人教版選修5 化學(xué)3.4 有機合成 有機化學(xué)官能團的保護與復(fù)原 教案

1、官能團的保護與復(fù)原的教學(xué)設(shè)計略談有機合成中的舍與得有關(guān)說明：教材版本：人教版冊次：選修五有機化學(xué)基礎(chǔ)第三章第四節(jié)有機合成背景介紹：在學(xué)習(xí)了有機化學(xué)的基礎(chǔ)知識后，同學(xué)們對“醇、醛、酸、酯一條線，乙烯輻射一大片”，有了初步的認(rèn)識，有鑒于新考綱明確在選考內(nèi)容有機化學(xué)基礎(chǔ)考點2.烴及其衍生物的性質(zhì)與應(yīng)用中的（4）根據(jù)信息能設(shè)計有機化合物的合成路線這一要求，也為了培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和遷移知識的能力，設(shè)計了這一課題。,在有機合成中經(jīng)常遇到的問題是,對于含有多個官能團的化合物,除特定部位或基團發(fā)生預(yù)期反應(yīng)外,還常常導(dǎo)致其他部位或基團發(fā)生變化,結(jié)果不僅使得反應(yīng)產(chǎn)物變得復(fù)雜,而且有時還會導(dǎo)致所需反應(yīng)的失敗。對此需

2、要采取一定措施,將不希望參與反應(yīng)的一些活性基團如羰基、羥基、氨基等加以保護使其轉(zhuǎn)化為不受后續(xù)反應(yīng)影響的衍生物,待反應(yīng)完畢后,再使其恢復(fù)為原來的基團，這種方法就是有機合成中的基團保護,也稱官能團保護。我的設(shè)想是在實際教學(xué)中，采用先將知識切分為小的知識塊，再重組為新的知識串，并通過進一步歸納小結(jié)的方法，小步快走，達(dá)到激發(fā)興趣、提升能力的作用。一、創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究興趣首先設(shè)計了第一個問題：請用合成路線流程圖表示丙烯醇(CH2CHCH2OH)丙烯酸（CH2CHCOOH）的合成線路，并注明反應(yīng)條件。合成路線流程圖示例如下：轉(zhuǎn)化為COOH(羧基)，上黑板板書為CH2CHCH2OHA同學(xué)接受了第一個挑

3、戰(zhàn)，他敏銳地觀察到我們今天的任務(wù)是將OH(羥基)O2Cueqoac(,、)1CH2CHCHOCH2CHCOOH，同學(xué)們紛紛指出他的錯誤，“錯了，錯CH2CH2OHCH3CHClCH2OHO2NaOH/醇CH3CHClCHOCH3CHClCOOHCH2CHCOOH，滿O2催化劑、了，碳碳雙鍵寫掉了!”，我笑著問大家：“是的，結(jié)構(gòu)簡式中碳碳雙鍵是不能省略的”。我把碳碳雙鍵用彩色粉筆加了上去，再問“那么同學(xué)們仔細(xì)看一看，還有什么問題沒有”？同學(xué)們陷入了沉思，有一個同學(xué)B舉手回答到：“老師，我認(rèn)為有問題，在氧化羥基的時候，碳碳雙鍵也可能被氧化!”，“那，要不，就請你上來試一試!”我鼓勵到。B同學(xué)上場了

4、，他的設(shè)計思路改進為：HClO2催化劑Cueqoac(,、)催化劑、心歡喜地交卷，可是又有細(xì)心地同學(xué)發(fā)現(xiàn)了，鹵代烴的消去反應(yīng)的條件是氫氧化鈉的醇溶液且加熱，在這樣的條件下，羧基肯定也會變成羧酸鈉，所以應(yīng)該改進為：這個看似不起眼的小問題，前后經(jīng)歷五個步驟，三位同學(xué)合作才能把任務(wù)完成，真是紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行!同學(xué)們開始討論起來，原來這類合成路線圖的解題思路，應(yīng)該要注意有一條明線，同時也有一條暗線，明線就是將羥基變成羧基，暗線是不可避免地在氧化的過程中要傷害到活潑的碳碳雙鍵，那么我們只有采取先舍后得，以退為進，先用加成的方法把活潑的碳碳雙鍵變成不易被氧化的鹵代烴，然后放心大膽地把羥基氧化

