突破有机合成的“三部曲”

冯建设

随着科技的发展，人们对材料的要求越来越高，传统材料已经难以满足高科技发展的需要。为此，新型合成材料逐渐登上历史的舞台，其中有着“黑色黄金”美誉的碳纤维尤其耀眼。它广泛应用于航空、航天、交通、军用装备等众多领域，如F1赛车、空客A380、F-22隐形战斗机等。

虽然碳纤维的制造工艺十分复杂，但是其间伴随的化学变化大家都基本了解，包括脱氢、环化、氧化及脱氧等。因此，高考化学有机合成与推断题很容易结合此类热点材料来综合考查考生的有机知识。本文介绍有机合成的“三部曲”分析法，帮助大家以不变应万变，轻松突破高考有机合成题。

“三部曲”分析法

第一部曲：路线的选择

①一元合成路线：

一元醛→一元羧酸→酯

②二元合成路线：

→二元羧酸→

③芳香化合物合成路线：

④改变官能团位置的方法：

第二部曲：碳骨架的增长与缩短

（1）链的增长

①与HCN的加成反应：

R—CH=CH2+HCN→R—CH（CN）CH3

→R—CH（COOH）CH3

②酯化反应：

CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+

H2O

（2）链的缩短

①脱羧反应：

R—COONa+NaOHR—H+Na2CO3

②氧化反应：

C6H5CH2CH3C6H5COOH+CO2↑

（3）常见由链成环的方法

①二元醇成环：

HOCH2CH2OH

②羟基酸酯化成环：

HO（CH2）3—

③氨基酸成环：

H2NCH2CH2COOH→

④二元羧酸成环：

HOOCCH2CH2COOH

第三部曲：解题方法

解答有机合成题时，首先要正确判断合成的有机物属于哪一类有机物，带有何种官能团，然后结合所学过的知识或题给信息，寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法，尽快找出合成目标有机物的关键点和突破点。有机合成解题方法主要有三种：

（1）顺藤摸瓜法（正向合成法）。此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物，其思维程序是：原料→中间产物→产品。

（2）顺藤摸根法（逆向合成法）。此法采用逆向思维方法，从目标合成有机物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品→中间产物→原料。

（3）首尾突破法（综合分析法）。此法采用综合思维的方法，将正向和逆向推导出的几种合成途径进行比较，得出最佳合成路线。

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例1 （2014·安徽卷节选）Hagemann酯（H）是一种合成多环化合物的中间体，可由下列路线合成（部分反应条件略去）（见图1）：

E→F的化学方程式是_________________________。

【“三部曲”分析法】

第一部曲：一元合成路线

（A）HC≡CH→（B）HC≡C—CH=CH2

第二部曲：碳骨架的增长与缩短

（1）链的增长：（B）HC≡C—CH=CH2 →（C）

；由（D） CH3C≡CH→

（E）CH3C≡C—COOH→ （F）CH3C≡CCOOCH2CH3

（2）链的缩短：（C）与（F）

CH3C≡CCOOCH2CH3→（G）

第三部曲：解题方法

（1）本题采用正向思维方法，从已知原料（A）→中间产物（B）→产品（C），再从已知原料（D）→中间产物（E）→产品（F）。

（2）综合分析法：此法采用综合思维的方法，将已知（C）和原料（F）与产物（G）对比分析。

【解析】A→B为两个乙炔进行加成得到（B）HC≡C—CH=CH2，然后继续与甲醇加成得到C；D→E，可以看出羧基在乙炔基末端插入，生成羧基物质（E）CH3C≡C—COOH，然后与乙醇酯化，得到F；E+F→G为1，3-丁二烯与乙炔的加成成环反应，生成G。

【答案】CH3C≡C—COOH+CH3CH2OHCH3C≡C—COOCH2CH3+H2O

例2 （2014·山东卷节选）3?-对甲苯丙烯酸甲酯（E）是一种用于合成抗血栓药的中间体，其合成路线如下：

已知：HCHO+CH3CHOCH2=CHCHO+H2O

（1） 是E的一种同分异构体，该物质与足量NaOH溶液共热的化学方程式为____________________。

（2）E在一定条件下可以生成高聚物F，F的结构简式为____________________。

【“三部曲”分析法】

第一部曲：芳香化合物合成路线

【解析】（1）该物质的酯基是酚羟基与羧基发生酯化反应形成的，因此1 mol该物质可与2 mol NaOH反应，由此可得反应的方程式。

（2）D与甲醇发生酯化反应得到E（结构简式为），F为E发生加聚反应的高聚物，故可得F的结构简式为。

【答案】（1） +2NaOH→H3CONa+CH3CH=CHCOONa+H2O

（2）