第三单元 人工合成有机化合物教学设计(第一课时)

【

课 题

】重要有机物之间的相互转化

【

教 者

】杨卫琴

【授课时间】2015年11月22日

【授课班级】高二（1）班

【教学设计思路】

本节课内容选自苏教版选修《有机化学基础》中“专题4烃的衍生物—醛

羧酸”，是学生接触有机化学以来，对烃及烃的衍生物知识的系统总结和梳理。对于该节内容的教学基本要求是应根据学生的能力水平以及对知识掌握的熟练程度，采取多种方法和途径，让学生对各类化合物进行相互关联，使他们在探究学习中，逐渐达到前后贯通,触类旁通,举一反三,最终在认识上产生理性飞跃。

重视有机化学反应类型及其规律的学习，使学生感受有机化学学习的规律性和系统性。注意把握有机化学的学科特点和内在联系，通过对本节内容的学习，引导学生进一点认识有机化学反应的基本类型和反应规律，建立“有机化合物---官能团----有机化学反应----性质”之间的联系。熟悉有机化合物和知识和性质的目的之一，就是利用这些性质进行有机合成。有机合成是有机化学的重要组成部分之一，学生能否掌握一定的有机合成知识，直接关系到他们对有机化学知识掌握的深度，也直接影响学生对有机化学的作用和意义的理解。在教学过程中，应有目的地渗透或强化有机合成的意识，确定有机化学最终服务社会的思想。

本节课是新授课，但又融汇复习的内容。主要是针对有机化学的终极目标-----有机合成，结合烃和烃的衍生物知识进行设计，目的是使学生通过对知识的梳理和归纳，形成知识的系统性，利用规律解决化学合成中的一些问题，加深对物质性质的理解。在教学内容展开时，注意着重训练学生的科学思维方法，其中包括分析与综合、归纳和演绎的方法。

【教学目标】

知识与技能：

1、了解烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯之间的相互转化。

2、初步学习引入各种官能团的方法。

3、初步学习设计合理的有机合成路线。

过程与方法：

通过回顾已学的有机反应，把它们串联成面，有机的联系在一起，达到物质的相互转化图。

情感态度与价值观：

凡事都存在一定的联系，有机物之间也是如此，对学生进行事物不是孤立存在的思想观渗透教育。

【教学重点】

重要有机物之间的相互转化

【教学难点】

有机合成路线的设计

【课时安排】1课时

【教学过程】

导入：学习有机化学以来，我们已经接触了烃及烃的衍生物所介绍的各类物质，包括：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯等，对于它们的性质有了深入的了解。这些类别的物质之间相互有联系吗？物质之间能相互转化吗？如果可以，这又能为我们做些什么？提供些什么思路呢？我们今天的主要话题就是研究重要有机物之间的相互转化，为有机合成提供基础，请大家多动笔，勤思考。

新授：

介绍乙二酸二乙酯的用途,引出任务:如何由乙烯合成乙二酸二乙酯

分解任务:1烯能否转化为酯？

1

2、合成的思路是什么？

3、通常用什么合成方法？

逐步完成任务：

一、有机化合物之间的转化关系

问题一

用箭头表示下列物质的转化关系，写出反应类型。

问题二 根据你对物质之间相互转化关系的理解，设计合理的路线，用乙烯合成乙酸乙酯。

二、有机合成

（一）合成思路：

分子骨回的构建

原料 目标化合物 官能团的引入和转化

1、骨架分子的构造

问题二 增长碳链、减少碳链、成环和开环有哪些方法？

增长碳链------酯化，醇分子间脱水成醚，

C＝C、C≡C与HCN加成，加聚、缩聚等反应

减少碳链--------酯水解，蛋白质、多肽的水解，裂化、裂解，烯烃或炔烃的催化氧化等反应

成环-----------多元羧酸和多元醇形成环酯等反应

开环---------环酯的水解等反应

2、官能团的引入

问题三 引入碳碳双键的方法、卤原子的方法、羟基的方法分别有哪些？

引入 C＝C 的三种方法-----卤代烃的消去；醇的消去；炔烃的不完全加成。

引入 -X 的三种方法--------醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的加成；烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。

