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1、英才苑http:/会员交流资料有机合成 教学目标知识技能:通过复习有机合成,使学生掌握有机物的官能团间的相互转化以及各类有机物的性质、反应类型、反应条件、合成路线的选择或设计。会组合多个化合物的有机化学反应,合成指定结构简式的产物。能力培养:培养学生自学能力、观察能力、综合分析能力、逻辑思维能力以及信息的迁移能力。科学思想:通过精选例题,使学生认识化学与人们的生活是密切相关的,我们可以利用已学的知识,通过各种方法合成人们需要的物质,使知识为人类服务,达到对学生渗透热爱化学、热爱科学、热爱学习的教育。科学品质:激发兴趣和科学情感;培养求实、创新、探索的精神与品质。科学方法:通过组织学生讨论解题关
2、键,对学生进行辩证思维方法的教育,学会抓主要矛盾进行科学的抽象和概括。重点、难点 学会寻找有机合成题的突破口。学会利用有机物的结构、性质寻找合成路线的最佳方式。教学过程设计教师活动【复习引入】上节课我们主要复习了有机反应的类型,与有机物合成有关的重要反应规律有哪几点呢?【追问】每一规律的反应机理是什么?(对学生们的回答评价后,提出问题)【投影】双键断裂一个的原因是什么?哪种类型的醇不能发生氧化反应而生成醛或酮?哪种类型的醉不能发生消去反应而生成烯烃?酯化反应的机理是什么?什么样的物质可以发生成环反应?对学生的回答进行评价或补充。学生活动思考、回忆后,回答:共5点。双键的加成和加聚;醇和卤代烃的
3、消去反应;醇的氧化反应;酯的生成和水解及肽键的生成和水解;有机物成环反应。讨论后,回答。积极思考,认真讨论,踊跃发言。答:双键的键能不是单键键能的两倍,而是比两倍略少。因此,只需要较少的能量就能使双键里的一个键断裂。跟OH相连的碳原子与3个碳原子相连的醇一般不能被氧化成醛或酮;所在羟基碳原子若没有相邻的碳原子(如CH3OH)或相邻碳原子上没有氢原子如(CH3)3CCH2OH的醇(或卤代烃)不能发生消去反应而生成不饱和烃;酯化反应的机理是:羧酸脱羟基,醇脱氢。能发生有机成环的物质是:二元醇脱水、羟基酸酯化、氨基酸脱水、二元羧酸脱水。【提问】衡量一个国家的石油化工业发展水平的标志是什么?为什么?回
4、答:常把乙烯的年产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的标志。原因是:乙烯是有机化工原料,在合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业、医药等方面得到广泛应用。【评价后引入】今天我们来复习有机物的合成。【板书】有机合成【讲述】下面让我们一起做第一道题,请同学们思考有机合成中合成路线的合理设计的关键是什么?应从哪些方面入手?【投影】例1 用乙炔和适当的无机试剂为原料,合成 。资料1资料2倾听,明确下一步的方向。展开讨论:从原料到产品在结构上产生两种变化:从碳链化合物变为芳环化合物;官能团从“CC”变为“Br”。由顺推法可知:由乙炔聚合可得苯环,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难。我们只
5、能采取间接溴代的方法,即只有将苯先变为苯酚或苯胺,再溴代方可;而三溴苯酚中的“OH”难以除去。而根据资料2可知, 中的“NH2”可通过转化为重氮盐,再进行放氮反应除去。板演方程式:【评价】大家分析得很全面,也很正确。现将可行方案中所涉及到的有关反应方程式按顺序写出。请两名同学到黑板来写,其他同学写在笔记本上。【评价】两名学生书写正确。【提问】对比这两道小题,同学们想一想,设计合成有机物的路线时,主要应从哪里进行思考呢?分析、对比、归纳出:解题的关键是找出原料与产品的结构差别是什么,然后在熟知物质性能的基础上寻找解决问题的途径即合成路线。在解题时应考虑引入新的官能团,能否直接引入,间接引入的方法
