高中化學人教版有機化學基礎第三章烴的含氧衍生物第四節(jié)有機合成 省賽獲獎

人教版選修5第三章烴的含氧衍生物第四節(jié)有機合成教學設計1【教學目標】1.通過對有機化學合成的發(fā)展成果介紹，激發(fā)對有機合成這一技術的興趣，體會化學對人類生活和生產所起的重要作用。了解有機合成的任務。2.通過觀察已知合成路線，能夠分析出各物質轉化過程中斷鍵、成鍵位置，判斷反應類型，并能夠寫出相應的化學反應方程式。3.復習再現(xiàn)烴和烴的衍生物之間的相互轉化，構建轉化關系網絡。4.通過具體物質的合成路線分析，了解逆合成分析法的運用，并能應用知識網絡分析簡單的有機合成問題。【教學過程】一、有機合成的過程閱讀第三自然段，回答：什么是有機合成？有機合成的任務有那些？用示意圖表示出有機合成過程。1.有機合成定義；有機合成是利用簡單、易得的原料，通過有機反應，生成具有特定結構和功能的有機化合物。2.有機合成的任務；包括目標化合物分子骨架構建和官能團的轉化。3.有機合成過程。有機合成過程示意圖：有機合成的過程是利用簡單的試劑作為基礎原料，通過有機反應鏈上官能團或一段碳鏈，得到一個中間體；在此基礎上利用中間體上的官能團，加上輔助原料，進行第二步反應，合成第二個中間體，經過多步反應，按照目標化合物的要求，合成具有一定碳原子數目、一定結構的目標化合物。4.有機合成的思路：就是通過有機反應構建目標分子的骨架，并引入或轉化所需的官能團。評價，總結：官能團的引入引入-OH烯烴與水加成,醛/酮加氫,鹵代烴水解,酯的水解引入-X烴與X2取代,不飽和烴與HX或X2加成,醇與HX取代引入C=C某些醇和鹵代烴的消去,炔烴加氫引入-CHO某些醇氧化,烯氧化,炔水化,糖類水解引入-COOH醛氧化,苯的同系物被強氧化劑氧化,羧酸鹽酸化,酯酸性水解引入-COO-酯化反應除了官能團的引入，也可通過反應消除官能團，主要包括以下方法：通過有機物加成可消除不飽和鍵；通過消去、氧化或酯化可消除羧基；通過消去或取代可消除鹵原子。5.有機合成的關鍵—碳骨架的構建。如何增長碳鏈？(1)加成反應：(2)鹵代烴+NaCN：CH3CH2Br+NaCNCH3CH2CN+NaBr如何縮短碳鏈？（1）脫羧反應。如：RCOONa+NaOHRH+Na2CO3

（2）氧化反應，包括燃燒，烯、炔的部分氧化，丁烷的直接氧化成乙酸，苯的同系物氧化成苯甲酸等。如：

（3）水解反應。主要包括酯的水解，蛋白質的水解和多糖的水解。如：

二、逆合成分析法1.合成設計思路：（1）有機合成的解題思路是：首先要正確判斷需合成的有機物的類別，它含有哪種官能團，與哪些知識信息有關；其次是根據現(xiàn)在的原料、信息和有關反應規(guī)律，盡可能合理地把目標化合物分成若干片段，或尋找官能團的引入、轉換、保護方法，或設法將各片段拼湊衍變，盡快找出合成目標化合物的關鍵；最后將正向推導和逆向推導得出的若干個合成路線加以綜合比較，選擇出最佳的合成方案。（2）有機合成的方法包括正向合成分析法和逆向合成分析法。正向合成分析法是從已知的原料入手，找出合成所需要的真接或間接的中間體，逐步推向合成的目標有機物，而逆向合成分析法是在設計復雜化合物的合成路線時常用的方法。它是將目標化合物倒退一步尋找上一步反應的中間體，該中間體同輔助原料反應可以得到目標化合物，而這個中間體，又可以由上一步的中間體得到，依次類推，最后確定最適宜的基礎原料和最終的合成路線。2.逆合成分析示意圖：[講解]逆推法合成有機物思路[探究]用綠色化學的角度出發(fā)，有機合成的設計有哪些注意事項？[講]不使用有毒原料；不產生有毒副產物；產率盡可能高等3.解題思路:(1)剖析要合成的物質(目標分子),選擇原料,路線(正向,逆向思維.結合題給信息)(2)合理的合成路線由什么基本反應完全,目標分子骨架(3)目標分子中官能團引入4.閱讀課本，以（草酸二乙酯）為例，說明逆推法在有機合成中的應用。(1)分析草酸二乙酯，官能團有；(2)反推，酯是由酸和醇合成的，則反應物為和；(3)反推，酸是由醇氧化成醛再氧化酸來的，則可推出醇為(4)反推，此醇A與乙醇的不同之處在于。此醇羥基的引入可用B；(5)反推，乙醇的引入可用，或；(6)由乙烯可用制得B。5.用乙炔和適當的無機試劑為原料，合成。資料1資料26.