引入 -OH 的四种方法-------烯烃与水的加成；卤代烃的水解；酯的水解；醛的还原。

3、官能团的转化

问题四 试举例说明怎样实现官能团种类的变化、数目的变化、位置的变化。

官能团种类变化:例溴乙烷转化为乙醛

官能团数目变化:例溴乙烷转化为1,2-二溴乙烷

官能团位置变化:例1-溴丙烷转化为2-溴丙烷

成果展示 试用乙烯合成乙二酸二乙酯（H5C2OOC-COOC2H5）,无机物任选。

O 活学活用:用2-丁烯、乙烯为原料合成乙二酸环丁烯二酯( ),请设计合成路线

O

O

O 课堂小结：

本课节了解了重要有机物之间的转化关系，学合有逆合成法分析有机合成。

教学体会：

本节课主要对烃及烃的衍生物知识做了系统的总结和梳理，能过问题：乙烯合成乙二酸二乙酯把整节课中有机物的相互转化-----有机合成思路（骨架的构建，官能团的引入和转化）-----有机合成方法（逆向分析法）有面联系起来，把知识系统化，并加以应用。

本节课学生能积极参与，在掌握物质间相互转化的基础上完成了简单有机物的合成，在这节课学生不仅巩固了前面学过的有机反应类型、有机物的性质、有机方程式的书写，还让学生学会了知识的整合与小结，进一步体会到结构决定性质的这一原理。

2

课后整理：重要有机物之间的转化

①

CH3CH2Br

CH-CH

33⑤

⑧

⑨

③

②

⑥

CH=CH

CH3CH2OH 22

⑦

④

CH≡CH

请写出上述转化的化学方程式并指出反应类型：

⑩

11 CH3CHO 12 13 CH3COOH 14 15 CH3COOCH2CH3 ① ，（ ）；

② ，（ ）；

③ ，（ ）；

④ ，（ ）；

⑤ ，（ ）；

⑥ ，（ ）；

⑦ ，（ ）；

⑧ ，（ ）；

⑨ ，（ ）；

⑩ ，（ ）；

11 ，（ ）；

12 ，（ ）；

13 ，（ ）；

14 ，（ ）；

15 ，（ ）；

3

《重要有机物之间的相互转化》练习

班级 姓名 学号 1.可在有机物中引入羟基的反应类型是(

) ①取代

②加成

③消去

④酯化

⑤氧化

⑥还原

A.①②⑥

B.①②⑤⑥

C.①④⑤⑥

D.①②③⑥

2.在有机合成中，制得的有机物较纯净并且容易分离，则在工业生产中往往有实用价值，试判断下列有机反应在工业上没有生产价值的是(

) A. B.nCH2==CH2一定条件

C.D.CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH

3.以2-氯-丁烷为原料制备1，3-丁二烯最佳合成路线所需的有机反应类型依次是(

) ①加成反应

②消去反应

③水解反应

④加聚反应

A.②①②

B.②③①

C.③②①

D.①②④

4.(2011·江苏，11)β-紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料，它经多步反应可合成维生素A1。

下列说法正确的是(

) A.β-紫罗兰酮可使酸性KMnO4溶液褪色

B.1mol中间体X最多能与2mol H2发生加成反应

C.维生素A1易溶于NaOH溶液

D.β-紫罗兰酮与中间体X互为同分异构体

5.A、B、C都是有机化合物，且有如下转化关系：AC，A的相对分子质量比B大2，C的B催化氧化相对分子质量比B大16，C能与A反应生成酯（C4H8O2），以下说法正确的是(

) A.A是乙炔，B是乙烯 B.A是乙烯，B是乙烷 C.A是乙醇，B是乙醛

D.A是环己烷，B是苯

6.化合物丙由如下反应得到：C4H8Br2(甲)(

) C4H6(乙)4 C4H6Br2(丙)，丙的结构简式不可能是

A.

B.

C.

D. 4

7.已知CH3CH2OH+HOCH2CH3CH3CH2—O—CH2CH3+H2O，以乙醇、浓硫酸、溴水、水、氢氧化钠为主要原料合成。最简便的合成路线需要下列反应的顺序是(

) ①氧化

②还原

③取代

④加成

⑤消去

⑥中和

⑦水解

⑧酯化

⑨加聚

A.⑤④⑥⑧

B.⑤④⑦③

C.②⑤④⑧

D.②④⑥⑧

8.某有机物为含氯的酯(C6H8O4Cl2),在稀硫酸存在下水解产生A和B，A和B的物质的量之比为2:1，有机物A(C2H3O2Cl)可由有机物D(C2H3OCl)氧化而得，则(

