第5讲醛羧酸酯

1 以乙醛 乙酸 乙酸乙酯为代表物质 重点突出含有不同官能团的有机物的性质差异 2 掌握烃的含氧衍生物的性质和用途 3 官能团的定义及不同类别的衍生物相互转化的条件 第5讲醛羧酸酯 1 乙醛的结构 分子式 结构简式 官能团为 2 乙醛的物理性质 乙醛是一种无色 有刺激性气味的液体 密度比水小 易挥发 易溶于水及乙醇 乙醚 氯仿等溶剂 3 乙醛的化学性质 1 加成 还原 反应 醛基中的羰基 可与H2 HCN等加成 但不与Br2加成 CH3CHO H2CH3CH2OH C2H4O CH3 CHO 醛基 CHO 2 氧化反应 燃烧 2CH3CHO 5O2 催化氧化 2CH3CHO O2 被弱氧化剂氧化 CH3CHO 2Ag NH3 2OH 银镜反应 CH3CHO 2Cu OH 2 生成砖红色沉淀 延伸 1 中两反应可用于检验醛基的存在 2 银氨溶液和Cu OH 2必须现用现配 4CO2 4H2O 2CH3COOH CH3COONH4 3NH3 2Ag H2O CH3COOH Cu2O 2H2O 一水二银三氨 4 醛类是由与相连而构成的化合物 简写为 是最简单的醛 饱和一元醛的通式为 5 醛的性质随着相对分子质量的增大 醛的熔 沸点逐渐升高 化学通性主要为强 可与弱氧化剂银氨溶液 新制Cu OH 2悬浊液反应生成羧酸 其氧化性一般仅限于与氢加成生成醇 醛基比较活泼 也能发生加成和缩聚反应 烃基 醛基 RCHO 甲醛 CnH2nO n 1 还原性 6 甲醛 1 结构特征 分子中相当于含2个醛基 2 甲醛为无色 有刺激性气味的气体 易溶于水 它的35 45 水溶液俗称 具有杀菌 防腐性能 3 化学性质具有醛类通性 氧化性和还原性 福尔马林 科学视野 酮 羰基碳原子与两个烃基相连的化合物 丙酮 丙酮不能被银氨溶液 新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化 但可催化加氢生成醇 自然界中的有机酸 资料卡片 蚁酸 甲酸 HCOOH 柠檬酸 未成熟的梅子 李子 杏子等水果中 含有草酸 安息香酸等成分 草酸 乙二酸 安息香酸 苯甲酸 1 乙酸 1 俗名 醋酸 分子式为C2H4O2 结构简式为CH3COOH 官能团 羧基 COOH 2 物理性质 无色液体 易溶于水 有刺激性气味 3 化学性质 酸性乙酸的电离方程式 酯化反应酯化反应 CH3COOH CH3CH2OHCH3COOC2H5 H2O2 羧酸分子中由羧基与烃基相连的有机物 1 通式 R COOH 饱和一元羧酸通式为CnH2nO2 n 1 2 羧酸的分类按烃基不同按羧基个数 酸和醇作用生成酯和水的反应 3 性质 羧酸分子结构中都有羧基官能团 因此都有酸性 都能发生酯化反应 升华 酯化反应中断键规律是羧酸脱羟基 醇脱氢 结合生成酯 还有水 在酯化反应的书写中易出现漏写水分子的情况 请留心 3 常见羧酸的结构和性质 1 甲酸 俗名蚁酸 甲酸既具有酸的一般性质 又具有醛的性质 2HCOOH CaCO3 Ca HCOO 2 H2O CO2 甲酸被氧化成H2CO3 在碱性条件下 甲酸可发生银镜反应 可跟新制Cu OH 2作用析出Cu2O砖红色沉淀 可使酸性KMnO4溶液和溴水褪色 氧化反应 2 常见高级脂肪酸 3 苯甲酸 又名安息香酸 或C6H5COOH 4 乙二酸 又名草酸 HOOC COOH 由于直接相连的两个羧基的相互影响 使其酸性强于甲酸和其他二元酸 且具有较强还原性 可使KMnO4褪色 常用作漂白剂 除锈剂 除墨水痕迹等 自然界中的有机酯 资料卡片 含有 丁酸乙酯 含有 戊酸戊酯 含有 乙酸异戊酯 1 结构羧酸酯的官能团 通式 饱和一元羧酸与饱和一元醇所生成酯的通式CnH2nO2 