高考有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)問(wèn)題直擊

■廣東省佛山市三水區(qū)三水中學(xué) 周曼文

高考化學(xué)命題總是基于學(xué)科特點(diǎn)考查學(xué)科關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)，而關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)只有在解決真實(shí)情境問(wèn)題時(shí)才能淋漓盡致地表現(xiàn)。近年高考對(duì)有機(jī)合成路線的考查，既體現(xiàn)了有機(jī)合成的重要地位，也貫徹了普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的教學(xué)要求，能很好地測(cè)試考生的獨(dú)立思考能力和學(xué)習(xí)潛能。

一、基于教材知識(shí)的遷移應(yīng)用和已知合成路線的關(guān)鍵步驟來(lái)設(shè)計(jì)合成路線

設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線時(shí)的基本思路：解讀題干→解讀提示信息→解讀流程，要以全面獲取關(guān)鍵信息為起點(diǎn)，加工信息，應(yīng)用信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，按題目要求規(guī)范表述結(jié)果。這個(gè)過(guò)程體現(xiàn)的是對(duì)考生信息能力及學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。基于上述理解，要求同學(xué)們具備信息檢索能力，具備信息甄別和批判能力，具備對(duì)自己認(rèn)知體系進(jìn)行補(bǔ)充、重構(gòu)和優(yōu)化能力，具備參照經(jīng)驗(yàn)卻又不拘泥于習(xí)慣的創(chuàng)新能力。

例1化合物W可用作高分子膨脹劑，一種合成路線如下：

分析：教育部考試中心單旭峰博士認(rèn)為，目前高考對(duì)有機(jī)合成的考查思路可以分為三種類(lèi)型：官能團(tuán)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化、官能團(tuán)轉(zhuǎn)化與連接、構(gòu)建新的碳骨架。本題中涉及的合成路線，基本上可視為官能團(tuán)轉(zhuǎn)化與連接這一種類(lèi)型，所需遷移應(yīng)用的關(guān)鍵信息為至于如何由苯甲醇變成鹵代烴，則可由教材中乙醇轉(zhuǎn)化為溴乙烷進(jìn)行遷移應(yīng)用。進(jìn)一步解題思路與步驟分析如表1。

表1

技巧點(diǎn)撥：在解題過(guò)程中，需要的不僅是知識(shí)的再現(xiàn)和輸出，還涉及考查考生認(rèn)知能力和水平，以及因地制宜地解決問(wèn)題的能力。如本題中直接利用醇氧化成酸的機(jī)理，只能將苯甲醇氧化成苯甲酸，但與制備苯乙酸芐酯所需的苯乙酸不同，因此需要重新尋找轉(zhuǎn)化機(jī)理，即已知合成路線中的反應(yīng)②和反應(yīng)③。

二、基于理解并創(chuàng)新應(yīng)用教材知識(shí)和已知反應(yīng)式來(lái)設(shè)計(jì)合成路線

高考有機(jī)題的呈現(xiàn)一般包含四個(gè)部分：題干(題目背景或意義描述)，有機(jī)物轉(zhuǎn)化流程圖，提示信息(補(bǔ)充信息)，問(wèn)題。其中題干雖然簡(jiǎn)略，但都非常明確地闡述了有機(jī)物的用途或流程的實(shí)踐意義。

例2丹參醇是存在于中藥丹參中的一種天然產(chǎn)物。合成丹參醇的部分路線如下：

分析：本題的合成路線流程圖的設(shè)計(jì)主要屬于構(gòu)建新的碳骨架這一種類(lèi)型。設(shè)計(jì)本題合成路線的關(guān)鍵信息為解答該題需要達(dá)到學(xué)習(xí)理解、遷移實(shí)踐、創(chuàng)新應(yīng)用的認(rèn)知水平，如何將單烯烴變成共軛二烯烴，則需要對(duì)教材中烯烴→二鹵代烴→二烯烴的轉(zhuǎn)化規(guī)律的理解與拓展應(yīng)用，詳細(xì)的解題思路與步驟分析如表2。

表2

答案：

技巧點(diǎn)報(bào)：在分析和解決此類(lèi)問(wèn)題過(guò)程中，需要同學(xué)們分解實(shí)際問(wèn)題(題設(shè)情景)，找出應(yīng)答關(guān)鍵，能夠選擇和調(diào)用儲(chǔ)備的有機(jī)知識(shí)，將它們分解、遷移、轉(zhuǎn)換(聯(lián)想、類(lèi)比、模仿和改造)、重新建構(gòu)。如本題中能否快速調(diào)用“環(huán)戊烯轉(zhuǎn)化環(huán)戊二烯”的知識(shí)儲(chǔ)備，也是解答關(guān)鍵之一。

