1、第三单元 烃的衍生物,一 卤代烃,二 乙醇、醇类和酚,教材研读,三 醛 羧酸 酯,突破一 引入卤素原子的方法及其在有机合成中的应用,突破二 确定官能团的方法,重难突破,一、卤代烃 (一)卤代烃的反应类型 1.取代反应:有机物分子中的 某些原子 或 原子团 被 其 他原子或原子团 所代替的反应叫做取代反应。,教材研读,2.消去反应:在一定条件下从 一个有机化合物分子 中脱去 一 个或几个小分子(如水、卤化氢等分子) 生成 不饱和 化合物(含 双键或叁键)的反应,叫做消去反应。,(二)卤代烃及其性质 1.卤代烃:烃分子中的 氢原子 被 卤素原子 取代后生成的化 合物称为卤代烃。根据卤素的不同可分为
2、 氟代烃 、 氯代烃 、 溴代烃 、 碘代烃 。常温下,卤代烃中除少数为气体 外,大多为 液体或固体 。卤代烃 难 溶于水,可溶于多数有 机溶剂,某些卤代烃本身就是很好的溶剂。,2.溴乙烷的物理性质: 无 色 液 体,密度比水 大 , 难 溶于水,易溶于多种有机溶剂。,3.溴乙烷的化学性质 (1)取代反应:溴乙烷与NaOH溶液反应 CH3CH2Br+NaOH CH3 CH2OH+NaBr 。 (2)消去反应:溴乙烷与NaOH醇溶液反应 CH3CH2Br+NaOH CH2 CH2+NaBr+H2O 。,通常情况下,我们把与官能团直接相连的碳原子称为-碳原子,把与-碳 原子相连的碳原子称为-碳原子
3、。卤代烷烃消去卤化氢时,卤素原子来 自-碳原子,氢原子来自-碳原子。当卤代烷烃分子中有2个或3个不同 的-碳原子,且这些碳原子都直接连有氢原子时,发生消去反应的产物 可能有多种;当-碳原子上没有连接氢原子时,则不能发生消去反应。,4.检验卤代烃中的卤素 取样,滴入NaOH溶液,加热至分层现象消失,冷却后加入稀硝酸酸化,再 滴入AgNO3溶液,观察沉淀的颜色,确定是何种卤素。 5.卤代烃的应用与危害:有些多卤代烃,如氟氯代烷(氟利昂)具有化学性 质稳定、无毒,难挥发、易液化等特性,曾被广泛用于制冷剂。近年来 发现它们破坏 臭氧层 ,其原理实际上是氯原子起催化作用。,二、乙醇、醇类和酚 (一)乙醇
4、的结构和性质,1.分子组成与结构,2.物理性质 乙醇俗名 酒精 ,是一种无色透明、具有特殊香味的液体,其密度 比水 小 ,沸点为78 , 易挥发 ,能够溶解多种无机物和有机 物,能与水以 任意 比互溶。,3.化学性质 (1)与活泼金属(K、Ca、Na等)反应: 2C2H5OH+2Na 2C2H5ONa+H2 (2)氧化反应: a.点燃 C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O b.催化氧化 2C2H5OH+O2 2CH3CHO+2H2O,4.用途 (1)用作燃料。 (2)重要的有机化工原料。 (3)重要的有机溶剂。 (二)醇的结构与性质,1.醇类 (1)醇的定义:烃分子中的氢原子被OH取代而衍
5、生的羟基化合物。 (2)饱和一元醇的通式:CnH2n+2O或CnH2n+1OH(n1)。,2.醇的化学性质 饱和一元醇的化学性质与乙醇相似,能跟活泼金属反应;能跟氢卤酸反 应;能发生氧化反应;能发生脱水反应。 (三)苯酚,1.苯酚的结构 分子中羟基与苯环直接相连的有机化合物属于酚。羟基连在苯环侧链 碳原子上的化合物叫芳香醇。如、 。,2.苯酚的物理性质 苯酚俗称 石炭酸 。常温下,纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味, 熔点为40.9 ,易溶于有机溶剂,常温下在水中的溶解度不大,高于65 时,与水以 任意比 互溶。苯酚有毒,苯酚的浓溶液对皮肤有强烈 的腐蚀性。,3.苯酚的化学性质 (1)弱酸性:可
