有机合成教学设计

计 消除官能团，以及如何增长分子中的碳原子数。 思第三，分别针对设计合成路线和 根据已确定的合成路线推断中间产物两类题路 型进行例析及练习。在此当中，对学生进行思维方法及学习方法的指导。 1 、知识技能：掌握有机化合物官能团、性质、有机反应和反应类型之间紧密的内在联系，并能对其进行综合应用。 教学 2 、能力培养：培养学生归纳总结的能力和综合分析问题的能力。通过例题目中给予的新信息培养学生的自学能力。 标 3 、思维方法：通过对有机合成路线的设计和分析培养学生的正向推断、逆向推断、多向推断的思维方法，以及发散思维能力。 • 帮助学生掌握有机合成的基本思路 —— 引入官能团，转化官能团，增长教碳链，并建立起解有机合成的思维方式。 学 难• 帮助学生建立起有机化合物官能团、性质、有机反应合反应类型等知识之点 间的密切联系，并将其综合应用于有机合成领域 重• 培养学生迅速、准确地掌握题目所给新信息要点的学习方法、能力，并将点 其与原有知识结合用于解决问题的能力。 教学 过程 结构 设计 图 教师活动 【提问】 由乙烯 教学内容与教学媒体 【电脑屏幕 】 由乙烯 CH2=CH2 合成乙酸乙酯需要学生活动 讨论并回答： 乙烯具有双键，所以先与CH2=CH2 合成乙酸乙酯需要经过哪些反应步骤？这些步骤可以各有什么特点？

【提问】

根据乙烯制取乙酸乙酯的反应

经过哪些反应步骤？

CH2 =CH2→ CH3CH2OH →CH3CHO→ CH3COOH→ CH3COOCH2CH3 步骤分类：

1 、 ① 引入官能团 —OH 2 、 ② ③ ④ 官能团的转变，但碳原子数不变

【电脑屏幕 】 有机合成基本思路

1 、向分子中引入比较简单且易生成的 —X 或 —OH 2 、转化官能团： —X → —OH —CHO → —COOH

水发生加成反应，生成乙醇；乙醇可被催化氧化生成乙醛；乙醛再进一步被氧化成乙酸；第四步是乙酸与乙醇在浓硫酸存在下加热发生酯化反应，生成乙酸乙酯。

这四个步骤，可以分为两类：第一步，在烯烃分子中引入官能团 —— 羟基（ —OH ）；其余三步，都是该官能团在一定条件下发生一系列变化。 讨论并分析：

• 在分子中引入官能团 • 官能团转变 • 聚合反应

讨论并分析：

根据学过的知识，在烃的分子中引入羟基，只有两种办法，双键加成水或卤原子水解； 分子中引入卤原子的方法有两种，烷烃或苯环的取代或

步骤的分析， → —COO— （酯） 请同学们思

3 、分子中有双键，可加聚成高分子

考有机合成

化合物

的基本思路是什么？ 如

【电脑屏幕】

果小分子要

一、官能团的变化

变成大分子，

1 、官能团的引入

怎么办？

① 取代反应，如烷烃、苯环的卤代

反应 如：

【讲述】 下面我们针对有机合成的三种基本步骤，来

CH4 + Cl2 C6 H6 +Br2

CH3 Cl + HCl

双键与卤化氢或卤素单质的加

C6 H5 Br + HBr 成。

② 烯烃加成 HX 、 X2 、 H2O 如： CH2=CH2+H2 O→ CH3 CH2 OH +HCl→ CH3 CH2 Cl +Cl2 → CH 2 ClCH2 Cl

