第15章　第63讲　官能团与有机物的性质　有机反应类型

大单元五第15章有机化合物的综合应用第63讲官能团与有机物的性质有机反应类型[复习目标]1.掌握常见官能团的性质。2.掌握常见有机反应类型与官能团之间的关系，能判断反应类型。考点一常见官能团的性质1.常见官能团性质总结官能团(或其他基团)常见的特征反应及其性质烷烃基取代反应：在光照条件下与卤素单质反应碳碳双键、碳碳三键(1)加成反应：使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色(2)氧化反应：能使酸性KMnO4溶液褪色苯环(1)取代反应：①在FeBr3催化下与液溴反应；②在浓硫酸催化下与浓硝酸反应(2)加成反应：在一定条件下与H2反应注意：苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液都不反应碳卤键(卤代烃)(1)水解反应：卤代烃在NaOH水溶液中加热生成醇(2)消去反应：(部分)卤代烃与NaOH醇溶液共热生成不饱和烃醇羟基(1)与活泼金属(Na)反应放出H2(2)催化氧化：部分在铜或银催化下被氧化成醛基或酮羰基(3)与羧酸发生酯化反应生成酯酚羟基(1)弱酸性：能与NaOH溶液反应(2)显色反应：遇FeCl3溶液显紫色(3)取代反应：与浓溴水反应生成白色沉淀醛基(1)氧化反应：①与银氨溶液反应产生光亮的银镜；②与新制的Cu(OH)2共热产生砖红色沉淀(2)还原反应：与H2加成生成醇羧基(1)使紫色石蕊溶液变红(2)与NaHCO3溶液反应产生CO2(3)与羟基发生酯化反应酯基水解反应：①酸性条件下水解生成羧酸和醇；②碱性条件下水解生成羧酸盐和醇酰胺基在强酸、强碱条件下均能发生水解反应硝基还原反应：如2.有机反应中的几个定量关系(1)1mol加成需要1molH2或1molX2(X=Cl、Br……)。(2)1mol苯完全加成需要3molH2。(3)1mol—COOH与NaHCO3反应生成1molCO2气体。(4)1mol—COOH与Na反应生成0.5molH2；1mol—OH与Na反应生成0.5molH2。(5)与NaOH反应，1mol—COOH消耗1molNaOH；1mol(R、R'为烃基)消耗1molNaOH，若R'为苯环，则最多消耗2molNaOH。一、陌生多官能团有机物的结构与性质1.(2025·河北，6)丁香挥发油中含丁香色原酮(K)、香草酸(M)，其结构简式如下：下列说法正确的是()A.K中含不对称碳原子B.M中碳原子都是sp2杂化C.K、M均能与NaHCO3反应D.K、M共有四种含氧官能团答案D解析M中苯环和羧基中碳原子为sp2杂化，甲基上的碳原子为sp3杂化，B错误；M中含有羧基，故M可与NaHCO3反应，K不能与NaHCO3反应，C错误；K、M共有羟基、醚键、酮羰基、羧基4种含氧官能团，D正确。2.(2025·安徽，4)一种天然保幼激素的结构简式如下图：下列有关该物质的说法，错误的是()A.分子式为C19H32O3B.存在4个C—Oσ键C.含有3个不对称碳原子D.水解时会生成甲醇答案B解析分子中的C—Oσ键共有5个，如图所示，B错误；该分子中含有如图中“*”所示的3个不对称碳原子，C正确；该分子中含有酯基，水解后可生成甲醇，D正确。3.(2025·四川，4)中医药学是中国传统文化的瑰宝。α⁃山道年是一种蒿类植物提取物，有驱虫功能，其结构如图所示。下列关于该分子的说法错误的是()A.分子式为C15H18O3B.不对称碳原子数目为4C.sp2杂化的碳原子数目为6D.不能与NaOH溶液发生反应答案D解析由结构简式可知，分子中含有如图所示的4个不对称碳原子(用*表示)：，B正确；羰基、碳碳双键、酯基上的C均为sp2杂化，该分子中sp2杂化的碳原子数目为6，C正确；分子中含有酯基，能与NaOH溶液发生反应，D错误。