流程图表示，无机试剂任选）

H3C-N^N-CH2CH3

2.（2022年•广东卷）基于生物质资源开发常见的化工原料，是绿色化学的重要研究方向。以化合物I为原料，可

合成丙烯酸V、丙醇vn等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。

选用含二个竣基的化合物作为唯一的含氧有机原料，参考上述信息，制备高分子化合物vin的单体。写出vni

的单体的合成路线（不用注明反应条件）

CH3

-[CH2—

X

0〃OCH2CH(CH3)2

w

3.（2022年•湖南卷）物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:

4.（2022年•山东卷）支气管扩张药物特布他林（H）的一种合成路线如下:

PhCH2O

C.H.OHPhCHXlDH207H+

A,B(CHq)飞百COOC2HE(C22H20O3)

9NaH△

PhCH2O'c

Br.（CHJCNHCHJh

_定条件，。0凡＞。3）

Pd-C

K,CO,H,

已知：I•PhOH+PhCH,Cl---0PhOCH,Ph-----fPhOHPh-=

22Pd-C

II.

0

R、NaHIICOOC2H5H,O/H+/R

PhCOOC,H+>CHCOOC,H.---------►—r——>PhCOCH、

25sR'/25Ph，VR△R'

R,R，=H,烷基，酰基R'

H

一宗冬件R、H、

4，用=烷基

R.Br+R,NHCH,Ph—'>N-CH2Ph-

III.JPd—C

根据上述信息，写出以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备合成的路线

5.（2022年•海南卷）黄酮哌酯是一种解痉药，可通过如下路线合成:

(l)NaOH

C浓HzSOt©(l)NaOH,熔融小(2)8》一定条件.CH3cH2coe1”

MSO3H⑵HC1⑶HC1，C7H6。3一(OCOCH2cH3

COOH

ABCDE

黄酮哌酯

的路线（其他试剂任选）已知:

设计以COOH+CO2

6.（2021年•山东卷）一种利胆药物F的合成路线如图:

OH

已知:

II.IIf

R-C-ORRm2R-C-NHR"

Br

HBr

℃OH

已知:-80,综合上述信息，写出由人彳和制

HBr,八.

而h八CBr

备OH的合成路线

7.（2021年•浙江卷）某课题组研制了一种具有较高玻璃化转变温度的聚合物P,合成路线如下:

Cui

已知:

以乙烯和丙焕酸为原料，设计化合物的合成路线（用流程图表示，无机试剂、有机溶剂任

OO

选）

8.（2021年•湖南卷）叶酸拮抗剂Alimta（M）是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酎为原料合成该化合物的路

线如图：

o

【经典模拟】

1.化合物H是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下:

)

CH3cHOBl)Cu(OHzN_CBr2/CCl4D

-2)1P~

'NaOH/H26C9HQc9H

△

K/C6H5的DK0H/C2H50H

NaOH/HO

已知：①RCHO+CH3cHO2RCH==CHCHO+H0

△2

②HI也"口

写出用环戊烷和2—丁快为原料制备化合物的合成路线（其他试剂任选）

2.PETG是一种新型材料，可回收利用，对环境不构成任何威胁，其结构简式如下:

o

n

e

-

OCH2"〈）—CH2—O—C~》一C-jOH

已知：RCOOR1+R2OH—*RCOOR2+R1OH(R,R1、R2表示煌基）。采用如下图所示的合成路线可合成PETG：

OOHC—CH2cHO

已知：II一定条件I请写出由D及其他必要物质可合成III的

CH3C—H+CH3CH0——*CH3CHCH2CHOc—CH?CHO

反应历程

3.高分子化合物I为重要的化工原料。其合成路线如下:

已知：①=出0；②R—Br空'R—CN上空j—COOH

参照上述合成路线，写出由1,3一丁二烯和乙烯为起始原料制备化合物（上空器的合成路线（无机试剂任选）

4.由煌A制备抗结肠炎药物H的一种合成路线如图所示（部分反应略去试剂和条件）:

(i)NaOH溶液(i)NaOH

KMnO4/

(ii)酸化C(CH3c。叨溶液,△

DirjEF

高温、高压（C7H8。）(ii)酸化

反应②

反应①

HNCOOHFe

Cl?2

B煌AOH"盐酸G

铁屑H

OHN、2Fe

已知：i.Qr58）2。》（y（）（）ccH；NH2

II.盐酸

已知：＜—易被氧化，苯环上连有烷基时再引入一个取代基，常取代在烷基的邻、对位，而当苯环上连

-COOH

竣基时则取代在间位。写出以A为原料（其他试剂任选）制备化合物LANH2的合成路线

5.物质J是一种药物合成的中间体，其合成路线如下（部分条件省略）:

C6H6。2

A

己知：RXNaCN.RCN」^RCOOH,设计以乙醇为主要原料制备C2H5coe1的合成路线（无机试剂任选）

6.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:

写出以C^CH-OH为原料制备

已知：R—OH+KHS一定条件＞R—SH+K0H,参考题干信息，

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）

7.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:

NaCrO

H3c227

H2SO4,A

DE

H.NOHHCl

C2H50H

H,C——CH,

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

OHOCH,CO()CH,CH

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）

8.磷酸氯喳可用于新型冠状病毒肺炎的治疗，磷酸氯喳可由氯唾和磷酸在一定条件下制得。氯唾J的合成路线

如图：

AFe/NH.Cl

COOGHs二甲醛

-26()七

已知：①当苯环有RCOO—、煌基、一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

有基团为一COOH、一NO?时，新导入的基团进入原有基团的间位；②苯酚、苯胺（（2^―NH,）易氧化。设计

CHjCOO—CH3co

以CHs为原料制备0cOOH的合成路线（无机试剂任选）。

9.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:

