高考有机化学推断与合成路线设计的方法策略

山东 马灵敏

有机合成路线类的考查题目以其综合性强、知识容量大的特点，越来越受到高考命题人的青睐。这类试题基于官能团、化学键的特点与反应规律来分析和推断反应类型,书写同分异构体、结构简式和相关化学方程式。考查近几年的高考题可以看出：以常见有机化合物为原料合成具有复杂结构的新型有机化合物的工艺流程题是常见的命题形式。

一、构建碳骨架

碳骨架是有机化合物的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，有机合成路线中碳骨架的改变主要有碳链的增长与碳链的减短两个方面。

1.碳链增长的方法

(1)炔烃、烯烃、醛、酮与HCN加成：

(2)醛酮的羟醛缩合(其中至少一种含有α-H)：

2.碳链减短的方法

(1)氧化反应，包括烯烃、炔烃的部分氧化，苯的同系物氧化成苯甲酸等。

二、官能团的变化

有机合成路线的设计与选择，最重要的任务就是有选择的通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，引入目标官能团、保护目标官能团、消除不需要的官能团实现有机化合物类别的转化合成出具有特定性质的有机化合物。

1.引入官能团

官能团引入方法卤素原子①烷烃的卤代反应;②不饱和烃与HX、X2的加成;③苯及其同系物的取代、酚的取代;④醇与氢卤酸(HX)的取代羟基①烯烃与水加成;②醛、酮与氢气加成;③卤代烃在碱性条件下水解;④酯的水解碳碳双键①某些醇或卤代烃的消去;②炔烃不完全加成;③烷烃裂化碳氧双键①醇的催化氧化;②连在同一个碳上的两个羟基脱水;③含碳碳三键的物质与水加成羧基①醛基氧化;②苯的同系物(与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子);③酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解

2.消除官能团

①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环)。

②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。

③通过加成或氧化反应等消除醛基。

④通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。

3.转变官能团

可根据合成需要(或题目中所给衍变途径的信息)，进行有机物官能团的衍变，以使中间产物向产物递进。有以下三种方式：

①利用官能团的衍生关系进行衍变，如：

②通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如：

③通过化学反应改变官能团的位置，如：

4.有机合成中常见官能团的保护

含有多个官能团的有机物在进行反应时，某些目标官能团应该保留，但合成路线中化学反应可能会受到影响。此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。

(1)羟基的保护

此时，可以先将羟基转化为醚键，使醇转化为在一般反应条件下比较稳定的醚。待相关合成反应结束后，再在一定条件下脱除起保护作用的基团(保护基)，恢复羟基。

(2)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(或—OCH3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。

(3)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。

(4)氨基(—NH2)的保护

三、有机合成路线的分析方法

1.有机合成路线的设计一般有正向合成与逆向合成两种方法:

(1)正推法。即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。如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯：

2.常见的有机合成路线

(1)一元合成路线

(2)二元合成路线

(3)芳香化合物合成路线

命题角度1 利用物质转化关系，正逆结合解题

【例1】(2021·河北卷节选)丁苯酞(NBP)是我国拥有完全自主知识产权的化学药物，临床上用于治疗缺血性脑卒中等疾病。ZJM-289是一种NBP开环体(HPBA)衍生物。在体内外可经酶促或化学转变成NBP和其他活性成分，其合成路线如下：

已知信息：

(R1=芳基)

回答下列问题：

(3)HPBA的结构简式为____________。通常酯化反应需在酸催化、加热条件下进行，对比HPBA和NBP的结构，说明常温下HPBA不稳定、易转化为NBP的主要原因：

_____________________________________。

(2)AgNO3反应生成的AgBr难溶于水，使平衡正向移动促进反应进行

(4)

命题角度2 依据特征反应、性质解题

【例2】手性过渡金属配合物催化的不对称合成反应具有高效、高对映选择性的特点，是有机合成化学研究的前沿和热点。近年来，我国科学家在手性螺环配合物催化的不对称合成研究及应用方面取得了举世瞩目的成就。某螺环二酚类手性螺环配体(K)的合成路线如下：

已知如下信息：

回答下列问题：

(1)化合物A是一种重要的化工产品，常用于医院等公共场所的消毒，可与FeCl3溶液发生显色反应，其结构简式为________；反应①的反应类型为________。

(2)化合物C可发生银镜反应，其名称为________，化合物C的结构简式为________、D的结构简式为________、G的结构简式为________、J的结构简式为________。

(3)C的一种同分异构体可与FeCl3溶液发生显色反应，其核磁共振氢谱有4组峰，峰面积比为3∶2∶2∶1，该同分异构体的结构简式为________。

(4)反应⑤的反应条件为________。

(4)液溴、FeBr3