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】

①双键断裂一个的原因是什么？

②哪种类型的醇不能发生氧化反应而生成醛或酮？

③哪种类型的醉不能发生消去反应而生成烯烃？

④酯化反应的机理是什么？

⑤什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。

①双键的加成和加聚；

②醇和卤代烃的消去反应；

③醇的氧化反应；

④酯的生成和水解及肽键的生成和水解；

⑤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：①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。

②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；

③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；

④酯化反应的机理是：羧酸脱羟基，醇脱氢。

⑤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：

①从碳链化合物变为芳环化合物；

②官能团从“—C≡C—”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：

①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。

②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阿斯匹林的过程；

（1）写出①、②、③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部分：①高分子载体；②阿斯匹林；③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+B→D的化学方程式_______.

（3）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：

①本题的题眼是什么？

②为什么这样确定？

③怎样推断A的结构？

代表发言：①解本题的“突破口”即“题眼”是M的结构简式。

②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=CH—CHO。

③M经氧化后可生成丙烯酸CH2=CH—COOH，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+C3H4O2→C7H12O2→H2O。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：CH3CH2CH2CHO

M：CH2=CH—CHO

（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】①信息量最大的点；

②最特殊的点；

③特殊的分子式；

④假设法。

归纳：①找已知条件最多的地方，信息量最大的；②寻找最特殊的——特殊物质、特殊的反应、特殊颜色等等；③特殊的分子式，这种分子式只能有一种结构；④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

A→D_____，B→C____。

反应类型：A→B____，B→C____，A→E____，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。

A→B（C4H8O3→C4H6O2）， 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。

A→D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为五原子环状结构，

A的结构简式为HOCH2CH2CHCOOH，

A→E的反应为缩聚反应。

答案：A→D：

B→C：

A→B：消去反应，B→C：加聚反应，

A→E：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）A→B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：①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。②不能由DSD酸的结构确定硝基与磺酸基为间位关系。③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：

①每一步的反应都要符合反应规律或信息提示，不能杜撰；②确定反应中官能团及它们互相位置的变化；③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等；④反应条件的正确选择；⑤题中所给予的信息往往起到承上启下的关键作用，一定要认真分析，信息与反应物、生成物、中间产物的关系，从中得到启示。

【板书】三、有机合成题应注意的事项：

①

②

③

④

⑤

 

【讲解】大家总结了有机合成中应注意的问题在有机合成中应遵循以下4个原则。

【板书】四、有机合成遵循的原则

1．所选择的每个反应的副产物尽可能少，所要得到的主产物的产率尽可能高且易于分离，避免采用副产物多的反应。

2．发生反应的条件要适宜，反应的安全系数要高，反应步骤尽可能少而简单。

3．要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实，必要时应采取一定的措施保护已引入的官能团。

4．所选用的合成原料要易得，经济。

【课堂小结】

1．有关有机合成的复习，我们共同学习了几个方面？

2．有机合成题的解题技巧是什么呢？

一人答，大家评判。

答：……

答：①综合运用有机反应中官能团的衍变规律解题。

②充分利用题给的信息解题。

③掌握正确的思维方法。

有时则要综合运用顺推或逆推的方法导出最佳的合成路线。

【布置作业】完成课外练习。

　

精选题
　

一、选择题

1．化合物的 中的—OH被卤原子取代所得的化合物称为酰卤，下列化合物中可以看作酰卤的是 （　　　 ）

A．HCOF　　　　　　　　　　　　　　　 B．CCl4

C．COCl2　　　　　　　　　　　　　　　 D．CH2ClCOOH

2．合成结构简式为 的高聚物，其单体应是　 （　　　 ）

①苯乙烯 ②丁烯　 ③丁二烯　　　 ④丙炔　 ⑤苯丙烯

A．①、②　　　　　　　　　　　　　　　 B．④、⑤

C．③、⑤　　　　　　　　　　　　　　　 D．①、③

3．自藜芦醇 广范存在于食物（例如桑椹、花生，尤其是葡萄）中，它可能具有抗癌性。能够跟1mol该化合物起反应的Br2或H2的最大用量分别是　　 （　　　 ）

A．1mol，1mol

B．3.5mol，7mol

C．3.5mol，6mol

D．6mol，7mol

4．A、B、C、D都是含碳、氢、氧的单官能团化合物，A水解得B和C，B氧化可以得到C或D，D氧化也得到C。若M（X）表示X的摩尔质量，则下式中正确的是　　　　　　　　　 （　　　 ）

A．M（A）=M（B）+M（C）

B．ZM（D）=M（B）+M（C）

C．M（B）＜M（D）＜M（C）

D．M（D）＜M（B）＜M（C）

二、非选择题

5．提示：通常，溴代烃既可以水解生成醇，也可以消去溴化氢生成不饱和烃。如：

请观察下列化合物A～H的转换反应的关系图（图中副产品均未写出）并填写空白：

（1）写出图中化合物C、G、H的结构简式。

C____；G____；H____。

（2）属于取代反应的有（填写代号，错答要倒扣分）____。

6．有机物E和F可用作塑料增塑剂或涂料中的溶剂，它们的分子量相等，可用以下方法合成：

请写出：有机物的名称：A____，B____。化学方程式：A+D→E______，B+G→F____。X反应的类型及条件：类型____，条件____。

E和F的相互关系属____（多选扣分）。

①同系物 ②同分异构体　　　 ③同一种物质　　　 ④同一类物质

7．乙酰水杨酸（ ）俗称阿司匹林，1982年科学家将其连接在高分子载体上，使之在人体内持续水解释放出乙酰水杨酸，称为长效阿司匹林，它的一种结构是：

（1）将乙酰水杨酸溶于适量NaOH溶液中并煮沸，然后滴入盐酸至呈酸性，析出白色晶体

 

A，将A溶于FeCl3溶液，溶液呈紫色。

①白色晶体A的结构简式为______。

②A的同分异构体中，属于酚类，同时还属于酯类的化合物有______。

③A的同分异构体中，属于酚类，但不属于酯类或羧酸类的化合物必定含有___________基。

（2）长效阿司匹林水解后可生成三种有机物，乙酰水杨酸、醇类有机物和一种高聚物。该醇的结构简式为______，该高聚物的单体的结构简式为______。

　

答 　案

　

一、选择题

1．A、C 2．D 3．D 4．D

二、非选择题

5．（1）C：C6H5—CH=CH2　 G：C6H5—C≡CH

（2）①、③、⑥、⑧

6．A：对苯二甲醇　 B：对苯二甲酸

X：取代，光，②、④