三、證據(jù)推理在合成路線關(guān)鍵步驟的反應(yīng)試劑與條件中的應(yīng)用

近幾年高考有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)問(wèn)題幾乎都涉及“拓展性信息”，通過(guò)信息增加一些陌生知識(shí)，考查考生對(duì)信息的理解、加工和轉(zhuǎn)化的能力，從而達(dá)到良好區(qū)分度的命題目標(biāo)。同時(shí)，通過(guò)某些“拓展信息”可以對(duì)教材進(jìn)行補(bǔ)充和完善，有利于同學(xué)們拓展視野、提升能力以及形成更完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

例3化合物N具有鎮(zhèn)痛、消炎等藥理作用，其合成路線如下：

參照上述合成路線，以 OH 為原料，采用如下方法制備醫(yī)藥中間體 ═ 。

該路線中試劑與條件1為_(kāi)___，X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___；試劑與條件2為_(kāi)___，Y的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___。

分析：本題側(cè)重考查考生接受、吸收、整合信息的能力，以及在此基礎(chǔ)上的分析和解決問(wèn)題的能力。解答時(shí)，同學(xué)們需要重點(diǎn)注意兩個(gè)關(guān)鍵步驟，一是找出原型并進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，二是學(xué)習(xí)理解和模仿遷移。分析見(jiàn)表3。

表3

答案或

技巧點(diǎn)撥：信息的不同呈現(xiàn)方式會(huì)影響試題的難度，對(duì)信息的加工處理是解題的關(guān)鍵，高考試題往往將“關(guān)鍵信息”隱藏在題干中，需要同學(xué)們自主辨認(rèn)、獲取、加工和應(yīng)用才能解決問(wèn)題。復(fù)習(xí)備考時(shí)要結(jié)合實(shí)例，了解新型的有機(jī)合成反應(yīng)(特別是在高效催化劑作用下的高產(chǎn)率、高選擇性、綠色化的新型反應(yīng))。

四、設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的策略

1.強(qiáng)化信息的收集、整合和應(yīng)用。

研究表明，高考命題的立意包含三個(gè)層次：基于知識(shí)記憶和理解的知識(shí)立意，基于信息遷移、類(lèi)比推理的能力立意，基于構(gòu)性分析、證據(jù)推理及創(chuàng)新能力的素養(yǎng)立意。設(shè)計(jì)合成路線要求我們具備信息檢索能力，具備信息甄別和批判能力，具備對(duì)自己認(rèn)知體系進(jìn)行補(bǔ)充、重構(gòu)和優(yōu)化的能力，具備參照經(jīng)驗(yàn)卻又不拘泥于習(xí)慣的創(chuàng)新能力。因此，我們要關(guān)注信息呈現(xiàn)方式，目前有兩種信息呈現(xiàn)方式，如例1在合成路線中，而例2在合成路線下的已知反應(yīng)式中。解題時(shí)需要我們能夠在題設(shè)情景中收集、整理并同化新信息，建構(gòu)新知識(shí)體系，掌握新規(guī)律，創(chuàng)造性地解決新問(wèn)題。

2.積極訓(xùn)練和培養(yǎng)證據(jù)推理素養(yǎng)、自主學(xué)習(xí)能力。

目前高考化學(xué)試題對(duì)合成路線的設(shè)計(jì)，通常是給出目標(biāo)化合物和原料。解題方法是解析原料與目標(biāo)化合物在分子結(jié)構(gòu)方面的差異，特別是官能團(tuán)和碳骨架的差異。要求考生利用逆合成分析方法拆解目標(biāo)有機(jī)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?；舅悸肥且罂忌?dú)立地獲取試題中提供的陌生反應(yīng)信息，將已學(xué)的有機(jī)合成反應(yīng)和題目給出的新反應(yīng)相結(jié)合，以可靠的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為依據(jù)，加上合適的反應(yīng)試劑和反應(yīng)條件，設(shè)計(jì)出符合題目要求的合成路線。

3.夯實(shí)官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系等有機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)。

對(duì)于烷烴、烯烴、鹵代烴、醇、醛(酮)、羧酸以及酯的轉(zhuǎn)化關(guān)系及反應(yīng)條件，我們必須融會(huì)貫通，形成系統(tǒng)的有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化的知識(shí)體系。只有具備清晰的官能團(tuán)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化方面的知識(shí)，才能在看似復(fù)雜的陌生的有機(jī)物及轉(zhuǎn)化流程中看清本質(zhì)，才能更有效地收集、解讀、整合和應(yīng)用題目提供的新信息，去解決新情境下的合成路線問(wèn)題。