高考有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的常用方法

本文格式為Word版，下載可任意編輯——高考有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的常用方法有機(jī)合成的文化的構(gòu)成與訓(xùn)練

有機(jī)合成題，近幾年的XX高考題中，重現(xiàn)率幾乎百分之百，從04年的“由丁二烯通過(guò)雙烯合成，制備甲基環(huán)己烷〞到05年的“以溴代甲基環(huán)己烷為原料合成6－羰基庚酸〞，每年的命題方式、形式略有變化：04年重點(diǎn)在推斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)，書(shū)寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和化學(xué)方程式；05年著重在設(shè)計(jì)合成流程圖，具有新意，但難度太大；06年有所改進(jìn)。一、要講技巧，更要講思想。㈠有機(jī)合成的重要意義

有機(jī)合成是有機(jī)化學(xué)的核心。學(xué)習(xí)和研究有機(jī)化學(xué)的目的，最終是為了合成自然界已存在的和自然界并不存在而人為設(shè)計(jì)的具有特定結(jié)構(gòu)，因而具有特定性能和用途的有機(jī)化合物以造福人類(lèi)?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的三千多萬(wàn)種物質(zhì)中，絕大部分是科學(xué)家合成的有機(jī)物。

在1828年武勒開(kāi)始有機(jī)合成直至本世紀(jì)60年代之前，人們一直是從原料開(kāi)始，逐步經(jīng)過(guò)碳鏈的連接和官能團(tuán)的安裝最終完成的。但由于沒(méi)有通用的思維規(guī)范，其設(shè)計(jì)過(guò)程往往需要相當(dāng)豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，十分困難。1964年E.J.Corey首創(chuàng)用逆推的方式設(shè)計(jì)合成路線，由于他獨(dú)特的操作方式，高度規(guī)范合成設(shè)計(jì)的程序，并使其具備了相對(duì)固定的規(guī)律思維推理模式，因而易學(xué)易用，大大推動(dòng)了這一學(xué)科的發(fā)展。E.J.Corey也因此獲得了1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

人們對(duì)有機(jī)產(chǎn)品的研究，已經(jīng)達(dá)到一個(gè)較高的水準(zhǔn)了。假使預(yù)計(jì)某種結(jié)構(gòu)的有機(jī)物具有某項(xiàng)特別用途，或特別性質(zhì)，接下來(lái)的問(wèn)題就是如何尋覓適合的原料，采用合理的合成路線，來(lái)合成該物質(zhì)了，所以有機(jī)合成具有廣闊前景。㈡有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)原則

①原理正確、步驟簡(jiǎn)單（產(chǎn)率高）②原料豐富、價(jià)格低廉③條件適合、操作便利

④產(chǎn)物純凈、污染物少（易分開(kāi)）二、有機(jī)合成題的訓(xùn)練方法

首先要把握“學(xué)情〞，對(duì)癥下藥，進(jìn)行針對(duì)性的講解和訓(xùn)練；其次要用經(jīng)典的例題，特別是近三年的高考題進(jìn)行典型引導(dǎo)，以建構(gòu)有機(jī)合成的“模型〞；再次要充分利用各類(lèi)有機(jī)框圖題，進(jìn)行逆向思維，即以這類(lèi)題為“素材〞，靈活地進(jìn)行合成路線的訓(xùn)練。㈠學(xué)生中存在的問(wèn)題

①官能團(tuán)的引入、消除“硬裝斧頭柄〞。究其原因是學(xué)生有機(jī)基本反應(yīng)類(lèi)型把握不扎實(shí)。②步驟先后隨心所欲。究其原因是沒(méi)有很好理解有關(guān)官能團(tuán)的相互影響等知識(shí)。

③合成“繞圈子〞看不出是為了保護(hù)官能團(tuán)。究其原因是思路狹窄，沒(méi)有理解條件對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的影響。

④題給信息不能很好的吸收應(yīng)用。究其原因是對(duì)題給信息解讀不夠，審題也不嚴(yán)密。當(dāng)然，也和教師給學(xué)生相關(guān)的訓(xùn)練太少有關(guān)。不妨把經(jīng)常出現(xiàn)的信息歸納整理給學(xué)生。㈡有機(jī)合成的常見(jiàn)題型

