《有机合成与推断》教学设计 一、教学目标 1．知识与技能 （1）了解测定有机化合物组成和结构的一般方法 （2）知道有机化合物中碳的成键特征，了解常见有机化合物中的官能团，能正确表示简单有机化合物的结构 （3）了解有机化合物存在异构现象，能判断并正确书写简单有机化合物的同分异构体的结构简式（不包括立体异构体） （4）能根据有机化合物的命名规则命名简单的有机化合物 （5）烃和烃的衍生物知识的综合应用 2．过程与方法 通过对高考要求的解读引入本专题复习的主要内容：有机合成题中各种官能团的引入与除去以及碳链的变化等；有机推断题的特点及解答技巧和方法等 回忆本专题重点内容，通过对典型题例的分析在讲述具体问题时对学生进行知识点的补充，在难理解易错点向学生点出并强调，对本专题知识进行查漏补缺 3．情感态度和价值观 通过知识归纳，让学生在第二轮复习中形成对本专题知识点的体系型科学化的知识网络，提高学生复习效率 通过习题讲解，培养学生在第二轮复习中养成细心、查漏补缺的意识，让学生抓住基础知识，高考中尽量不失分 二、教学重点、难点 有机合成以及有机推断题的类型及解答方法 三、课前准备 幻灯片、2010高考化学试题分类汇编、有关实验练习题等 四、教学方法 设问法，讲授法等方法相结合 五、教学过程 （一）引入新课 师：在现行高考中，出现有选做题。一般学校的选做是在物质结构和有机化学基础这两者中进行，而化学与生活、化学与技术因出题范围太广，较少有学校选择；在物质结构和有机化学基础中，最常 选择的是有机化学基础，原因在于多年的高考考试，有机的知识在此处已形成了一个体系，考查思路也比较明确，在有机中考查的方向也比较明确，如有机物的组成、有机物的结构、有机物的性质、有机物的同分异构体、有机反应类型等，主要是通过衍变过程来考查，衍变过程中常涉及合成一种有机物，而让我们根据合成路线进行一些推断、进行一些判断，回答题设问题。常把这样的有机题称为有机合成和推断。今天咱们来回顾一下有机合成和推断这部分知识。 （二）课程教学 师：咱们先来看第一个问题：各类有机物之间的衍变关系，明确衍变关系，是解答此类问题的基础： 师：注意很多变化是可逆的，但酸不能变为醛，这个是不可逆的。要做有机推断和合成题，这个图表必须十分清楚。衍变关系的第二个表现可以通过下图来表示： 师：可以看出，从最简单的一个物质出发，体现出有机物中的各种衍关系，考试题会比这个更为复杂，但基本原理是一样的，抓住原理来解题。怎样做好这个题，注意其实质是官能团的衍变，就是 官能团的引入、导出、碳链的变化等等。 1.官能团的引入： Ⅰ．引入－OH （1）烯烃水化： （2）卤代烃的水解：RX+H2OROH+HX +2H2O+2HX （3）醛或酮的加氢：R－CHOR－CH2－OH （4）酯水解：RCOOR′+H2ORCOOH+R′OH （5）醇钠水解：CH3CH2ONa+H2OC2H5OH+NaOH （6）酚羟基引入： Ⅱ．引入－X （1）烷、苯烷基的光照卤代很笨换的催化卤代： （2）醇与HX反应：ROH+HX △ RX+H2O （3）含碳碳双键、叁键的有机物与X2、HX的加成： Ⅲ．引入 一般通过消去反应来产生： （1）醇的消去：RCH2CH2OH 浓硫酸 △ RCH＝CH2+H2O （2）卤代烃的消去：RCH2CH2XRCH＝CH2+HX Ⅳ．－C≡C－的引入 （1）某些碳化物水解：CaC2+2H2OC2H2↑+Ca(OH)2 （2）多卤代烃消去：CH2BrCH2BrHC≡CH↑+2HBr Ⅴ．引入的方法 （1）醛的氧化：RCHORCOOH （2）烷烃直接氧化：如2CH3CH2CH2CH3+5O2 催化剂高温高压4CH3COOH+2H2O （3）酯的水解： （4）有机羧酸盐与酸反应：RCOO－+H+RCOOH （5）酸酐的水解：(CH3CO)2O+H2O2CH3COOH Ⅵ．或的引入 （1）炔烃水化：CH≡CH+H2O 催化剂 CH3CHO （2）烯烃氧化：2CH2＝CH2+O2 催化剂 △ 2CH3CHO （3）醇的氧化：2R－CH2OH+O22RCHO+2H2O 2．