人教版選修5 化學3.4 有機合成有機化學官能團的保護與復原教案

《人教版選修5 化學3.4 有機合成有機化學官能團的保護與復原教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《人教版選修5 化學3.4 有機合成有機化學官能團的保護與復原教案（6頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 官能團的保護與復原的教學設計 －略談有機合成中的舍與得 有關說明： 教材版本：人教版 冊 次：選修五 有機化學基礎 第三章 第四節(jié) 有機合成 背景介紹：在學習了有機化學的基礎知識后，同學們對“醇、醛、酸、酯一 條線，乙烯輻射一大片”，有了初步的認識，有鑒于新考綱明確在選考內容有機 化學基礎考點?2.烴及其衍生物的性質與應用中的（4）根據(jù)信息能設計有機化合 物的合成路線這一要求，也為了培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和遷移知識的能力，設計了這 一課題。 , 在有機合成中經常遇到的問題是,?對于含有多個官能團的化合物,?除特定部

2、 位或基團發(fā)生預期反應外,?還常常導致其他部位或基團發(fā)生變化,?結果不僅使得 反應產物變得復雜,?而且有時還會導致所需反應的失敗。對此需要采取一定措施, 將不希望參與反應的一些活性基團如羰基、羥基、氨基等加以保護?使其轉化為 不受后續(xù)反應影響的衍生物,?待反應完畢后,?再使其恢復為原來的基團，這種方 法就是有機合成中的基團保護,?也稱官能團保護。我的設想是在實際教學中，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的 方法，小步快走，達到激發(fā)興趣、提升能力的作用。 一、創(chuàng)設問題情境，激發(fā)探究興趣 首先設計了第一個問題：

3、 ①?請用合成路線流程圖表示丙烯醇(?CH2＝CHCH2OH)→丙烯酸 （CH2＝CHCOOH）的合成線路，并注明反應條件。合成路線流程圖示例如下： 轉化為—COOH(羧基)，上黑板板書為?CH2＝CHCH2OH————→ A?同學接受了第一個挑戰(zhàn)，他敏銳地觀察到我們今天的任務是將—OH(羥基) O2 Cu 1 CH2CHCHO—————→CH2CHCOOH，同學們紛紛指出他的錯誤，“錯了，錯 CH2＝CH2OH————→CH3CHClCH2OH————→ O2?????????????

4、?? NaOH/醇 CH3CHClCHO—————→CH3CHClCOOH——————→CH2＝CHCOOH，滿 O2 催化劑、△ 了，碳碳雙鍵寫掉了!”，我笑著問大家：“是的，結構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“那么同學們仔細看一看，還有 什么問題沒有”？同學們陷入了沉思，有一個同學?B?舉手回答到：“老師，我認為 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?同學上場了，他的設計思路改進為： HCl O2 催化劑 Cu 催化劑、△

5、 △ 心歡喜地交卷，可是又有細心地同學發(fā)現(xiàn)了，鹵代烴的消去反應的條件是氫氧化 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，所以應該改進 為： 這個看似不起眼的小問題，前后經歷五個步驟，三位同學合作才能把任務完 成，真是紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行!同學們開始討論起來，原來這類合 成路線圖的解題思路，應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

6、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為羧基(此時甚至可以采用酸性 高錳酸鉀溶液)，明線的任務完成后，再去保護將鹵代烴消去為烯，最后關鍵的 時侯，你要注意活潑的羧基也參與反應，但是沒有關系，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化的任務?？吹剿季S被打通了，我又趁機上了 兩個問題： ② ─CHO ─OH ─COOH ─OH ② ─CH3 ─NH2

7、─COOH ─NH2 這下同學們不再盲目下筆了，先分析明線的任務是什么？要完成這個任務會 不會影響到其他的原子，若是有影響，又如何提前加以保護？有了這樣的預判后， 讓同學們充分討論。時間滴滴噠噠地過去了，有兩個同學舉手上了黑板，設計的 思路是用(CH3)2SO4?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，當時我就很奇怪了，這些方法老 師并沒有專門介紹，同學們是怎么知道的？一問，是從我提供的學案里抽取出來 的新

