高中化學(xué)人教版有機化學(xué)基礎(chǔ)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(xué)設(shè)計1【教學(xué)目標】1.通過對有機化學(xué)合成的發(fā)展成果介紹，激發(fā)對有機合成這一技術(shù)的興趣，體會化學(xué)對人類生活和生產(chǎn)所起的重要作用。了解有機合成的任務(wù)。2.通過觀察已知合成路線，能夠分析出各物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中斷鍵、成鍵位置，判斷反應(yīng)類型，并能夠?qū)懗鱿鄳?yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。3.復(fù)習(xí)再現(xiàn)烴和烴的衍生物之間的相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)建轉(zhuǎn)化關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。4.通過具體物質(zhì)的合成路線分析，了解逆合成分析法的運用，并能應(yīng)用知識網(wǎng)絡(luò)分析簡單的有機合成問題?！窘虒W(xué)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(wù)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(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物。2.有機合成的任務(wù)；包括目標化合物分子骨架構(gòu)建和官能團的轉(zhuǎn)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(chǔ)原料，通過有機反應(yīng)鏈上官能團或一段碳鏈，得到一個中間體；在此基礎(chǔ)上利用中間體上的官能團，加上輔助原料，進行第二步反應(yīng)，合成第二個中間體，經(jīng)過多步反應(yīng)，按照目標化合物的要求，合成具有一定碳原子數(shù)目、一定結(jié)構(gòu)的目標化合物。4.有機合成的思路：就是通過有機反應(yīng)構(gòu)建目標分子的骨架，并引入或轉(zhuǎn)化所需的官能團。評價，總結(jié)：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(yīng)除了官能團的引入，也可通過反應(yīng)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(guān)鍵—碳骨架的構(gòu)建。如何增長碳鏈？(1)加成反應(yīng)：(2)鹵代烴+NaCN：CH3CH2Br+NaCNCH3CH2CN+NaBr如何縮短碳鏈？（1）脫羧反應(yīng)。如：RCOONa+NaOHRH+Na2CO3

（2）氧化反應(yīng)，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(yīng)。主要包括酯的水解，蛋白質(zhì)的水解和多糖的水解。如：

二、逆合成分析法1.合成設(shè)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(guān)；其次是根據(jù)現(xiàn)在的原料、信息和有關(guān)反應(yīng)規(guī)律，盡可能合理地把目標化合物分成若干片段，或?qū)ふ夜倌軋F的引入、轉(zhuǎn)換、保護方法，或設(shè)法將各片段拼湊衍變，盡快找出合成目標化合物的關(guān)鍵；最后將正向推導(dǎo)和逆向推導(dǎo)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(shè)計復(fù)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(yīng)的中間體，該中間體同輔助原料反應(yīng)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(chǔ)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(xué)的角度出發(fā)，有機合成的設(shè)計有哪些注意事項？[講]不使用有毒原料；不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物；產(chǎn)率盡可能高等3.解題思路:(1)剖析要合成的物質(zhì)(目標分子),選擇原料,路線(正向,逆向思維.結(jié)合題給信息)(2)合理的合成路線由什么基本反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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?shù)臒o機試劑為原料，合成。資料1資料26.從原料到產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)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(jù)資料2可知，中的“—NH2”可通過轉(zhuǎn)化為重氮鹽，再進行放氮反應(yīng)除去。答案：7.有機合成遵循的原則：所選擇的每個反應(yīng)的副產(chǎn)物盡可能少，所要得到的主產(chǎn)物的產(chǎn)率盡可能高且易于分離，避免采用副產(chǎn)物多的反應(yīng)。發(fā)生反應(yīng)的條件要適宜，反應(yīng)的安全系數(shù)要高，反應(yīng)步驟盡可能少而簡單。要按一定的反應(yīng)順序和規(guī)律引入官能團，不能臆造不存在的反應(yīng)事實，必要時應(yīng)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(xué)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(chǔ)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(chǎn)物，并同樣找出它的下一步產(chǎn)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(chǔ)原料，其特點是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，先找出產(chǎn)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(dǎo)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(zhuǎn)化關(guān)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(yīng)該是先讀取信息、領(lǐng)會信息、提煉信息，在此基礎(chǔ)上遷移應(yīng)用。一般此類問題起點高落點低，雖然涉及到的內(nèi)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(yīng)，應(yīng)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(zhì)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(yīng)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(yīng)②加成反應(yīng)③氧化反應(yīng)④還原反應(yīng)⑤消去反應(yīng)⑥酯化反應(yīng)⑦中和反應(yīng)⑧縮聚反應(yīng)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(zhì)B．麥芽糖和蔗糖的水解產(chǎn)物相同C．酚醛樹脂是酚與醛的縮聚產(chǎn)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(guān)產(chǎn)物不合理的是()6.如圖所示是一些常見有機物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列關(guān)于反應(yīng)①～⑦的說法不正確的是()A．反應(yīng)①是加成反應(yīng)B．反應(yīng)②是加聚反應(yīng)C．只有反應(yīng)⑦是取代反應(yīng)D．反應(yīng)④⑤⑥⑦都是取代反應(yīng)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(yīng)過程中，受反應(yīng)條件的影響，可發(fā)生兩類不同類型的反應(yīng)：據(jù)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(chǎn)生時，開始攪拌，并逐滴加入余下的混合液，使反應(yīng)液保持微沸狀態(tài)，至反應(yīng)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(nèi)的物質(zhì)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(jié)晶，最終得到產(chǎn)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(yīng)________，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(jié)晶的目的是______________________________________；(5)用光譜法可檢驗所得產(chǎn)物是否純凈，其中用來獲得分子中含有何種化學(xué)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。【答案】D2.【解析】根據(jù)有機物的結(jié)構(gòu)簡式可知沒信心ABC均是加聚產(chǎn)物，選項D是縮聚產(chǎn)物，其單體是乙二醇和對苯二甲酸，答案選D?！敬鸢浮緿3.【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(yīng)的產(chǎn)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?！敬鸢浮緽5.【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(yīng)及乙醇與乙酸發(fā)生的酯化反應(yīng)均為取代反應(yīng)?！敬鸢浮緾7.【解析】A項反應(yīng)不能發(fā)生，方案不合實際；B項，CH3CH2Br與Br2發(fā)生取代反應(yīng)生成CH2BrCH2Br的過程中副產(chǎn)物較多；C項，CH3CH2Br在NaOH水溶液和加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成CH3CH2OH?！敬鸢浮緿8.【解析】由目標化合物結(jié)合反應(yīng)條件逆推。由C到目標化合物的條件是濃硫酸脫水，則C應(yīng)為HO—CH2CH2—OH，由B到C的反應(yīng)條件為