2025高考备考教案化学第7讲 有机合成推断与路线设计

第九章有机化学基础

第7讲有机合成推断与路线设计

收惭■事命■时:

课标要求核心考点五年考情核心素养对接

有机综

每年必考

合推断

1.认识有机合成的关键是1.证据推理与模型认知：能

2023湖南,T18；

碳骨架的构建和官能团的通过分析有机物的结构特

2023年6月浙江，

转化，了解设计有机合成点，对有机合成路线中涉

T21；2023年1月浙

路线的一般方法。体会有及的中间产物进行正确推

江，T21；2023江

机合成在创造新物质、提导；能结合陌生复杂信息

苏，T15；2023海

高人类生活质量及促进衽或陌生反应信息对有机化

南，TI8；2023C

会发展方面的重要贡献。合物的组成、结构、性质

东，T20；2022r

2.能基于官能团、化学键和反应进行系统推理，对

东，T21；2022湖

的特点与反应规律分析和有机化合物的有机合成路

有机合成南，T19；2022山

推断含有典型官能团的有线进行综合推断、设计或

路线设计东，T19；2021全国

机化合物的化学性质。根评价。

甲,T36；2021山

据有关信息书写相应的反2.科学态度与社会责任：具

东，T19；2021海

应式。有“绿色化学”观念，能

南，T18；2021湖

3.能综合应用有关知识完运用所学知识分析和探讨

南，T19；2021T

成推断有机化合物、检验某些化学过程对人类健

东,T2I；2021河

官能团、设计有机合成路康、社会可持续发展可能

北,T18；2020ill

线等任务带来的双重影响

东，T19；2020海

南，T18

1.非选择题侧重以“陌生有机物”的合成路线为载体，创设

新情境，综合考查的机合成与推断。具中，的机合成路线的

设计是命题热点，重点考杳学生对新信息的接受和处理能

命题分析预测

力、知识迁移应用能力以及分析推理能力。

2.预计2025年高考可能会加强与其他模块的融合，考查物质

结构、原因分析等

知识导图教材读薄

考点I有机综合推断

---------------:教材帮;读透教材融会贯通

知识整合

I.根据反应现象推断有机物含有的常见官能团或结构

反应现象有机物含有的常见官能团或结构

溟水褪色碳碳双键、碳碳三键、酚羟基、醛基等

碳碳双键、碳碳三犍、醇羟基、酚羟基、醛基、

酸性KMnCh溶液褪色

苯的同系物（与苯环相连的C上有H）等

酸性KMnCh溶液褪色，澳的CCL

羟基、苯的同系物（与苯环相连的C上有H）

溶液不褪色

遇FeCb溶液显紫色或加入浓泣水产

酚羟基

生白色沉淀

醛基（如醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、

生成银镜或砖红色沉淀

麦芽糖等）

与Na反应产生气体（％）羟基、竣基

加入碳酸氢钠溶液产生气体（C02）瘗基

与少量碳酸钠溶液反应，但无气体

酚羟基

放出

遇浓硝酸变黄含有苯环结构的蛋白质

2.根据有机反应中的定量关系推断化学反应

物质化学反应定量关系

与X2、HX、电等加成

烯建1mol—c—c--〜1molX(HX、

2H2)

（X=C1、Br、I）

与X2、HX、H2等加成

焕煌

1mol—<^c-〜“12molX2(HX、H2)

