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模板 03 有机合成路线的设计
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明·模板构建 答题模板 + 技巧点拨
技法01 常见的有机合成路线 技法02 有机合成的常用方法
通·模板运用 真题示例+模板答题+变式训练
练 ·模板演练 最新模拟、预测考向
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。
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 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
+拆分） 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。
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。
――→ ――→R—CH==CHCOOH。
―――→ ―――→ 。
②卤代烃与炔钠反应。如CHCHBr＋CHC≡CNa―→CHC≡CCHCH＋NaBr。
3 2 3 3 2 3
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。
＋ ― ― ― ― ― ― ― → ― →
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。+ ――→ 。
②形成醚环：
2 ————→ +2H O
2
③形成脂环：
+ +2 H O
2
2 +2HO
2
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：
―――――――――→CHCOOH＋ ；
3
CHCHC≡CCH―――――――――→CHCHCOOH＋CHCOOH。
3 2 3 3 2 3
②某些苯的同系物被酸性KMnO 溶液氧化为苯甲酸：
4
―――――――――→ 。
③羧酸或羧酸盐的脱羧反应。如CHCOONa＋NaOH=====CH↑＋NaCO。
3 4 2 3
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
引入的官能团 引入(或转化)官能团的常用方法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
—OH
反应、多糖发酵、羟醛缩合等
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
—X(卤素原子) 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 RCHOH(伯醇)氧化、烯烃臭氧氧化等
2
—COOH
醛类的氧化、 等有机物被酸性KMnO 氧化成 、酯类的水
4
解等
—COO— 酯化反应
—NO 硝化反应
2
—NH 硝基的还原(Fe/HCl)
2
(2)官能团的消除
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
(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(—NH )的保护：
2
如在利用对硝基甲苯( )合成对氨基苯甲酸( )的过程中应先
把—CH 氧化成—COOH之后，再把—NO 还原为—NH ，防止当KMnO 氧化—CH 时—NH (具有还原性)
3 2 2 4 3 2
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) ――――――――→
―――――→ 。【解题技巧】
给定信息设计有机合成路线解题流程
表达方式 AB――→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
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
正向合成法
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
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
常用
原料分子，并进行合成路线的设计，其思维程序为
方法 逆向合成法
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
正逆双向合成
法，其思维程序为
法
1． (2023·河北选考)已知： ＋ ――――――→
阿伏苯宗是防晒霜的添加剂之一。试以碘甲烷(CHI)、对羟基苯乙酮( )和对叔丁
3
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)NaNH 、
2
2)H+/H O作用下合成得到。
2
【第三步 设计合成线路】
可由 与CHI发生取代反应制得；
3
可由 先发生氧化反应生成 ，再与CHOH发生酯化反应
3
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FeBr 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
3
， 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】 ――――→ ――――→
【解析】甲苯和溴在FeBr 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
3
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
――――→ ――――→ 。
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NaBH 反应生成最
4
终产物，类似于题中有机物G与NaBH 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
4
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—NO 和C=O成环，且C=O与
2
—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 SOCl 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
2
， 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
NH OH反应生成 ，催化剂作用下 与氢气发生还原反应生成
2
；催化剂作用下， 与氧气发生催化氧化反应生成 ，
与SOCl 发生取代反应生成 ， 与 发生取代反应
2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】 ――→ ――→ ――→
【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 NaBH 还 原 为 ， 合 成 路 线 为
4
――――→ ――→ ――――→ 。
5．已知： ――――――――→ ，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：① ――――――→ ＋R COOH
3
―――――→
②
参照上述合成路线和信息，以CH==C(CH )CHCHCH==CH 和甲醇为原料(其他试剂任选)，分三步合
2 3 2 2 2
成化合物 。
(1)CH ==C(CH)CHCHCH==CH 的化学名称为_________________。
2 3 2 2 2
(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)CH COCH CHCOOH
3 2 2
(3)CH COCH CHCOOCH ――――→ ＋CHOH
3 2 2 3 3
【解析】 (1)根据烯烃的命名，CH==C(CH)CHCHCH==CH 的化学名称为2-甲基-1,5-己二烯。(2)参照
2 3 2 2 2
上述合成路线和信息，以CH==C(CH )CHCHCH==CH 和甲醇为原料(其他试剂任选)，分三步合成化合物
2 3 2 2 2
，第一步用酸性重铬酸钾氧化CH==C(CH )CHCHCH==CH，得CHCOCH CHCOOH，第二步，
2 3 2 2 2 3 2 2
CHCOCH CHCOOH与甲醇在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应得CHCOCH CHCOOCH ，第三步，
3 2 2 3 2 2 3
CHCOCH CHCOOCH 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
3 2 2 3
产物的结构简式为CHCOCH CHCOOH。(3)由②中分析，第三步，CHCOCH CHCOOCH 与Na在乙醚
3 2 2 3 2 2 3
中发生反应得 ，化学方程式为CHCOCH CHCOOCH ―――――→ ＋CHOH。
3 2 2 3 3
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＋NH ――――――――――→R—NH ＋HX
3 2
参照上述流程，设计以CHCHO和2-甲基丙烯为原料合成 的流程图______________(无机试
3
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 ，CHCHO与S(CH )X反应生成 ， 与 反
3 3 3
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】 ――――→ ―――→ ―→
【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 ――――→ ―――→
―→ 。
9．已知：① R—Cl＋NaCN―→RCN＋NaCl，② RCN――→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】 ――→ ――→ ――→ ―――――――→
【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 ――→
――→ ――→ ―――――――→ 。
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
E中有一个六元环
③④两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A B∙∙∙∙∙∙ 目标产物。
【答案】(5)【解析】(5)B为 ，B与CHCHO发生已知信息a的加成反应生成 ，再与Br /CCl 发生
3 2 4
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)CHCH(OH)CH 与HBr发生取代反应生成CHCHBrCH ， 发生催化氧化生成 ，
3 3 3 3
与两分子CHCHBrCH 发生类似于B到D的取代反应生成I( )外， 也可与一分子
3 3
CHCHBrCH 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
3 3
。
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CHCHO，乙醛和乙炔发生氧化反应生成 ， 和氢
3气发生加成反应生成CHCH(OH)CH CHCH(OH)CH ；即Y的结构简式为 。
3 2 2 3
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：
。
