高中化学 教材知识详解 专题四 烃的衍生物总结 苏教版选修5.doc

2015版高中化学 教材知识详解 专题四 烃的衍生物总结 苏教版选修5（c）本章总结 1.各类烃的衍生物及其代表物的组成、结构与性质类别通式官能团代表物分子结构特点主要化学性质卤代烃rxr代表烃基卤素原子x溴乙烷c2h5x卤素原子直接与烃基相连。与碱的水溶液能发生取代反应；与与碱的醇溶液共热能发生消去反应；醇rohr代表脂肪烃基羟基oh乙醇c2h5oh羟基直接与脂肪烃基相连，脂肪烃基可以是链状，也可是环状。如与活泼金属(如钠等)反应产生h2；与氢卤酸发生取代反应得到卤代烃；在浓硫酸催化下发生醇分子间取代，生成醚类物质；在浓硫酸催化、脱水作用下发生消去反应；燃烧氧化；催化氧化；与羧酸在浓硫酸催化下酯化生成酯。酚rohr代表芳香烃基羟基oh 苯酚羟基直接与苯环上的碳原子相连。具有弱酸的性质；与浓溴水能发生取代反应；易被氧化；与fecl3溶液反应显紫色；与甲醛发生缩聚生成酚醛树脂。醛r代表烃基醛基乙醛有极性，具有不饱和性。与氢氰酸、氨及氨的衍生物、醇等加成；自身加成；能发氧化反应；与h2发生还原反应得到醇。酮r 、r都代表烃基酮羰基丙酮有极性，具有不饱和性。与氢氰酸、氨及氨的衍生物、醇等加成；自身加成；与h2发生还原反应得到醇。羧酸r代表烃基羧基乙酸受羧基影响，羧基中oh易发生电离，电离出h+。具有酸的通性；能与醇发生酯化反应；酯r代表烃基，也可为h原子，r不能为h原子酯基乙酸乙酯受酯基影响，中的不具有不饱和性，一般不能发生加成反应。与水发生水解；与醇发生醇解； 2.有机物之间的相互转化关系(卤代烃、醇、醛、羧酸、酯的相互转化关系) 来源:zxxk.com 3.醇、醛、酸、酯转化关系的延伸 4.烃的羟基衍生物比较物质结构简式羟基中氢原子活泼性酸性与钠反应与naoh的反应与na2co3的反应与nahco3的反应乙醇ch3ch2oh中性能不能不能不能苯酚c6h5oh很弱，比h2co3弱能能能，但不放co2不能乙酸ch3cooh强于h2co3能能能能5.烃的羰基衍生物比较物质结构简式羰基稳定性与h2加成其他性质乙醛ch3cho易断裂能醛基中ch键易被氧化乙酸ch3cooh难断裂不能羧基中co键易断裂乙酸乙酯ch3cooc2h5难断裂不能酯链中co键易断裂6.有机反应主要类型归纳下属反应涉及官能团或有机物类型其它注意问题取代反应酯水解、卤代、硝化、磺 化、醇成醚、氨基酸成肽、皂化、多糖水解、肽和蛋白质水解等等烷、苯、醇、羧酸、酯和油脂、卤代烃、氨基酸、糖类、蛋白质等等卤代反应中卤素单质的消耗量；酯皂化时消耗naoh的量（酚跟酸形成的酯水解时要特别注意）。加成反应氢化、油脂硬化c=c、cc、c=o、苯环酸和酯中的碳氧双键一般不加成；c=c和cc能跟水、卤化氢、氢气、卤素单质等多种试剂反应，但c=o一般只跟氢气、氰化氢等反应。消去反应醇分子内脱水卤代烃脱卤化氢醇、卤代烃等、等不能发生消去反应。氧化反应有机物燃烧、烯和炔催化氧化、醛的银镜反应、醛氧化成酸等绝大多数有机物都可发生氧化反应醇氧化规律；醇和烯都能被氧化成醛；银镜反应、新制氢氧化铜反应中消耗试剂的量；苯的同系物被kmno4氧化规律。还原反应加氢反应、硝基化合物被还原成胺类烯、炔、芳香烃、醛、酮、硝基化合物等复杂有机物加氢反应中消耗h2的量。加聚反应乙烯型加聚、丁二烯型加聚、不同单烯烃间共聚、单烯烃跟二烯烃共聚烯烃、二烯烃（有些试题中也会涉及到炔烃等）由单体判断加聚反应产物；由加聚反应产物判断单体结构。缩聚反应酚醛缩合、二元酸跟二元醇的缩聚、氨基酸成肽等酚、醛、多元酸和多元醇、氨基酸等加聚反应跟缩聚反应的比较；化学方程式的书写。 专题一 有机物的类别与通式有机化合物种类多，要以一些典型的烃类衍生物（乙醇、溴乙烷、苯酚、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、脂肪酸、甘油酯、多羟基醛酮、氨基酸等）为例，了解官能团在化合物中的作用。掌握各主要官能团的性质和主要化学反应，并能结合同系物原理加以应用。