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专题1 羧酸和羧酸的衍生物
Ⅰ.羧酸
一、羧酸的结构与分类
1．羧酸的组成和结构
(1)羧酸：由烃基(或氢原子)与羧基相连而构成的有机化合物。官能团为—COOH或。
(2)通式：一元羧酸的通式为R—COOH，饱和一元羧酸的通式：CnH2nO2或CnH2n＋1COOH。
2．羧酸的分类
(1)按分子中烃基的结构分类
羧酸
(2)按分子中羧基的个数分类
羧酸
(3)按分子中烃基所含碳原子数多少分类
羧酸
3．常见的羧酸
典型羧酸 物理性质 主要用途
甲酸(蚁酸)HCOOH 无色、有刺激性气味的液体，有腐蚀性，能与水、乙醇等互溶 工业上可用作还原剂，是合成医药、农药和染料等的原料
苯甲酸(安息香酸) 无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇 用于合成香料、药物等，其钠盐是常用的食品防腐剂
乙二酸(草酸) HOOC—COOH 无色晶体，通常含有两分子结晶水，可溶于水和乙醇 化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料
4.羧酸的物理性质
甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能够与水互溶。随着分子中碳原子数的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水，其沸点也逐渐升高。高级脂肪酸是不溶于水的蜡状固体。羧酸与相对分子质量相当的其他有机化合物相比，沸点较高，这与羧酸分子间可以形成氢键有关。
5.羧酸的系统命名法
(1)选主链：选择含有羧基的最长碳链作为主链，按主链碳原子数称为某酸。
(2)编号位：在选取的主链中，从羧基碳原子开始给主链上的碳原子编号。
(3)定名称：在“某酸”名称之前加上取代基的位次号和名称。
例如：
二、羧酸的化学性质
羧酸的化学性质与乙酸相似，主要取决于官能团羧基。
1．酸性
由于—COOH能电离出H＋，使羧酸具有弱酸性，一元羧酸电离的方程式：RCOOH
RCOO－＋H＋。
写出下列反应的化学方程式：
(1)蜂、蝎子都会分泌蚁酸，被蜂、蝎子蛰咬可涂抹稀氨水、小苏打水缓解疼痛，上述反应的化学方程式为HCOOH＋NH3·H2O―→HCOONH4＋H2O、HCOOH＋NaHCO3―→HCOONa＋H2O＋CO2↑。
(2)苯甲酸与烧碱反应可制取防腐剂苯甲酸钠，该反应的离子方程式为＋OH－
―→＋H2O。
(3)设计实验，比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱。
实验装置
B装置现象及解释 有无色气体产生，说明酸性：乙酸＞碳酸； 方程式：2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O
D装置的现象及解释 溶液变浑浊，说明酸性：碳酸＞苯酚 方程式：＋CO2＋H2O―→＋NaHCO3
C装置的作用 除去B中挥发的乙酸
实验结论 酸性：乙酸＞碳酸＞苯酚
2.酯化反应
(1)概念
羧酸和醇在酸催化下生成酯和水的反应叫酯化反应，属于取代反应。
(2)反应规律
羧酸与醇发生酯化反应时，羧酸脱去羟基，醇脱去氢。如在浓硫酸催化作用下，醋酸与乙醇(CH3CH218OH)酯化反应的化学方程式为
3．“形形色色”的酯化反应
(1)一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的酯化反应
如：2CH3COOH＋HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O。
(2)二元羧酸与二元醇的酯化反应
①形成环状酯
＋＋2H2O。
②形成高分子化合物——聚酯
nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OH＋(2n－1)H2O。
(3)含有羧基(—COOH)和羟基(—OH)有机物的酯化反应，如乳酸()
①两分子酯化：
＋＋2H2O。
②羟基酸分子内脱水生成酯
＋H2O。
③羟基酸自身聚合形成高分子化合物——聚酯
＋(n－1)H2O。
4.醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较
名称 乙醇 苯酚 乙酸
结构简式 CH3CH2OH CH3COOH
羟基氢原子的活泼性 不能电离 能电离 能电离