官能团的消除 ①通过加成消除不饱和键； ②通过消去或氧化或酯化等消除羟基 ③通过加成或氧化等消除醛基(－CHO) 3．官能团间的衍变：常见有三种方法 ①利用官能团的衍生关系进行衍变：如：醇醛羧酸 ②通过某种化学途径使一个官能团变为两个：如： CH3CH2OHCH2=CH2Cl－CH2CH2－ClHOCH2CH2OH ③通过某种方法，改变官能团的位置等 4．碳链的变化： 增长：①聚合反应 高聚（“三烯”为主、乙炔最新的高聚、甲醛生成人造象牙） 低聚（以乙炔为代表的炔的低聚） ②酯化反应 酯化反应类型（如：HO－CH2－COOH自身、乙二醇与乙二酸） 氨基酸缩合类型（如：甘氨酸缩合） ③与HCN加成 变短：①烃的裂化裂解：CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4 ②氧化反应：（燃烧、烯、炔的部分氧化、丁烷直接氧化乙酸、苯的同系物氧化成苯甲酸等） ③水解反应：（酯、蛋白质、多糖等） 成环：①低聚反应 ②分子内（间）脱水——羧酸、醇、酯化、生成酰胺键 ③其他的类型 师：有机合成题的特点是给出原料，给出目标产物，要求写出合成过程。推断题指给出合成目标产物的合成过程，但过程不全，需要自己根据所给关系和有关提示，推断出未给出的物质或过程。一般方法是：在熟练掌握各类有机物性质及相互衍生关系的基础上，结合具体的实验现象和数据，再分析综合作出正确、合理的推断。 ①根据官能团特性反应作出推理 ②根据反应后的产物逆向推断 ③根据有机物间的衍生关系，经分析综合寻找突破口进行推断 ④根据试题的信息，灵活应用有机物知识进行推断。 阅读：抓住给出信息的关键知识点，明确它的实质，明确试题要求回答的是什么。 搭桥：将所获得的新信息与要回答此问题时需要的旧知识进行 方法⎩⎨⎧ 先类别再具体比较变化前后有机物组成或结构上的差别，确定反应发生的位置和类型 师：光知道这些还不够，还需要清楚一些推断题中常见的一些“突破口”，即“题眼”部分。 常用推断突破口： 1．应用反应中的特殊条件进行推断 （1）NaOH水溶液——发生卤代烃、酯类的水解反应。 （2）NaOH醇溶液，加热——发生卤代烃的消去反应。 （3）浓H2SO4，加热——发生醇消去、酯化、成醚、苯环的硝化反应等。 （4）溴水或溴的CCl4溶液——发生烯、炔的加成反应，酚的取代反应。 （5）O2/Cu（或Ag）——醇的氧化反应。 （6）新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液——醛氧化成羧酸。 （7）稀H2SO4——发生酯的水解，淀粉的水解。 （8）H2、催化剂——发生烯烃（或炔烃）的加成，芳香烃的加成，醛还原成醇的反应。 2．应用特征现象进行推断 （1）使溴水褪色，则表示物质中可能含有“”或“—C≡C—”。 （2）使酸性KMnO4溶液褪色，则该物质中可能含有“”、“—C≡C—”、“—CHO”或是苯的同系物。 （3）遇FeCl3溶液显紫色或加入溴水产生白色沉淀，表示物质中含有酚羟基。 （4）加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，有砖红色沉淀生成，或加入银氨溶液有银镜出现，说明该物质中含有—CHO。 （5）加入金属钠，有H2产生，表示物质可能有—OH或—COOH。 （6）加入NaHCO3溶液有气体放出或能使紫色石蕊试液变红，表示物质中含有—COOH。 3．应用特征产物推断碳架结构和官能团的位置 （1）若醇能被氧化成醛或羧酸，则醇分子中含“—CH2OH”；若醇能被氧化成酮，则醇分子中含“”；若醇不能被氧化，则醇分子中含“”。 （2）由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。 （3）由加氢后的碳架结构可确定“”或“—C≡C—”的位置。 （4）由单一有机物发生酯化反应能生成环酯或高聚酯，可确定该有机物是含羟基的羧酸，并根据酯的结构，确定—OH与—COOH的相对位置。 4．