從原料到產品在結構上產生兩種變化：①從碳鏈化合物變?yōu)榉辑h(huán)化合物；②官能團從“—C≡C—”變?yōu)椤啊狟r”。由順推法可知：由乙炔聚合可得苯環(huán)，如果由苯直接溴代，只能得到溴苯，要想直接得到均三溴苯很難。我們只能采取間接溴代的方法，即只有將苯先變?yōu)楸椒踊虮桨罚黉宕娇?；而三溴苯酚中的“—OH”難以除去。而根據資料2可知，中的“—NH2”可通過轉化為重氮鹽，再進行放氮反應除去。答案：7.有機合成遵循的原則：所選擇的每個反應的副產物盡可能少，所要得到的主產物的產率盡可能高且易于分離，避免采用副產物多的反應。發(fā)生反應的條件要適宜，反應的安全系數要高，反應步驟盡可能少而簡單。要按一定的反應順序和規(guī)律引入官能團，不能臆造不存在的反應事實，必要時應采取一定的措施保護已引入的官能團。所選用的三、有機合成的分析方法及中學常用合成路線的選擇有機合成的分析方法可歸納為以下3種情況：1．正向合成分析法(又稱順推法)，合成示意圖：基礎原料→中間體→中間體→目標化合物，此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出可直接合成的所需要的中間產物，并同樣找出它的下一步產物，依次類推，逐步推向合成目標有機物。2．逆向合成分析法(又稱逆推法)，合成示意圖：目標化合物→中間體→中間體→基礎原料，其特點是從產物出發(fā)，由后向前推，先找出產物的前一步原料(中間體)，并同樣找出它的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達簡單的初始原料為止。3．綜合分析法：此法采用綜合思維的方法，將正向或逆向推導出的幾種合成途徑進行比較，得出最佳合成路線。四、烴、鹵代烴、烴的含氧衍生物之間的轉化關系\o(R－H,\s\up6(烴))eq\o(,\s\up11(鹵代),\s\do4(消去))eq\o(R－X,\s\up6(鹵代烴))eq\o(,\s\up11(水解),\s\do4(取代))eq\o(R－OH,\s\up6(醇類))eq\o(,\s\up11(氧化),\s\do4(加氫))eq\o(R－CHO,\s\up6(醛類))eq\o(→,\s\up15(氧化))eq\o(R－COOH,\s\up6(羧酸))eq\o(,\s\up11(酯化),\s\do4(水解))eq\o(RCOOR′,\s\up6(酯類))合成路線的選擇(1)一元合成路線：R－CH=CH2eq\o(→,\s\up15(HX))鹵代烴eq\o(→,\s\up11(NaOH水溶液),\s\do4(△))一元醇eq\o(→,\s\up15([O]))一元醛eq\o(→,\s\up15([O]))一元羧酸→酯(2)二元合成路線：CH2=CH2eq\o(→,\s\up15(X2))CH2X－CH2Xeq\o(→,\s\up11(NaOH水溶液),\s\do4(△))CH2OH－CH2OHeq\o(→,\s\up15([O]))CHO－CHOeq\o(→,\s\up15([O]))HOOC－COOH→鏈酯、環(huán)酯、聚酯(3)芳香化合物合成路線：2.提示：（1）有機合成與推斷中常常涉及到信息的遷移問題。處理這類問題時，應該是先讀取信息、領會信息、提煉信息，在此基礎上遷移應用。一般此類問題起點高落點低，雖然涉及到的內容和方法課本上沒有，但處理問題仍然用課本知識。（2）和Cl2的反應，應特別注意條件的變化；光照只取代甲基上的氫，F(xiàn)e做催化劑取代苯環(huán)鄰、對位上的氫。五、檢測題1.下列物質屬于天然高分子化合物的是（）A．聚乙烯 B．尼龍 C．油脂 D．纖維素2.下列高聚物中，由兩種不同的單體通過縮聚反應制得的是()A．B．C．D．3.由乙醇制乙二酸乙二酯，最簡單的流程途徑順序正確的是()①取代反應②加成反應③氧化反應④還原反應⑤消去反應⑥酯化反應⑦中和反應⑧縮聚反應A．⑤②①③⑥ B．①②③⑤⑦C．⑤③①②⑧ D．①②⑤③⑥4.下列說法不正確的是()A．天然油脂含酯基屬于酯類物質B．麥芽糖和蔗糖的水解產物相同C．酚醛樹脂是酚與醛的縮聚產物D．石油裂化和裂解都可制得烯烴5.在有機合成中，常需要將官能團消除或增加，下列合成路線及相關產物不合理的是()6.