模板03 有机合成路线的设计-2025年高考化学答题技巧与模板构建（新高考通用）讲练

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高考试卷中，对合成线路的设计的考查一般有两种形式，一是根据已知信息，设计完整的合成线路；二是给出合成线路的部分信息，补全合成线路或分析其中的部分步骤等。以这两种考查形式进行命题，难度比较大，需要考生结合题目所给合成线路、已知信息以及已学知识进行中和运用。
技法01 常见的有机合成路线
1．一元合成路线
2．二元合成路线
3．芳香化合物的合成路线
①
②
技法02 有机合成的常用方法
1．分子骨架的构建
(1)增长碳链
①炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基(—CN)的物质，再经水解生成羧酸，或经催化加氢还原生成胺。
eq \(――→,\s\up7(HCN),\s\d7(催化剂))eq \(――→,\s\up7(H2O/H＋),\s\d7(△))R—CH==CHCOOH。
eq \(―――→,\s\up7(HCN),\s\d7(催化剂))eq \(―――→,\s\up7(H2),\s\d7(催化剂))。
②卤代烃与炔钠反应。如CH3CH2Br＋CH3C≡CNa―→CH3C≡CCH2CH3＋NaBr。
③羟醛缩合反应实际上是醛自身的加成反应，醛基邻位碳原子上的氢原子(α-H)较活泼，能与另外一分子的醛基发生加成反应，生成β－羟基醛，该产物易失水，得到α、β-不饱和醛。
＋eq \(――――→,\s\up7(催化剂))eq \(――――→,\s\up7(催化剂))
④醇与酸发生酯化反应。
(2)成环反应
①形成环烃：
共轭二烯烃[如异戊二烯()]与含碳碳双键或碳碳三键的化合物在一定条件下发生反应得到环状加成产物。
+eq \(――→,\s\up7(△))。
②形成醚环：
2eq \(————→,\s\up7(浓硫酸),\s\d5(△)) +2H2O
③形成脂环：
++2 H2O
2+2H2O
③形成肽环：
(3)开环反应
①脂环、肽环的水解反应
(2)醚环的开环加成：
+H2O—→
(4)缩短碳链
①不饱和烃在酸性高锰酸钾溶液的作用下不饱和键发生断裂：
eq \(―――――――――→,\s\up7(酸性KMnO4溶液))CH3COOH＋；
CH3CH2C≡CCH3eq \(―――――――――→,\s\up7(酸性KMnO4溶液))CH3CH2COOH＋CH3COOH。
②某些苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸：
eq \(―――――――――→,\s\up7(酸性KMnO4溶液))。
③羧酸或羧酸盐的脱羧反应。如CH3COONa＋NaOHeq \(=====,\s\up7(CaO),\s\d7(△))CH4↑＋Na2CO3。
2．有机合成中官能团的转化
(1)常见官能团的引入(或转化)方法
(2)官能团的消除
(3)官能团的保护
①酚羟基的保护：
因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。
②碳碳双键的保护：
碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
③氨基(—NH2)的保护：
如在利用对硝基甲苯()合成对氨基苯甲酸()的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2，防止当KMnO4氧化—CH3时—NH2(具有还原性)也被氧化。
④醛基(—CHO)的保护：
一般是把醛基制成缩醛，最后将缩醛水解得到醛基(常用乙二醇) eq \(――――――――→,\s\up7(HOCH2CH2OH)) eq \(―――――→,\s\up7(H＋/H2O))。
【解题技巧】
给定信息设计有机合成路线解题流程
1． (2023·河北选考)已知：＋eq \(――――――→,\s\up7(1NaNH2),\s\d7(2H＋/H2O))
阿伏苯宗是防晒霜的添加剂之一。试以碘甲烷(CH3I)、对羟基苯乙酮()和对叔丁基甲苯[]为原料，设计阿伏苯宗的合成路线__________________。(无机试剂和三个碳以下的有机试剂任选)
【答案】

【第一步 确定目标产物的结构】目标产物为
【第二步 分析合成思路（类比+拆分）】
【类比】目标产物与已知条件中的产物结构相似。
【拆分】可由与在1)NaNH2、2)H+/H2O作用下合成得到。
【第三步 设计合成线路】
可由与CH3I发生取代反应制得；
可由先发生氧化反应生成，再与CH3OH发生酯化反应制得。由此可得合成路线为
。
2．（2023·广东卷）室温下可见光催化合成技术，对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于、碘代烃类等，合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略)：
(5)以苯、乙烯和为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。