O

0+。。4

0

>D(C1(,H13NO2)-

(CHO)SOSOC1

----3---2---2►F------2►

A

so』

已知：CH3COOH,CH3coe1

设计由1,2一二澳乙烷合成CH3coe0CH3的合成路线（其他试剂任选）

10.化合物H是合成药物盐酸沙格雷酯的重要中间体，其合成路线如下:

已知:化合物—'是合成抗癌药物美发伦的中间体，请写出以=和△为原

料制备该化合物的合成路线流程图（无机试剂任用）

【常考题空5有机合成路线的设计】答案

类型一、根据已知信息设计合成路线

解析：CHz-CHCH=CH2和HOCH发生加成反应生成和潼单质发生加成反应生成

BrBrBrBrHOOH

ClBrBr

CH3CHCH3NaQHjl»&/A>CH3CH=CH2^*H3CCHCH2—

H3COOHOH

解析：根据信息反应和目标产物可知要合成目标产物，先合成II前者为所

HCW^J^CHO和CH2CH—CH3,

on011

给试剂。主要是合成后者I,根据已有知识可逆向思维

CH2CHCH3

CH2CHCH3--CH2—CH—CH--CH=CHCH<—CH—CH—CH。

IIII3233I3

OHOHBrBrCl

OHOH

化反应得到，COOH可由O-1HCN发生水解反应得到，O_1HCN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。

()/CuCT'H。①Ag(NH：s)2()H

2CH=CHCH()

CH3CH2()H-CH3cH()

△NaOH溶液/△②H

4.

CH=CHC()()HCH3cH2()H

CH=CHC()()CH2CH3

浓H2s(%/△

解析：将目标产物水解可得-CHC()()H和CH3cH2OH,利用题目信息可知用H()和

CH3CHO在碱性条件下发生已知信息的反应得到(][CH=CHCH(),进一步把醛基(—CHO)氧化成

—COOH即可生成J]「CHr,HC()()H,即可设计出相应的合成路线。

解析：由原料和产物对比分析，间二甲苯需要先引入硝基，后经过氧化将一CH3转化为一COOH,与SOCb发生

取代反应得到酰氯，然后可以与氨基发生反应脱HC1生成肽键。

解析：参照流程图中A—B—C和D—E可写出合成路线。即乙酸苯酯在氯化铝作用下发生重排，生成

OH()()CCH3

(I),I在浓硫酸作用下与（11）,n在矩催化下和H2反应生

COCH3COCH3

()()CCH3

（111）,最后111在浓硫酸作用下发生消去反应生成目标产物

CH=CH

on2

OHOH

OH

H2Pd-C/：

OH------------OHI(.H2OOCH

MgOA浓琥酸匕（先酯化后除去

①新制CU（OH）2悬浊液△

HCHOHCOOH

②H+

漫原子也可）

解析：分析①：目标有机物与原料的结构及差异

物质结构简式结构1结构2结构3结构4

0H苯环

目标ICH>OOCH亚甲基

占一羟基一OH甲西史酯基HCOO一

有机物0—CH2—

OH

苯环2个澳原

原料1羟基一0H

子一Br

Br0

原料2HCHO醛基一CHO

差异目标有机物比原料1少2个渡原子，多了侧链一CH2OOCH（位于羟基的邻位）

分析②：从表中分析来看，目标有机物中的结构1与结构2在原料1中都存在，因此不需要转变。目标有机物中

的结构3和结构4合起来为一CHzOOCH,即为酯类，因此需要用HCOOH与一CH20H反应得到。分析原料可知，

HCOOH可由HCHO经氧化得到。而一CH20H可由一CH2cl经水解得到，因此如何引入一CH2cl是关键，此基

团可由一CH3通过氯代得到，但根据已学的知识在苯环上引入一个一CH3无法实现，此时需要应用其他方法。分

析有机物G的合成路线，可知D—E引入了一CH2C1,问题得到解决。目标有机物中没有澳原子，而原料1中有

澳原子，因此必须想办法将其去掉。回忆所学知识，没有这方面的讲解，故必须在题中寻找，发现C—D可实现

这一转化。分析③：由分析②可知，有3个顺序需要确定，一是引入一CH2CI,二是除去澳原子，三是酯化反应。

从有机物G的合成路线中C-E看，会误认为可以先除去澳原子，再引入一CH2CI,出现这样的错误是由于没有

弄清反应的原理，D物质中一OH的邻、对位已部分被其他基团占据，故再引入一CFhCl,不会出现大量副产物，

OH

BrOH

而若先除去修中渡原子，则得到［6，此时再引入一CH2C1,会产生大量的副产物，故应引入一CH2cl之后

Br

再除去添原子。由题给信息知在引入一CH2cl之后，可在NaOH溶液中水解（此时苯环上的混原子不水解），使

—CH2cl转变为一CH2OH,再进行酯化反应和除去液原子即可。

o/OH

Q浓硫酸HBrCHQOCCH2coOCH3\1)CO(NH2)2\/-N

8・CH3cH2cH20Hl3cHZHz^^^^CHsCHBrCHs------------------------------QAHCI>/A_xh0

△催化剂、△/>-O2)H(1/斤N

o'0H

解析参考流程信息知，可将CH3cH2cH20H转化为CH3CHBrCH3,再与CH3OOCCH2coOCE