酸性 中性 极弱酸性 弱酸性
与Na反应 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2
与NaOH反应 不反应 反应 反应
与Na2CO3反应 不反应 反应 反应
与NaHCO3反应 不反应 不反应 反应
由上表可知，常见分子(离子)中羟基氢原子的活泼性顺序为RCOOH>H2CO3>
>HCO>H2O>ROH。运用上述实验现象的不同，可判断有机物分子结构中含有的羟基类型。
Ⅱ.羧酸衍生物
一、酯
1．酯的组成与结构
(1)酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物，其结构可简写为。
其中：①R和R′可以相同，也可以不同。
②R是烃基，也可以是H，但R′只能是烃基。
③羧酸酯的官能团是酯基。
(2)饱和一元羧酸CnH2n＋1COOH与饱和一元醇CmH2m＋1OH生成酯的结构简式为
CnH2n＋1COOCmH2m＋1，其组成通式为CnH2nO2(n≥2)。
(3)命名：根据生成酯的酸和醇命名为某酸某酯。
如：CH3COOCH2CH3乙酸乙酯；
HCOOCH2CH2CH3甲酸正丙酯。
2．酯的存在与物理性质
(1)存在：酯类广泛存在于自然界中，低级酯存在于各种水果和花草中。如苹果里含有戊酸戊酯，菠萝里含有丁酸乙酯，香蕉里含有乙酸异戊酯等。
(2)物理性质
低级酯是具有芳香气味的液体，密度一般比水小，并难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中。
3．酯的化学性质
(1)酯的水解反应原理
酯化反应形成的键，即酯水解反应断裂的键。请用化学方程式表示水解反应的原理：
。
(2)酯在酸性或碱性条件下的水解反应
①在酸性条件下，酯的水解是可逆反应。乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解的化学方程式为
CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH。
②在碱性条件下，酯水解生成羧酸盐和醇，水解反应是不可逆反应。乙酸乙酯在氢氧化钠存在下水解的化学方程式为CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH。
③酯在碱性条件下的水解程度比在酸性条件下水解程度大。
4. 酯化反应与酯的水解反应的比较
酯化反应 酯的水解反应
反应关系 CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
催化剂 浓硫酸 稀硫酸或NaOH溶液
催化剂的其他作用 吸水、提高CH3COOH和C2H5OH的转化率 NaOH中和酯水解生成的羧酸、提高酯的水解率
加热方式 酒精灯火焰加热 热水浴加热
反应类型 酯化反应、取代反应 水解反应、取代反应
二、油脂
1．油脂的结构和分类
(1)概念
油脂是由高级脂肪酸和甘油生成的酯，属于酯类化合物。
(2)结构
①结构简式：。
②官能团：酯基，有的在其烃基中可能含有碳碳不饱和键。
(3)分类
油脂
(4)常见高级脂肪酸
名称 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸
软脂酸 硬脂酸 油酸 亚油酸
结构简式 C15H31COOH C17H35COOH C17H33COOH C17H31COOH
2．油脂的性质
(1)物理性质
①密度：比水的小。
②溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂。
③熔、沸点：天然油脂都是混合物，没有固定的熔、沸点。
(2)化学性质
①水解反应
a．硬脂酸甘油酯在酸性条件下水解反应的化学方程式为
＋3H2O3C17H35COOH＋。
b．硬脂酸甘油酯在NaOH溶液中水解的化学方程式为
＋3NaOH3C17H35COONa＋。油脂在碱性溶液中的水解反应又称为皂化反应，工业上常用来制取肥皂。高级脂肪酸钠是肥皂的有效成分。
②油脂的氢化
油酸甘油酯与氢气发生加成反应的化学方程式为
＋3H2，
这一过程又称为油脂的氢化，也可称为油脂的硬化。这样制得的油脂叫人造脂肪，通常又称为硬化油。
③肥皂的制取
a．生产流程
b．盐析
工业上利用油脂在碱性条件下的水解生成高级脂肪酸钠盐(肥皂的主要成分)，反应完毕后加食盐进行盐析，因为氯化钠能降低高级脂肪酸钠的溶解度，使混合液分成上下两层，上层为高级脂肪酸钠盐，下层为甘油和食盐水的混合液。
