有機化學(xué)合成路線總結(jié)范文
時間:2023-11-08 17:54:01
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篇1
關(guān)鍵詞:有機信息;格氏試劑;有機備考
盤點近兩年高考化學(xué)試題及模擬試題中的有機信息可以發(fā)現(xiàn),除了雙烯合成反應(yīng)、羥醛縮合反應(yīng)等以外,格氏試劑也作為信息載體多次出現(xiàn),如2013年江蘇高考17題,2012年天津理綜化學(xué)部分第8題等。格氏試劑到底是什么樣的試劑,在有機合成中又有什么應(yīng)用,命題者為何如此青睞格氏試劑,本文試作分析如下。
一、格氏試劑發(fā)現(xiàn)的歷史背景
1901年法國化學(xué)家格林(V.Grignard)對有機鎂化物做了深入研究,當(dāng)鹵代烴RX與金屬鎂Mg在無水醚類等適當(dāng)溶劑中作用時,生成的烴基鹵化鎂就是廣泛應(yīng)用于有機合成及藥物合成的格氏試劑。他指出格氏反應(yīng)分兩步進行,第一步是生成有機鎂化合物,第二步是有機鎂化合物與其他試劑的反應(yīng)。格氏試劑是與含羰基物質(zhì)(醛、酮、酯)進行親核加成反應(yīng)很好的反應(yīng)物,在合成醇類化合物中有特殊功效,而且格氏試劑是目前有機化學(xué)家所知的最有用和最多能的試劑之一。因此格氏試劑是20世紀(jì)初有機化學(xué)合成的重大發(fā)現(xiàn)之一,格林(V.Grignard)也因此獲得1912年的諾貝爾化學(xué)獎。
二、格氏試劑在有機合成中的應(yīng)用
格氏試劑的化學(xué)性質(zhì)非?;顫姡渲械腃―Mg鍵為極性共價鍵,碳上帶部分負(fù)電荷,鎂上帶部分正電荷,因此格氏試劑中R是一個親核試劑,可與正離子或某些分子中具有部分正電荷的部位發(fā)生發(fā)應(yīng)。格氏試劑的反應(yīng)主要可以分為三大類(圖1):
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(一)與含有活潑氫化合物發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)
RMgX+H2ORH+Mg(OH)X
RMgX+R’OHRH+R’OMgX
其他如硫醇、酚、羧酸、酰胺、亞胺、胺、乙炔等含有活潑氫原子的化合物也能與格氏試劑反應(yīng),格氏試劑中的烴基則轉(zhuǎn)變?yōu)闊N。
(二)與鹵代烴反應(yīng),即增長了碳鏈
RMgX+R’―XR―R’+MgX2
格氏試劑中的烴基與鹵代烴中的烴基相連,增長了碳鏈。
(三)與具有極性的雙鍵或叁鍵的化合物的加成反應(yīng)
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在加成反應(yīng)中,RMgX中的烴基加到極性雙鍵或叁鍵中帶部分正電荷的原子上,而MgX則加到帶部分負(fù)電荷的原子上,在反應(yīng)過程中第一步必須在非水條件下進行,否則格氏試劑容易轉(zhuǎn)變成烴,第二步水解常在弱酸性中進行,以便形成水溶性鎂鹽,便于處理。
三、格氏試劑的命題價值
高考有機化學(xué)怎么考?通過對近兩年高考有機試題研究發(fā)現(xiàn),有機化學(xué)的考查源于教材但不拘泥教材、依據(jù)考綱但不追求覆蓋面,突出對“雙基”和學(xué)科主干知識的考查,突出化學(xué)學(xué)科能力的考查特別是學(xué)生的信息素養(yǎng)的考查。利用格氏試劑考查有機化學(xué)學(xué)科知識、學(xué)科思想和學(xué)科素養(yǎng)具體體現(xiàn)在(圖2)
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四、涉及格氏試劑的有機試題賞析
例1(2013江蘇高考節(jié)選)化合物A(分子式為C6H6O)是一種有機化工原料,在空氣中易被氧化。A的有關(guān)轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下(部分反應(yīng)條件略去):
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已知:■根據(jù)已有知識并結(jié)合相關(guān)信息,寫出以A和HCHO為原料制備■的合成路線流程圖(無機試劑任用)。