5、為羧基(此時甚至可以采用酸性高錳酸鉀溶液)，明線的任務(wù)完成后，再去保護將鹵代烴消去為烯，最后關(guān)鍵的時侯，你要注意活潑的羧基也參與反應(yīng)，但是沒有關(guān)系，羧基變鈉鹽之后，再酸化她就可以重現(xiàn)羧基的真面目。討論到此，同學(xué)們和我都長舒了一口氣，終于在2不傷害其他基團的條件下完成了轉(zhuǎn)化的任務(wù)?？吹剿季S被打通了，我又趁機上了兩個問題：CHOOHCOOHOHCH3NH2COOHNH2這下同學(xué)們不再盲目下筆了，先分析明線的任務(wù)是什么？要完成這個任務(wù)會不會影響到其他的原子，若是有影響，又如何提前加以保護？有了這樣的預(yù)判后，讓同學(xué)們充分討論。時間滴滴噠噠地過去了，有兩個同學(xué)舉手上了黑板，設(shè)計的思路是用(CH3)2SO

6、4將酚羥基保護起來，再將醛基氧化為羧基，最后用濃的HI將成醚的酚羥還原回來。同樣的道理，有同學(xué)將苯氨乙?；?，用酸性高錳酸鉀將甲基氧化為羧基，最后酸性水解回到氨基，當(dāng)時我就很奇怪了，這些方法老師并沒有專門介紹，同學(xué)們是怎么知道的？一問，是從我提供的學(xué)案里抽取出來的新信息。這時，我心里那個高興呀!沒有現(xiàn)成的辦法，同學(xué)們能夠找辦法，有條件要上，沒有條件創(chuàng)造條件也要上，這種不怕困難，迎難而上的精神不是非常值得贊賞嗎？二、現(xiàn)場推斷演習(xí)，提高保護意識鋪墊的工作已經(jīng)做得相當(dāng)?shù)轿涣?，先來一個小型的推斷題練練手，已知某芳香烴X是一種重要的有機化工原料，質(zhì)譜法測定其相對分子質(zhì)量為92，現(xiàn)以它為初始原料設(shè)計出如

7、下轉(zhuǎn)化關(guān)系圖。已知F的分子式為C7H7NO2，Y是一種功能高分子材料。請C同學(xué)上來分析，他并沒有從開頭的質(zhì)譜法測定其相對分子質(zhì)量為92分析起，而是直接觀察目標(biāo)產(chǎn)物，鄰氨基苯甲酸，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)是七個碳，那么根據(jù)碳守恒，X也是七個碳，七個碳的芳香烴，信息已經(jīng)很明確了，只有可能是甲苯。好的，再往下分析，是硝化反應(yīng)，上了一個硝基,馬上問題來了，是上在鄰位還是對位呢？目標(biāo)產(chǎn)物，還是目標(biāo)產(chǎn)物!兩個官能團是位于鄰位的，所以硝化也是在鄰位。接下來，是先完成將甲基氧化為羧基還是先完成將硝基還原成氨基的3任務(wù)呢，在強大的高錳酸鉀面前，什么氨基，甲基都嚇得瑟瑟發(fā)抖，所以應(yīng)該在保留硝基的前提下先氧化甲基為羧基，再還原硝基

8、為氨基，越是容易夭折的基團，或者說越是活潑的基團越是最后制備出來，這樣就能節(jié)省原料和步驟，獲得最佳的生產(chǎn)效益。說真話，學(xué)生的思維激活之后沒有最高，只有更高，C同學(xué)的思路充分體現(xiàn)了目標(biāo)至上的思想，圍繞目標(biāo)找原料，求方法，不經(jīng)意間抓住了化學(xué)的精髓，為生產(chǎn)、為工藝服務(wù)才是硬道理。上了一個小臺階，再上一個大臺階，下面出場的是2017年天津的高考真題：2-氨基-3-氯苯甲酸（F）是重要的醫(yī)藥中間體，其制備流程圖如下：濃HSO，濃HSO，4KMnO4/H+C24A濃HNO，32H+/H2OBFe/HClGH+/HODE濃HSO，242FH回答下列問題：（1）該流程未采用甲苯直接硝化的方法制備B，而是經(jīng)由三