n 2 2 性质 1 物理性质 一般酯的密度比水小 难溶于水 易溶于乙醇 乙醚等有机溶剂 低级酯是具有果香气味的液体 2 化学性质 水解反应 升华 1 酯水解时发生的断键位置 2 无机酸只作催化剂 对平衡无影响 3 碱除起催化作用外 还能中和生成的酸 使水解程度增大 若碱足量则水解进行到底 书写水解方程式时 碱性条件用 酸性条件用 从理论上讲 凡含有的有机物 都可以发生银镜反应 也可还原碱性Cu OH 2悬浊液 主要有醛类 甲酸 甲酸盐 甲酸酯 葡萄糖 麦芽糖等 醛类一般能发生银镜反应 但能发生银镜反应的不一定是醛类 检验醛基主要有以下两种方法 1 银镜反应醛具有较强的还原性 能和银氨溶液发生反应被氧化为羧酸 同时得到单质银 若控制好反应条件 可以得到光亮的银镜 实验时应注意以下几点 试管内壁必须洁净 必须水浴加热 不可用酒精灯直接加热 加热时不可振荡和摇动试管 须用新配制的银氨溶液 乙醛用量不宜太多 实验后 银镜可用硝酸浸泡 再用水洗而除去 2 与新制氢氧化铜的反应醛基也可被弱氧化剂氢氧化铜所氧化 同时氢氧化铜本身被还原成红色的氧化亚铜沉淀 这是检验醛基的另一种方法 该实验注意以下几点 硫酸铜与碱反应时 碱过量制取氢氧化铜 将混合液加热到沸腾才有明显砖红色沉淀 3 能发生银镜反应的有机物利用醛基的还原性检验醛基时 除了不饱和键会干扰外 酚羟基 苯环上的侧链也可能会干扰 在进行相关反应时一定要注意考虑此点 例1 某有机物的化学式为C5H10O 它能发生银镜反应和加成反应 它与氢气在一定条件下发生加成反应后 所得产物是 A B C D 解析 能发生银镜反应定有 CHO 与H2加成后生成物中定有 CH2OH 答案 A 有机化学中酚类 醇类 醛类 酮类 羧酸类的官能团的确定 同分异构体的判断及其鉴别方法 能考查学生的发散 评价 选择能力 在分析解答时 要注意引导学生选择正确 合理且简单的鉴别方法 1 今有以下几种化合物 甲 乙 丙 1 请写出丙中含氧官能团的名称 2 请判别上述哪些化合物互为同分异构体 3 请分别写出鉴别甲 乙 丙化合物的方法 指明所选试剂及主要现象即可 鉴别甲的方法 鉴别乙的方法 鉴别丙的方法 4 请按酸性由强至弱排列甲 乙 丙的顺序 解析 要鉴别甲 乙 丙三种物质 关键要抓住性质特征 尤其现象要明显 可分别抓住甲 乙 丙中酚羟基 羧基 醛基的典型性质 答案 1 醛基 羟基 2 甲 乙 丙 3 三氯化铁溶液 显紫色碳酸钠溶液 有气泡生成银氨溶液 共热产生银镜 4 乙 甲 丙 1 一元羧酸与一元醇之间的酯化反应CH3COOH HOC2H5CH3COOC2H5 H2O2 一元羧酸与多元醇之间的酯化反应3 多元羧酸与一元醇之间的酯化反应 4 多元羧酸与多元醇之间的酯化反应此时反应有三种情形 可得普通酯 环酯和高聚酯 如 5 羟基酸自身的酯化反应此时反应有三种情形 可得到普通酯 环状交酯和高聚酯 如 例2 某羧酸衍生物A 其分子式为C6H12O2 实验表明A和氢氧化钠溶液共热生成B和C B和盐酸反应生成有机物D C在铜催化和加热条件下氧化为E 其中D E都不能发生银镜反应 由此判断A的可能的结构有 A 2种B 3种C 4种D 5种 解析 由题意知 D是酸 但不能是甲酸 C是醇 又知C能催化氧化 但氧化产物不能发生银镜反应 故C不能是 OH在链端的醇 当D是CH3COOH时 C只能是 A是 当D是CH3CH2COOH时 C只能是 A是 答案 A 醇 CH2OH 可被氧化成醛 CHO 醛可被氧化成酸 醇与羧酸酯化成酯 而酯类在酸性或碱性条件下均可以发生水解反应 2 已知葡萄糖在乳酸菌作用下可转化为乳酸 C3H6O3 1 取9g乳酸与足量金属Na反应 可生成2 