6、与钠、氢氧化钠反应,生成苯酚钠。+NaOH +H2O,2 +2Na 2 +H2 现象:浑浊的悬浊液变得透明澄清。+CO2+H2O +NaHCO3,现象:溶液由澄清变得 浑浊 。 不管二氧化碳过量与否,都不会生成 碳酸钠 ,而是生成碳酸氢 钠。 结论:苯酚的酸性比碳酸 弱 ,但苯酚的酸性比HC 强 。苯 酚具有弱酸性,但 不能 使石蕊试液变色。,+3Br2,(2)取代反应(鉴定酚类反应),(3)加成反应+3H2 (4)显色反应 苯酚溶液中滴入 FeCl3 溶液,溶液呈 紫色 。,4.用途:合成染料、药剂,制炸药、电木塑料,用作杀菌消毒剂等。,1.醛的结构 (1)乙醛的分子式为 C2H4O ,结构
7、式为 ,结 构简式为 CH3CHO 。,三、醛 羧酸 酯 (一)醛的结构和性质(以乙醛为例),1.醛的结构 (1)乙醛的分子式为 C2H4O ,结构式为 ,结 构简式为 CH3CHO 。,三、醛 羧酸 酯 (一)醛的结构和性质(以乙醛为例),(2)饱和一元醛的通式是 CnH2nO ,其官能团是 (醛 基) 。 (3)相同碳原子数的醇和醛在分子组成和结构上的区别:醇与醛在组成 上相差 两个H原子 ,在结构上醇是 烃基 与 OH 相 连,而醛是 烃基 与 CHO 相连。,2.乙醛的物理性质 乙醛是 无 色的 液 体,具有 刺激性 气味。沸点为20.8, 易 挥发,能与 水 、 乙醇 、 氯仿 等互
8、溶。,3.乙醛的化学性质 从结构上看,乙醛可以看成是 甲基(CH3) 跟 醛基(CHO)相连而构成的化合物,由于醛基比较活泼,乙醛的 加成 反应和氧化 反应都发生在醛基上,而 取代 反应通常发生在甲基 上。 (1)加成反应 写出乙醛与氢气反应的化学方程式: CH3CHO+H2 3CH2OH 。,(2)氧化反应 银镜反应:向硝酸银溶液中逐滴加入过量的氨水,实验现象为 有白 色沉淀产生,沉淀增加,最后逐渐溶解 ,有关反应的离子方程式是 Ag+NH3H2O AgOH+N 、AgOH+2NH3H2O Ag(NH3)2+ OH-+2H2O 。再向其中滴入几滴乙醛溶液,水浴加热,实验现象为 有银镜产生 ,
9、反应的离子方程式是 CH3CHO+2Ag(NH3)2+2OH-,CH3COO-+N +2Ag+3NH3+H2O ,此反应可应用于 醛基的检验 。某同学在银镜反应实验中,没有得到光亮的银镜,试分 析造成实验失败可能的原因: 试管内壁不干净,有油污或灰尘等 。,乙醛与新制的氢氧化铜反应:向盛有NaOH溶液的试管中逐滴滴入CuSO4溶液,实验现象为 有蓝色沉淀产生 ,离子方程式为 Cu2+2 OH- Cu(OH)2 。然后加入几滴乙醛,加热至沸腾,实验现象为,有砖红色沉淀产生 ,发生反应的离子方程式为 CH3CHO+2Cu (OH)2+OH- CH3COO-+Cu2O+3H2O ,此反应可应用于醛基
10、的检 验。,1.羧酸的结构:烃基与 羧基 相连构成的有机物。饱和一元酸的通 式为 CnH2n+1COOH 。,(二)羧酸的结构与性质,2.羧酸的性质:与乙酸相似,有酸性,能发生酯化反应。 甲酸结构式为 ,既有羧基又有醛基。,3.乙酸 (1)分子组成与结构,(2)物理性质 乙酸俗称 醋酸 ,是一种有强烈刺激性气味的无色 液 体,沸 点为117.9 ,熔点为16.6 ,易溶于水和乙醇,无水乙酸又称为 冰 醋酸 。 (3)化学性质 a.酸性:乙酸在水溶液里部分电离产生H+,其电离方程式为 CH3COOH CH3COO-+H+ 。乙酸是一种弱酸,但酸性 强 于碳酸, 如用醋酸除水垢(主要成分为CaCO