讨论并回答：

讨论一下如【电脑屏幕】 双键加成一分子水只能引何实现它们。 入一个羟基，所以此法行不通。③ 多次消去再加成可引入更多的－ 只能采用卤原子水解的方法。 【提问】 X 如 ： 如此，必须引入两个卤原子。即先加成一分子溴，引入两个如果在一个烃分子中引入了卤或羟基（ —OH ）就能转化成其他官能团，所以这两种官能团CH2 =CH-CH=CH2 + 2Br2 → CH2 Br-CHBr-CHBr-CH2 Br CH2 Br-CHBr-CHBr-CH2 Br+4NaOH→ 思考。 【电脑屏幕】 3 、消除官能团的方法 讨论并回答： 卤原子在氢氧化钠水溶液中水解成羟基，羟基在铜丝做催化剂条件下被氧化成醛基，CH2BrCH2CH2CH2Br+2NaOHCH2 =CH-CH=CH2 + 2NaBr + 溴原子，再进行水解，即可在乙烯分子中引入两个羟基。 可先在分子中引入多个卤原子，再进行水解即可得多个羟基。 原子（ —X ）2H2O 具有特殊的CH2 OH-CHOH-CHOH-CH2OH +4NaBr 重要意义，那 么如何引入【电脑屏幕】 这两种官能团呢？ 【提问】 如何在乙烯分子中引入两个羟基？如何在一个分子中引入多个羟基？ 【提问】 如何在醛基既可以被氢气还原成羟① 卤代烃在强碱的醇溶液中发生消基，又可以被催化氧化成羧基，去反应 羟基与羧基脱水生成酯基，酯基也可以水解成羧基和羟基。② 醇在浓硫酸存在下发生消去反应即： 如 ： 卤代烃→醇醛→羧酸酯 CH3 CH2 OH CH2 =CH2 + H2 O 讨论并分析： 可经一系列地转化，将各种官能团转化成羟基或卤原一个分子中引入多个卤原子呢？ 【提问】 卤原子（ —X ）、羟基（ —OH ）如何转化成其它官能团呢？ 【提问】 以上我们讨论了在分子中引入官能团的方法，与此相反，我们如何消除分子中的官能团呢？ 【提问】 卤原子或羟基消去以后，还会生成双键，双键又该如何消去呢？ 【讲述】 注意卤代烃消去反应的条件与醇消去反应 烯烃加聚反应（卤代烃或醇消去反应可得双键） 如： CH3 CH2 Br+NaOH CH2 =CH2 + H2 O + NaBr 子，再消去即可。 双键可与氢气加成生成单键。并举例。 讨论并回答： CH2 =CH + H2 4 、增长碳链的方法 CH3CH3 含有双键的小分子可以加聚成大分子。 卤代烃或醇消去即可得双键。 【电脑屏幕】 二、合成路线的设计 合成路线的设计要求： ① 副产物要少，产率要高 ② 反应步骤要少 例 1 、试以苯及任选无机试剂为原有机反应一般都有副反应，所以用于有机合成的反应应该副产物比较少；有机合成的反应步骤越多，则最终的产 讨论并分析： 料，制取 1 ， 2 ， 3 ， 4— 四氯环己率就越小，所以反应步骤越少烷。 越好。 分析并讨论： 两种方法：一是先将苯环加成为环己烷，再用氯气在光照条件下取代； 二是用苯环先与氯气在催化剂存在下取代，再与氢气加成为最终产物。 烷烃或苯环与氯气的取代反应一般都生成多种取代物。取代物分子上的氯原子个数可条件的不同。 【电脑屏幕】 【提问】 1. 顺向思维法： 如何将小分子化合物转化成大分子化合物呢？ 【提问】 怎样使小分子中含有双键？ 【讲述】 有机合成题目一般有两类： 1 、设计合成路线 2 、根据已确定的合成路线推断中间产物 【讲述】 我们首先来学习如何设计合成路线，请同学 们从有机反 应的特点分【电脑屏幕】 析一下有机合成路线的设计需要注意些什么？ 【讲述】 下面让我们一起来三、中间产物的推断 R—O—R' + NaX 1 ， 4 二氧六环醚有去污作用，曾能不同，也可能氯原子个数相同，但相对位置不同，因而产生许多副产物。所以这两种方反应物 → 中间产物 → 最终产物 法都不可。 2. 逆向思维法： 最终产物 → 中间产物 → 反应物 加成反应。 先消去，再加成。