解析:本題是一道基礎(chǔ)有機合成題,從基礎(chǔ)原料(苯酚)出發(fā),考查學(xué)生對新信息的獲取、分析以及應(yīng)用有效信息解決實際問題的能力。對比目標(biāo)產(chǎn)物和原料可知該合成的關(guān)鍵是如何將A(苯酚)和HCHO連接以便增加一個碳原子,而醛基的引入可以通過伯醇的氧化得到,結(jié)合題給信息應(yīng)用格氏反應(yīng),既可以把A(苯酚)和HCHO連接,又可以引入伯醇。從目標(biāo)產(chǎn)物入手逆合成分析逆向推導(dǎo)分析如下:
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例2(2012天津理綜節(jié)選)萜品醇可作為消毒劑、抗氧化劑、醫(yī)藥和溶劑。合成α-萜品醇G的路線之一如下:
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已知:■
(6)試劑Y的結(jié)構(gòu)簡式為_______________。
解析:本題是以“α-萜品醇的合成路線”為背景,集鹵代烴、醇、羧酸、酯等常見有機物的轉(zhuǎn)化為一體,綜合考查常見有機物之間的轉(zhuǎn)化及學(xué)生攝取信息并應(yīng)用信息的能力。由F到G利用題給的信息直接模仿,信息遷移可以解決問題,應(yīng)該說這一問要想拿分并不困難,但是要想真正理解該信息的反應(yīng)機理有一定的難度。該過程分析示意圖如下:
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其實由A到B也可以看成A和CH3MgBr通過格氏反應(yīng)制得B。
四、對有機復(fù)習(xí)備考的啟示
(一)把握結(jié)構(gòu),理解反應(yīng)機理
有機化學(xué)主要研究有機化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成及相互轉(zhuǎn)化等,而有機物種類繁多,因此要想學(xué)好有機化學(xué),必須抓住學(xué)習(xí)有機化學(xué)的核心問題,即“構(gòu)性相依”。有機反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程,因此分析反應(yīng)過程中化學(xué)鍵的變化,理解有機反應(yīng)機理是解決有機問題的關(guān)鍵。
(二)突破信息,強化信息素養(yǎng)
《2014年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試(選修科目)化學(xué)科考試說明》明確要求學(xué)生要形成信息素養(yǎng),“能夠敏捷、準(zhǔn)確地獲取試題所給的相關(guān)信息,并與已有知識整合,在分析評價的基礎(chǔ)上應(yīng)用新信息?!毙畔⑺仞B(yǎng)是指利用信息工具和信息資源的能力,是新課程對化學(xué)學(xué)科提出的高要求,通過對信息的分析、遷移和運用,考查學(xué)生對化學(xué)基礎(chǔ)知識的理解和掌握程度。事實上,有機信息不論是來自中學(xué)化學(xué)教材還是大學(xué)有機化學(xué)教材,大部分信息的反應(yīng)類型比如加成、氧化、消去等仍是中學(xué)化學(xué)中的基本反應(yīng)類型,因此從反應(yīng)類型著手,分析反應(yīng)機理,獲得有效反應(yīng)信息,再經(jīng)聯(lián)想、推理獲取新知,這正是解答有機信息題的有效途徑。
(三)回歸課本,歸納總結(jié)提升
縱觀近兩年來的各地高考試題,越來越多地呈現(xiàn)出回歸教材的趨勢,在各地高考試題中不少讓學(xué)生感到生疏的題目,實際上都是課本上的習(xí)題通過變換、整合而來的,像烯烴的O3氧化,馬爾可夫尼科夫加成規(guī)則,糠醛樹脂的制備等。格氏試劑即是蘇教版教材現(xiàn)成的信息,從格氏試劑的考查也讓筆者感覺到高考命題“源于教材,高于教材”的真諦,課本才是母題庫,而回歸課本的目的就是要尋“源”,只有在復(fù)習(xí)備考過程中真正做到回歸課本、查漏補缺,才能讓學(xué)生跳出題海,提高復(fù)習(xí)效率。
[參 考 文 獻]
[1]王永森.淺析高考化學(xué)試題中的雙烯合成反應(yīng)[J].化學(xué)教學(xué),2012(7).
[2]王永森,魏建業(yè).高考中有機熱點背景信息分析――羥醛縮合反應(yīng)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2012(3).
