摘要：在高考中對有機合成的考查體現了有機合成的學術地位，也貫徹了普通高中化學課程標準和教材的教學要求，實現了對獨立思考能力的考查。目前高考對有機合成的考查思路可以分為三種類型：官能團簡單轉化、官能團轉化與連接、構建新的碳骨架。總結這些考查思路，有利于高中有機化學教學和進一步深化考試內容改革。

關鍵詞：有機合成；路線設計；官能團轉化；碳骨架；能力考查

文章編號：1005–6629（2017）10–0072–06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 考查有機合成的重要性和必要性

1.1 有機合成具有重要的學術地位和應用價值

有機化學是研究有機化合物結構、性質、應用及變化規(guī)律的學科[1]。有機化合物的合成是其中重要的研究內容。在確定分子結構的有機化合物的基礎上，以石油或者煤焦油中提取的簡單有機物或者大規(guī)模生產的有機物為原料，通過一系列反應，合成我們需要的具有特定功能的復雜的有機物，如藥物、香料、染料、食品添加劑以及合成高分子等。其中兩類重要藥物——青霉素及磺胺類藥物，是經過路線設計、實驗探索、路線調整、工業(yè)合成等一系列步驟，實現了工業(yè)化的生產。以這兩類藥物為代表的合成藥物對人類預防、診療和戰(zhàn)勝疾病做出了重大貢獻，極大地延長了人類的壽命。

1.2 有機合成是課程標準和高中教材的重要內容

《普通高中化學課程標準（實驗）》中指出“認識烷烴及衍生物在有機合成中的作用”[2]。為落實課程標準的課程理念、課程目標、課程內容及教學要求，教材中設置了專門章節(jié)介紹有機合成。以獲得1990年諾貝爾化學獎的有機合成理論和方法為基礎介紹了逆合成分析方法，要求學生掌握逆合成分析法的基本要領，能設計簡單有機化合物的合成路線。例如魯科版教材介紹了甲苯為原料設計路線合成苯甲酸苯甲酯[3]，而人教版教材則介紹了以乙烯為原料設計路線合成乙二酸二乙酯[4]。在課后練習中也安排了大量的習題專門鞏固這部分內容以培養(yǎng)學生的有機合成路線的設計能力?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（征求意見稿）》更加明確了這一部分的要求，在有機化學基礎模塊中指出“認識有機合成的關鍵是碳骨架的構建和官能團的轉化，了解設計有機合成路線的一般方法”。學習這部分內容既有利于今后進入高校更加系統學習有機化學或者藥物化學等課程，也有利于在生活中利用有機化學及有機合成的基礎知識分析判斷藥物服用及病理等方面的相關問題。

1.3 有機合成是獨立思考能力考查的重要方式

《國務院關于考試招生制度改革的實施意見》中指出“……加強獨立思考、分析和解決問題能力的考查”[5]。對設計路線的考查是實現獨立思考能力考查的重要方式，其基本思路是要求學生獨立地獲取試題中提供的陌生反應信息，將已學過的知識內容進行整合，形成相對完整的有機反應的知識體系，進而設計有機合成路線。這些考查方式在過去的高考化學試題中已經有所體現，特別是實施課程標準高考以來，逐步探索以有機合成為背景進行創(chuàng)新和獨立思考能力的考查。同時為了進一步落實《實施意見》，鞏固改革成果，體現改革理念，明確考查要求，考試中心組織專家修訂了2017年的《考試大綱》[6]，在《有機化學基礎》模塊的內容要求中增加了“能根據信息設計化合物的合成路線”，并在能力目標中補充了一道有機合成的例題，闡釋如何對獲取信息等方面的獨立思考能力進行考查。

2 高考對有機合成考查的基本思路及方式分析

2.1 高考中的有機合成與逆合成分析

目前高考中《有機化學基礎》模塊試題素材多是某種功能化合物。這種試題素材展示某種功能化合物的實驗室或實際工業(yè)合成路線，并提供一些新穎的反應信息或者分析數據，在問題的設計過程中，考查中學有機化學基礎的重要知識點，包括同分異構體、反應類型、反應性質、有機物命名等內容。其中有機合成路線設計是近幾年重點考查的內容，其具體要求是學生對于給定的目標化合物，能分析目標化合物分子結構，包括碳骨架、官能團種類及數量，按照碳骨架構成或者官能團轉化進行逆向拆解成多個中間體，按照同樣的方法再對中間體進行逆向拆解直到易得的規(guī)模化基礎工業(yè)化原料（如圖1所示）。

目前高考化學試題對合成路線的設計，通常是給出目標化合物和原料。因此在分析過程中要注意解析原料與目標化合物在分子結構方面的差異，特別是官能團和碳骨架的差異。要求學生結合試題給出的信息利用逆合成分析方法拆解目標有機物，將其逆向分解為中間化合物，并能繼續(xù)將中間化合物拆解，直至題目提供的原料。最后將已學的有機合成反應和題目給出的新反應相結合，以可靠的轉化反應為依據，加上合適的反應試劑和反應條件，設計出符合題目要求相對新穎的合成路線。

