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

1、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化学基础考点2.烃及其衍生物的性质与应用中的（4）根据信息能设计有机化合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

2、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：请用合成路线流程图表示丙烯醇(CH2CHCH2OH)丙烯酸（CH2CHCOOH）的合成线路，并注明反应条件。合成路线流程图示例如下：转化为COOH(羧基)，上黑板板书为CH2CHCH2OHA同学接受了第一个挑

3、战，他敏锐地观察到我们今天的任务是将OH(羟基)O2Cueqoac(,、)1CH2CHCHOCH2CHCOOH，同学们纷纷指出他的错误，“错了，错CH2CH2OHCH3CHClCH2OHO2NaOH/醇CH3CHClCHOCH3CHClCOOHCH2CHCOOH，满O2催化剂、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

4、，他的设计思路改进为：HClO2催化剂Cueqoac(,、)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

5、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口气，终于在2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：CHOOHCOOHOHCH3NH2COOHNH2这下同学们不再盲目下笔了，先分析明线的任务是什么？要完成这个任务会不会影响到其他的原子，若是有影响，又如何提前加以保护？有了这样的预判后，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)2SO

6、4将酚羟基保护起来，再将醛基氧化为羧基，最后用浓的HI将成醚的酚羟还原回来。同样的道理，有同学将苯氨乙酰化之后，用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，已知某芳香烃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92，现以它为初始原料设计出如

7、下转化关系图。已知F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，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3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

8、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。上了一个小台阶，再上一个大台阶，下面出场的是2017年天津的高考真题：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HSO，浓HSO，4KMnO4/H+C24A浓HNO，32H+/H2OBFe/HClGH+/HODE浓HSO，242FH回答下列问题：（1）该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B，而是经由三

9、步反应制取B，其目的是_。（2）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应，反应将磺酸基水解去掉得B，B再与酸性高锰酸钾发生氧化反应得邻硝基苯甲酸；再与Fe/HCl发生还原反应将B中的硝基转化为氨基，即C为邻氨基苯甲酸；再发生反应保护氨基，反应引入磺酸基，将羧基的一个间位位置占住；反应发生取代反应引入Cl原子；反应再将氨基转化回来即可。所以答案为：（1）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)。（2）的主要目的是保护氨基。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

10、界。难怪近几年高考都4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。反思：自教育部2001年颁布基础教育课程改革纲要(试行)中提出基础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

11、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：1.有的学生讲题时思路清晰，头头是道；听讲时，频频点头，若有所悟；可一旦落到笔上，结构简式不规范，官能团名称错别字，本堂课上孙杨忘记写碳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。2.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、总结者来看，只要给了他们足够的信任，又给了他们足够的时间，不管是小题、大题模考题、高考题，学生自己探索、分析、总结的规律才是他们自己的，才能破解讲了忘，忘了讲的怪圈，也才能培养准确提取关键信息，解决实际问题的能力。3.展示不同学生的合成路线，与学生一起评价，分享不同方案的优劣，暴露学生的思维，在思维的冲突碰撞中，享受探究问题的乐趣，使学生在解决问题的过程中达到回忆、内化知识技能的目的。建议将学生分成小组，每组5或6名学生，内部先试讲，再派代表课上进行讲题比赛，能够有效地激发学生内