4.(2023·湖北，4)湖北蕲春李时珍的《本草纲目》记载的中药丹参，其水溶性有效成分之一的结构简式如图。下列说法正确的是()A.该物质属于芳香烃B.可发生取代反应和氧化反应C.分子中有5个不对称碳原子D.1mol该物质最多消耗9molNaOH答案B解析该有机物中含有氧元素，不属于烃，A错误；该有机物中含有酯基、羟基和羧基，均可以发生取代反应，含有碳碳双键和酚羟基，均能发生氧化反应，B正确；该有机物结构中，标有“*”的为不对称碳原子，则一共有4个不对称碳原子，C错误；该物质中含有7个酚羟基、2个羧基、2个酯基，则1mol该物质最多消耗11molNaOH，D错误。二、有机物转化微流程5.(2025·天津，10)我国科学家报道了如下反应。有关该反应的说法错误的是()A.反应物与产物的摩尔质量相同B.反应物与产物的红外光谱相同C.反应物与产物均能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.反应过程中有碳氢键的断裂和碳碳双键的形成答案B解析反应物与产物分子式相同，所以摩尔质量相同，故A正确；反应物含碳碳三键，产物含碳碳双键，官能团不同，红外光谱不同，但均能被酸性高锰酸钾溶液氧化，从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B错误、C正确；由反应物和产物的结构可知，反应过程中亚甲基(—CH2—)转变为双键结构的一部分，此过程涉及碳氢键的断裂和碳碳双键的形成，故D正确。6.(2025·福建，2)头孢菌素抑制转肽酶的机制如图。下列说法错误的是()A.头孢菌素能发生酯化反应B.头孢菌素虚框内有5个sp2杂化碳原子C.产物实框内有2个不对称碳原子D.CH3COOH中最多有6个原子共平面答案B解析头孢菌素中含羧基，故能发生酯化反应，A正确；头孢菌素虚框内的羰基碳、双键碳均为sp2杂化，则有6个sp2杂化碳原子，B错误；不对称碳原子是连有四个不同原子或基团的碳原子，产物实框内有2个不对称碳原子，C正确；CH3COOH中羰基碳为sp2杂化，与其直接相连的原子共面，碳氢单键、氧氢单键可以旋转，则分子中最多有6个原子共平面，D正确。7.(2025·江西，10)一种聚四方酰胺高分子材料，其制备原理如图，下列说法错误的是()A.X中所有氧原子不共平面B.反应为缩聚反应C.Z的高分子链之间存在氢键D.M为乙醇答案A解析X环内碳碳双键两侧连的C、O原子共平面，且双键两侧碳原子均为羰基碳原子，与羰基氧原子共平面，故四个氧原子可能共平面，A错误；该反应中n个X与n个Y反应生成高分子Z和2n个小分子M，符合缩聚反应的特征，B正确；Z的高分子链中含有N—H，N上的H可与另一链中羰基O形成氢键，故高分子链之间存在氢键，C正确；对比X、Y、Z结构可知，Y上氨基取代了X上的乙氧基(—OC2H5)，—OC2H5与氨基的氢原子结合生成乙醇，D正确。8.(2025·浙江6月选考，9)科学家通过对水杨酸进行分子结构修饰，得到药物美沙拉嗪，下列说法不正确的是()A.反应1产物中是否含有残留的水杨酸，无法用FeCl3溶液检验B.反应1中，需控制反应条件，防止水杨酸被氧化C.反应2通过还原反应生成美沙拉嗪D.在盐酸中溶解性：水杨酸>美沙拉嗪答案D解析酚羟基能与FeCl3溶液发生显色反应，反应产物和水杨酸结构中都含有酚羟基，因此FeCl3溶液不能检验出水杨酸，A正确，酚羟基具有还原性，容易被氧化，所以在反应1中，需控制反应条件，防止水杨酸被氧化，B正确；反应2是将—NO2转化为—NH2，属于还原反应，C正确；水杨酸分子中含有酚羟基和羧基，显酸性，与HCl不反应，而美沙拉嗪分子中含有氨基，氨基显碱性，与HCl反应生成盐，在盐酸中更易溶解，D错误。