2.2 考查方式分析

根據目標化合物和原料之間分子結構的差異，包括碳原子數、碳骨架及官能團等方面，可以將高考化學中有機合成路線的考查大概分成如下三個類型。

2.2.1 考查碳骨架上的官能團簡單轉化

對于這種考查類型，其目標化合物與原料的分子中碳骨架和碳原子總數沒有差異，僅是官能團的轉化。其考查目標就是要求學生熟練掌握有機官能團的轉化關系，這些內容大多是中學有機化學中已經介紹的鹵素、羥基、醛基、羧基等之間的轉化。解答此類試題關鍵是分析出原料和目標化合物之間官能團的差異，再加上合適的試劑和轉化條件即可。

例1 （2014年海南卷）設計一條由環(huán)己烯經過兩步反應得到1，3-環(huán)己二烯的合成路線。

逆向推理過程如圖2所示。分析中間產物，X和Y均可以是鹵素。將逆向推理過程倒過來，加上試劑和反應條件，分別可得到如圖3所示的合成路線。endprint

例2 （2014年大綱卷改編）寫出以丙烷為原料制備3-氯-1-丙烯的合成路線。

通過分析可以發(fā)現丙烷與3-氯-1-丙烯只有官能團的差異：鹵素原子和碳碳雙鍵。鹵代烴是連接烷烴、烯烴以及含氧衍生物的橋梁，所以只需將烷烴進行光照取代之后再進行消去或取代，即可將其轉化為雙鍵或者含氧官能團（羥基等）。具體合成路線如圖4所示。

2.2.2 考查將不同原料的官能團進行轉化再連接

對應這種考查類型，目標化合物的碳原子數與原料有差異，同時官能團發(fā)生了變化，但沒有生成新的碳碳鍵，通常是生成了酯、酰胺、醚等新官能團。其碳原子數量的變化主要是因為不同分子之間反應，生成了酯、醚和酰胺等，因此解答此類試題的關鍵是將新官能團中的酰胺鍵、碳氮鍵、碳氧鍵等化合鍵切斷，將目標分子拆分成兩個分子，然后再將這兩個分子與原料進行對比分析，尋找官能團的差異。其中魯科版教材中的苯甲酸苯甲酯、人教版中的乙二酸二乙酯合成路線的設計均是這種類型。

該目標化合物為酰胺，那么首先將酰胺鍵切斷（如圖5所示），拆分成一個羧酸（乙酸）和一個胺類分子（對甲氧基苯胺）。對甲氧基苯胺則通過官能團轉化逆推得到4-甲氧基硝基苯。通過與原料化合物對比分析，可以發(fā)現只差一個硝基。所以將上述逆推過程進行正向轉化即可得到4-甲氧基乙酰苯胺的合成路線（如圖6所示）。

首先寫出苯甲氧基乙酸芐酯的結構式（如圖7），與原料進行對比分析，可以發(fā)現是由原料進行官能團轉化得到。將官能團按照成鍵的連接方式進行切斷，可以得到與原料碳原子數分別相同的苯甲醇和溴代乙酸，通過官能團轉化關系逆推即可分別得到原料化合物。將逆推路線正向轉化加上必要的試劑和條件即可得到一條合成路線（如圖8）。與例4相似，2017年海南化學18題給出了“混醚”的Williamson合成方法，要求學生寫出“以甲苯為原料合成乙基芐基醚”的路線。

2.2.3 考查構建新的碳骨架

在這種考查類型中，合成目標化合物時構建了新的碳骨架，官能團也進行了相應的轉化，并伴隨著碳原子數的改變。由于中學化學課程中幾乎沒有涉及碳碳鍵轉化反應，所以對碳碳鍵的生成通常是以信息的形式給出。在最近的高考化學試卷中涉及的碳碳鍵生成的反應包括雙烯合成、羥醛縮合、羰基的親核加成等。

例5 （2016年理綜I卷化學試題）參照如下合成路線，以（反，反）-2，4-己二烯和乙醇為原料（無機試劑任選），設計制備對苯二甲酸二乙酯的合成路線。已知：

該試題的逆合成分析推理過程如圖9所示，首先將對苯二甲酸二乙酯進行官能團的拆解，得到對苯二甲酸和原料之一的乙醇，再進一步逆向分析得到對二甲苯。將對二甲苯與原料對比分析，發(fā)現分子中的碳原子數有一定差異。利用題中給出生成新碳碳鍵的合成信息發(fā)現，需要將對二甲苯逆推為含有單個雙鍵的六元環(huán)狀化合物，進而將其拆分為含6個碳的二烯化合物和只含一個雙鍵的乙烯。乙烯可以通過原料之一的乙醇脫水得到，而“含6個碳的二烯化合物”即為題目中給出的原料——（反，反）-2.4-己二烯。將該逆合成分析推理圖進行正向轉化之后，加上相應的條件和試劑即為需要的合成路線（如圖10）。