④脂肪、油、矿物油三者的比较
物质 油脂 矿物油
脂肪 油
组成 多种高级脂肪酸的甘油酯 多种烃(石油及其分馏产品)
含饱和烃基多 含不饱和烃基多
性质 固态或半固态 液态 液态
具有酯的性质，能水解，有的油脂兼有烯烃的性质 具有烃的性质，不能水解
鉴别 加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅，不再分层 加含酚酞的NaOH溶液，加热，无变化
用途 营养素可食用，化工原料如制肥皂、甘油 燃料、化工原料
特别提醒 ①植物油与裂化汽油均含碳碳双键，能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。
②区别油脂(酯)与矿物油(烃)的一般方法是加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅，最后不分层的为油脂(酯)，否则为矿物油(烃)。
3．甲酸酯的结构与性质
甲酸酯的结构为，分子中含有一个酯基和一个醛基，所以甲酸酯除了能发生水解反应外，还可以发生醛的特征反应，如银镜反应、与新制的Cu(OH)2反应。由此可知，能发生银镜反应及与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀的有醛、甲酸、甲酸酯等含有醛基的物质。
4.烃及其衍生物的转化关系
1．羧基和酯基中的均能与H2加成( )
2．可以用NaOH溶液来除去乙酸乙酯中的乙酸( )
3．甲酸既能与新制的氢氧化铜发生中和反应，又能发生氧化反应( )
4．羧酸都易溶于水( )
5．甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸互为同分异构体( )
一、醇、酚、羧酸分子中官能团的活泼性比较
1．已知某有机物的结构简式为。
请回答下列问题：
(1)当和 反应时，可转化为。
(2)当和 反应时，可转化为。
(3)当和 反应时，可转化为。
2．阿司匹林(分子式为C9H8O4)诞生于1899年，是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药。该有机物分子中两个取代基处于苯环上相邻的位置，其水解的产物之一为乙酸。
(1)写出阿司匹林的结构简式。
(2)阿司匹林的另一水解产物是水杨酸。写出水杨酸与NaHCO3溶液反应的化学方程式。
醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较
名称 乙醇 苯酚 乙酸
结构简式 CH3CH2OH CH3COOH
羟基氢原子的活泼性 不能电离 能电离 能电离
酸性 中性 极弱酸性 弱酸性
与Na反应 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2
与NaOH反应 不反应 反应 反应
与Na2CO3反应 不反应 反应 反应
与NaHCO3反应 不反应 不反应 反应
由上表可知，常见分子(离子)中羟基氢原子的活泼性顺序为
RCOOH>H2CO3> >HCO>H2O>ROH。运用上述实验现象的不同，可判断有机物分子结构中含有的羟基类型。
二、酯化反应原理的应用
3．按要求书写酯化反应的化学方程式。
(1)一元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如乙酸与乙二醇的物质的量之比为1∶1
。
(2)多元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如乙二酸与乙醇的物质的量之比为1∶2
。
(3)多元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如乙二酸与乙二醇酯化
①生成环酯 。
②生成高聚酯：
nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OH 。
(4)羟基酸自身的酯化反应，如自身酯化
①生成环酯： 。
②生成高聚酯： 。
4．有机物A、B的分子式均为C11H12O5，均能发生如下转化：
已知：
①A、B、C、D均能与NaHCO3反应；
②只有A、D能与FeCl3溶液发生显色反应，A中苯环上的一溴代物只有两种；
③F能使溴水褪色且不含有甲基；
④H能发生银镜反应。
根据题意回答下列问题：
(1)反应③的反应类型是 ；反应⑥的条件是 。
(2)写出F的结构简式： ；