11、3)的化学方程式为 CaCO3+ 2CH3COOH Ca(CH3COO)2+CO2+H2O 。乙酸具有酸的通性。,b.酯化反应: 酸 和 醇 作用,生成酯和水的反应。,4.设计实验验证OH中氢原子的活泼性 (1)给四种物质编号 a.HOH b. c.CH3CH2OH d.,(2)设计实验,(3)实验结论总结,逐渐增强,(三)酯,特别提醒 应用羟基的活泼性,可以解决有关物质类别的推断的题 目。解决时可以先从羟基与Na、NaOH、NaHCO3的反应情况以及量 的关系进行比较,最后推断出是醇羟基还是羧基。,1.酯的一般通式为 CnH2nO2 。低级酯是有 芳香 气味的 液 体,存在于 各种水果和花草
12、中 。,2.在有酸存在的条件下,酯能发生 水解 反应,生成相应的 羧 酸 和 醇 。在有碱存在的条件下,酯能发生 水解 反应,生 成 羧酸盐 和 醇 。如 CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH 。 CH3COOC2H5+NaOH CH3COONa+C2H5OH 。,3.酯化反应酸和醇反应生成酯和水的反应 叫做酯化反应。酯化反应一般是 羧酸分子里的 羟基(OH) 与醇分子里的 氢原子(H) 结合 成水,其余部分结合成 酯 。如 CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOC2H5+H2O 。,1.分子式为C4H10O,并能与金属钠反应放出氢气的有机物有(不包括立体 异构)
13、 ( B ) A.3种 B.4种 C.5种 D.6种,2.下列各化合物中,能发生酯化反应、加成反应、消去反应的是( C ) A. CH3CH CHCHO B. C. HOCH2CH2CH CHCHO D.,3.关于卤代烃与醇的说法不正确的是 ( B ) A.卤代烃与醇发生消去反应的条件不同 B. 既可以发生消去反应,又可以被催化 氧化 C.不同的卤代烃通过消去反应可能会生成相同的烯烃 D.C2H5Br和(CH3)3CBr均可以发生消去反应,4.有关下图所示化合物的说法不正确的是 ( D ) A.该化合物既可以使Br2的CCl4溶液褪色, 又可以在光照下与Br2发生取代反应 B.1 mol该化合
14、物最多可以与3 mol NaOH 反应,C.该化合物既可以催化加氢,又可以使酸性KMnO4溶液褪色 D.该化合物既可以与FeCl3溶液发生显色反应,又可以与NaHCO3溶液反 应放出CO2,突破一 引入卤素原子的方法及其在有机合成中的应用,重难突破,1.在烃分子中引入卤素原子的方法 卤素原子的引入是改变分子性能的第一步反应,在有机合成和有机推断 中起着桥梁的作用。 在烃分子中引入X(X表示卤族元素)有以下两种途径:,(1)烃与卤素单质的取代反应CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl+Br2 +HBr,(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等物质的加成反应,2.卤代烃在有机合成中的应用 在有机
15、合成中,利用卤代烃的消去反应可以形成不饱和键,能得到烯 烃、炔烃等;利用卤代烃的取代反应可以形成碳氧单键、碳碳单键等; 卤代烃在碱性条件下发生的取代反应都比较相似,都可以看成带负电荷 的基团取代了卤素原子。如 CH3CH2Br+CN- CH3CH2CN+Br- CH3I+CH3CH2O- CH3OCH2CH3+I-,典例1 下列有机反应的化学方程式中,不正确的是 ( A ) A.丙烯与Br2加成:CH2 CHCH3+Br2 CH2BrCH2CH2Br B.甲烷与Cl2发生取代反应:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl C.催化裂化:C16H34 C8H16+C8H18 D.淀粉水解:(C6H10