很多學生的合成路線為：先將（反，反）-2，4-己二烯與氯氣反應生成（反，反）-1，6-二氯-2，4-己二烯，再將二氯代己二烯水解、氧化成（反，反）-2，4-己二烯二酸，最后利用雙烯合成反應成環(huán)。該合成路線實際上不可取，因為在將二醇氧化為二酸的過程中，雙鍵非常容易被氧化而斷裂。因此在合成路線的設計上要注意反應的先后順序，對于具有多官能團的物質，對活性較高的官能團需要進行必要的保護，確保合成路線的科學性和可行性。

設計一條由甲苯制備反-1，2-二苯基乙烯的合成路線。

首先分析目標化合物的結構，與原料對比可發(fā)現生成了碳碳雙鍵（見圖13）。在信息中給出了構建碳碳雙鍵的反應方法：氯代烴和醛在一定條件下構建而成，此反應稱為魏悌希-霍納爾（WittigHorner）反應。所以可以將目標化合物逆推分解為苯甲醛和芐基氯兩個中間體。通過進一步對比，可以發(fā)現這兩個中間體與原料甲苯之間只有官能團的差異，經過兩步官能團逆推可得到原料甲苯，正向轉化之后就得到一條適宜的合成路線（圖14）。endprint

3 啟示與思考

3.1 對中學教學的啟示

3.1.1 加強有機化合物的命名教學

部分試題的解答起點是能根據名稱寫出目標化合物的結構簡式。所以在教學中要加強有機物的系統命名，使得學生既能對給出的有機物進行命名，也能根據名稱寫出有機物的結構簡式。

3.1.2 對已學的有機化合物的轉化關系能融會貫通

目前高考中有機合成路線的一部分是考查官能團的轉化，所以在教學過程中要系統總結烷烴、烯烴、鹵代烴、醇、醛（酮）、羧酸以及酯的轉化關系及反應條件，形成有機化合物轉化的網絡知識體系。系統掌握該轉化知識體系之后，對上述考查有機合成路線的前兩種類型基本能迎刃而解。這也是解答第三種考查類型的基礎和關鍵[7]。

3.1.3 加強對信息素養(yǎng)和自主學習能力的培養(yǎng)

部分高考試題需要的關鍵反應合成信息往往隱藏在提供的題干中，需要學生自主辨認、獲取信息進行加工才能解決問題。因此在教學過程中需要結合實例，介紹新型的有機合成反應。特別是在高效催化劑作用下的高產率、高選擇性、綠色化的新型反應[8]，這種教學方式既能提高學生學習化學的興趣，領悟化學研究的神奇之處，也能提高學生的信息素養(yǎng)和自主學習能力。

3.2 對命題工作的思考

3.2.1 加強試題信息呈現方式的研究

目前信息呈現有兩種方式：一是在試題中給出通用反應，如例4中生成醚的反應；二是在流程中給出具體反應，如2016年全國I卷第36題的生成六元環(huán)的反應。信息的不同呈現方式會影響試題的難度。今后要加強這方面的研究，合理控制試題的難度。同時在設置該類問題的時候，不能僅僅為了考試而編制一些沒有意義的合成路線，而是要注意問題的真實性，同時合成路線問題的設置和參考答案最好能有科技文獻支撐，確保良好的導向作用。

3.2.2 探索評分細則的科學設計

目前高考的評分參考中有時只給出一個最合理的合成路線，而學生在實際的答題中，會給出部分合理的路線：可能第一步不合理，或者中間某步不合理，也有些是最后一步不合理。今后將探索評分方式和細則，既能確保評分的合理準確，又能區(qū)分出不同層次的學生。

參考文獻：

[1]邢其毅，裴偉偉，徐瑞秋等.基礎有機化學（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2005：1～10.

[2]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003：28～30.

[3]曹居東，王磊，尹冬冬.普通高中化學課程標準實驗教科書·有機化學基礎（選修）（第3版）[M].濟南：山東科學技術出版社，2007：104.

[4]杜寶山，劉斌.普通高中化學課程標準實驗教科書·有機化學基礎（選修）（第1版）[M].北京：人民教育出版社，2004：65.

[5]國務院.關于深化考試招生制度改革的實施意見[EB/OL]. （2014-09-03）. http：//www.gov.cn/zhengce/content/2014-09/04/content_9065.htm.

[6]教育部考試中心. 2017年普通高等學校招生全國統一考試大綱（理科）[S].北京：高等教育出版社，2017：138.

[7]單旭峰.對高中課程標準中有機化學內容的分析和思考[J].教育理論與實踐，2014，（2）：56～58.

[8]閆蒙鋼，朱小麗，張占麗.美國“總統綠色化學挑戰(zhàn)獎”近十年獲獎回顧與啟示[J].化學教育，2009，（5）：75～77.endprint