5.1有機(jī)合成初步（教案）高二化學(xué)（滬科版2019選擇性必修3）

5.1有機(jī)合成初步一、教學(xué)目標(biāo)1．比較常見官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)和特征反應(yīng)，能舉例說明有機(jī)物中基團(tuán)之間的相互影響。2．能從官能團(tuán)入手揭示一定條件下有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。3．能運(yùn)用逆合成分析法設(shè)計(jì)簡單的有機(jī)合成路線。二、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1.常見官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)和特征反應(yīng)及相互轉(zhuǎn)化；2.設(shè)計(jì)簡單的有機(jī)合成路線。難點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡單的有機(jī)合成路線。三、教學(xué)方法探究法、總結(jié)歸納法、分組討論法等四、教學(xué)過程【導(dǎo)入】展示生活中的合成材料有機(jī)合成能滿足人類在材料、能源、醫(yī)藥、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的需求，直接或間接地為人類提供了大量的必需品。一、有機(jī)合成的一般過程概念：一般是利用化學(xué)方法將簡單的有機(jī)物或無機(jī)物制成比較復(fù)雜的有機(jī)物的過程。【展示】有機(jī)合成一般過程示意圖【講解】有機(jī)合成主要通過官能團(tuán)的引入、轉(zhuǎn)化與碳骨架的構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)?！旧客瓿稍谟袡C(jī)物分子中引入碳碳雙鍵、鹵原子和羥基【講解】常見官能團(tuán)引入或轉(zhuǎn)化的方法引入的官能團(tuán)反應(yīng)類型引入碳碳雙鍵鹵代烴的消去反應(yīng)醇的消去反應(yīng)炔烴與H2、HX、X2的不完全加成反應(yīng)引入鹵素原子不飽和烴與鹵素單質(zhì)(或鹵化氫)的加成反應(yīng)烷烴、苯及其同系物與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)醇與氫鹵酸的取代反應(yīng)引入羥基鹵代烴的水解反應(yīng)醛、酮與H2的加成反應(yīng)酯的水解反應(yīng)引入羧基醛的氧化苯的同系物的氧化(酸性高錳酸鉀溶液)酯的水解(酸性條件)【講解】有機(jī)合成中常見官能團(tuán)的保護(hù)(1)(酚)羥基的保護(hù)：因(酚)羥基易被氧化，所以在氧化其他基團(tuán)前可以先使其與NaOH溶液反應(yīng)，把—OH變?yōu)椤狾Na(或使其與ICH3反應(yīng)，把—OH變?yōu)椤狾CH3)將其保護(hù)起來，待氧化后再酸化將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。(2)碳碳雙鍵的保護(hù)：碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團(tuán)前可以利用其與HCl等的加成反應(yīng)將其保護(hù)起來，待氧化后再利用消去反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。(3)氨基(—NH2)的保護(hù)：如在對(duì)硝基甲苯eq\o(→,\s\up10(合成))對(duì)氨基苯甲酸的過程中應(yīng)先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2還原為—NH2。防止當(dāng)KMnO4氧化—CH3時(shí)，—NH2(具有還原性)也被氧化?！局v解】有機(jī)物分子中官能團(tuán)的消除(1)消除不飽和雙鍵或三鍵，可通過加成反應(yīng)。(2)經(jīng)過酯化、氧化、與氫鹵酸取代、消去等反應(yīng)，都可以消除—OH。(3)通過加成、氧化反應(yīng)可消除—CHO。(4)通過水解反應(yīng)可消除酯基。烴的衍生物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系二、逆合成分析法【講解】分析方法內(nèi)容正合成分析法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向待合成有機(jī)物，其思維程序：原料→中間產(chǎn)物→目標(biāo)化合物逆合成分析法從目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)入手，通過切斷化學(xué)鍵等方式逆推可能的中間體，繼而再進(jìn)行分析，得到前一步的中間體，如此反復(fù)，直至推得合適的起始原料。其思維程序：書寫：通?？梢岳糜袡C(jī)合成路線對(duì)合成過程進(jìn)行規(guī)劃和示意，書寫有機(jī)合成路線時(shí)，一般以各主要中間體為節(jié)點(diǎn)，省略副產(chǎn)物，同時(shí)在箭頭上下標(biāo)明所用的輔助試劑與反應(yīng)條件。例：聚丁二酸乙二醇酯是一種可生物降解的合成高分子，具有良好的柔順性和熱穩(wěn)定性，在塑料薄膜、食品包裝、生物材料等方面有著巨大的發(fā)展前景。【問】該如何設(shè)計(jì)聚丁二酸乙二醇酯的合成路線呢？【生】小組討論，并完成設(shè)計(jì)：1、從聚丁二酸乙二醇酯的結(jié)構(gòu)可知它是一種縮聚產(chǎn)物，單體應(yīng)為丁二酸與乙二醇。2、羧酸可由醇氧化得到，因此丁二酸的前一步中間體應(yīng)該是1,4—丁二醇。3、醇類化合物可由鹵代烴水解得到，因此1,4—丁二醇與乙二醇的前一步中間體分別是1,4—二溴丁烷和1,2—二溴乙烷。4、1,4—二溴丁烷的兩個(gè)溴原子位于鏈的兩端，考慮通過1,3—丁二烯與溴發(fā)生1,4—加成制得，在發(fā)生1,4—加成后碳鏈中間會(huì)出現(xiàn)新的碳碳雙鍵，可以用催化加氫的方式還原為單鍵。5、1,2—二溴乙烷可以通過乙烯與溴加成得到。根據(jù)以上逆合成分析過程，可以確定合成聚丁二酸乙二醇酯的原料為1,3—丁二烯與乙烯。【講解】逆合成分析法設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的思維程序(1)觀察目標(biāo)分子結(jié)構(gòu)，即目標(biāo)分子的碳架特征，以及官能團(tuán)的種類和位置。(2)由目標(biāo)分子逆推原料分子，并設(shè)計(jì)合成路線，即目標(biāo)分子碳架的構(gòu)建，以及官能團(tuán)引入和轉(zhuǎn)化。(3)依據(jù)綠色合成的思想，對(duì)不同的合成路線進(jìn)行優(yōu)選。三、合成路線設(shè)計(jì)與優(yōu)化【講解】有機(jī)合成的原則(1)基礎(chǔ)原料和輔助原料要廉價(jià)、易得、低毒性、低污染。(2)盡量選擇步驟最少的合成路線，使得反應(yīng)過程中副反應(yīng)少、產(chǎn)率高。(3)符合“綠色化學(xué)”的要求，操作簡單、條件溫和、能耗低、易實(shí)現(xiàn)、原料利用率高、污染少，盡量實(shí)現(xiàn)零排放。(4)按照一定的反應(yīng)順序和規(guī)律引入官能團(tuán)，不能臆造不存在的反應(yīng)事實(shí)?！菊n堂練習(xí)】請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的方案以苯甲醛()和乙醇為原料合成苯乙酸乙酯(用合成路線流程圖表示，并注明反應(yīng)條件)。提示