例1 二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等，一旦进入人体会导致急性肾衰竭，危及生命。二甘醇的结构简式是hoch2ch2och2ch2oh。下列有关二甘醇的叙述正确的是a.不能发生消去反应 b.能发生取代反应c.能溶于水，不溶于乙醇 d.符合通式cnh2no3解析：与-oh相连的碳的邻位碳原子上有氢，所以能发生消去反应，能与羧酸发生酯化反应，是取代反应，所以b正确。根据相似相溶原理二甘醇含羟基（-oh），所以它既能溶于h2o，也能溶于乙醇。它的分子式为c4h10o3。二甘醇的通式应是cnh2n+2o3，不符合d项中的通式。答案：b。点拨：有机反应的复杂性和有机物种类的多样性，导致了有机反应类型的多样性，各类反应皆有自己的特征，这也与官能团的特征是分不开的。例2 a、b、c、d、e五种芳香化合物都是某些植物挥发油中的主要成分，有的是药物，有的是香料。它们的结构简式如下所示： 请回答下列问题： 这五种化合物中，互为同分异构体的是_。 反应采取了适当措施，使分子中烯键不起反应。以上反应式中的w是ae中的某一化合物，则w是_。x是d的同分异构体，x的结构简式是_。反应属于_反应（填反应类型名称）。 解析：分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体，试题给出的五种芳香化合物中结构均不相同。关键是看它们的分子式是否相同。方法之一，先分别求出其分子式，再比较，便可得出正确结论。此法虽可靠，但较繁琐。本题，我们只要仔细观察和分析便可以看出b和c中，苯环上“oh”和“och3”相对于“ch2ch=ch2”的位置不同，出现了官能团的“位置异构”，而它们的组成显然相同，故b和c属于同分异构体，而a、d、e的组成明显不同。问是根据衍变关系推断有机物的结构。首先，因过程中，烯键不起反应，结合有机物氧化反应的特点，用逆推法不难得出w应是，即e物质。另外，而x是d的同分异构体，一般来说，反应应属于中学课内所学反应类型，即在反应中的结构（骨架）基本不变，仔细比较二者，不难发现d在组成上比多2个h原子，而x与d属于同分异构体，故x的结构简式为：。反应属于加氢反应（或加成反应、还原反应等）。 答案：b和c；e；还原（或加氢、加成催化加氢等）。【迷津指点】同分异构体的书写规律：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列由对到邻到间。按照碳链异构位置异构官能团异构的顺序书写，也可按官能团异构碳链异构位置异构顺序书写，不管按哪种方法书写都必须防止漏写和重写。专题二 有机反应类型常见的有机反应类型有：取代反应、加成反应、消去反应、酯化反应、水解反应、氧化反应、还原反应、加聚反应、缩聚反应等。其中酯化反应、酯的水解反应、硝化反应、磺化反应等都是取代反应的一些子类型。重要的有机反应类型与主要有机物类型之间的关系如下表：基本类型有机物类别取代反应卤代反应饱和烃、苯和苯的同系物、卤代烃等酯化反应醇、羧酸、糖类等某些水解反应卤代烃、酯等硝化反应苯和苯的同系物等磺化反应苯和苯的同系物等加成反应烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等消去反应卤代烃、醇等氧化反应燃烧绝大多数有机物酸性kmno4溶液烯烃、炔烃、苯和苯的同系物等直接（或催化）氧化酚、醇、醛、葡萄糖等还原反应醛、葡萄糖聚合反应加聚反应烯烃等缩聚反应苯酚与甲醛；多元醇与多元羧酸；氨基酸等水解反应卤代烃、酯、二糖、多糖、蛋白质等与fecl3溶液显色反应苯酚等 例1 下列各化合物中，能发生酯化、还原、加成、消去四种反应的是（ ） a. b. c.ch3ch=chcho d. 解析：b的分子结构中只有oh，不能发生还原反应和加成反应，b不正确。c的分子结构中既没有oh，也没有cooh，不能发生酯化反应，c不正确。d的分子结构中有cho，可以发生还原、加成反应，有oh可以发生酯化反应，但是oh相邻的碳原子上没有h，不能发生消去反应，d不正确。