6、是什么?这些问题的解决就需要我们熟练掌握有机物的特征反应。总之,设计时主要考虑如何形成被合成分子的碳干以及它所含有的官能团。在解题时,首先将原料与产品的结构从以下两方面加以对照分析:一、碳干有何变化,二、官能团有何变更。【追问】一般碳干的变化有几种情况?讨论后得出:4种。(1)碳链增长;(2)碳链缩短;(3)增加支链;(4)碳链与碳环的互变。【板书】一、有机合成的解题思路将原料与产物的结构进行对比,一比碳干的变化,二比官能团的差异。【讲述】人吃五谷杂粮,哪有不生病的。而伤风感冒是常见病。大家知道,阿斯匹林是一种常用药,它是怎样合成的呢?请看下题。【投影】例2 下图是以苯酚为主要原料制取冬青油和
7、阿斯匹林的过程;(1)写出、步反应的化学方程式,是离子反应的写离子方程式_;(2)B溶于冬青油致使产品不纯,用NaHCO3溶液即可除去,简述原因_;(3)在(2)中不能用NaOH也不能用Na2CO3的原因是_。心想:阿斯匹林熟悉用途,是以什么为原料?怎样合成的?认真读题、审题。小组讨论,得出:(1)(2)冬青油中混有少量 可用小苏打溶液除去的原因是:,产物 可溶于水相而与冬青油分层,便可用分液法分离而除杂。(3)在(2)中不能用NaOH、Na2CO3的原因是酚羟基可与其发生反应,而使冬青油变质。【评价】同学们分析合理,答案正确。【提问】1mol阿斯匹林最多可和几摩氢氧化钠发生反应呢?究竟哪一个
8、是正确答案呢?答案:甲:2mol;乙:3mol。结果:乙是正确的。【讲述】阿斯匹林是一个“古老”的解热镇痛药物,而缓释长效阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春,请大家思考下题。【投影】例3 近年,科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上,制成缓释长效阿斯匹林,用于关节炎和冠心病的辅助治疗,缓释长效阿斯匹林的结构简式如下:试填写以下空白:(1)高分子载体结构简式为_。(2)阿斯匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是_。(3)缓释长效阿斯匹林在肠胃中变为阿斯匹林的化学方程式是_。事物是在不断地发展的分析:本题的关键词语是“通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上”。缓释长效阿斯匹林可分为三
9、部分:高分子载体;阿斯匹林;作为桥梁作用的乙二醇。在肠胃中变为阿斯匹林的反应,则属于水解反应,从而找到正确的解题思路。答:(1) (2)酯化反应(或取代反应)(3)【引导】根据大家的分析,解决上题的关键是要找出题给信息中的关键词句。那么,我们将怎样寻找解题的“突破口”呢?【板书】二、有机合成的突破口(题眼)【投影】例4 有一种广泛用于汽车、家电产品上的高分子涂料,是按下列流程生产的。图中的M(C3H4O)和A都可以发生银镜反应,N和M的分子中碳原子数相等,A的烃基上一氯取代位置有三种。试写出:(1)物质的结构简式:A_;M_。物质A的同类别的同分异构体为_。(2)N+BD的化学方程式_.(3)