9、步反應(yīng)制取B，其目的是_。（2）的主要目的是_。【解析】甲苯在濃硫酸作用下生成對甲基苯磺酸，再與混酸發(fā)生硝化反應(yīng)，反應(yīng)將磺酸基水解去掉得B，B再與酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)得鄰硝基苯甲酸；再與Fe/HCl發(fā)生還原反應(yīng)將B中的硝基轉(zhuǎn)化為氨基，即C為鄰氨基苯甲酸；再發(fā)生反應(yīng)保護氨基，反應(yīng)引入磺酸基，將羧基的一個間位位置占?。环磻?yīng)發(fā)生取代反應(yīng)引入Cl原子；反應(yīng)再將氨基轉(zhuǎn)化回來即可。所以答案為：（1）避免苯環(huán)上甲基對位的氫原子被硝基取代(或減少副產(chǎn)物、或占位)。（2）的主要目的是保護氨基。能自己親自拿下一道高考真題，同學(xué)們的成就感都爆棚了，感覺到訓(xùn)練什么都沒有訓(xùn)練思維有效果，做一題通一類才是學(xué)習(xí)的最高境

10、界。難怪近幾年高考都4把有機物的合成當(dāng)作考查學(xué)生創(chuàng)新思維的一個主要形式呀!三、師生共同創(chuàng)作，鞏固思維流程最后，我們一起小節(jié)了本堂課的內(nèi)容，編了一首小詩幫助記憶，“烯氨、酚醛還性強，一見氧化心發(fā)慌，快來快來保護我，請求最后制出我”，在會心的笑聲中下課的鈴聲也打響了。反思：自教育部2001年頒布基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)中提出基礎(chǔ)教育課程改革的具體目標(biāo)以來，我們發(fā)現(xiàn)中學(xué)有機化學(xué)的基本概念多，基本原理雜，很多學(xué)生都陷入一種背了忘，忘了背的循環(huán)怪圈之中，慢慢地就磨滅了激情和夢想，甚至認(rèn)為自己再也學(xué)不好有機化學(xué)了。在與學(xué)生互動的過程中，和學(xué)生一起研究，分享，發(fā)現(xiàn)真正潛下心，靜下意來，學(xué)習(xí)有機化學(xué)也可以

11、變得有詩意，有韻味，有成就感。通過這堂課的教學(xué)發(fā)現(xiàn)了很多平時沒有注意的問題：1.有的學(xué)生講題時思路清晰，頭頭是道；聽講時，頻頻點頭，若有所悟；可一旦落到筆上，結(jié)構(gòu)簡式不規(guī)范，官能團名稱錯別字，本堂課上孫楊忘記寫碳碳雙鍵就是一個典型的例子。讓學(xué)生把“自己會的”變成“考試對的”還有很長的路要走。2.課堂上學(xué)生的精彩才是真的精彩，把學(xué)生當(dāng)做思考者、行動者、總結(jié)者來看，只要給了他們足夠的信任，又給了他們足夠的時間，不管是小題、大題?？碱}、高考題，學(xué)生自己探索、分析、總結(jié)的規(guī)律才是他們自己的，才能破解講了忘，忘了講的怪圈，也才能培養(yǎng)準(zhǔn)確提取關(guān)鍵信息，解決實際問題的能力。3.展示不同學(xué)生的合成路線，與學(xué)生一起評價，分享不同方案的優(yōu)劣，暴露學(xué)生的思維，在思維的沖突碰撞中，享受探究問題的樂趣，使學(xué)生在解決問題的過程中達(dá)到回憶、內(nèi)化知識技能的目的。建議將學(xué)生分成小組，每組5或6名學(xué)生，內(nèi)部先試講，再派代表課上進行講題比賽，能夠有效地激發(fā)學(xué)生內(nèi)