人教版选修5 化学：3.4 有机合成 有机化学官能团的保护与复原 教案

官能团的保护与复原的教学设计－略谈有机合成中的舍与得有关说明：教材版本：人教版册 次：选修五有机化学基础 第三章第四节 有机合成背景介绍：在学习了有机化学的基础知识后，同学们对“醇、醛、酸、酯一条线，乙烯辐射一大片”，有了初步的认识，有鉴于新考纲明确在选考内容有机2.烃及其衍生物的性质与应用中的（4）物的合成路线这一要求，也为了培养学生发现问题和迁移知识的能力，设计了这一课题。在有机合成中经常遇到的问题是,对于含有多个官能团的化合物,除特定部位或基团发生预期反应外,还常常导致其他部位或基团发生变化,结果不仅使得反应产物变得复杂,而且有时还会导致所需反应的失败。对此需要采取一定措施,将不希望参与反应的一些活性基团如羰基、羟基、氨基等加以保护,使其转化为不受后续反应影响的衍生物,待反应完毕后,再使其恢复为原来的基团，这种方法就是有机合成中的基团保护,也称官能团保护。我的设想是在实际教学中，采用先将知识切分为小的知识块，再重组为新的知识串，并通过进一步归纳小结的方法，小步快走，达到激发兴趣、提升能力的作用。一、创设问题情境，激发探究兴趣首先设计了第一个问题：①请用合成路线流程图表示丙烯醇(CH2＝CHCH2OH)→丙烯酸（CH2＝CHCOOH）的合成线路，并注明反应条件。合成路线流程图示例如下：A同学接受了第一个挑战，他敏锐地观察到我们今天的任务是将—OH(羟＝ O22基)转化为—COOH(羧基)CH22

CHCHOH————→Cu、△12O22 CHCHCOOH，同学们纷纷指出他的错误，“错了，错催化剂、2 了，碳碳双键写掉了!”，我笑着问大家：“是的，结构简式中碳碳双键是不能省略的”。我把碳碳双键用彩色粉笔加了上去，再问“那么同学们仔细看一看，还有什么问题没有”？同学们陷入了沉思，有一个同学B举手回答到：“老师，我认为有问题，在氧化羟基的时候，碳碳双键也可能被氧化!”，“那，要不，就请你上来试一试!”我鼓励到。B同学上场了，他的设计思路改进为：CH＝

HCl O22 H2H3H2催化剂

Cu、△2O NaOH/醇23 3 △ HHH＝3 3 △ 催化剂、△心欢喜地交卷，可是又有细心地同学发现了，卤代烃的消去反应的条件是氢氧化钠的醇溶液且加热，在这样的条件下，羧基肯定也会变成羧酸钠，所以应该改进为：这个看似不起眼的小问题，前后经历五个步骤，三位同学合作才能把任务完成，真是纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行!同学们开始讨论起来，原来这类合成路线图的解题思路，应该要注意有一条明线，同时也有一条暗线，明线就是将羟基变成羧基，暗线是不可避免地在氧化的过程中要伤害到活泼的碳碳双键，那么我们只有采取先舍后得，以退为进，先用加成的方法把活泼的碳碳双键变成不易被氧化的卤代烃，然后放心大胆地把羟基氧化为羧基(此时甚至可以采用酸性高锰酸钾溶液)，明线的任务完成后，再去保护将卤代烃消去为烯，最后关键的时侯，你要注意活泼的羧基也参与反应，但是没有关系，羧基变钠盐之后，再酸化她就可以重现羧基的真面目。讨论到此，同学们和我都长舒了一2口气，终于在不伤害其他基团的条件下完成了转化的任务。看到思维被打通了，我又趁机上了两个问题：─CHO② ─OH

