突破有機合成的“三部曲”

馮建設

隨著科技的發(fā)展，人們對材料的要求越來越高，傳統(tǒng)材料已經(jīng)難以滿足高科技發(fā)展的需要。為此，新型合成材料逐漸登上歷史的舞臺，其中有著“黑色黃金”美譽的碳纖維尤其耀眼。它廣泛應用于航空、航天、交通、軍用裝備等眾多領域，如F1賽車、空客A380、F-22隱形戰(zhàn)斗機等。

雖然碳纖維的制造工藝十分復雜，但是其間伴隨的化學變化大家都基本了解，包括脫氫、環(huán)化、氧化及脫氧等。因此，高考化學有機合成與推斷題很容易結合此類熱點材料來綜合考查考生的有機知識。本文介紹有機合成的“三部曲”分析法，幫助大家以不變應萬變，輕松突破高考有機合成題。

“三部曲”分析法

第一部曲：路線的選擇

①一元合成路線：

一元醛→一元羧酸→酯

②二元合成路線：

→二元羧酸→

③芳香化合物合成路線：

④改變官能團位置的方法：

第二部曲：碳骨架的增長與縮短

（1）鏈的增長

①與HCN的加成反應：

R—CH=CH2+HCN→R—CH（CN）CH3

→R—CH（COOH）CH3

②酯化反應：

CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+

H2O

（2）鏈的縮短

①脫羧反應：

R—COONa+NaOHR—H+Na2CO3

②氧化反應：

C6H5CH2CH3C6H5COOH+CO2↑

（3）常見由鏈成環(huán)的方法

①二元醇成環(huán)：

HOCH2CH2OH

②羥基酸酯化成環(huán)：

HO（CH2）3—

③氨基酸成環(huán)：

H2NCH2CH2COOH→

④二元羧酸成環(huán)：

HOOCCH2CH2COOH

第三部曲：解題方法

解答有機合成題時，首先要正確判斷合成的有機物屬于哪一類有機物，帶有何種官能團，然后結合所學過的知識或題給信息，尋找官能團的引入、轉換、保護或消去的方法，盡快找出合成目標有機物的關鍵點和突破點。有機合成解題方法主要有三種：

（1）順藤摸瓜法（正向合成法）。此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標合成有機物，其思維程序是：原料→中間產(chǎn)物→產(chǎn)品。

（2）順藤摸根法（逆向合成法）。此法采用逆向思維方法，從目標合成有機物的組成、結構、性質入手，找出合成所需的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向已知原料，其思維程序是：產(chǎn)品→中間產(chǎn)物→原料。

（3）首尾突破法（綜合分析法）。此法采用綜合思維的方法，將正向和逆向推導出的幾種合成途徑進行比較，得出最佳合成路線。

高考在線

例1 （2014·安徽卷節(jié)選）Hagemann酯（H）是一種合成多環(huán)化合物的中間體，可由下列路線合成（部分反應條件略去）（見圖1）：

E→F的化學方程式是_________________________。

【“三部曲”分析法】

第一部曲：一元合成路線

（A）HC≡CH→（B）HC≡C—CH=CH2

第二部曲：碳骨架的增長與縮短

（1）鏈的增長：（B）HC≡C—CH=CH2 →（C）

；由（D） CH3C≡CH→

（E）CH3C≡C—COOH→ （F）CH3C≡CCOOCH2CH3

（2）鏈的縮短：（C）與（F）

CH3C≡CCOOCH2CH3→（G）

第三部曲：解題方法

（1）本題采用正向思維方法，從已知原料（A）→中間產(chǎn)物（B）→產(chǎn)品（C），再從已知原料（D）→中間產(chǎn)物（E）→產(chǎn)品（F）。

（2）綜合分析法：此法采用綜合思維的方法，將已知（C）和原料（F）與產(chǎn)物（G）對比分析。

【解析】A→B為兩個乙炔進行加成得到（B）HC≡C—CH=CH2，然后繼續(xù)與甲醇加成得到C；D→E，可以看出羧基在乙炔基末端插入，生成羧基物質（E）CH3C≡C—COOH，然后與乙醇酯化，得到F；E+F→G為1，3-丁二烯與乙炔的加成成環(huán)反應，生成G。

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

例2 （2014·山東卷節(jié)選）3?-對甲苯丙烯酸甲酯（E）是一種用于合成抗血栓藥的中間體，其合成路線如下：

已知：HCHO+CH3CHOCH2=CHCHO+H2O

（1） 是E的一種同分異構體，該物質與足量NaOH溶液共熱的化學方程式為____________________。

（2）E在一定條件下可以生成高聚物F，F(xiàn)的結構簡式為____________________。

【“三部曲”分析法】

第一部曲：芳香化合物合成路線

【解析】（1）該物質的酯基是酚羥基與羧基發(fā)生酯化反應形成的，因此1 mol該物質可與2 mol NaOH反應，由此可得反應的方程式。

（2）D與甲醇發(fā)生酯化反應得到E（結構簡式為），F(xiàn)為E發(fā)生加聚反應的高聚物，故可得F的結構簡式為。

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

（2）