基于你设计的合成路线，回答下列问题：
(a)最后一步反应中，有机反应物为 (写结构简式)。
(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应，其化学方程式为 。
(c)从苯出发，第一步的化学方程式为 (注明反应条件)。
【答案】(5) 和
【第一步 确定目标产物的结构】目标产物为
【第二步 分析合成思路（类比+拆分）】
【类比】目标产物与流程图中结构相似。
【拆分】根据流程图反应⑤，可将拆分为、和CO。
【类比】根据流程图，由 与HI反应合成，由和合成。
【第三步 设计合成线路】
以苯、乙烯和CO为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。乙烯与水在催化剂加热加压条件下合成乙醇；乙烯在银催化作用下氧化生成环氧乙醚；苯在铁催化作用下与溴生成溴苯，溴苯与环氧乙醚生成 ，与HI反应合成 ，最后根据反应⑤的原理， 与乙醇、CO合成化合物ⅷ。
(a)最后一步反应中，有机反应物为 和。
(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应，其化学方程式为。
(c)从苯出发，第一步的化学方程式为 。
1． (2023·湖南选考)甲苯与溴在FeBr3催化下发生反应，会同时生成对溴甲苯和邻溴甲苯，依据反应eq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d7(△))，设计以甲苯为原料选择性合成邻溴甲苯的路线__________________(无机试剂任选)。
【答案】eq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d7(△))eq \(――――→,\s\up7(Br2),\s\d7(FeBr3))eq \(――――→,\s\up7(H2O/H＋),\s\d7(△))
【解析】甲苯和溴在FeBr3的条件下生成对溴甲苯和邻溴甲苯，因题目中欲合成邻溴甲苯，因此需要对甲基的对位进行处理，结合C生成D的反应知，先将甲苯与硫酸反应生成对甲基苯磺酸，再将对甲基苯磺酸与溴反应生成，再将中的磺酸基水解得到目标化合物，具体的合成流程为eq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d7(△))eq \(――――→,\s\up7(Br2),\s\d7(FeBr3))eq \(――――→,\s\up7(H2O/H＋),\s\d7(△))。
2．(2023·辽宁卷)加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。
已知：
(6)某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式分别为 和 。

【答案】(6)
【解析】(6)根据题目中给的反应条件和已知条件，利用逆合成法分析，有机物N可以与NaBH4反应生成最终产物，类似于题中有机物G与NaBH4反应生成有机物H，作用位置为有机物N的N=C上，故有机物N的结构为，有机物M可以发生已知条件所给的反应生成有机物N，说明有机物M中含有C=O，结合反应原料中含有羟基，说明原料发生反应生成有机物M的反应是羟基的催化氧化，有机物M的结构为，故答案为、。
1．（2022·全国甲卷）用N-杂环卡其碱(NHC base)作为催化剂，可合成多环化合物。下面是一种多环化合物H的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。
(7)如果要合成H的类似物H′()，参照上述合成路线，写出相应的D′和G′的结构简式 、 。H′分子中有 个手性碳(碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳)。
【答案】(7) 5
【解析】（7）G与D反应生成H的反应中，D中碳碳双键断裂与G中HC—NO2和C=O成环，且C=O与—CHO成环，从而得到H，可推知，若要合成H′()，相应的D′为，G′为，手性碳原子为连有4各不同基团的饱和碳原子，则H′()的手性碳原子为，共5个。
2．(2022·天津卷)光固化是高效、环保、节能的材料表面处理技术。化合物E是一种广泛应用于光固化产品的光引发剂，可采用异丁酸(A)为原料，按如图路线合成：
(6)已知： R=烷基或羧基
参照以上合成路线和条件，利用甲苯和苯及必要的无机试剂，在方框中完成制备化合物F的合成路线。
【答案】(6)
【解析】（6）甲苯在酸性高锰酸钾溶液条件下被氧化为苯甲酸，苯甲酸和氢气在催化剂作用下生成，和SOCl2在加热条件下反应生成，和苯在催化剂加热条件下反应生成，其合成路线为。
3．（2023·浙江卷）某研究小组按下列路线合成胃动力药依托比利。
已知：
请回答：
(5)研究小组在实验室用苯甲醛为原料合成药物苄基苯甲酰胺( )。利用以上合成线路中的相关信息，设计该合成路线 (用流程图表示，无机试剂任选)
【答案】(5)
【解析】(5)由题给信息可知，用苯甲醛为原料合成药物苄基苯甲酰胺的合成步骤为 与NH2OH反应生成 ，催化剂作用下 与氢气发生还原反应生成 ；催化剂作用下， 与氧气发生催化氧化反应生成 ， 与SOCl2发生取代反应生成 ， 与 发生取代反应生成 ，合成路线为。