篇2
為了適應(yīng)當(dāng)前科技發(fā)展所需人才的要求,培養(yǎng)學(xué)生成為具有扎實理論基礎(chǔ)和實驗技能的人才,筆者結(jié)合自身實踐教學(xué)經(jīng)驗及國內(nèi)外同行意見,對《天然產(chǎn)物化學(xué)》教學(xué)方法進行了分析和總結(jié),以便取得更好的實效。
1 根據(jù)不同專業(yè),詳解重點以突出其專業(yè)特色
專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)計劃是任課教師經(jīng)過詳細研討能最終下來的,如何在有限的學(xué)時里取得良好的教學(xué)效果,通常需要針對授課專業(yè)來確定?!短烊划a(chǎn)物化學(xué)》這門課程涉及化工、食品、藥品、保健品及農(nóng)藥等好多專業(yè),教師首先應(yīng)明確課程在該專業(yè)構(gòu)架中的位置及作用,在教學(xué)內(nèi)容的選擇上進行適當(dāng)?shù)娜∩岷捅匾难a充,在講授過程中有所側(cè)重,根據(jù)具體專業(yè)突出其專業(yè)特色。
為了讓學(xué)生能夠掌握關(guān)鍵的核心內(nèi)容,在教學(xué)過程中,應(yīng)該重點介紹與本專業(yè)關(guān)系密切的部分。針對化工專業(yè),教師授課時應(yīng)緊緊圍繞教學(xué)大綱,交待“提取~分離~鑒定~結(jié)構(gòu)~性質(zhì)”,這一學(xué)習(xí)主線,即化學(xué)結(jié)構(gòu)決定理化性質(zhì),理化性質(zhì)決定提取分離,結(jié)構(gòu)鑒定運用理化性質(zhì),鑒定的結(jié)構(gòu)成分具有藥用活性等進行重點、難點講解。教學(xué)內(nèi)容除了講解天然產(chǎn)物的提取分離與結(jié)構(gòu)鑒定的一般方法之外,就應(yīng)該重點對糖和苷、苯丙素類、醌類化合物、黃酮類化合物、萜類和揮發(fā)油、三萜及其苷類、甾體及其苷類、生物堿類天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定以及生理活性的進行系統(tǒng)討論,并結(jié)合實例講解生物轉(zhuǎn)化和全合成在然產(chǎn)物研究中的應(yīng)用,以突出其專業(yè)特點。
針對食品專業(yè)則既要講授經(jīng)典的天然產(chǎn)物,如黃酮、生物堿、皂苷等,又要講授其在食品、藥品、保健品及農(nóng)藥中具有代表性的化學(xué)結(jié)構(gòu)。以往的教學(xué)內(nèi)容由于參考植物化學(xué)和天然藥物化學(xué)的講授,其重點大都集中在介紹具有顯著藥理活性的天然產(chǎn)物的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點、提取分離及結(jié)構(gòu)鑒定方面,沒有體現(xiàn)具體專業(yè)特色,教學(xué)內(nèi)容針對性不強,沒有選取講授的核心知識[2-3]。如有些內(nèi)容在具體專業(yè)其他科目中已經(jīng)學(xué)過的,可以刪去不用,例如《天然產(chǎn)物化學(xué)》課程中的多糖類、蛋白質(zhì)類以及氨基酸類的內(nèi)容與前述的重復(fù),所以可將這些內(nèi)容刪除。為了彌補分析化學(xué)課程相關(guān)知識的不足,學(xué)校應(yīng)該提前開設(shè)選修課應(yīng)用光譜解析,以方便學(xué)生在講授結(jié)構(gòu)鑒定部分時能夠更好地理解掌握。
2 用“研究性學(xué)習(xí)”教育理念來指導(dǎo)和組織教學(xué)
用“研究性學(xué)習(xí)”教育理念來指導(dǎo)和組織本課程的教學(xué),能突出學(xué)生在教育中的主體地位,為學(xué)生提供自由活動的空間,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,及時了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。以具體天然產(chǎn)物化合物的講解來概括總結(jié)該大類化合物的共性與特征,介紹研究方法和研究現(xiàn)狀;學(xué)完一章后,布置小論文題目,要求學(xué)生到圖書館查閱一定數(shù)量的文獻寫出讀書報告并將出色的報告在課堂上相互交流討論,從而也培養(yǎng)學(xué)生閱讀專業(yè)書刊主動獲取知識的方法和習(xí)慣。同時可以及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,因材施教,根據(jù)學(xué)生的具體情況不斷探索科學(xué)有效的教學(xué)方法。
3 用多媒體教學(xué)手段授課,加強課堂信息量
用多媒體教學(xué)手段授課,加強課堂信息量,使學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)盡可能多地學(xué)到天然產(chǎn)物化學(xué)的基礎(chǔ)知識與研究方法。多媒體教學(xué)以生動形象的圖、文、聲、動畫等信息來表現(xiàn)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容,具有清晰、美觀、生動、信息量大的特點,非常有利于天然藥物化學(xué)的教學(xué),例如一些中藥材圖、各類化合物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、提取分離流程圖、化學(xué)反應(yīng)過程、各種化合物的譜圖較多,通可以用多媒體進行直觀而清晰的演示,學(xué)生就非常容易理解。