答案：a。点拨：有些反应类型相互包容相互交叉，如加聚反应也属于加成反应，而加成反应中的加氢又可被称作还原等等这些内容要熟练掌握。例2 有机物在不同条件下至少可能发生七种类型的有机反应：加成 取代 消去 氧化 酯化 加聚 缩聚其中由于分子结构中的oh，可能发生的反应有_。解析：所给有机物中oh与链烃基相连为脂肪醇，特征反应有：（1）与金属na反应，（2）取代反应，（3）消去反应，（4）氧化反应，（5）酯化反应，因分子中同时还含有 cooh，故可发生缩聚反应。加成和加聚反应为c=c双键性质，故本题应选。答案：。点拨：判断有机反应类型要准确识别有机物结构图中的官能团、碳骨架。由官能团找对应的典型的有机物，进行性质正迁移。 专题三 官能团结构与性质官能团是决定有机物的化学特性的原子或原子团，它是烃的衍生物的性质之源，反应之本。对多官能团物质的考查，不仅能考查学生对基础知识的掌握程度，而且能考查学生将题给信息进行综合、对比、分析、判断等多种能力。由此可根据有机物的结构简式中的官能团判断其化学性质，这是学习有机化学的一个至关重要的方法。但是官能团之间存在着相互作用，导致相同的官能团在不同的有机分子环境中，表现出一些性质方面的差异，甚至发生根本性的变化，这也是学习有机化学的另一个值得引起注意的问题。例1 阿斯匹林(乙酰水杨酸)是一种常见的解热镇痛药，它是由水杨酸和乙酸酐合成的： 下列说法错误的是（ ）a.合成阿斯匹林的反应是取代反应b.服用阿斯匹林会刺激肠胃c.患者最好在饭后服用阿斯匹林d.将阿斯匹林制成其钠盐可降低对对肠胃的刺激，1mol阿斯匹林最多与1mol naoh反应解析：选项，从合成反应看，水杨酸分子中的酚羟基上的一个h原子被coch3取代而生成阿斯匹林。选项b，阿斯匹林具有酯基，在人体内发生水解产生酸性较强的水杨酸而刺激肠胃。选项c，饭后服用阿斯匹林一则可以减轻对肠胃的刺激，二者可增强阿斯匹林的吸收效率（因饭后食用的油脂类物质能增加阿斯匹林在体内的溶解性）。选项d，将阿斯匹林制成其钠盐能减弱酸性从而降低对对肠胃的刺激，但阿斯匹林在naoh溶液中，cooh能与naoh反应，水解产生的酚羟基和ch3cooh也能与naoh 反应，故1mol阿斯匹林最多与3mol naoh反应。答案：d。点拨：在有机结构中，官能团的位置不同，其性质及反应情况有所不同。如：(1) 羟基连在脂肪烃基或苯环侧链上的物质为醇，而连在苯环上的物质为酚。(2) 与醇羟基(或卤原子)相邻的碳原子上没有氢原子，则不能发生消去反应。(3) 伯醇氧化生成醛(进一步氧化生成羧酸)；仲醇氧化生成酮，叔醇很难被氧化。(4) 连在苯环上的卤原子，水解时，1mol卤原子耗2molnaoh。(5) 1mol酚酯（如hcooc6h5）水解时耗2molnaoh。例2 青霉素的结构为：（r不同可形成不同的青霉素），在四川汶川抢救地震伤员中，使用的六种青霉素的所对应r的结构如下：青霉素r青霉素rach3ch2chchch2ch2dch3chchc(ch3)2becch3(ch2)4fch3(ch2)6根据表中六种青霉素回答下列问题：青霉素f的分子式 。属于同分异构体的是 ，属于同系物的是 。只用一种某种试剂就可把其中某种青霉素鉴别出来，该试剂为 。 解析：根据有机物中c、n、o、n的成键原则可知青霉素f的分子式为c16h26o4n2s。分析r的分子式和结构可知a、b互为同分异构体，c、f互为同系物。根据r结构，只有青霉素e中含有酚羟基，其性质与其它五种性质差异大，根据酚的性质，可用fecl3或浓溴水即可鉴别之。答案：c16h26o4n2s；a与b；c与f；fecl3溶液或浓溴水；1：2。点拨：同系物判定依据：分子组成符合同一通式，但彼此有若干个系差（ch2）；主碳链（或碳环）结构相似（与环的大小无关）；所含官能团的种类和个数相同；有机物所属类别相同。同分异构体的判断方法：化学式相同是前提条件，结构不同指：a.碳链骨架不同；b.官能团在碳链上的位置不同；c.官能团种类不同，如hoch2cho与ch3cooh等。