16、O5)n+nH2O nC6H12O6,解析 丙烯与Br2发生加成反应生成1,2-二溴丙烷,化学方程式为CH2 CHCH3+Br2 CH2BrCHBrCH3,故A错误;甲烷与氯气在光照条件下反 应可生成一氯甲烷,化学方程式为CH4+Cl2 CH3Cl+HCl,故B正确;C16 H34可催化裂化生成C8H16、C8H18,化学方程式为C16H34 C8H16+C8H1 8,故C正确;淀粉可水解生成葡萄糖,化学方程式为(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6,故D正确。,1-1 根据下面的反应路线及所给信息填空。 A B (1)A的结构简式是 ,名称是 。 (2)的反应类型是 ;的反应类型是
17、 。,(3)反应的化学方程式是 。,答案 (1) 环己烷 (2)取代反应 消去反应 (3) +2NaOH +2NaBr+2H2O,解析 由题中的反应路线及所给信息可推知,A的结构简式为 ,B的结构简式为 。(2)反应: +Cl2 +HCl,其为取代反应;反应: +NaOH +NaCl+H2O,其为消去反应。,1-2 已知:(X代表卤素原子,R代表烃基)利用上述信息,按以下步骤由 合成。(部分试剂和反应条件已略去),F E 请回答下列问题: (1)分别写出B、D的结构简式:B 、D 。 (2)反应中属于消去反应的是 (填数字代号)。 (3)如果不考虑、反应,对于反应,得到的E可能的结构简式为 。
18、 (4)试写出C D反应的化学方程式(有机物写结构简式,并注明反应 条件): 。,A B C D,答案 (1) (2) (3) 、 、 (4) +2NaOH +2NaBr+2H2O,解析 根据题给流程和信息知, 与氢气发生加成反应可生 成A,A为环己醇,环己醇在浓硫酸作用下发生消去反应生成B,B为 , 与溴发生加成反应生成C,C为 ,D能发 生加成反应,则D中含有碳碳双键,为C的消去反应产物,结构简式为 ,由产物可知E为 ,则F为,。(1)根据上述分析可知B为 ,D为;(2)由上述分析知,为加成反应,为消去反应,为加成反 应,为消去反应,为加成反应,为加成反应,为取代反应,属于消去 反应的为、
19、;(3)如果不考虑、反应,对于反应, 可与 溴发生1,2-加成、1,4-加成或完全加成,得到的E的结构简式可能为 、 、 ;(4)C为,发生消去反应可生成D,反应的化学方程式为 +2 NaOH +2NaBr+2H2O。,1.根据特征反应确定官能团的种类 (1)能使溴水或Br2的CCl4溶液褪色,则该有机物含有的官能团是碳碳双 键或碳碳叁键。 (2)能使酸性KMnO4溶液褪色,则该有机物含有的官能团可能为碳碳双 键、碳碳叁键、醛基或酚羟基等。 (3)若与Na发生反应产生H2,则该有机物含有的官能团可能是醇羟基、 酚羟基或羧基。,突破二 确定官能团的方法,(4)若与Na2CO3或NaHCO3溶液反
20、应产生CO2,则该有机物含有的官能团 是羧基。 (5)若反应条件为稀H2SO4、加热,则可能是酯、二糖、淀粉、纤维素的 水解反应。 (6)若反应条件为浓H2SO4、加热,则反应可能是醇羟基的消去、醇羟基 与羧基的酯化、苯环与浓硝酸的硝化等。 (7)若反应条件为NaOH的醇溶液,则反应是卤代烃的消去反应。 (8)与FeCl3溶液发生显色反应,或是遇浓溴水产生白色沉淀,则有机物分 子结构中含有酚羟基。,(9)与浓硝酸作用会产生黄色固态物质,则一个该有机物分子中有机物 分子结构中含某些带有苯环的蛋白质。,2.确定官能团的数目 (1)根据计量关系推断 CHO2Ag(NH3)2OH2Ag或CHO2Cu(