4．是一种有机合成的中间体，设计以苯甲醛和为原料制备的合成路线________________________________。(无机试剂任选)
【答案】eq \(――→,\s\up7(NH2),\s\d7(催化剂))eq \(――→,\s\up7(催化剂),\s\d7(△))eq \(――→,\s\up7(NaBH4))
【解析】与反应转化为，在催化剂的作用下发生消去反应转化为，被NaBH4还原为，合成路线为eq \(――――→,\s\up7(NH2),\s\d7(催化剂))eq \(――→,\s\up7(催化剂),\s\d7(△))eq \(――――→,\s\up7(NaBH4))。
5．已知：eq \(――――――――→,\s\up7(HCHO、HCl))，以苯和甲醛为主要原料制备的合成路线__________________。
【答案】
【解析】根据题目信息,苯和甲醛、HCl反应生成，与NaCN反应生成，在氢氧化钠溶液中水解后酸化生成，与甲醇反应生成，合成路线为。
6． 化合物M是一种功能高分子材料。实验室由A制备M的一种合成路线如下：
已知：①eq \(――――――→,\s\up7(K2Cr2O7/H＋))＋R3COOH
②eq \(―――――→,\s\up7(R3COOR4),\s\d7(Na/乙醚))
参照上述合成路线和信息，以CH2==C(CH3)CH2CH2CH==CH2和甲醇为原料(其他试剂任选)，分三步合成化合物。
(1)CH2==C(CH3)CH2CH2CH==CH2的化学名称为_________________。
(2)第一步反应生成的相对分子质量较大的有机产物的结构简式为________________。
(3)第三步反应的化学方程式为__________________________________。
【答案】 (1)2-甲基-1,5-己二烯 (2)CH3COCH2CH2COOH
(3)CH3COCH2CH2COOCH3eq \(――――→,\s\up7(Na/乙醚))＋CH3OH
【解析】 (1)根据烯烃的命名，CH2==C(CH3)CH2CH2CH==CH2的化学名称为2-甲基-1,5-己二烯。(2)参照上述合成路线和信息，以CH2==C(CH3)CH2CH2CH==CH2和甲醇为原料(其他试剂任选)，分三步合成化合物，第一步用酸性重铬酸钾氧化CH2==C(CH3)CH2CH2CH==CH2，得CH3COCH2CH2COOH，第二步，CH3COCH2CH2COOH与甲醇在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应得CH3COCH2CH2COOCH3，第三步，CH3COCH2CH2COOCH3与Na在乙醚中发生反应得；第一步反应生成的相对分子质量较大的有机产物的结构简式为CH3COCH2CH2COOH。(3)由②中分析，第三步，CH3COCH2CH2COOCH3与Na在乙醚中发生反应得，化学方程式为CH3COCH2CH2COOCH3eq \(―――――→,\s\up7(Na/乙醚))＋CH3OH。
7．硫酸沙丁胺醇(舒喘灵)的一种合成新工艺流程如下：
已知：R—X＋NH3eq \(――――――――――→,\s\up7(乙醇、加热、加压))R—NH2＋HX
参照上述流程，设计以CH3CHO和2-甲基丙烯为原料合成的流程图______________(无机试剂、有机溶剂任选)。
【答案】 ―→
【解析】 根据题中信息和题中合成路线得到和HBr在催化剂、加热条件下反应生成，与氨气在乙醇、加热、加压条件下反应生成，CH3CHO与S(CH3)3X反应生成，与反应生成，其合成路线为―→。
8．已知苯胺具有强还原性。以对硝基甲苯为原料，设计合成塑料的路线________________________(其他无机试剂任选)。
【答案】 eq \(――――→,\s\up7(KMnO4))eq \(―――→,\s\up7(Fe/HCl))―→
【解析】 硝基苯中的甲基被酸性高锰酸钾氧化为羧基，硝基再被还原为氨基，可以得到单体，由发生缩聚反应即可得到目标产物，合成路线为eq \(――――→,\s\up7(KMnO4))eq \(―――→,\s\up7(Fe/HCl))―→。
9．已知：①R—Cl＋NaCN―→RCN＋NaCl，②RCNeq \(――→,\s\up7(H＋))RCOOH(R为烃基)。苯乙酸苄酯()是花香型香料，设计以苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线：________________________ _________________________________________________(无机试剂任选)。
【答案】eq \(――→,\s\up7(HCl))eq \(――→,\s\up7(NaCN))eq \(――→,\s\up7(H2SO4))eq \(―――――――→,\s\up7(C6H5CH2OH),\s\d7(浓硫酸))