专题四 依据结构推断物质的可能性质试题中给出一种考生未见过的有机物的结构简式，要求考生通过观察找出官能团，进而判断这种有机物的类型和性质。判断官能团的种类，根据官能团判断有机物的性质等是学习和研究有机物性质的一种基本技能。以一种“新有机物”为载体，可以更好地考查考生在新情景中解决问题的能力。例1 利尿酸在奥运会上被禁用，其结构简式如图所示。下列叙述正确的是a.利尿酸衍生物利尿酸甲酯的分子式是c14h14cl2o4b.利尿酸分子内处于同一平面的原子不超过10个 c.1mol利尿酸能与7mol氢气发生加成反应d.利尿酸能与氯化铁溶液发生显色反应解析：根据有机物的成键原则(碳有4键、氧有2键、氢有1键)可知该有机物的分子式为c14h14cl2o4；该有机物中至少苯环及与苯环相连接的原子、与苯环相连的羰基上的氧原子应该处于同一平面内，其原子数大于10；根据利尿剂的结构，能与h2发生加成反应的有3个部位：碳碳双键、苯环、与苯环连接的羰基，1mol该有机物最多与5mol h2发生加成反应；该有机物中，不存在酚羟基，不能与fecl3溶液发生显色反应。答案：a。点拨：这是高考中一种常见的命题方式，一般结合了社会热点、有机方面的科研成果等。主要考查学生的识图能力和迁移应用、综合分析的能力。解题基本过程为：准确识别有机物结构图中的官能团、碳骨架。由官能团找对应的典型的有机物，进行性质正迁移。 例2 氧氟沙星是常用抗菌药，其结构简式如图所示，下列对氧氟沙星叙述错误的是( )a.能发生加成、取代反应 b.能发生还原、酯化反应c.分子内共有19个氢原子 d.分子内共平面的碳原子多于6个解析：经查找氧氟沙星的分子式为c18h20n3o4，因此c选项错误；由于其分子结构中含有苯环和羰基（）故能发生加成反应，其中这两种基团与氢气发生的加成反应，又是还原反应；分子内存在的羧基（cooh）能与醇发生酯化反应等取代反应，故a、b选项是正确的；由于苯分子（c6h6）中12个原子共平面，因此在氧氟沙星分子中与苯环相连的碳原子在苯环所在的平面上，所以分子中共平面的碳原子应多于6个，即d选项正确。答案：c。点拨：对有机物的空间结构要熟练掌握甲烷的正四面体结构、乙烯的共平面、乙炔的共线、苯分子的共面等，然后要灵活应用，充分发挥空间想象力。本题在查找分子式氢原子数数错而错选其它选项；对苯分子的空间结构不熟悉而错选d选项。 专题五 有机物的合成与推断 有机推断题属于综合应用各类有机物官能团性质、相互衍变关系的知识，结合计算并在新情景下加以迁移的能力题。此类题目综合性强，难度大，情景新，要求高，只有在熟练掌握各类有机物及相互衍变关系的基础上，结合具体的实验现象和数据，再综合分析，才能做出正确、合理的推断。例1 布噁布洛芬是一种消炎镇痛的药物。它的工业合成路线如下：请回答下列问题：a长期暴露在空气中会变质，其原因是 。有a到b的反应通常在低温时进行。温度升高时，多硝基取代副产物会增多。下列二硝基取代物中，最可能生成的是 。（填字母） a. b. c. d.在e的下列同分异构体中，含有手性碳原子的分子是 。（填字母）a. b. c. d.f的结构简式 。d的同分异构体h是一种-氨基酸，h可被酸性kmno4溶液氧化成对苯二甲酸，则h的结构简式是 。高聚物l由h通过肽键连接而成，l的结构简式是 。解析：a中含有酚羟基，属于酚类化合物。暴露在空气中变质的原因是因为其被空气中的o2氧化了；由a到b的反应其实就是硝基取代酚类化合物邻、对位上的氢，因此答案应选（a）。手性碳原子就是该碳原子四条键连有四个不同的原子或原子团。观察备选答案只能选择（a）、（c）。应该不难确定f至g的反应属于酯的水解，h+的作用是将羧基恢复，在此整个反应中碳个数及碳骨架不会改变，因此由g的结构即可确定f的结构应该是： ，c到d的过程其实就是cn转化为cooh的过程，所以，d应为，d的同分异构体h既然是一种-氨基酸，又可以被酸性kmno4溶液氧化成对苯二甲酸，所以h的结构简式是只能是：，由h通过肽键连接而成的高聚物l即可确立为 。答案：酚类化合物易被空气中的o2氧化；a； ac； 或 。点拨：引入官能团。