21、OH)2Cu2O 2OH2NaH2或2COOH2NaH2 2COOHNa2CO3CO2或COOHNaHCO3CO2 C CH2(Br2)、 2H2(2Br2),(2)根据相对分子质量推断 某有机物与乙酸反应后,相对分子质量增加42,则含有一个OH。(提 示:即OH转变为OOCCH3) 由CHO转变为COOH,相对分子质量增加16。 当醇被氧化成醛(或酮)后,相对分子质量减小2。,3.确定官能团的位置 (1)若醇能被氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构“CH2OH”;若 能氧化成酮,则醇分子中应含有结构“ ”。 (2)由消去反应的产物可确定“OH”或“X”的位置。 (3)由取代产物的种类可确定碳
22、架结构。 (4)由加氢后的碳架结构,可确定“ ”或“ ”的位 置。,典例2 化合物E常用于制备抗凝血药,可以通过如图所示路线合成。,(1)B中含氧官能团的名称是 ,检验A中官能团的试剂为 。 (2)BC的反应类型为 ,1 mol E最多可与 mol H2发 生加成反应。 (3)写出D与足量NaOH溶液完全反应的化学方程式: 。 (4)B有多种同分异构体,写出同时满足下列条件的一种同分异构体的结 构简式: 。,A.能发生银镜反应 B.核磁共振氢谱只有4个峰 C.能与FeCl3溶液发生显色反应 D.1 mol该同分异构体与NaOH溶液反应时,最多可消耗3 mol NaOH (5)E的同分异构体有很
23、多,所有同分异构体在下列某种表征仪器中显示 的信号(或数据)完全相同,该仪器是 (填标号)。 a.质谱仪 b.红外光谱 c.元素分析仪 d.核磁共振仪,答案 (1)羟基和羧基 银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液 (2)酯化反应(或取代反应) 4 (3) +3NaOH +CH3COONa+CH3 OH+H2O (4),(5)c,解析 由合成流程可知,A为CH3CHO,B为 ,C与CH3CO- Cl发生取代反应生成D,D水解酸化后发生酯化反应生成E。(1)B中含氧 官能团的名称是羟基和羧基;A是乙醛,醛基的检验常用银氨溶液或新制 的氢氧化铜悬浊液。(2)B中的羧基和甲醇发生酯化反应,则BC的反 应类型
24、为酯化反应(或取代反应);E中含苯环和 ,均能与氢气 发生加成反应,则1 mol E最多可与4 mol H2发生加成反应。(3)D与足量,NaOH溶液完全反应的化学方程式为 +3NaOH +CH3COONa+CH3OH+H2O。(4)B为邻羟基苯甲酸,其 同分异构体能够发生银镜反应,含CHO;核磁共振氢谱只有4个峰,含4 种不同化学环境的H;能与FeCl3溶液发生显色反应,含酚羟基;水解时,1 mol该同分异构体可消耗3 mol NaOH,含OOCH,所以该同分异构体为 。(5)同分异构体的分子式相同,所含元素种 类相同;因同分异构体结构不同,故质谱仪中显示的碎片相对质量的大 小可能不完全相同