（X=C1、Br、I）

与Na、HX(X=C1.1mol—OH~•ImolNa-[210.5_molH2

醉

Br>I)反应1mol—OH--1molHX

与银氨溶液或新制氢氧化

醛1mol—CHO〜2molAg或1molCU2O

铜悬浊液反应

1molHCHO〜4molAg或2molC112O（1molHCHO相

当于含2moi-CHO）

与、反

Na2co3NaHCCh1mol—COOH〜0.5molNa?CO^（3|0.5molC02

竣酸

应，醋化反应

1mol—COOH〜1molNaHCOL⑷1molCO2

1mol—OH〜1molNa〜[5]（）.5molH2

与Na、NaOH、Na2cCh

酚1mol—OH〜1molNaOH

反应

1mol—OH〜⑹1molNa2co3

苯与Hz的加成1molC6H6〜3molHz

1mol-COOR（醇酯，R为烷基，后同）〜1mol

NaOH

酯与NaOH反应

1molRCOO—Ph（酚酯，Ph为苯基,后同）〜⑺2

molNaOH

1molR—X（X=C1、Br、I）-1molNaOH

卤代燃与NaOH反应

1molPh—X（X=CLBr、I）〜⑻2molNaOH

3.根据反应条件推断反应类型

见热点14常考的有机反应类型

4.根据官能团的衍变推断反应类型

5.以题给“已知”中的信息推断

以信息反应为突破口进行推断其实是一个拓宽视野和“模仿”的过程，解题时首先应确定

合成路线中哪一步反应是以信息反应为模型的，可通过对比特殊的反应条件进行确定，也

可通过对比信息反应及合成路线中反应物和生成物的特殊官能团进行确定；然后分析信息

反应中旧键的断裂和新键的形成，以及由此引起的官能团转化，将其辽移应用到合成路线

中，即可推出物质的结构，

（----------------------------）高考帮）研透高考明确方向------------------------------'

命题点有机综合推断

1.［以煌为基础的有机推断］［全国IH高考］氟他胺G是一种可用于治疗肿瘤的药物。实验室由

芳香煌A制备G的合成路线如下：

中苯环上的氢原子，分别得到4种、4种、2种同分异构体，共有10种，则H可能的结构

有9种。(6)对比原料和目标产物，目标产物在苯甲配的对位引入了一NHCOCHm结合

题干中合成路线的信息，运用逆合成分析法，首先在苯甲醍的对位引入硝基，再将硝甚还

O

原为氮基，最后与C1-C-CH,发生取代反应即可得到目标产物。

命题拓展

(1)A的名称为甲苯；AT最多有13个原子共平面。

(2)④的反应类型：还原反应.

(3)E中官能团的名称为氨基、碳氟键。

2」以母的衍生物为基础的有机推断］［2022北京］碘番酸是•种口服造影剂，用于胆部X一射

线检查。其合成路线如图：

OO

已知：RCOOH+R2COOH催化剂R*-C-O-C—R24-H2O

(1)A可发生银镜反应，A分子含有的官能团是隧基.

(2)B无支链，B的名称是正丁酸。B的一种同分异构体，其核磁共振氢谱只有一组

峰，结构简式是，，。

CHOCHO

(3)E为芳香族化合物，E-F的化学方程式是一，皿。

(4)G中含有乙基，G的结构简式是一、

(5)碘番酸分子中的碘位于苯环上不相邻的碳原子上。碘番酸的相对分子质量为571，J

的相对分子质量为193。碘番酸的结构简式是

(6)口服造影剂中碘番酸含量可用滴定分析法测定，步骤如下。

步骤一：称取“mg口服造影剂，加入Zn粉、NaOH溶液，加热回流，将碘番酸中的碘完

全转化为I，冷却、洗涤、过滤，收集源液。

步骤二：调节滤液pH,用》molLrAgNO3标准溶液滴定至终点，消耗AgNQ?溶液的体积

为cmLe

571几

已知11服造影剂中不含其他含碘物质。计算口服造影剂中碘番酸的质量分数.

—70—

解析据反应条件可知，E-F为硝化反应，J中苯环上两个取代基相间，结合（3）中信息

cnaj""

可推知E为:）,F为1N“；根据A可发生银镜反应，B无支链，可推出A为

CH3cH2cHzCHO、B为CH3cHzcH2coOH,B发生已知信息中的反应得到的D为

00

CHsCH2cHz-C-O-C-CHzCHzCH,；D和F发生反应生成B和G,根据G的分子式及G中

酸）。（2）B为CIbCH2cH2coOII,名称为正丁酸，其同分异构体中只有--种环境的

arn

氢，说明结构对称，为讨。（3）E—F为6与发烟硝酸发生硝化反应生成”和水。

戈"乂:"和硝酸银之间存在关系:

HR

（6）由题给信息可知，

~3AgNC）3,由滴定消耗cmL〃mol・Li硝酸银可知，碘番酸的质量分数为

bmolLLxcxlO3Lx|x571gmol157ibc

3

axio-3g

\

NH

3」以胺、酰胺为基础的有机推断］［全国I高考］有机碱，例如二甲基胺（/）、苯胺

（C-NHZ）、毗唯（

）等，在有机合成中应用很普遍，目前“有机超强碱”的

研究越来越受到关注。以卜.为有机超强碱F的合成路线

aA5

66

已知如下信息:

ciri

CCl,COONa

H2C=CH2,.>△

Qj乙一nz—H1Rff/△

K>riNaOHRI

X，+RNH,

芯T/=NR

②R2Cl

③苯胺与甲基毗咤互为芳香同分异构体

回答下列问题:

(1)A的化学名称为二氯乙烯。

CIK/CI醇

+KOHZ2\+KC1+H20

(2)由B生成C的化学方程式为(I'―'(I(I㈠

(3)C中所含官能团的名称为碳碳双键、碳氯键。

(4)由C生成D的反应类型为取代反应.

(5)D的结构简式为00。

ClC1

\/

C-C

解析结合A的分子式和已知信息①可知A的结构式为HCl,B的结构简式为

结合D+E——»F、E和F的结构简式、已知信息②以及D的分子式可确定D的

结构简式为66；

结合B、D的结构简式以及B->C发生消去反应可确定C的结

构简式为,(1)由A的结构式可确定其化学名称为三氯乙烯。(2)由B、C的

结构简式可确定反应时一分子B消去一分子HC1,由此可写出反应的化学方程式。(3)根

据C的结构简式可知C中含有碳碳双键和碳氯键两种官能团。(4)C与二环己基胺

)发生取代反应生成D。

考点2有机合成路线设计

；教材帮;读透教材融会贯通、

知识整合教材读厚I

1.有机合成的基本思路

说明（1）从原料出发选择正向合成线路：对比原料分子和产物分子在碳骨架和官能团方

面的异同一有目的地选择每一步转化反应。

（2）从目标产物出发选择逆向合成线路：目标产物的适当位置断裂化学键一较小中间体

1-更小中间体2T……T基础原料。

2.有机合成的主要任务

（1）构建碳骨架

目标常用反应

增长加成反应：碳碳双键或碳碳三键或醛基+HCN（增加一个碳原子）：

碳链羟醛缩合（增加多个碳原子）

缩短

氧化反应：碳碳双键或碳碳三键或苯的同系物+酸性高锌酸钾溶液

碳链

碳链/COOHCOOH

成环（环）加成反应：狄尔斯-阿尔德反应（如1+/_±_CJ）

（2）引入官能团

目标常用途径或反应

碳碳双键或

卤代烧或醉的消去反应；烷炫裂化；焕煌不完全加成

碳碳三键

烯点或块煌与X2、HX加成；烷烧、苯环的卤代反应；醇与HX的取代

碳卤键

反应

羟基卤代燃或酯水解；醛基或段基还原；烯燃与水加成

醛基或酮族基醉的催化氧化；碳碳双键被氧化

酯基、酰胺基、鼠基（一CN）、一CCh水解；醛基、碳碳双键、碳碳三

竣基

键、米的同系物等的氧化

酯基酯化反应

酸键羟基间脱水

酰胺基股基与氨基间脱水

氨基硝基、制基（一CN）加氢还原、R—X与NE反应

（3）官能团的保护

常用保护技巧：①选择合适的氧化剂（或还原剂）。②合理安排官能团转换反应的先后顺

序。③合成前引入保护基，合成后脱除保护基。

先将羟基转化为酸键，使醇或酚转化为在一般反应条件下比较稳定的酸。相

羟基的保关合成反应结束后，再在一定条件卜脱除保护基，恢复羟基。

护引入保护基合成反应脱除保护基

K—0HR—0—R'->••••••―►R”一0—R'