如圖所示是一些常見有機物間的轉化關系，下列關于反應①～⑦的說法不正確的是()A．反應①是加成反應B．反應②是加聚反應C．只有反應⑦是取代反應D．反應④⑤⑥⑦都是取代反應7.由溴乙烷制取1,2-二溴乙烷，下列合成方案中最合理的是()A．CH3CH2Breq\o(→,\s\up15(HBr),\s\do15(△))B．CH3CH2Breq\o(→,\s\up15(Br2))CH2BrCH2BrC．CH3CH2Breq\o(→,\s\up15(NaOH水溶液),\s\do15(△))CH2=CH2eq\o(→,\s\up15(Br2))CH2BrCH2BrD．CH3CH2Breq\o(→,\s\up15(NaOH醇溶液),\s\do15(△))CH2=CH2eq\o(→,\s\up15(Br2))CH2BrCH2Br8.乙醇與濃硫酸混合共熱的反應過程中，受反應條件的影響，可發(fā)生兩類不同類型的反應：據此判斷烴A為()A．1-丁烯 B．1,3-丁二烯C．乙炔 D．乙烯9.三苯甲醇是一種重要的有機合成中間體，可以通過下列原理進行合成：實驗步驟如下：①如圖甲所示，在三頸燒瓶中加入鎂屑，在滴液漏斗中加入溴苯和無水乙醚，先加入eq\f(1,3)混合液于燒瓶中，待鎂屑表面有氣泡產生時，開始攪拌，并逐滴加入余下的混合液，使反應液保持微沸狀態(tài)，至反應完全。②繼續(xù)加入苯甲酰氯和無水乙醚，水浴加熱1h后，在冷水浴下慢慢滴加氯化銨的飽和溶液。③將三頸燒瓶內的物質水浴加熱蒸去乙醚，然后加入水進行水蒸氣蒸餾(圖乙用作水蒸氣發(fā)生裝置)，直至無油狀物蒸出。④冷卻抽濾，將固體用%的乙醇溶液重結晶，最終得到產品。(1)步驟①中“逐滴加入余下的混合液”是為了防止__________________________________________；(2)若水蒸氣蒸餾裝置中出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，則圖乙玻璃管中水位會突然升高，此時應________，待故障排除后再進行蒸餾；(3)抽濾用到的主要儀器有氣泵、________，抽濾優(yōu)于普通過濾的顯著特點___________________________；(4)步驟④中用%的乙醇溶液重結晶的目的是______________________________________；(5)用光譜法可檢驗所得產物是否純凈，其中用來獲得分子中含有何種化學鍵和官能團信息的方法是_____________________________________________________________________。參考答案1.【解析】A、聚乙烯是合成高分子化合物，錯誤；B、尼龍是合成高分子化合物，錯誤；C、油脂不是高分子化合物，錯誤；D、纖維素是天然高分子化合物，正確，答案選D?！敬鸢浮緿2.【解析】根據有機物的結構簡式可知沒信心ABC均是加聚產物，選項D是縮聚產物，其單體是乙二醇和對苯二甲酸，答案選D。【答案】D3.【解析】乙二酸乙二酯是由乙二酸和乙二醇酯化形成的，乙二酸可以通過乙二醇氧化得到，要制備乙二醇需要通過1，2－二溴乙烷水解生成，1，2－二溴乙烷可以通過乙烯和溴水加成得到，乙醇消去即得到乙烯。所以答案是A?！敬鸢浮緼4.【解析】A、油脂是高級脂肪酸的甘油酯，正確；B、麥芽糖水解生成葡萄糖、蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，錯誤；C、酚醛樹脂是苯酚和甲醛發(fā)生縮聚反應的產物，正確；D、石油裂化生成烷烴和烯烴，石油裂解生成乙烯、丙烯、丁二烯等，正確。【答案】B5.【解析】B項由溴乙烷→乙醇，只需溴乙烷在堿性條件下水解即可。【答案】B6.【解析】：乙酸乙酯的水解反應及乙醇與乙酸發(fā)生的酯化反應均為取代反應?！敬鸢浮緾7.【解析】A項反應不能發(fā)生，方案不合實際；B項，CH3CH2Br與Br2發(fā)生取代反應生成CH2BrCH2Br的過程中副產物較多；C項，CH3CH2Br在NaOH水溶液和加熱條件下發(fā)生取代反應，生成CH3CH2OH?！敬鸢浮緿8.【解析】由目標化合物結合反應條件逆推。由C到目標化合物的條件是濃硫酸脫水，則C應為HO—CH2CH2—OH，由B到C的反應條件為