D中含氧官能团的名称是 。
(3)E是C的缩聚产物，写出反应②的化学方程式：
。
(4)D在一定条件下反应形成高聚物的化学方程式： 。
(5)C→G的化学方程式： 。
酯化反应的类型
（1）一元羧酸与一元醇CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
（2）一元羧酸与多元醇2CH3COOH++2H2O
（3）多元羧酸与一元醇+2HO—C2H5+2H2O
（4）多元羧酸与多元醇
①形成环酯++2H2O
②形成链状酯
HOOCCOOH+HOCH2CH2OHHOOCCOOCH2CH2OH+H2O
③形成聚酯(高分子)——缩聚反应
+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O
（5）羟基酸的酯化
①分子内形成环酯+H2O
三、官能团异构的同分异构体的判断
5．判断下列指定分子式和条件的各种同分异构体的数目
分子式 C4H8O2 C5H10O2 C8H8O2(芳香族)
(1)属于羧酸的种类数
(2)属于酯的种类数
(3)属于酯，水解后的酸和醇(或酚)重新组合后生成的酯的种类数
(4)属于醛，同时能与钠反应放出氢气
6．分子式为C3H6O2的有机物有多种同分异构体，现有其中的四种X、Y、Z、W，它们的分子中均含甲基，将它们分别进行下列实验以鉴别，其实验记录如下：
NaOH溶液 银氨溶液 新制的Cu(OH)2 金属钠
X 中和反应 无现象 溶解 产生氢气
Y 无现象 有银镜 加热后有砖红色沉淀 产生氢气
Z 水解反应 有银镜 加热后有砖红色沉淀 无现象
W 水解反应 无现象 无现象 无现象
回答下列问题：
(1)写出四种物质的结构简式X： ，Y： ，Z： ，W： 。
(2)①Y与新制的Cu(OH)2反应的化学方程式： 。
②Z与NaOH溶液反应的化学方程式： 。
一.羧酸的结构与性质
a.羧基的结构、羧基中氢原子的活泼性
1.(2023原创，4分)对羟基扁桃酸广泛用于生产药物和食品添加剂，其结构简式如图所示。下列说法不正确的是 (填序号)。
①分子式为C8H8O4
②分子中最多有17个原子共平面
③与足量H2加成后，分子中所有的碳原子均为sp3杂化
④与足量NaOH溶液反应后得到
⑤1 mol对羟基扁桃酸与足量NaHCO3溶液反应，能产生1 mol CO2
⑥向一定量的碳酸钠溶液中，缓慢加入等物质的量的对羟基扁桃酸，最终有气泡产生
b.羧酸酯化反应原理的理解与运用
1.(2023改编，7分)化合物A(C3H6O3)最早发现于酸牛奶中，它是人体糖代谢的中间体。A在铜的催化作用下可发生氧化反应，其氧化产物不能发生银镜反应。在给定的条件下，A可发生如图所示的转化：
回答下列问题：
①写出化合物A、B、D的结构简式：
、 、 。
②C为酰胺类物质，A与CH3CH2NH2反应的原理与酯化反应类似，写出图中生成C的反应的化学方程式： 。
③F是六元环状化合物，由A生成F的反应的化学方程式为
。
二.酯的结构与性质
a.酯基的结构、酯基的水解反应
(20)(2023原创，4分)双水杨酸酯与阿司匹林作用相似，具有解热、镇痛、抗炎作用。下列说法不正确的是( )
A.双水杨酸酯的分子式为C14H10O5
B.1 mol双水杨酸酯最多可与6 mol H2发生加成反应
C.在稀硫酸、加热条件下反应，最终反应体系中的有机物有3种
D.1 mol双水杨酸酯与足量NaOH溶液共热，最多消耗4 mol NaOH
b.根据酯的水解反应原理推断物质结构
1.(2023改编，11分)化合物A(C11H8O4)在氢氧化钠溶液中加热反应后再酸化可得到化合物B和C。回答下列问题。
①B的分子式为C2H4O2，分子中只有一个官能团，则B的结构简式是 。B有一种能发生水解反应的同分异构体，写出该物质在碱性条件下水解的化学方程式 。
②已知C的分子式为C9H8O4，分子中含有苯环，且苯环上有三个取代基，其中一个取代基上含有能使溴的四氯化碳溶液褪色的官能团及能与碳酸氢钠溶液反应放出气体的官能团，则该取代基上的官能团名称是 ，另外两个取代基相同，分别位于该取代基的邻位和对位，则C的结构简式是 。
③A中除了苯环还含有1个六元环，其结构简式是 。
c.酯基两端碳骨架异构带来的同分异构现象
1.(2023改编，2分)分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下发生水解反应，且生成的羧酸没有羧酸类的同分异构体。若不考虑立体异构，这些酸和醇重新组合可形成的酯共有( )