①給定原料、指定目標(biāo)分子，設(shè)計(jì)合成路線，要求書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式。

例如：以乙烯為初始反應(yīng)物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)，已知兩個(gè)醛分子在一定條件下可以自身加成。下式中反應(yīng)的中間產(chǎn)物（Ⅲ）可看成是由（Ⅰ）中的碳氧雙鍵開(kāi)啟，分別跟（Ⅱ）中的2-位碳原子和2-位氫原子相連而得。（Ⅲ）是一種3-羥基醛，此醛不穩(wěn)定，

受熱即脫水而生成不飽和醛（烯醛）：

請(qǐng)運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)和上述給出的信息寫(xiě)出由乙烯制正丁醇各步反應(yīng)的化學(xué)方程式(不必寫(xiě)出反應(yīng)條件)_________________________________________；

②給定原料、指定目標(biāo)分子，設(shè)計(jì)合成路線，要求寫(xiě)出合成路線的流程圖。例如：6－羰基庚酸是合成某些高分子材料和藥物的重要中間體。某試驗(yàn)室以溴代甲基環(huán)己烷為原料合成6－羰基庚酸。

請(qǐng)用合成反應(yīng)流程圖表示出最合理的合成方案（注明反應(yīng)條件）

提醒：①合成過(guò)程中無(wú)機(jī)試劑任選，②如有需要，可以利用試卷中出現(xiàn)過(guò)的信息，③合成反應(yīng)流程圖表示方法例如如下：

③給定原料、目標(biāo)分子和合成路線，完成中間體和補(bǔ)充反應(yīng)條件，書(shū)寫(xiě)有關(guān)方程式。例如：利用自然氣在一定條件下可合成多種有機(jī)物，以下是一種合成路線的流程圖，其中：C是B在少量H2SO4及50℃~60℃條件下生成的三聚物；E是一種極易與血紅蛋白結(jié)合使人中毒的氣體；F是D的鈉鹽；G是兩分子F脫去一分子氫的縮合產(chǎn)物。

（1）寫(xiě)出以下物質(zhì)的主要成分的化學(xué)式：自然氣：，混合氣體：，E

（2）寫(xiě)出以下物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A：D：F：（3）寫(xiě)出以下反應(yīng)的化學(xué)方程式，并指明反應(yīng)類(lèi)型：

B→C：屬于反應(yīng)A+H：屬于反應(yīng)

㈢指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用有機(jī)合成常用解題方法

①順推法

此法是一種正向思維方法，其特點(diǎn)是從已知原料入手，先找出合成最終產(chǎn)物所需的下一步產(chǎn)物（中間產(chǎn)物），并同樣找出它的下一步產(chǎn)物，如此繼續(xù)，直至到達(dá)最終產(chǎn)品為止。其思維程序可概括為：原料→中間產(chǎn)物→產(chǎn)品。

②倒推法

又稱逆向合成，其特點(diǎn)是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，先找出產(chǎn)物的前一步原料（中間產(chǎn)物），并同樣找出它的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達(dá)簡(jiǎn)單的初始原料為止。其思維程序可

概括為：產(chǎn)品→中間產(chǎn)物→原料，實(shí)現(xiàn)途徑有兩條：①是涉及到碳骨架的變化②是碳骨架不變，只是官能團(tuán)的改變。

③順推、倒推法結(jié)合運(yùn)用

先用“順推法〞縮小范圍和得到一個(gè)大致結(jié)構(gòu)，再用“倒推法〞來(lái)確定微弱結(jié)構(gòu)。這樣，比單一的“順推法〞或“倒推法〞快速而確鑿。

附：

有機(jī)合成專(zhuān)題學(xué)案

從給出的原料出發(fā)，運(yùn)用有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成路線，合成繁雜的有機(jī)物，稱之為有機(jī)合成。在設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線時(shí)，要從原料與產(chǎn)品的組成和結(jié)構(gòu)的差異入手，運(yùn)用試題給出的信息，以被合成的繁雜有機(jī)物為起點(diǎn)，找出產(chǎn)物和原料的各種中間產(chǎn)物，依次向前倒推的逆向思維方法，是設(shè)計(jì)合成路線的科學(xué)思維方法。這其中涉及到官能團(tuán)的引入、消除和衍變（包括位置的改變）、保護(hù)以及碳鏈的改變等。