25、,红外光谱仪及核磁共振仪显示的信号也会不同。,2-1 已知有机化合物AF存在下列关系:(1)E中含有的官能团名称为 ;的反应类型为 。,(2)写出反应的化学方程式 。 (3)下列有关上述有机物的说法中正确的是 (填字母)。 A.上述有机物中只有E能与银氨溶液反应生成银镜 B.F能够发生酯化、水解、氧化、加成等反应 C.C、D、E三者可以使用新制氢氧化铜一种试剂加以鉴别 D.将绿豆大小的钠块投入D中,钠块浮于液面上,并有大量气泡产生 E.检验反应中淀粉是否发生水解,可以向反应后的溶液中加入碘水 答案 (1)醛基 氧化反应 (2)CH3COOCH2CH3+NaOH CH3COONa+ CH3CH2
26、OH (3)C,解析 淀粉在酸性条件下发生水解反应生成葡萄糖,即F为葡萄糖;葡萄 糖在酒化酶的作用下,生成D,则D为乙醇(CH3CH2OH);乙醇在催化剂的 作用下被氧气氧化为E,则E为乙醛(CH3CHO);乙醛在催化剂的作用下被 氧气进一步氧化生成C,则C为乙酸(CH3COOH);乙酸被催化氧化成C,则 C中碳原子数为2,A在加热条件下与NaOH溶液反应生成B和乙醇,B经 酸化生成乙酸,故B为乙酸钠(CH3COONa),A为乙酸乙酯(CH3COOCH2 CH3)。(1)E为乙醛(CH3CHO),其官能团为醛基;是乙醇在催化剂、加 热的条件下被氧气氧化为乙醛,反应类型为氧化反应。(2)反应是乙
27、,酸乙酯的碱性水解,反应的化学方程式为CH3COOCH2CH3+NaOH CH3COONa+CH3CH2OH。(3)葡萄糖和乙醛中都含有醛基,都能与银氨 溶液发生银镜反应,A错误;葡萄糖不能发生水解反应,B错误;乙醇不与 新制氢氧化铜反应,乙醛与新制氢氧化铜反应生成砖红色沉淀,乙酸与 新制氢氧化铜发生酸碱中和反应,生成蓝色溶液,因此乙醇、乙醛与乙 酸三种物质能用新制氢氧化铜一种试剂加以鉴别,C正确;钠的密度大于 乙醇的密度,因此将绿豆大小的钠块投入D中,钠块沉于乙醇的底部,并 有大量气泡产生,D错误;检验反应中淀粉是否发生水解,应检验水解 产物葡萄糖,可用新制氢氧化铜或银氨溶液进行检验,E错误
28、。,2-2 氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为 ,从 而具有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯(G)的合成路线如下:,已知: A的相对分子质量为58,氧元素质量分数为0.276,核磁共振氢谱显示 为单峰 回答下列问题: (1)A的化学名称为 。,(2)B的结构简式为 ,其核磁共振氢谱显示为 组峰,峰面积比为 。 (3)由C生成D的反应类型为 。 (4)由D生成E的化学方程式为 。 (5)G中的官能团有 、 、 。(填官能团名称) (6)G的同分异构体中,与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有 种。(不含立体异构),答案 (1)丙酮 (2) 2 61 (3)取代反应 (4) +NaOH +NaCl (
29、5)碳碳双键 酯基 氰基 (6)8,解析 (1)A分子中的氧原子个数为 =1,则 =3 6,故A的分子式为C3H6O;A的核磁共振氢谱显示为单峰,说明分子中存 在对称的两个CH3,所以A的结构简式为 ,化学名称 为丙酮。 (2)根据已知信息可知 和HCN可以发生加成反应生,成 (B),B的核磁共振氢谱显示为2组峰,峰面积比为61。 (3)B的分子式为C4H7NO,C比B少2个H、1个O,说明BC是消去反应,则 C的结构简式为 。CD应是 分子中 CH3上的H发生取代反应生成 。,(5)由合成路线图可推知G为 ,其分子中含有三种 官能团,分别是碳碳双键、酯基和氰基。 (6)G中含有碳碳双键、氰基、酯基,且为甲酸酯,符合条件的同分异构 体有: 、,、 、 、 、,