引入-x的方法：烯、炔的加成，烷、苯及其同系物、醇的取代。引入-oh的方法：烯加水，醛、酮加氢，醛的氧化、酯的水解、卤代烃的水解、糖分解为乙醇和co2。引入c=c的方法：醇、卤代烃的消去，炔的不完全加成，醇氧化引入c=o。消除官能团。2消除官能团：消除双键方法：加成反应；消除羟基方法：消去、氧化、酯化；消除醛基方法：还原和氧化。例2 a为药用有机物，a的转化关系如下图所示。已知a在一定条件下能跟醇发生酯化反应，a分子中苯环上的两个取代基连在相邻的碳原子上，d能跟naoh 溶液反应。 请回答： a转化为b、c时，涉及到的反应类型有 、 。e的两种同分异构体q、r都能在一定条件下发生银镜反应，r能与na反应放出h2，而q不能。q、r的结构简式为q 、r 。d的结构简式为 。写出a在加热条件下与溶液反应的化学方程式 已知：。请选用适当物质设计一种合成方法，用邻甲基苯酚经两步反应合成有机物a，在方框中填写有机物的结构简式。 解析：a的分子式为c9h8o4，a能与醇发生酯化反应，说明a中含有cooh，且a在naoh溶液中发生水解生成ch3coona，说明a中酯的官能团，该官能团与cooh处于苯环上的邻位，再结合a的分子式推知a的结构简式为，b为，由于h2co3的酸性大于酚而小于羧酸，故在溶液中通入co2时，只有酚的钠盐反应生成d（）和nahco3。ch3coona与h反应生成e（ch3cooh）。ch3cooh的同分异构体中r中含有cho和oh：hoch2cho，q中含有cho而没有oh：hcooch3。对照和结构可知，首先用与酚羟基反应，然后再用酸性kmno4氧化ch3为cooh即可得到a。答案：取代（或水解）；中和反应； hcooch3；hoch2cho； + 3naoh+ ch3coona + 2h2o ； ； 。 点拨：烃的衍生物知识是高考有机化学中的重要部分，由于这部分知识内容丰富，各部分之间联系密切，与生活、生产、新材料、新医药等有广泛的联系，所以受到历届高考命题的重视。其中同分异构体是高考命题的热点之一，题目综合性较强，知识点涉及范围广，不仅考查对同分异构体概念、有机物结构等知识的理解和掌握程度，还考察了学生的思维能力及品质，尤其是有序思维品质。 四.科技信息乙醇汽油乙醇，俗称酒精，乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。它可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点，符合我国能源替代战略和可再生能源发展方向，技术上成熟安全可靠，在我国完全适用，具有较好的经济效益和社会效益。早在20世纪20年代，巴西就开始了乙醇汽油的使用。由于巴西石油资源缺乏，但盛产甘蔗，于是形成了用甘蔗生产蔗糖、醇的成套技术。目前，巴西是世界上最用乙醇汽油中乙醇含量已达到20。 国内乙醇汽油产量占世界第三位，今年国家发展与改革委员会上呈全国两会的报告统计，全国目前已有每年混配一千万吨乙醇汽油的能力，乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量的20%，在全世界上继巴西、美国之后成为生产乙醇汽油的第三大国。如全国都使用含10%的乙醇汽油，则每年可节省450万吨汽油。乙醇汽油是“十五计划”的重点工作之一。 国内从2003年起陆续宣称黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽等省及河北、山东、江苏、湖北等27个城市全面停用普通无铅汽油，改用添加10%酒精的乙醇汽油。乙醇汽油的环保性令人称道，在9个城市调查报告中，使用乙醇汽油期间，城市空气中的二氧化氮、一氧化碳季均值与使用普通汽油比较，二氧化氮下降了8%与一氧化碳下降5%。乙醇汽油唯一的缺点，是使用者感觉它比普通汽油动力下降，油耗增加，天热时还易于气阻熄火。另外由于乙醇汽油一旦遇水就会分层，无法采用成本很低的管道输送，乙醇汽油储运周期只有45天，这影响使用乙醇汽油的方便性。用乙醇汽油比车用无铅汽油更容易在进气阀