考点二有机反应类型常见有机反应类型与有机物(官能团)的关系反应类型官能团、有机物(或类别)试剂、反应条件特点实质或结果加成反应碳碳双键或碳碳三键X2(X=Cl、Br，后同)、H2、HX、H2O(后三种需要催化剂)断一加二不饱和度减小取代反应饱和烃X2(光照)上一下一—X、—NO2取代与碳原子相连的氢原子苯X2(Fe作催化剂)；浓硝酸(浓硫酸作催化剂，加热)酯H2O(稀硫酸作催化剂，加热)；NaOH溶液(加热)生成羧酸(羧酸的钠盐)和醇—OH羧酸(浓硫酸作催化剂，加热)生成酯和水氧化反应C2H5OHO2(Cu或Ag作催化剂，加热)加氧去氢生成乙醛和水CH2CH2或C2H5OH酸性KMnO4溶液CH2CH2被氧化为CO2；C2H5OH被氧化为乙酸消去反应醇羟基(有β⁃H)浓硫酸作催化剂，加热-醇羟基、—X消去，产生碳碳双键或碳碳三键及小分子—X(有β⁃H)NaOH醇溶液，加热加聚反应碳碳双键、碳碳三键催化剂多合一原子利用率为100%缩聚反应含有两个或两个以上能发生缩聚反应的官能团催化剂多合一一般有小分子物质(H2O、HX等)生成1.下列有机反应类型的判断正确的是()A.++HCl加成反应B.2C2H5OHC2H5OC2H5+H2O取代反应C.+(n-1)H2O消去反应D.→+H2O还原反应答案B解析反应++HCl为取代反应，A错误；反应n+(n-1)H2O为缩聚反应，C错误；反应+O2→+H2O为氧化反应，D错误。2.(2025·黑吉辽蒙，10)人体皮肤细胞受到紫外线(UV)照射可能造成DNA损伤，原因之一是脱氧核苷上的碱基发生了如下反应。下列说法错误的是()A.该反应为取代反应B.Ⅰ和Ⅱ均可发生酯化反应C.Ⅰ和Ⅱ均可发生水解反应D.乙烯在UV下能生成环丁烷答案A解析由Ⅰ和Ⅱ的结构可知，Ⅰ中的碳碳双键发生加成反应生成Ⅱ，A错误；Ⅰ和Ⅱ中均含有羟基，均可发生酯化反应，B正确；Ⅰ和Ⅱ中均含有酰胺基，均可发生水解反应，C正确；根据题中反应的反应机理可知，2分子乙烯在UV下能生成环丁烷，D正确。3.写出下列各步反应的反应类型。①取代反应；②还原反应；③取代反应；④氧化反应。4.[2025·黑吉辽蒙，19(1)(2)(3)(5)]含呋喃骨架的芳香化合物在环境化学和材料化学领域具有重要价值。一种含呋喃骨架的芳香化合物合成路线如下：回答下列问题：(1)A→B的化学方程式为

。

(2)C→D实现了由到的转化(填官能团名称)。

(3)G→H的反应类型为。

(5)M→N的三键加成反应中，若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变，则生成的与N互为同分异构体的副产物结构简式为。

答案(1)+CH3OH+H2O(2)羟基醛基(3)取代反应(5)解析(1)A中含有羧基，可以与CH3OH中的羟基在浓硫酸催化下发生酯化反应。(2)C的分子式为C7H8O2，不饱和度为4，结合前后物质的结构中均有苯环，可知C中除苯环外无不饱和结构，则C中含氧官能团只可能是羟基或醚键，结合C→D的反应条件可知，C→D发生了氧化反应，故D中的醛基由C中相同位置的羟基氧化而来，即C→D中官能团的转化为羟基→醛基，C的结构简式为。(3)F的分子式为C8H5BrO，G(C14H10O)比F多出的6个C来自反应中加入的，而G中除C、H外只有1个O原子且无Br原子，说明F中的—Br与中的—B(OH)2均在反应中脱去，因此G的结构简式为，对照G与H的结构，G中五元环上的1个H原子被中的Br取代，因此G→H的反应为取代反应。