10、反应类型:X_;Y_。【组织讨论】请分析解题思路并求解。思考新问题。读题、审题、析题、解题。讨论:本题的题眼是什么?为什么这样确定?怎样推断A的结构?代表发言:解本题的“突破口”即“题眼”是M的结构简式。因为本题中对M的信息量最丰富,M可以发生银镜反应,一定有醛基,M的结构式除CHO外,残留部分是C2H3,而C2H3只能是乙烯基,则M的结构简式为CH2=CHCHO。M经氧化后可生成丙烯酸CH2=CHCOOH,由反应条件和D的分子式组成可以推断D是B和N的酯化反应的产物,所以B+C3H4O2C7H12O2H2O。根据质量守恒原理,B的分子式为C4H10O,是丁醇,A为丁醛。根据A的烃基上一氯取代
11、物有3种,则A的结构简式为CH3CH2CH2CHO,它的同类物质的同分异构体为:CH3CH(CH3)CHO。答案:(1)A:CH3CH2CH2CHOM:CH2=CHCHO(2)CH3CH2CH2OH+CH2=CHCOOH CH2=CHCOOCH2CH2CH3+H2O(3)X:加成反应 Y:加聚反应【评价、总结】找解题的“突破口”的一般方法是:【板书】信息量最大的点;最特殊的点;特殊的分子式;假设法。归纳:找已知条件最多的地方,信息量最大的;寻找最特殊的特殊物质、特殊的反应、特殊颜色等等;特殊的分子式,这种分子式只能有一种结构;如果不能直接推断某物质,可以假设几种可能,认真小心去论证,看是否完全
12、符合题意。【反馈练习】【投影】例5 化合物C和E都是医用功能高分子材料,且组成中元素质量分数相同,均可由化合物A(C4H8O3)制得,如下图所示。B和D互为同分异构体。试写出:化学方程式AD_,BC_。反应类型:AB_,BC_,AE_,E的结构简式_。A的同分异构体(同类别有支链)的结构简式:_及_。【组织讨论】请分析解题思路并求解。思路1 以A为突破口,因其信息量大。A具有酸性,有COOH。AB(C4H8O3C4H6O2), A物质发生脱水反应,又由于B可使溴水褪色,因而B中含有C=C,属消去反应,则A中应具有OH。AD的反应是由A中COOH与OH发生酯化反应,生成环状酯D,由于D为五原子环
13、状结构,A的结构简式为HOCH2CH2CHCOOH, AE的反应为缩聚反应。答案:AD:BC:AB:消去反应,BC:加聚反应,AE:缩聚反应。E的结构简式: A的同分异构体:大家知道,药补不如食补。乳酸的营养价值较高,易被入吸收。乳酸的结构是怎样的?在工业上,是怎样形成的呢?【投影】例6 酸牛奶中含有乳酸,其结构为:它可由乙烯来合成,方法如下:(1)乳酸自身在不同条件下可形成不同的醇,其酯的式量由小到大的结构简式依次为:_、_、_。(2)写出下列转化的化学方程式:A的生成_。CH3CHO的生成_,C的生成_。(3)AB的反应类型为_。【设问】本题的难点是什么?哪位同学知道呢?【评价或补充】请三
14、名同学到黑板上板演答案。认真审题,寻找本题的突破口,讨论解题思路。答:C的形成。学生甲上台讲。(3)水解反应(或取代反应)订正板演。【导入】本题的特点是,提供了合成的路线和反应条件,考查大家的基础知识和观察能力和应变能力。而有些题虽然也提供相应合成路线,但侧重于合成方案的选择。【投影】例7 请认真阅读下列3个反应:利用这些反应,按以下步骤可以从某烃A合成一种染料中间体DSD酸。请写出A、B、C、D的结构简式。【归纳】根据大家在讨论中出现各种误区,请大家总结一下,在选择合成途径时应注意哪些问题呢?认真审题,积极思考,小组讨论。汇报结果。误区:误认为只有苯与硝酸反应生成硝基苯,而甲苯与硝酸只能生成三硝基甲苯。不能由DSD酸的结构确定硝基与磺酸基为间位关系。忽视苯胺具有还原性,NaClO具有氧化性,选择错误的合成途径。正确答案:分组讨论,共同得出以下结论:每一步的反应都要符合反应规律或信息提示,不能杜撰;确定反应中官能团及它们互相位置的变化;确定反应先后顺序时注意能否发生其它反应如酯在NaOH溶液中水解时,是否有苯酚生成,把C=C氧化时是否有CHO存在,使用氧化剂时是否存在还原性基团如NH2