衍化、拼接和切断是有机合成的灵魂

河北 钱明安 韩万中

衍化、拼接和切断是有机合成的灵魂

有机合成使人类在旧的自然界旁又建立起一个新的自然界，大大地改变了社会上物质及商品的面貌，使人类的生活发生了巨大的革命。

——[美] 伍德沃德

有机合成是有机化学的“顶置”内容，集中体现了有机化学的思维方法和应用价值。有机合成路线的设计是近几年来全国Ⅰ卷[选修5：有机化学基础]的特色,它既能考查学生对有机化学基础的结构观的掌握情况，又能考查学生筛选、整合和应用信息的能力，还突出了化学的应用性和时代性。在一轮复习时，我们要从有机结构(包括官能团)出发把握有机物之间的转化关系，把握物质转化本质与原理，培养学生的合成思维；通过对合成路线各步骤的分析，培养学生的设计思维。

近几年全国Ⅰ卷对有机合成的考查统计如下表所示：

年份题号合成有机物的结构考查角度能力要求201438 NH苯环侧链的引入，反应条件的选择，官能团的衍化，链的增长调用已知信息解决问题2015381，3⁃丁二烯碳链的增长，基本官能团的衍化提取题设有机合成路线中的信息解决问题201638对苯二甲酸脂环的合成，苯环的形成提取题设有机合成路线中的信息解决问题201736脂环的合成，基本官能团的衍化调用已知信息解决问题

实践证明，学生解答此类问题的得分率较低，主要原因如下：(1)已学的典型代表物的性质不能顺利迁移到目标分子合成中；(2)不能从原料分子和目标分子找到突破口，不能灵活地将逆合成和正合成两种方法相结合使用；(3)不能有效筛选、整合和内化题给已知信息或从合成路线中获取相似信息。

为了提高复习的针对性，笔者以典型合成题为例，让学生了解常见的合成方法，形成科学的解题策略和正确的解题思路。

一、碳架结构不变，主要进行官能团或结构的衍化

分析：常言说得好“旧的不去新的不来”，可以在起始原料分子上引入两个卤素原子，暂时“消灭”碳碳双键，再依次经过水解、氧化、消去等官能团的衍变，既“重生”了碳碳双键，又“超生”了羧基。

反思：此类有机合成问题碳架结构不变，主要是碳碳双键、卤素原子及含氧官能团之间的转化，尤其是引入含氧官能团往往要渡过“卤代”这座桥梁。熟练掌握羟基、醛基、羧基、氯原子、酯基等官能团的引入、消除和转化方法是有机合成路线设计的基础。

上述合成路线中第一步反应的目的是________。补充的合成路线为________。

分析：本题的实质就是将反 - 2 - 己烯醛和H2的加成使碳碳双键“吃饱”，但醛基在H2面前也不会“坐怀不乱”，所以在“喂”饱碳碳双键之前需要将醛基保护起来，这就是上述合成路线中第一步反应的目的所在。下一步就是催化加氢反应，最后一步将题目所给已知信息进行迁移，将醛基释放出来，从而合成目标化合物。

反思：设计有机合成路线时要考虑有机反应的复杂性。在有些反应中，使某个官能团参加反应时会有其他的官能团受到影响，这样就需要对官能团进行保护，使之暂时“钝化”。

总结：常见官能团的转化衍化信息如下，

二、碳架结构简单改变，“拼接”分子，正向合成分析

例3(2016全国Ⅰ，38节选)秸秆(含多糖物质)的综合应用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路线：

参照上述合成路线，以(反，反) - 2，4 - 己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选)，设计制备对苯二甲酸的合成路线：

。

错解2：25%的实验组学生把(反，反) - 2，4 - 己二烯直接氧化为酸，完全不考虑对碳碳双键的影响，出现思维漏洞。

反思：由于原料是链状结构，目标化合物是环状结构，很多学生产生思维障碍。正向合成的核心工程是拼接缝合，找准断键和成键位置，领会“拼接缝合”的本质和机理非常重要。

总结：常见的“拼接”信息：

三、碳架结构显著改变，“切断”化学键，逆合成分析

例4(2017石家庄二模)黄酮(G)是一种很强的氧化剂，同时可以降低人体胆固醇水平，它的一种合成路线如下：

A B C

D

E

F

G

分析：本题采用逆向合成分析要比正向合成分析较易入手。对比目标产物分子和有机原料分子的碳架结构，目标产物显然为拼接而成的，但拼接点是在叔碳原子的左边的C-C键还是右边的C-C键，不甚明朗。有不少学生想当然认为发生在右边的C-C键上，结果深陷其中不能自拔。

逆向合成分析法的核心工程就是切断，但前提需要明了其合成原理，找到其合成点再行切断。合成原理不一定是教材所学，很多的情况是从题目中流程信息迁移过来的。寻求、筛选流程相似信息，可以发现D→E属于碳链的拼接反应，两个有机分子拼接原理也是没学过的，通过对比原料和产物基团的不变点和变化点，可以发现拼接原理，即

反思：逆向合成就是对目标分子结构进行化学键切断，得到较简单的中间体分子，再根据官能团之间的转化关系倒推逼近原料。切断时要观察、对比目标产物与给定原料的结构，找准碳链上特殊的连接处；切断依据要统筹运用已学过的典型有机物的性质、借用题设流程获取相似信息以及筛选、调用题设所给已知信息。培养信息的加工获取能力尤为重要。

四、碳架结构显著改变，正向和逆向两头夹击，兼顾“切断”和“拼接”

河北省清河中学)