(5)如图，M→N为碳碳三键中一条π键、右侧苯环上3号C上的C—H发生的加成反应，其中3号C上的H连接到1号C上、3号C连接到2号C上得到N。根据题目要求，若3号C连接到1号C上、3号C上的H连接到2号C上，则可得到N的同分异构体。课时精练[分值：100分](1~10题，每小题7分)1.(2024·山东，8)植物提取物阿魏萜宁具有抗菌活性，其结构简式如图所示。下列关于阿魏萜宁的说法错误的是()A.可与Na2CO3溶液反应B.消去反应产物最多有2种C.酸性条件下的水解产物均可生成高聚物D.与Br2反应时可发生取代和加成两种反应答案B解析该有机物含有酚羟基，能与Na2CO3溶液反应，A正确；由分子结构可知，醇羟基能发生三个不同位置的消去反应，其消去反应产物最多有3种，B不正确；该有机物酸性条件下的水解产物之一有碳碳双键，能发生加聚反应，另一种产物含有羧基和酚羟基，可发生缩聚反应生成高聚物，C正确；该有机物分子中含有酚羟基且其邻位碳原子上有H原子，可与浓溴水发生取代反应，还含有碳碳双键，可与Br2发生加成反应，D正确。2.(2024·海南，9改编)海南暗罗是一种药用植物，具有抗菌、抗肿瘤活性。从中提取的一种生物活性物质结构简式如图所示。下列关于该分子说法正确的是()A.能使酸性高锰酸钾溶液褪色B.分子式为C19H28O4C.含有5个不对称碳原子D.预测在不同溶剂中的溶解度S：S环己烷>S乙醇答案A解析根据结构简式可知，该有机物含有碳碳双键、醛基，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A正确；该有机物的分子式为C20H28O4，B错误；连有4个不同原子或基团的饱和碳原子是不对称碳原子，因此该化合物含有的不对称碳原子如图：，共有4个不对称碳原子，C错误；该有机物为极性分子，环己烷为非极性分子，乙醇为极性分子，根据“相似相溶”原理，且该有机物与乙醇可形成氢键，故该有机物在乙醇中的溶解度大于在环己烷中的溶解度，D错误。3.(2024·江西，4改编)蛇孢菌素(X)是一种具有抗癌活性的天然植物毒素。下列关于X说法正确的是()A.含有4种官能团B.1molX最多可以和3molH2发生加成反应C.只有1种消去产物D.可与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀答案D解析分子中含酮羰基、羟基、醛基、醚键、碳碳双键，共5种官能团，故A错误；酮羰基、醛基、碳碳双键均能与氢气发生加成反应，则1molX最多可以和4molH2发生加成反应，故B错误；—OH与左侧甲基、亚甲基上的H原子可发生消去反应，则有2种消去产物，故C错误；分子中含醛基，可与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀，故D正确。4.(2025·浙江1月选考，9)抗坏血酸(维生素C)是常用的抗氧化剂。下列说法不正确的是()A.可用质谱法鉴别抗坏血酸和脱氢抗坏血酸B.抗坏血酸可发生缩聚反应C.脱氢抗坏血酸不能与NaOH溶液反应D.1个脱氢抗坏血酸分子中有2个不对称碳原子答案C解析质谱法可以测量有机物的相对分子质量，抗坏血酸和脱氢抗坏血酸的相对分子质量不同，故可用质谱法鉴别，A正确；抗坏血酸中含有4个羟基，故可发生缩聚反应，B正确；脱氢抗坏血酸中含有酯基，能与NaOH溶液反应，C错误；1个脱氢抗坏血酸分子中有2个不对称碳原子，如图所示：，D正确。5.(2025·湖南，10)天冬氨酸广泛应用于医药、食品和化工等领域。天冬氨酸的一条合成路线如下：下列说法正确的是()A.X的核磁共振氢谱有4组峰B.1molY与NaOH水溶液反应，最多可消耗2molNaOHC.天冬氨酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐D.