─COOH─OH─CH3② ─NH2

─COOH─NH2判后，让同学们充分讨论。时间滴滴哒哒地过去了，有两个同学举手上了黑板，设计的思路是用(CH3)2SO4将酚羟基保护起来，再将醛基氧化为羧基，最后HI酸性高锰酸钾将甲基氧化为羧基，最后酸性水解回到氨基，当时我就很奇怪了，这些方法老师并没有专门介绍，同学们是怎么知道的？一问，是从我提供的学案里抽取出来的新信息。这时，我心里那个高兴呀!没有现成的办法，同学们能够找办法，有条件要上，没有条件创造条件也要上，这种不怕困难，迎难而上的精神不是非常值得赞赏吗？二、现场推断演习，提高保护意识铺垫的工作已经做得相当到位了，先来一个小型的推断题练练手，已知某X是一种重要的有机化工原料，质谱法测定其相对分子质量为92F的分子式为C7H7NO2，Y是一种功能高分子材料。请C同学上来分析，他并没有从开头的质谱法测定其相对分子质量为92分析起，而是直接观察目标产物，邻氨基苯甲酸，发现目标是七个碳，那么根据碳守恒，X也是七个碳，七个碳的芳香烃，信息已经很明确了，只有可能是甲苯。好的，再往下分析，①是硝化反应，上了一个硝基,马上问题来了，是上在邻位还是对位呢？目标产物，还是目标产物!两个官能团是位于邻位的，所以3硝化也是在邻位。接下来，是先完成将甲基氧化为羧基还是先完成将硝基还原成氨基的任务呢，在强大的高锰酸钾面前，什么氨基，甲基都吓得瑟瑟发抖，所以应该在保留硝基的前提下先氧化甲基为羧基，再还原硝基为氨基，越是容易夭折的基团，或者说越是活泼的基团越是最后制备出来，这样就能节省原料和步骤，获得最佳的生产效益。说真话，学生的思维激活之后没有最高，只有更高，C同学的思路充分体现了目标至上的思想，围绕目标找原料，求方法，不经意间抓住了化学的精髓，为生产、为工艺服务才是硬道理。2017题：2氨基3氯苯甲酸（F）是重要的医药中间体，其制备流程图如下：浓H2SO4，

浓HNO，33

H+/H2O

KMnO4/H+ Fe/HCl，① 浓HSO ③，

④ C ⑤2 4 B2 浓HSO2

G2H+/HOG2D ⑥ E ⑦ ⑧ ⑨F H回答下列问题：该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B，而是经由①②③三步反应取B，其目的是 。⑥的主要目的是 。【解析】甲苯在浓硫酸作用下生成对甲基苯磺酸，再与混酸发生硝化反B，B再与酸性高锰酸钾发生氧化反应得邻硝Fe/HClBC为邻氨基苯甲酸；再发生反应⑥保护氨基，反应⑦引入磺酸基，将羧基的一个间位位Cl以答案为：避免苯环上甲基对位的氢原子被硝基取代(或减少副产物、或占位)。⑥的主要目的是保护氨基。4能自己亲自拿下一道高考真题，同学们的成就感都爆棚了，感觉到训练什么都没有训练思维有效果，做一题通一类才是学习的最高境界。难怪近几年高考都把有机物的合成当作考查学生创新思维的一个主要形式呀!三、师生共同创作，巩固思维流程最后，我们一起小节了本堂课的内容，编了一首小诗帮助记忆，“烯氨、酚醛还性强，一见氧化心发慌，快来快来保护我，请求最后制出我”，在会心的笑声中下课的铃声也打响了。2001年颁布《基础教育课程改革纲要(试行)教育课程改革的具体目标以来，我们发现中学有机化学的基本概念多，基本原理杂，很多学生都陷入一种背了忘，忘了背的循环怪圈之中，慢慢地就磨灭了激情和梦想，甚至认为自己再也学不好有机化学了。在与学生互动的过程中，和学生一起研究，分享，发现真正潜下心，静下意来，学习有机化学也可以变得有诗意，有韵味，有成就感。通过这堂课的教学发现了很多平时没有注意的问题：碳双键就是一个典型的例子。让学生把“自己会的”变成“考试对的”还有很长的路要走。课堂上学生的精彩才是真的精彩，把学生当做思考者、行动者、总结者来