应用一些特殊的转化关系推断有机物的类型 （1）ABC，此转化关系说明A为醇，B为醛，C为羧酸。 （2） 符合此转化关系的有机物A为酯，当酸作催化剂时，产物是醇和羧酸，当碱作催化剂时，产物是醇和羧酸盐。 （3）有机三角：，由此转化关系，可推知A、B、C分别为烯烃、卤代烃和醇三类物质。 师：如何在高考中熟练运用这些知识？第一，必须熟知这些知识，第二，要多加练习。我们通过几道高考题来说明在题目中如何根据知识解答这类问题： 【例1】（2009•浙江理综，29）苄佐卡因是一种医用麻醉药品，学名对氨基苯甲酸乙酯，它以对硝基甲苯为主要起始原料经下列反应制得： 请回答下列问题： （1）写出A、B、C的结构简式：A_____、B______、C______________。 （2）用1H核磁共振谱可以证明化合物C中有________种氢处于不同的化学环境。 （3）写出同时符合下列要求的化合物C的所有同分异构体的结构简式（E、F、G除外）__________。 ①化合物是1，4﹣二取代苯，其中苯环上的一个取代基是硝基 ②分子中含有结构的基团 注：E、F、G的结构如下： （4）E、F、G中有一化合物经酸性水解，其中的一种产物能与FeCl3溶液发生显色反应，写出该水解反应的化学方程式：_______________________________________________________________。 【点评与解析】（1）依题中转化关系可推知A为，B为CH3CH2OH，C为 。 （2）C中苯环上有两种不同类型氢，－CH2CH3中又有2种不同类型氢。（3）C的同分异构体中属酯类的除E、F、G外还有、、、；4）依题意知是F的水解。 【答案】（1）、CH3CH2OH、 （2）4 （3）、、、 （4） 【例2】A、B、C、D、E、F和G都是有机化合物，它们的关系如下图所示： （1）化合物C的分子式是C7H8O，C遇FeCl3溶液显紫色，C与溴水反应生成的一溴代物只有 两种，则C的结构简式为___________________。 （2）D为一直链化合物，其相对分子质量比化合物C的小20，它能跟NaHCO3反应放出CO2，则D的分子式为____________，D具有的官能团是_________________________； （3）反应①的化学方程式是_________________________________________。 （4）芳香化合物B是与A具有相同官能团的A的同分异构体，通过反应②化合物B能生成E和F，F可能的结构简式是__________________； （5）E可能的结构简式是_______________________。 【点评与解析】（1）C遇FeCl3溶液显紫色，说明C中有酚结构；C与溴水反应生成一溴代物只有两种，且C为C7H8O，所以C的结构为。（2）D相对分子质量比C小20，所以D相对分子质量为88，D能与NaHCO3放出CO2，则D中有－COOH，且D为直链化合物，所以的分子式为C2H8O2，结构式为。（3）根据上述分析，A的结构简式应为：。（4）由于D和F产生G；且G的分子式为C7H14O2，所以F分子式为C3H8O，结构式可能为：CH3CH2CH2OH，。（5）由于B为芳香化合物，且与A互为同分异构，所以E的分子式为C8H8O2，E可能的结构式为、、、。 【答案】（1） （2）C4H8O2；羧基 （3）+H2O 浓硫酸 △ +CH3CH2CH2COOH （4）CH3CH2CH2OH、 （5）、、、 六、教学反思 有机合成推断题是将有机合成与推断结合起来进行考查，给出一个有机合成过程，但部分条件、过程或物质没有给出，需要同学们自己推导出来，综合性比较强，注意要点比较多，有一定的难度。所以在讲述本部分时通过典型题例分析来以及在讲题的过程中向学生讲授一下解题方法、技巧以及应该注意的要点和事项，让学生今后在做到涉及本部分知识点的试题中能快速、准确的得到答案。
1 有机反应类型、有机物的推断及合成
一、有机反应类型
1.取代反应
（1）能发生取代反应的物质有：烷烃、卤代烃、芳香烃、醇、酚、羧酸、酯等