反复多次，可引入更多氯原子。 氯苯不能发生消去反应，因为氯原子相邻碳原子上没有氢原子。要使氯苯能发生消去反应，则应先使其与氢气加成生成，一氯环己烷，再进行消去反应，生成环己烯，第三步， 环己烯与氯气加成，得到邻二氯环己烷，再消去，再加成两练习 1 、已知 ： R—X + R‘—ONa 分子氯气即可得最终产物。 该信息是一个取代反应， R'—O— 原子团取代了 R—X 中的 —X 原子，生成醚的结 构。在下面的的练习中，如果有醚的结构，即可分析为是由卤代烃与醇钠发生取代反应而得。 学生讨论分析如附录所示 分析并思考。 例 2 见附录二。 其结果如附录二所示。 关键注意两点： ① 反应条件 用作洗涤剂，其结构式如下所示。试写出一条以氯乙烷及任选无机试剂为原料，制取该化合物的反应路线。 分析一个例题。 【提问】 ② 反应前后官能团的变化和分子组成的变化 讨论并回答： 根据反应 ② 的条件氯代环己烷发生消去反应，故生成的 A 为环己烯；又根据反应 ③ 的条件及 A ，可知反应 ③ 为加成反应，则 B 为 1 ， 2 请同学 们思考： 1 、 如果用同学 们的第一种 方法，那么环 己烷在光照 条件下与氯 气的取代反 应都可能生成什么物 质？ 2 、如 果用第二种 方法，则苯环 与与氯气在催化剂条件下生成的取代物又可能有哪些？ 【提问】 什么反应可以引入氯原子又可以不产生副产物？ 【提问】 加成反应一次最多引入两个氯原子，如何引入较多氯原子？ 【提问】 硝化甘油 已知 ： 【电脑屏幕 】 — 二氯环己烷。比较 B 与反练习 2 ： 从丙烯合成硝化甘油（三应 ④ 的产物，可知反应 ④ 硝酸甘油酯），可采用下列四步反应： 为消去反应。 由最终产物和反应 ⑦ 的C 条件可知反应 ⑦ 为酯化反应，则 C 属于二醇，所以反应 ⑥ 为卤代烃的水解反应。故 C 为： 丙烯 A B CH2 =CHCH3 +Cl2 CH2 =CHCH2 Cl + HCl B 为 1 ， 2 ， 3— 三氯丙烷 1 、 写出 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ 各步反应的化学方程式 。 讨论并分析解答。 比较最终产物的六元环和 C 中六元环，可知反应 ⑧ 为加成反应。故 D 为： 苯环通2 、 请写出用丙醇为原料，制丙烯 过取代反应，的化学方程式 。 可引入一个氯原子。氯苯【电脑屏幕 】 能否发生消去反应？如何使才能使它可以发生消去反应？ 【讲述】 分析非常正确。一般我们可以有两种思路。 同学们刚才分析的过程就采用了顺向思维方法，显得比较困难，一般对于这种题目，采用逆向思维方法，更有优越性。 【讲述】 我们可以用逆向箭头来表示逆向思维方式，即采用倒推法，相对更容易一些。请同学们用这种方法做一道练习。 【提问】 如何理解题目中所CH3 -CH2 -CH2OH CH2 =CHCH3 +H2O ④CH2 OH-CHOH-CH2 OH+3HNO3 ①CH2 =CHCH3 +Cl2 CH2 =CHCH2Cl + HCl ②CH2 =CHCH2Cl + Cl2 CH2Cl-CHCl-CH2 Cl ③CH2Cl-CHCl-CH2Cl + 3NaOH CH2OH-CHOH-CH2OH+3NaCl 给信息？ 【讲述】 由于分析 2 中的第 ① 步比较困难，所以，正确的合成路线如分析 1 所示。 【讲述】 有机合成的第二类题型是已知合成路线，根据题给条件推断中间产物或反应类型。 【讲述】 这一类题型，需注意这样两点。 【提问】 根据反应 ② 的条件推断 A 、 B 分别是什么物质？ 【提问】 请分析 C 和 D 分别是什么物质？ 【讲述】 有机推断题要求熟练掌握有机化学反应的条件和官能团的转变，并能辨证地分析有机分子结构的变化。同时也要善用题目所提供的信息。 【练习】 指导学生分析、讨论解题思路。