8、信息。這時，我心里那個高興呀!沒有現(xiàn)成的辦法，同學們能夠找辦法，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，提高保護意識 鋪墊的工作已經做得相當?shù)轿涣耍葋硪粋€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，質譜法測定其相對分子質量為?92，現(xiàn)以 它為初始原料設計出如下轉化關系圖。已知?F?的分子式為?C7H7NO2，Y?是一種 功能高分子材料。 請?C?同學上來分析，他并沒有從開頭的質譜法測定其相對分子質量為?92?分

9、 析起，而是直接觀察目標產物，鄰氨基苯甲酸，發(fā)現(xiàn)目標是七個碳，那么根據(jù)碳 守恒，X?也是七個碳，七個碳的芳香烴，信息已經很明確了，只有可能是甲苯。 好的，再往下分析，①是硝化反應，上了一個硝基,馬上問題來了，是上在鄰位 還是對位呢？目標產物，還是目標產物!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，所以應該在 保留硝基的前提下先氧化甲基為羧基，再還原硝基為氨基，越是容易夭折的基團， 或者說越是活潑的基

10、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 的生產效益。說真話，學生的思維激活之后沒有最高，只有更高，C?同學的思路 充分體現(xiàn)了目標至上的思想，圍繞目標找原料，求方法，不經意間抓住了化學的 精髓，為生產、為工藝服務才是硬道理。 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?H?SO?， 濃?H?SO?， ② 4 ③??????????????? KMnO4/H+ ④???????? C 2 4 ①  A

11、濃?HNO?， 3 2 H+/H2O  B Fe/HCl ⑤ ⑧????? G? H+/H?O D  ⑥???????E 濃?H?SO?， 2?4 ⑦  ⑨  2 F H 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，而是經由①②③三步反應制取 B，其目的是_______________________________________。 （2）?⑥的主要目的是___________________________

12、____________。 【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， 反應③將磺酸基水解去掉得?B，B?再與酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化反應得鄰硝基苯甲 酸；再與?Fe/HCl?發(fā)生還原反應將?B?中的硝基轉化為氨基，即?C?為鄰氨基苯甲酸； 再發(fā)生反應⑥保護氨基，反應⑦引入磺酸基，將羧基的一個間位位置占?。环磻? ⑧發(fā)生取代反應引入?Cl?原子；反應⑨再將氨基轉化回來即可。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(或減少副產物、或占位)。 （2）⑥的主要目的是保護氨基。 能自己親自拿下一道高考真題，同學們的成就感

13、都爆棚了，感覺到訓練什么 都沒有訓練思維有效果，做一題通一類才是學習的最高境界。難怪近幾年高考都 4 把有機物的合成當作考查學生創(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《基礎教育課程改革綱要(試行)》中提出基礎 教育課程改革的具體目標以來，我們發(fā)現(xiàn)中學有機化學的基本概念多，基本原理 雜，很多學生都陷入

14、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，甚至認為自己再也學不好有機化學了。在與學生互動的過程中，和學生 一起研究，分享，發(fā)現(xiàn)真正潛下心，靜下意來，學習有機化學也可以變得有詩意， 有韻味，有成就感。通過這堂課的教學發(fā)現(xiàn)了很多平時沒有注意的問題： 1.?有的學生講題時思路清晰，頭頭是道；聽講時，頻頻點頭，若有所悟；可一 旦落到筆上，結構簡式不規(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.?課堂上學生的精彩才是真的精彩，把學生當做思考者、行動者

15、、總結者來看， 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?？? 題、高考題，學生自己探索、分析、總結的規(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)準確提取關鍵信息，解決實際問題的能 力。 3.?展示不同學生的合成路線，與學生一起評價，分享不同方案的優(yōu)劣，暴露學 生的思維，在思維的沖突碰撞中，享受探究問題的樂趣，使學生在解決問題 的過程中達到回憶、內化知識技能的目的。建議將學生分成小組，每組?5?或 6?名學生，內部先試講，再派代表課上進行講題比賽，能夠有效地激發(fā)學生 內動力，助其獲得積極的情感體驗。教師

16、一定要指導學生根據(jù)實際情況制定 針對自己薄弱環(huán)節(jié)的復習策略，將碎片知識進行歸納整理，學會系統(tǒng)思維。 總之，有機合成中官能團需要保護，學生的學習熱情更需要保護?！皩W生不 是待裝的瓶，而是待燃的火”，教師的責任就是將其點燃，讓其自由燃燒。教學 就像是看風景，一邊走，一邊思考，總有不同的解題方法和思路，很可能曲徑通 5 幽，風景這邊獨好。 6