（2）典型反应
①烷烃与卤素的取代反应
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光
②芳香烃的取代反应
A：卤代
+ Br2 —Br + HBr Fe
B：硝化
+ HNO3 —NO2 + H2O 浓H2SO4
△
C：磺化
+ HO—SO3H —SO3H + H2O △
③醇与HX的取代反应
CH3CH2OH + HX CH3CH2X + H2O △
④酚与溴水的取代反应
+ 3Br2 ↓ + 3HBr OH
—Br Br— OH
OH
⑤卤代烃的水解反应
CH3CH2Br + H2O CH3CH2OH + HBr NaOH
△
⑥成醚反应
2 ⑦酯的水解反应
CH3—C—O—CH2CH3 + H2O CH3—C—OH + CH3CH2OH O ‖ O ‖
△ 稀H2SO4
⑧酯化反应
CH3—C—OH + CH3CH2OH CH3—C—O—CH2CH3 + H2O O ‖ O ‖
△ 浓H2SO4
2.加成反应
可能的结构特征：
（1）能发生加成反应的物质有：烯烃、炔烃、苯及其同系物、醛、酮、油酸甘油酯、单糖
（2）典型反应
①烯烃的加成反应（如与H2、X2、HX、H2O、HCN等）
CH2 = CH2 + Br2 CH2—CH2
第8章 有机化学（含选修）
(六) 有机推断与合成的突破方略
有机推断的突破口
1．根据特定的反应条件进行推断
(1)“”这是烷烃和烷基中的氢原子被取代的反应条件，如a.烷烃的取代；b.芳香烃及其他芳香族化合物侧链烷基的取代；c.不饱和烃中烷基的取代。
(2)“――→Ni△”为不饱和键加氢反应的条件，包括、—C≡C—、与H2的加成。
(3)“――→浓硫酸△”是a.醇消去H2O生成烯烃或炔烃；b.酯化反应；c.醇分子间脱水生成醚的反应；d.纤维素的水解反应。
(4)“―――――→NaOH醇溶液△”或“―――――→浓NaOH醇溶液△”是卤代烃消去HX生成不饱和有机物的反应条件。
(5)“―――――→NaOH水溶液△”是a.卤代烃水解生成醇；b.酯类水解反应的条件。
(6)“――→稀硫酸△”是a.酯类水解；b.糖类水解；c.油脂的酸性水解；d.淀粉水解的反应条件。
(7)“――→Cu或Ag△”“”为醇氧化的条件。
(8)“”为苯及其同系物苯环上的氢原子被卤素原子取代的反应条件。
(9)溴水或Br2的CCl4溶液是不饱和烃加成反应的条件。
(10)“―――――――→O2或Cu(OH)2或Ag(NH3)2OH”“”是醛氧化的条件。
2．根据试剂或特征现象推断官能团的种类
(1)使溴水或Br2的CCl4溶液退色，则表示该物质中可能含有或结构。
(2)使KMnO4(H＋)溶液退色，则该物质中可能含有、、—CHO或为苯的同系物等结构。
(3)遇FeCl3溶液显紫色，或加入溴水出现白色沉淀，则该物质中含有酚羟基。
(4)遇浓硝酸变黄，则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。
(5)遇I2变蓝，则该物质为淀粉。
(6)加入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热煮沸有红色沉淀生成或加入新制银氨溶液加热有银镜生成，表示含有—CHO。
(7)加入Na放出H2，表示含有—OH或—COOH。
(8)加入Na2CO3或NaHCO3溶液产生气体，表示含有—COOH。
--来源网络整理，仅供学习参考 有机物的推断和合成知识点讲解
解答有机合成题关键是确定合成路线(途径)。下列思路可供借鉴：
①正确判断原料、目标化合物分别含有哪些官能团，各种官能团的位置、数目等。
②根据现有原料和官能团的相互转化关系，采取正向思维、逆向思维或二者相结合的方法，找出原料与目标化合物的中问过渡物质。
⑧寻找官能团的引入、保护方法，逐步将原料物质进行官能团的转换，合成中问物质，直至最终产物。
④选择步骤最简、转化最易、所含杂质最少的路线作为最终合成方案，并能写出相关的结构简式，反应条件或化学方程式。