) A.A的结构简式为,B为乙醇 B.A的结构简式为,B为乙二醇

C.D的结构简式为 D.B为乙二酸

R—O—R′+HX。化合物A9.在有碱存在的条件下，卤代烃与醇反应生成醚（R—O—R′），R—X+R′OH通过如图所示的四步反应可以得到常用的试剂四氢呋喃：

试回答下列问题。

（1）1 mol A和1 mol H2在一定条件下恰好反应，生成饱和一元醇Y，Y中碳元素的质量分数约为65%，则Y的分子式为

。

。

、

。

，A分子中所含官能团的名称是

，A的结构简式为

（2）第①、②步反应的类型分别为：

（3）化合物B具有的化学性质是

a.可发生氧化反应

b.在强酸或强碱条件下均可发生消去反应

c.可发生酯化反应

d.在有催化剂的条件下可发生加聚反应

(4)写出C、D和E的结构简式：C

，D

，E

。

。

。

(5)写出化合物C与NaOH溶液反应的化学方程式：

(6)写出四氢呋喃属于链状醚类的所有同分异构体的结构简式：

5

能力提升

1.乙酸苯甲酯对花香和果香的香韵具有提升作用，故常用于化妆品工业和食品工业。乙酸苯甲酯可以用下面的设计方案合成。

（1）写出A、B的结构简式：

A

，B

。

（2）D有很多种同分异构体，含有酯基和一取代苯结构的同分异构体有五个。其中三个的结构简式是

请写出另外两个同分异构体的结构简式：

①

②

；

。

2.乙基香草醛()是食品添加剂的增香原料，其香味比香草醛更加浓郁。

（1）写出乙基香草醛分子中两种含氧官能团的名称

。

（2）乙基香草醛的同分异构体A是一种有机酸，A可发生以下变化：

24RCHO; 提示：①RCH2OH3CrO/HSO②与苯环直接相连的碳原子上有氢原子时，该碳原子才可被酸性KMnO4溶液氧化为羧基。

a.A→C的反应属于

填反应类型）。

b.写出A的结构简式

。

（3）乙基香草醛的另一种同分异构体D（）是一种医药中间体。请设计合理方案用茴香醛()合成D(其他原料自选，用反应流程图所示，并注明必要的反应条件)。例如：

6

1［答案］

B

［解析］

卤代烃水解（取代）、烯烃水化（加成）、醛被氧化成羧酸，醛被还原为醇等反应均能在分子中引入—OH；消去反应是从有机物分子中消去—X或—OH形成不饱和键的反应，酯化反应是酸和醇形成酯的反应，它们都不能引入—OH（相反是去掉—OH）。

2［答案］

A 3［答案］

D

4［答案］

A

［解析］

本题主要考查了官能团的性质、同分异构体的概念等知识。β-紫罗兰酮分子中含有碳碳双键，因此可以和酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，使高锰酸钾溶液褪色，A正确；1mol中间体x中含有2mol碳碳双键和1mol醛基，因此1mol中间体x能与3molH2加成，B错；维生素A1的憎水基烃基很大故难溶于水，C错；β-紫罗兰酮和中间体x的C原子数不同，二者不可能是同分异构体，D错。

5［答案］

C ［解析］

由ABC，可推知A为醇，B为醛，C为酸，且三者碳原子数相同，碳链结构相催化氧化同，又据C能与A反应生成酯（C4H8O2），可知A为乙醇，B为乙醛，C为乙酸。

6［答案］

D ［解析］

由分子式C4H8Br2知，甲为饱和二元卤代烃;甲→乙，发生消去反应；乙→丙发生加成反应，这一系列反应中，分子碳骨架没有变化，故丙不可能是7［答案］

B 。

［解析］

合成的最简便流程为：

CH3CH2OHCH2==CH2

即反应的顺序为⑤④⑦③。

8［答案］

B ［解析］

由酯C6H8O4Cl2水解生成n (A):n (B)= 2:1,且A为C2H3O2Cl,则A中含—COOH，B中含两个羟基，又因为B分子中只含两个碳原子，则B为，A由分子式只能写成，则D为。

9［答案］

(1)C4H10O 羟基、碳碳双键

CH2==CHCH2CH2—OH (2)加成反应

取代反应

(3)abc (4)