【解析】苯甲醇与HCl发生取代反应产生，与NaCN发生取代反应产生，酸化得到，与苯甲醇发生酯化反应产生，故由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线为eq \(――→,\s\up7(HCl))eq \(――→,\s\up7(NaCN))eq \(――→,\s\up7(H2SO4))eq \(―――――――→,\s\up7(C6H5CH2OH),\s\d7(浓硫酸))。
10．普瑞巴林(G)是一种抗癫痫的药物，其合成路线如下：
已知：①
②
③E中有一个六元环
④两个羟基连在同一个碳上是不稳定的
(5)参照以上合成路线，设计以邻苯二甲酸()为原料，合成，(用流程图表示，无机试剂任选)
【答案】(5)
【解析】(5)羧基为间位取代基，则先与浓硝酸在浓硫酸催化下反应引入硝基，再根据路线中D生成G的路线发生反应，具体合成路线为；
11．利用N-杂环卡其碱(NHC base)作为催化剂，可合成多环化合物。某研究小组按下列线路合成多环化合物(无需考虑部分中间体的立体化学)。
已知：a．。
b．化学键极性越强，发生化学反应时越容易断裂。
(5)以乙烯、化合物为原料，设计的转化路线： (用流程图表示，无机试剂、有机溶剂任选)。合成路线常用的表示方式为AB∙∙∙∙∙∙目标产物。
【答案】(5)
【解析】(5)B为，B与CH3CHO发生已知信息a的加成反应生成，再与Br2/CCl4发生加成反应得到，再在碱性条件下发生消去反应生成C；以乙烯、化合物B为原料，乙烯与氧气发生氧化反应生成乙醛，设计B→C的转化路线为：。
12．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丙烯出发，针对酮类有机物H设计了如下合成路线：
已知：。
(5)参照上述合成路线，以和为原料合成的路线如下：
合成过程中除生成主要产物I()外，还生成另一种副产物J，J的结构简式为 。写出生成J的化学方程式 。
【答案】(5)
【解析】(5)CH3CH(OH)CH3与HBr发生取代反应生成CH3CHBrCH3，发生催化氧化生成，与两分子CH3CHBrCH3发生类似于B到D的取代反应生成I()外，也可与一分子CH3CHBrCH3发生类似于B到D的取代反应生成另一种副产物J()，方程式为。
13．卡龙酸是一种医药中间体，主要用于蛋白酶抑制剂的合成。以下是卡龙酸的一种合成路线(部分试剂和条件省略，不考虑立体异构)
(7)以乙炔和乙醇为有机原料，合成的路线如下(反应条件已略去，无机试剂任选)，其中Y的结构简式为 。
【答案】(7)
【解析】（7）以乙炔和乙醇为原料合成，根据乙炔和丙酮的反应知，乙醇发生氧化反应生成CH3CHO，乙醛和乙炔发生氧化反应生成 ，和氢气发生加成反应生成CH3CH(OH)CH2CH2CH(OH)CH3；即Y的结构简式为。
14．化合物F是合成某药物的中间体，其合成路线如下：
(6)设计以乙烯和为原料制备治疗类风湿关节炎药物中间体的合成路线流程图。(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】(6)
【解析】（6）由题给有机物的转化关系可知，以乙烯和为原料制备的步骤如下：在催化剂作用下乙烯发生催化氧化反应生成乙醛，在催化剂作用下乙醛与溴化氢发生取代反应生成，在催化剂作用下与反应生成，故答案为：。第一步：确定目标产物的结构
观察目标产物的结构特点，特别是观察目标产物中所含官能团。
第二步：分析合成思路（类比+拆分）
①根据目标产物的结构，类比已知信息中的物质结构、合成线路中的物质结构（不同之中找相同）；
②类比原料结构，对目标产物或中间产物进行拆分，得到原料。
第三步：设计合成线路
根据之前拆分的步骤和关键物质，从原料进行梳理，设计合成线路。
引入的官能团
引入(或转化)官能团的常用方法
—OH
烯烃与水的加成反应、卤代烃的水解反应、醛(酮)催化加氢反应、酯类水解反应、多糖发酵、羟醛缩合等
—X(卤素原子)
烷烃与卤素单质的取代反应、烯烃α-H(或苯环上的烷基)与卤素单质在光照下的取代反应、烯烃(炔烃)与卤素单质或HX的加成反应、醇类与HX的取代反应等
醇类或卤代烃的消去反应等
—CHO
RCH2OH(伯醇)氧化、烯烃臭氧氧化等
—COOH
醛类的氧化、等有机物被酸性KMnO4氧化成、酯类的水解等
—COO—
酯化反应
—NO2
硝化反应
—NH2
硝基的还原(Fe/HCl)
官能团
消除的常用方法
双键
加成反应、氧化反应
羟基
消去反应、氧化反应、酯化反应、取代反应
醛基
还原反应、氧化反应
—X
取代反应、消去反应
表达方式
Aeq \f(反应物,反应条件)Beq \(――→,\s\up7(反应物),\s\d5(反应条件))C……―→D
总体思路
根据目标分子与原料分子的差异构建碳骨架和实现官能团转化
设计关键
信息及框图流程的运用
常用方法
正向合成法
从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的合成路线，其思维程序为
逆向合成法
从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路线的设计，其思维程序为
正逆双向合成法
采用正推和逆推相结合的方法，是解决合成路线题的最实用的方法，其思维程序为