24LH2 标准状况 另取同量乳酸与同物质的量的乙醇反应 生成0 1mol乳酸乙酯和1 8g水 由此可推断乳酸分子中含有的官能团名称为 2 乳酸在Cu作催化剂时可被氧化成丙酮酸 由以上事实推知乳酸的结构简式为 3 两个乳酸分子在一定条件下脱水生成环酯 C6H8O4 则此环酯的结构简式是 4 乳酸在浓H2SO4作用下 三分子相互反应 生成链状结构的物质 写出其生成物的结构简式 5 在一定条件下 乳酸发生缩聚反应生成聚酯 该高聚物可表示为 解析 根据乳酸的分子式 求出其相对分子质量为90 9g乳酸的物质的量为0 1mol 0 1mol乳酸与0 1mol乙醇反应生成0 1mol乳酸乙酯 可知1mol乳酸中含有1mol羧基 又知0 1mol乳酸与足量金属钠反应生成0 1molH2 可得1mol乳酸分子中还含有1mol醇羟基 根据乳酸在Cu催化条件下氧化成 可知醇羟基位置在碳链中间 据此可推导出原来乳酸的结构简式为 答案 1 羧基 羟基 例1 2009 上海化学 9 迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质 其结构如右图 下列叙述正确的是 A 迷迭香酸属于芳香烃B 1mol迷迭香酸最多能和9mol氢气发生加成反应C 迷迭香酸可以发生水解反应 取代反应和酯化反应D 1mol迷迭香酸最多能和含5molNaOH的水溶液完全反应 解析 A项 该物质分子中含氧元素 不属于烃类 B项 该物质1个分子中有2个苯环和1个碳碳双键 故1mol迷迭香酸最多和7mol氢气发生加成反应 C项 分子中有酯基 可发生水解反应 有羧基可发生酯化反应 有酚羟基 其邻 对位上的氢原子可发生取代反应 C项正确 D项 分子中有4mol酚羟基和1mol羧基 共消耗5molNaOH 还有1mol酯基水解后生成的羧基又消耗1molNaOH 故1mol该物质最多消耗6molNaOH 答案 C 高分策略对烃及其烃的衍生物的结构特点熟练掌握 本题全面考查了双键 酚羟基 酯基及羧基化学性质的 熟练掌握官能团的化学性质是解决此类题的关键 例2 2010 平顶山一模 12分 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 与苯环直接相连的碳原子上有氢时 此碳原子才可被酸性KMnO4溶液氧化为羧基 a 由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 用反应流程图表示 并注明必要的反应条件 该生答案书写工整 答题思路清晰 不足之处是未能把题干中的反应条件迁移到答案中 把反应类型当做反应条件 很可惜 本题是有机推断与有机合成的综合性题目 借助醇羟基的性质以及酯化反应 重点考查考生提取信息的能力 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 由题目可知A是一种有机酸 所以在A中有一个羧基 关键是判断另外一个含氧基团和烃基 由题给提示 可知 与苯环直接相连的碳原子上有氢原子时 此碳原子可以被酸性高锰酸钾溶液氧化成羧基 再结合题给转化关系 A生成苯甲酸 可知A中苯环上只有一个支链 由提示 和转化关系A B 得出A中有一个醇羟基 再结合醇被氧化的规律可知 要想得到醛 羟基 必须在链端碳原子上 可知A中有 CH2OH 结合A的分子式可以确定A的结构简式是 由转化关系A C和A C分子的差别可知 A生成C的过程中 其碳原子数没有变化 只有 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 比较茴香醛和的结构差别可知 茴香醛中的醛基 CHO 经过一系列反应转