一、有機(jī)合成相關(guān)知識(shí)歸納（寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式）

㈠官能團(tuán)的引入：①引入羥基——OHa.烯烴與水加成；b.醛、酮與H2加成；c.鹵代烴堿性水解；d.酯的水解

②引入鹵原子——Xa.烴與X2取代；

b.不飽和烴與HX或X2加成；c.醇與HX取代等。③引入雙鍵

a.某些醇的消去；b.鹵代烴的消去；c.某些醇的催化氧化。㈡官能團(tuán)的消去：

a.通過(guò)加成消去不飽和鍵。

b.通過(guò)消去或氧化或酯化等消去羥基（——OH）c.通過(guò)加成或氧化等消去醛基（——CHO）d.通過(guò)與堿石灰共熱消去羧基（制CH4）㈢官能團(tuán)的衍變：

根據(jù)合成需要（有時(shí)題目信息會(huì)明示某些衍變途徑），可進(jìn)行有機(jī)物的官能團(tuán)衍變，以使中間物向產(chǎn)物遞進(jìn)。常見(jiàn)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：

②通過(guò)某種化學(xué)途徑使一個(gè)官能團(tuán)變?yōu)閮蓚€(gè)，如：由CH3CH2OH轉(zhuǎn)變?yōu)槎纫彝樵俎D(zhuǎn)變?yōu)橐叶?/p>

③通過(guò)某種手段，改變官能團(tuán)的位置。例如伯醇轉(zhuǎn)化為仲醇

例題：據(jù)報(bào)道，目前抑制結(jié)核桿菌的藥物除雷米封外，PAS—Na(對(duì)氨基水楊酸鈉)

也是其中一種，它與雷米封同時(shí)服用，可以產(chǎn)生協(xié)同作用。已知：

請(qǐng)回復(fù)以下問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出以下反應(yīng)的化學(xué)方程式：A→B：______________________（2）寫(xiě)出以下物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：

C__________________,D_______________________。

（2）指出反應(yīng)類(lèi)型：反應(yīng)Ⅰ___________,反應(yīng)Ⅱ______________,反應(yīng)Ⅲ

___________。

（3）所加試劑名稱：X___________,Y___________________。

有機(jī)合成專(zhuān)題加強(qiáng)訓(xùn)練

1．（16分）2023年是俄國(guó)化學(xué)家馬爾柯夫尼柯夫（V．V．Markovnikov，1838—1904）逝

世100周年。馬爾柯夫尼柯夫由于提出碳碳雙鍵的加成規(guī)則而著名于世，該規(guī)則是指不對(duì)稱的烯烴與HX或HCN加成時(shí)，氫總是加到含氫較多的雙鍵碳原子上。已知：CH3CH2CN

H2O一定條件CH3CH2COOH

以下是某有機(jī)物F的合成路線，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)以下空白。

（1）寫(xiě)出以下物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式A___________，C____________。

（2）反應(yīng)①的反應(yīng)類(lèi)型是__________，反應(yīng)②的反應(yīng)類(lèi)型是___________。（3）寫(xiě)出③的化學(xué)方程式__________________________________________。

（4）寫(xiě)出與D互為同分異構(gòu)體、結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)且苯環(huán)上含有一個(gè)甲基（苯環(huán)上的取

代基處于對(duì)位）的酯類(lèi)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

_____________________________________________________。2．環(huán)己烯可以通過(guò)丁二烯與乙烯發(fā)生環(huán)化加成反應(yīng)得到：

（也可表示為：＋║→）

丁二烯乙烯環(huán)已烯

試驗(yàn)證明，以下反應(yīng)中反應(yīng)物分子的環(huán)外雙鍵比環(huán)內(nèi)雙鍵更簡(jiǎn)單被氧化：現(xiàn)僅以丁二烯為有機(jī)原料，無(wú)機(jī)試劑任選，按以下途徑合成甲基環(huán)己烷：

請(qǐng)按要求填空：

（1）A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是；B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。（2）寫(xiě)出以下反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)類(lèi)型：

反應(yīng)④，反應(yīng)類(lèi)型反應(yīng)；⑤，反應(yīng)類(lèi)型。3．A是一種可以作為藥物的有機(jī)物。請(qǐng)根據(jù)下圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，回復(fù)問(wèn)題。