A.12种 B.15种
C.18种 D.21种
2.(2023改编，4分)HOOC(CH2)3COOH的同分异构体中能同时满足下列条件的共有 种(不考虑立体异构)。
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体；
②既能发生银镜反应，又能发生水解反应。
其中烃基部分的一氯取代产物只有一种的物质的结构简式为 。
四.油脂的结构与化学性质的判别
1.(2023汇编，4分)下列关于油脂结构、性质的说法中不正确的是 (填序号)。
①地沟油与矿物油可通过分别加入足量氢氧化钠溶液共热的方法区分，不分层的是地沟油
②天然植物油常温下一般呈液态，有恒定的熔点、沸点
③油脂的皂化反应可用酸作催化剂(2018.04浙江选考)
④油脂在碱性条件下水解生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分(2020.07浙江选考)
⑤植物油氢化过程中发生了加成反应
⑥植物油含不饱和脂肪酸酯，能使溴的四氯化碳溶液褪色(2018全国Ⅰ)
五.胺、酰胺的结构与化学性质的判别
1.(2023原创，4分)阿斯巴甜(结构简式如图所示)是一种人造甜味剂，其甜度为蔗糖的200倍，但热量仅为蔗糖1/200，且不影响血糖。下列关于阿斯巴甜的说法不正确的是( )
A.分子中含有3种含氧官能团
B.与足量的H2发生加成反应后，官能团的种类没有发生变化
C.在酸性条件下水解，产物之一是
D.1 mol该有机物与足量的NaOH溶液反应可消耗3 mol NaOH
六.羧酸、酯在有机合成中的转化
1.(2023改编，15分)化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：
回答下列问题：
①E的分子式为 ，其分子中官能团名称是 。
②反应ⅳ所需的试剂和条件是 。
③反应ⅲ的反应类型为 。
④写出由F生成G的反应方程式：
， 。
⑤写出具有六元环结构、能发生水解反应和银镜反应且环上的一氯取代物只有两种的C的同分异构体的结构简式：
_______________________________________________________________ (任写两种)。
⑥设计由乙醇和甲苯制备的合成路线。已知：乙酸乙酯在金属钠作用下发生缩合：2CH3COOC2H5CH3COCH2COOC2H5。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
七.多官能团有机化合物的综合分析
a.多官能团有机化合物结构、性质的多重性
1.(多选)(2020江苏单科，4分)化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体，可由下列反应制得。
下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是( )
A.X分子中不含手性碳原子
B.Y分子中的碳原子一定处于同一平面
C.Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
D.X、Z分别在过量NaOH溶液中加热，均能生成丙三醇
2.(经典题，2分)某有机物的分子结构如图所示。现有试剂：①Na；②H2/Ni；③[Ag(NH3)2]OH；④新制的Cu(OH)2；⑤NaOH；⑥KMnO4酸性溶液。能与该化合物中两个或两个以上官能团都发生反应的试剂有( )
A.仅①②⑤⑥ B.仅①②④⑥
C.仅①③④⑤ D.全部
b.有机反应中的定量关系
1.(2023改编，4分)阿魏酸是传统中药当归、川穹的有效成分之一，工业上合成阿魏酸的原理如下(省略部分小分子产物)，下列说法不正确的是( )
A.152 g 香兰素发生银镜反应时得到的银约为216 g
B.1 mol 香兰素与浓溴水反应最多能消耗1 mol Br2
C.等物质的量的上述三种有机化合物分别与足量Na2CO3溶液反应时，消耗的Na2CO3物质的量之比为1∶2∶2
D.等物质的量的香兰素与阿魏酸分别与H2充分加成，消耗等量的H2
c.烃的衍生物的鉴别
1.(2023汇编，2分)下列叙述错误的是( )
A.用金属钠可区分乙醇和乙醚
B.用饱和NaHCO3溶液鉴别苯酚和苯甲酸
C.用新制氢氧化铜悬浊液(必要时可加热)能鉴别甲酸、乙醇、乙醛(2020.01浙江选考)
D.用新制的银氨溶液可区分甲酸甲酯和乙醛
8.(2019北京理综，16分)抗癌药托瑞米芬的前体K的合成路线如图。
已知：
ⅰ.