天冬氨酸通过加聚反应可合成聚天冬氨酸答案C解析X是对称结构，两个亚甲基等效，两个羧基等效，核磁共振氢谱有2组峰，A错误；1molY中有2mol羧基、1mol碳溴键，均能与NaOH水溶液反应，最多可消耗3molNaOH，B错误；天冬氨酸含有羧基，能和碱反应生成羧酸盐，含有氨基，能和酸反应生成铵盐，属于两性化合物，C正确；天冬氨酸可通过缩聚反应合成聚天冬氨酸，D错误。6.(2024·黑吉辽，7)如下图所示的自催化反应，Y作催化剂。下列说法正确的是()A.X不能发生水解反应B.Y与盐酸反应的产物不溶于水C.Z中碳原子均采用sp2杂化D.随c(Y)增大，该反应速率不断增大答案C解析根据X的结构简式可知，其结构中含有酯基和酰胺基，因此可以发生水解反应，A错误；有机物Y中含有亚氨基，其水溶液呈碱性，可以与盐酸发生反应生成盐，在水中的溶解性较好，B错误；有机物Z中含有苯环和碳碳双键，无饱和碳原子，其所有的碳原子均为sp2杂化，C正确；Y在反应中起催化作用，随着体系中c(Y)增大，反应初始阶段化学反应速率会加快，但随着反应的不断进行，反应物X的浓度不断减小，且浓度的减小占主要因素，反应速率又逐渐减小，即不会一直增大，D错误。7.(2024·福建，2)药物X与病毒蛋白对接的原理如图。下列说法错误的是()A.Ⅰ为加成反应B.X中参与反应的官能团为醛基C.Y无不对称碳原子D.Z中虚框内所有原子可能共平面答案C解析对比X、Y的结构简式可知，X中醛基与H2N—R中氨基发生加成反应，故A正确；标*的碳原子为不对称碳原子，故C错误；苯环为平面结构，CN双键也为平面结构，因此虚框内所有原子可能共平面，故D正确。8.(2025·山西1月适应性测试)化合物M是一种新型抗生素关键中间体的类似物，其合成路线如下(略去部分试剂和反应条件)。已知化合物K虚线圈内所有原子共平面。下列说法错误的是()A.Q的化学名称为2⁃甲基⁃1⁃丙醇B.在酸性条件下，M可水解生成CO2C.K中氮原子的杂化方式为sp2D.形成M时，氮原子与L中碳原子a成键答案D解析M分子中，左侧环上存在酯基和酰胺基，在酸性条件下两种官能团都发生水解反应，产物之一为H2CO3，H2CO3分解生成CO2和水，B正确；题中信息显示，化合物K虚线圈内所有原子共平面，则N原子的杂化方式为sp2，C正确；对照L和M的结构可以看出，形成M时，L分子中18O与b碳原子之间的共价键断裂，则氮原子与L中碳原子b成键，D错误。9.(2024·全国甲卷，9)我国化学工作者开发了一种回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法，其转化路线如下所示。下列叙述错误的是()A.PLA在碱性条件下可发生降解反应B.MP的化学名称是丙酸甲酯C.MP的同分异构体中含羧基的有3种D.MMA可加聚生成高分子答案C解析PLA含有酯基结构，可以在碱性条件下发生降解反应，A正确；MP的同分异构体中，含有羧基的有2种，分别为正丁酸和异丁酸，C错误；MMA中含碳碳双键，可发生加聚反应生成高分子，D正确。10.(2024·甘肃，8)曲美托嗪是一种抗焦虑药，合成路线如下所示，下列说法错误的是()A.化合物Ⅰ和Ⅱ互为同系物B.苯酚和(CH3O)2SO2在条件①下反应得到苯甲醚C.化合物Ⅱ能与NaHCO3溶液反应D.曲美托嗪分子中含有酰胺基团答案A解析化合物Ⅰ含有的官能团有羧基、酚羟基，化合物Ⅱ含有的官能团有羧基、醚键，二者官能团种类不同，化合物Ⅰ和Ⅱ不互为同系物，A项错误；由化合物Ⅰ中的酚羟基与(CH3O)2SO2反应生成醚可知，苯酚和(CH3O)2SO2在条件①下反应得到苯甲醚，B项正确；化合物Ⅱ中含有羧