4 利用不同的化學(xué)軟件,形象直觀地呈現(xiàn)天然產(chǎn)物化學(xué)結(jié)構(gòu)
《天然產(chǎn)物化學(xué)》是基礎(chǔ)有機化學(xué)的延伸,《天然產(chǎn)物化學(xué)》的發(fā)展促進了化學(xué)理論、化學(xué)實驗方法、化學(xué)成分分離鑒定技術(shù)以及與之相關(guān)的生命、醫(yī)藥、農(nóng)藥、功能材料學(xué)科的進展?!短烊划a(chǎn)物化學(xué)》是有機化學(xué)的核心課程之一,也是藥物化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)、中藥學(xué)、食品科學(xué)、林產(chǎn)化學(xué)工程、材料化學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本課程有助于學(xué)生了解自然界中動物、植物、海洋生物、微生物的化學(xué)奧秘,有助于發(fā)現(xiàn)、改造和利用天然產(chǎn)物。對于《天然產(chǎn)物化學(xué)》課程來說,所教授的內(nèi)容涉及復(fù)雜的有機化合物結(jié)構(gòu)、三維立體模型以及圖譜的解析。而目前天然產(chǎn)物化學(xué)教材中對于復(fù)雜天然化合物的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)解析僅僅是一般羅列和簡單描述,所以學(xué)生在學(xué)習(xí)中容易感到天然產(chǎn)物化學(xué)內(nèi)容復(fù)雜枯燥、理解、記憶困難。如何將這些內(nèi)容清晰、美觀、生動地展現(xiàn)給學(xué)生,激發(fā)學(xué)生對《天然產(chǎn)物化學(xué)》的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生掌握重點內(nèi)容,提高教學(xué)效果,授課教師的教學(xué)方法和內(nèi)容尤為重要。在高等院校的課程教學(xué)中,多媒體課件(主要powerpoint幻燈片為載體)正在徹底改變傳統(tǒng)的板書加教案的模式。目前各種化學(xué)軟件琳瑯滿目,功能與繪圖效果各異。所以應(yīng)將多媒體課件與化學(xué)軟件有機結(jié)合,制作出精美直觀的多媒體課件,可徹底改變本課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法。
5 與時俱進,突出教學(xué)內(nèi)容前沿性和新穎性
天然產(chǎn)物化學(xué)內(nèi)容豐富且不斷發(fā)展,授課教師在講解本課程時要與科研發(fā)展同步,吸納并充分利用網(wǎng)絡(luò)信息資源,關(guān)注研究動態(tài)。授課過程中可以穿插介紹我國科學(xué)家的研究成果與研究實例。比如給學(xué)生講解我國在天然產(chǎn)物化學(xué)研究中已經(jīng)取得的一些成就,如抗瘧藥物青蒿素、抗老年癡呆癥藥物石杉堿甲的合成等,講解歷年來在天然產(chǎn)物化學(xué)領(lǐng)域做出過杰出貢獻而榮獲諾貝爾化學(xué)獎的化學(xué)家們的故事,比如北大校友屠呦呦獲得2015年諾貝爾獎,成為第一位獲得諾貝爾科學(xué)獎項的本土中國科學(xué)家、第一位獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎的華人科學(xué)家的故事。這樣不但可以激發(fā)學(xué)生對于天然產(chǎn)物的學(xué)習(xí)興趣,更重要的是使學(xué)生能對該領(lǐng)域的研究動態(tài)有所了解,喚起學(xué)生的求知欲,使學(xué)生從課程授課之初就把學(xué)習(xí)和專業(yè)理想結(jié)合起來,達到更好的學(xué)習(xí)效果。
6 強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力
強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié),提高實踐教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識,是高等教育改革與發(fā)展的重要方向。為進一步加深和鞏固學(xué)生在課堂上的學(xué)到的理論知識,讓學(xué)生能能夠?qū)W以致用,培養(yǎng)學(xué)生在實踐中觀察、分析、解決問題的能力,為今后從事的實際工作打下堅實基礎(chǔ),教師應(yīng)在傳授學(xué)生基本的實驗操作技能同時,還應(yīng)大膽鼓勵學(xué)生主動設(shè)計實驗方案,組成實驗小組,開展實驗并且思考解決實驗過程中的問題,資料的搜集、技術(shù)路線的確定、實驗室儀器設(shè)備的準(zhǔn)備以及溶液試劑的配制等過程全部由學(xué)生自主完成,使實驗課真正發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生實驗、實踐和創(chuàng)新能力以及嚴(yán)謹(jǐn)求實作風(fēng)的作用[4]。
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