R”—0H

（1）先与盐酸反应转化为盐，待氧化其他基团后再与NaOH溶液反应重新转

化为氨基；

氨基的

<2）注意官能团的转化顺序。如在对硝基甲米介成对氨基苯甲酸的过程中应

保护

先把一C%氧化成一COOH,再把一NO2还原为一NH2，以防止KMnC）4氧化

一CH.：时，一NHz（具有还原性）也被氧化

先与卤素单质、卤化氢等发生加成反应，待氧化其他基团后再利用消去反应

将其重新转化为碳碳双键，如：

碳碳双键\/IIII

C=C+BG►—C-C—；—C-C—十

的保护IIII

BrBrBrBr

+ZnlJr2

OR'

/

R—€H

醛基的

醛与醇反应生成缩醛：R—CHO+2R'OH—►OR'+H2O,生成的缩醛

保护

比较稳定，与稀碱溶液或氧化剂均难反应，但在稀酸溶液中微热，缩醛会水

解为原来的醛

（4）苯环定位的原则

苯环上原有取代基能影响新导入取代基在苯环上的位置，常见基团的影响如表：

原有取代基定位基

一0一、一NR2、一NH2、一OH、一OCFh、—NHCOCH^—OCOCFh、

邻、对6

—CH3S—CH^=CH2、—Ph（苯基）、一F、—Cl>—Br、—I

一NO?、一CN、一SOH—CHO、一COR、一COOH、一COOR、一

间位

CONH2S—CF3、—CC13

3.有机合成的线路优化（绿色理念）

(1)步骤少、副反应少、产率高。

(2)反应物、溶剂和催化剂尽可能廉价易得、无毒。

(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。

知识活用教材读活I

I.下列合成路线中不可行的是（C）

ClCl

A.用氯苯合成环己烯：6♦NaOH,醇Qi

催化剂-A

B.用乙烯合成乙酸：

H0,催化剂nr.)n傕价剂

2，

CH2^CH2---------X2H3CH2OH212_CH3CHO221J2__1CH3COOH

△,加压一~△*

C.用乙烯合成乙二醇：cih-CH,

电，催化剂CH3cH2cle心40出1420HoeH2cH20H

△hv△

2.设计合成路线完成下列转化。

(1)I碳骨架的建构I由乙醇得到乳酸(a-羟基丙酸)。

、+、

CunVAPHrlCN,H20,H,

CH3cH20H“以egCH3cH0p'CH3cH(OH)CN------------,CH3CH(OH)COOH

A—0?4

(第三步通常由已知给出)

(2)［引入官能团］由1—丙醇得到丙块。

CH,CH—CH2Br

浓硫酸NaOH的醇溶液

CH3cH2cH20H------->CH3cHCH2股Br---------------->CHjC-CH

△△

3.设计合成路线完成卜列转化。

(1)［双键的保护］利用酸性高镒酸钾溶液,实现转化(其他试剂任选)：

CH2^=CH—CH2—CHO->CH2^=CH—CH2—COOHo

CHj—CH—CH,—CHOCH>—CH—CH：—COOH

HBr

CH2^=CH—CH2-CHQ,BrKMnOz/H+

NaOH的醉溶液H+

-------------->CH2^=CH—CH2—COONa2CH2^CH—CH2—COOH

△

(2)［羟基的保护］已知:

OHOH

请写出以CH,为初始反应物合成COOH的路线。

(3)［氤基的保护］写出CH，Y3-NO2合成HOOC-Q-NHz的路线。

CH»-^2y-NO«HO(X：—^2y~NO«HOOC—NH,

(4)［醛基的保护］已知:

浓/酸

IJAHI

2K-C—OR,----IU：II,OII«

请以C2H5COCH2COOH为初始反应物，经三步反应合成有机物C2HseOCH2cH2OH,写出

合成路线。

CJIOU

CHCOCHCOOH5

252浓硫酸

OC2Hs

LiAlIL

c2H5—c—CH2—COOC2H

OC2H5

OC2Hs

H,0

C2HS—C—CH,CH,()H

I..,,+

OC2H5

C2H5COCH2CH2OH

f----------------------------)高考帮)研透高考明确方向-------------------------------

命题点有机合成路线设计

I.［苯环的定位］［2023湖南］含有毗喃蔡醍骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活性，

种合成该类化合物的路线如下(部分反应条件已简化)：

回答下列问题:

H,COBr

w

(I)B的结构简式为3

(2)从F转化为G的过程中所涉及的反应类型是一消去反应、加成反应。

(3)物质G所含官能团的名称为雁键、碳碳双键。

OH

HOOC

(4)依据卜述流程提供的信息,下列反应产物J的结构简式为°

HOOC-COOHTr-J

(5)下列物质的酸性由大到小的顺序是③，①〉②(写标号)。

①0-SOJH

②H3C—(^-SO3H

@GC-H0-SdH

(6)V、(吠喃)是一种重要的化工原料，其能够发生银镜反应的同分异构体中，除

H2C=€=€H-CHO外，迈有4种。

(7)甲苯与汰在FeBc催化下发生反应，会同时生成对溟甲苯和邻澳甲苯。依据由C到D

的反应信息，设计以甲苯为原料选择性合成邻澳甲苯的路线(无机试剂任选)。

HCOBr

3XX

解析(1)根据E、F的结构简式，结合B的分子式可推知B为OH(2)

由F、中间体、G的结构可知，F先发生消去反应得到中间体，中间体再与。关喃发生加成反

应得到(G).(3)物质G的结构简式为含有的官能闭有酰林、

HOOCn

碳碳双键。(4)HOOC^^COOH和口发生类似中间体G的加成反应得到川M*”,

OH

HOOC

IKMIC

MMM：HQ发生类似GH的反应得到HOOC故产物J的结构简式为

HOOC

OH

HOOCo(5)F的电负性大，一CF3为吸电子基团，由于诱导效应使中

0—H键极性增强，一CH；为推电子基团，由于共版效应使O—H键极性减弱，故酸性：

s0jH

EC—O-SO3H>O_>H3CY2)-SO3H。(6)，乙的不饱和度为3,其同分异

构体能发生银镜反应，则含有醛基，除了HzC-CYH-CHO外，还有HCK-CHzCHO、

CH,

,共4种。(7)由CD可知，一SO3H取代6中

CH,—<«：—CHO、

CH3CH3

XII

—CH3的对位，则先令41和浓硫酸发生取代反应生成S6H,SO3H再和液澳发生

CH3

CHS

取代反应生成SOjH

2」碳骨架的架构］［2023湖北］碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工

原料乙烯出发，针对二酮H设计了如下合成路线：

HBrMg

ILC=CILCHCHBrCH3cH2Mg

32无水乙微

ABC

H.COH

l)ClhCOCH1,无水乙醛AL。、

2)H?O.H“CH3△

D

CHH.COH

3KMnO'XCH.

4等回

NaOH溶液HOCH,

0~5r

F

回答下列问题:

(I)由ATB的反应中，乙烯的碳碳兀键断裂(填“冗”或)。

(2)D的同分异构体中，与其具有相同官能团的有种(不考虑对映异构)，其中核磁

CH,

CH»—€—CH,OH

共振氢谱有三组峰，峰面积之比为9：2：I的结构简式为。

(3)E与足量酸性KMnO4溶液反应生成的有机物的名称为乙酸、丙酮。

H,CCH

CH—C

（4）G的结构简式为io

CH.0

（5）已知：2HQX人CHsNaOH溶液比c/OkCHHO,H在碱性溶液中易发生分子

：+2

△~~,

CH

内缩合从而构建双环结构，主要产物为I（H，^b）和另一种a,。一不饱和酮J,J的

结构简式为*加。若经此路线由H合成I,存在的问题有ab（填标号）。

a.原子利用率低b.产物难以分离

c.反应条件苛刻d,严重污染环境

解析（1）A-B为碳碳双键的加成反应，故断裂的化学犍为乙烯的碳碳五键。（2）由D

的姑构简式可知，D的分子式为C5H12O,与其具有相同官能团的为CjHnOH,由于

CsHiQH共有8种结构，除去D本身，满足条件的D的同分异构体有7种，其中核磁共振

CH>

CH,—C—CH2OH

氢谱有三组峰，峰面积之比为9：2：1的结构简式为CH,。（3）E为

H,CCH,

CH,,与足量酸性KMnCh溶液反应时，发生氧化反应，碳碳双链断裂，生成

O

CH3coOH和CHs-C-CE,其名称分别为乙酸和丙酮。（4）根据D->E、F-G的反应条

件可推知F-G与D-E6勺反应类型相同，均为醇的消去反应，再结合H的结构简式分析

HQ‘CH?

CH—C

可得G的结构简式为CH,o（5）由题目信息可知，另一种a,0—不饱和酮J

的结构简式为电经此路媒由H合成I,生成的两种产物均为不饱和酮，二者互

溶，难以分离，且由于有利产物生成，原子利用率较低，故选ab。

方法点拨

解答有机合成路线设计题的莒见方法

此类试题情境新颖，体现化学的应用性，拓宽学生视野，但不用纠结于情境，灵活运用正

推法和逆推法即可，具体如下：

才而累«柯」¥¥!工礼」建在相奚坡计合及冬

目标产他「1方$后4H反应L

—

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1II1I—

X

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9件£r

（一师■—・MO：

I」成环、开环］［2022全国乙］左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一，以下是其盐

酸盐（化合物K）的•种合成路线（部分反应条件已简化，忽略立体化学）：

已知：化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。

回答下列问题：

（1）A的化学名称是3一氯内烯（或3一氯一I—丙烯）。

（2）C的结构简式为.

浓硫酸

（3）写出由E生成F反应的化学方程式3:~~~=。

甲苯

（4）E中含氧官能团的名称为羟基、粉基.

（5）由G生成H的反应类型为取代反应,

（6）I是一种有机物形成的盐，结构衙式为K+L，I。

（7）在E的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为10种。

a）含有一个苯环和三个甲基；

b）与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳；

c）能发生银镜反应，不能发生水解反应。

上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢（氢原子数

3-氮丙始

（或3-氯-1-丙烯）

4侬

ANaNHj甲基;

在基取代反应（葡化反应）

F（GHJNH

1)30%Naco卜

2C..H.A

2)H；对口甲家

取代反应

OH\

S0cliCMKNO]

C.jH^ClNO

G甲笨

甲笨

2）异丙即盘破L0

（7）在E的同分异构体中,除苯环外还有2个不饱和度、5个碳原子。与饱和碳酸氢钠溶

液反应产生二氧化碳，说明有一COOH（1个一COOH有I个不饱和度）；能发生银镜反

应，不能发生水解反应，说明有一CHO（1个一CHO有1个不饱和度）；又含有一个笨环

和三个甲基，三个一CM均连在革环上，苯环上还含有一个一H,故按一H、一CHO、—

COOH在苯环上的位直变化，先定一H、—CHO（邻、间、对位），再定一COOH,即

H

H

31_2

CHO、H-0-CHO,一共有10种。同分异构体经银镜反应后放

CHO、

化，一CHO变为一COOH,核磁共振氢谱显示有四组氢，则酸化后的分子只能是轴对称分

★

HOOCIC(OOH

子，为或HOOCCOOH。

方法点拨

有机合成中碳骨架的改变

主要形式常见反应类型或典型反应

（I）醛、酮与HCN的加成反应可使醛、酮增加1个碳原子。

增长

OH

I

碳链OCH,CH

如CH.CH+HCN------>CN

(2)卤代烧与块钠反应可使碳链增加2个或2个以上碳原子。如澳乙烷与丙

恢钠的反应：CH3cH2Br+CH3o=CNa——•cihgccihcih4-NaBro

(3)醛与醛之间的羟醛缩合反应实际上是建与醛的加成反应，醛基邻位碳原

子上的氢原子(a-H)较活泼，能与另外一分子的醛基发生加成反应。如

IIciL-cii—on

CH3cH0+CHa—CH