7

(D和E可互换) (3)(6)CH2==CHOCH2CH3、

、CH2==CHCH2OCH3、CH3CH==CHOCH3

［解析］

Y为饱和一元醇，设其为CnH2n+2O。依Y中碳元素的质量分数可列式：12n

14n18×100%=65%。可解得n=4。则Y的分子式为C4H10O。1 mol A可与1 mol H2恰好反应生成Y，A可能为醛或单烯醇，因为A可与Br2的CCl4溶液反应，则A为烯醇。考虑

与—OH不可连在同一碳原子上（会变为更稳定的醛），且终态产物四氢呋喃中碳链不存在支链，则A为直链丁烯醇，可能有两种结构简式CH2==CH—CH2—CH2—OH或CH3—CH==CH—CH2—OH，则B的结构简式可能为或。根据题干信息，R—X与R′—OH在KOH和室温条件下发生取代反应，生成醚，再依据四氢呋喃碳链无支链，可知B必须选取端碳上连有—Br的官能团方能满足要求，则A为CH2==CH—CH2—CH2—OH，C为，C至D为消去反应，可得两种产物或，分别为D和E。

能力提升

1［答案］

D

2［答案］

C ［解析］

根据所给信息，连接卤素原子的碳原子可以相互连接，而要得到的目标分子是环丙烷，可以得出原料分子中应存在两个溴原子，且该分子应有三个碳原子，两个溴原子分别在两端。

3［答案］

CD ［解析］

A项，①为加成反应，B项月桂烯分子中所有碳原子可以不全部在同一平面上，也可能处在同一平面上，C项两种物质互为同分异构体，D项，该物质分子中含有“发生水解(取代)加成，氧化反应和聚合反应。

4［答案］

BC ”，“”可以CH2==CH2应为消去反应，C项由

［解析］

B项，CH3CH2BrCH2==CH—CH==CH2不能通过消去反应得到。

5［答案］

D

8

［解析］

该分子结构中含“”、“”、“”、—F等结构，可以发生上面的全部反应。

6［答案］

C ［解析］

若要经过加聚反应制得该有机物，其单体应为CH2==CH—COOCH2CH3，又因发生酯化反应，可推知中间产物有CH2==CHCOOH和CH3CH2OH，结合四个选项只有C项CH2==CH—CH2OH，符合题意。

7［答案］

A ［解析］

分子内脱水可得CH3CHO ()或（）,分子间脱水可得，发生缩聚反应可得。

8［答案］

D ［解析］

A项反应不能发生，方案不合实际；B项中，CH3CH2Br与Br2发生取代反应生成CH2BrCH2Br的过程中副产物较多；C项生成乙烯的反应条件错误。

9［答案］

［解析］

此题给出的设计方案里只有目标产物的结构式，可采用逆推法，结合反应条件推断各步反应物

。

(1)本题可采用逆推法确定A、C的结构。由D(乙酸苯甲酯)可推得C为苯甲醇，解得到，故B应为不难确定A为甲苯。

可由B水（2）由酯的结构特点和书写规则，适当移动酯基的位置可得到。

10［答案］

(1)醛基、(酚)羟基、醚键(任填两种)

(2)a.取代反应

b.

(3)

［解析］

本题以乙基香草醛的结构为切入点，判断A的结构时，根据转化关系，推测它可能具有的官能团。

(1)由题给乙基香草醛的结构简式可知其结构中含有氧原子的官能团有醛基、(酚)羟基、醚键。(2)由题目

9

A是一种有机物酸，所以在A中有一个羧基，关键是判断另外一个含氧官能团。由题给提示②，再结合题给转化关系，可知A中苯环上只有一个支链;由提示①和转化关系A→C，可得出A中有一个醇羟基，再结合醇被氧化的规律，要想得到醛，羟基必须在端碳原子上，可知A中有—CH2OH，结合其分子式可以确定A的结构简式是，由转化关系A→C和A、C分子的差异可知：A生成C的过程中，碳碳键没有变化，只是—OH被Br取代，则A→C的反应类型是取代反应。

（3）有机合成题目一般是先观察原料与产品的官能团差别，然后再考虑需要利用哪些反应引入不同的官能团。比较茴香醛（）和D（）的结构差别可知：茴香醛中的醛基(—CHO)经过一系列反应后转化成了—COOCH3，茴香醛可以被酸性高锰酸钾氧化成羧酸，羧酸继续与甲醇发生酯化反应即可得到D，由题给示例可知茴香醛合成D的反应流程图：

10