ⅱ.有机物结构可用键线式表示，如(CH3)2NCH2CH3的键线式为
(1)有机物A能与Na2CO3溶液反应产生CO2，其钠盐可用于食品防腐。有机物B能与Na2CO3溶液反应，但不产生CO2；B加氢可得环己醇。A和B反应生成C的化学方程式是 ，反应类型是 。
(2)D中含有的官能团： 。
(3)E的结构简式为_________________________________________________________。
(4)F是一种天然香料，经碱性水解、酸化，得G和J。J经还原可转化为G。J的结构简式为 。
(5)M是J的同分异构体，符合下列条件的M的结构简式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
a.包含2个六元环
b.M可水解，与NaOH溶液共热时，1 mol M最多消耗2 mol NaOH
(6)推测E和G反应得到K的过程中，反应物LiAlH4和H2O的作用是 。
(7)由K合成托瑞米芬的过程：
托瑞米芬具有反式结构，其结构简式是
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
5．有机物G(分子式为C16H22O4)是常用的皮革、化工、油漆等合成材料中的软化剂，它的一种合成路线如图所示：
已知：①A是一种常见的烃的含氧衍生物，A的质谱图中最大质荷比为46，其核磁共振氢谱图中有三组峰，且峰面积之比为1∶2∶3；
②E是苯的同系物，相对分子质量在100～110之间，且E苯环上的一氯代物只有2种；
③1 mol F与足量的饱和NaHCO3溶液反应可产生气体44.8 L(标准状况下)；
④R1CHO＋R2CH2CHO＋H2O(R1、R2表示氢原子或烃基)。
请根据以上信息回答下列问题：
(1)A的名称为 ，请写出A的一种同分异构体的结构简式： 。
(2)A转化为B的化学方程式为 。
(3)C中所含官能团的名称为 。
(4)E的结构简式为 。
(5)D和F反应生成G的化学方程式为 。
(6)F有多种同分异构体，写出同时满足下列条件的F的同分异构体的结构简式： (填写两种即可)。
①能和NaHCO3溶液反应；②能发生银镜反应；③遇FeCl3溶液显紫色。
(7)参照上述流程信息和已知信息，设计以乙醇和丙醇为原料(无机试剂任选)制备的合成路线。
合成路线流程图示例如下：CH3CH2OHCH3CH2OOCCH3。
6．我国化学家首次实现了膦催化的(3＋2)环加成反应，并依据该反应，发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。
已知(3＋2)环加成反应：CH3C≡C—E1＋E2—CH==CH2(E1、E2可以是—COR或—COOR)
回答下列问题：
(1)茅苍术醇的分子式为 ，所含官能团名称为 ，分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为 。
(2)化合物B的核磁共振氢谱中有 个吸收峰；其满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为 。
①分子中含有碳碳三键和乙酯基(—COOCH2CH3)
②分子中有连续四个碳原子在一条直线上
写出其中碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式：
。
(3)C→D的反应类型为 。
(4)D→E的化学方程式为 ，除E外该反应另一产物的系统命名为 。
(5)下列试剂分别与F和G反应，可生成相同环状产物的是 (填字母)。
a．Br2 b．HBr c．NaOH溶液
(6)参考以上合成路线及条件，选择两种链状不饱和酯，通过两步反应合成化合物M，在方框中写出路线流程图(其他试剂任选)。
八．羧酸和羧酸衍生物的同分异构体
2.(经典题，2分)乳酸乙酯()是一种食用香料，常用于调制果香型、乳酸型食用和酒用香精。乳酸乙酯的同分异构体M有如下性质：0.1 mol M分别与足量的金属钠和碳酸氢钠反应，产生的气体在相同状况下的体积相同，则M的结构最多有(不考虑空间异构)( )
A.8种 B.9种
C.10种 D.12种
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专题1 羧酸和羧酸的衍生物
Ⅰ.羧酸
一、羧酸的结构与分类
1．羧酸的组成和结构
(1)羧酸：由烃基(或氢原子)与羧基相连而构成的有机化合物。官能团为—COOH或。
(2)通式：一元羧酸的通式为R—COOH，饱和一元羧酸的通式：CnH2nO2或CnH2n＋1COOH。
2．羧酸的分类
(1)按分子中烃基的结构分类
羧酸
(2)按分子中羧基的个数分类
羧酸
(3)按分子中烃基所含碳原子数多少分类
羧酸
3．常见的羧酸
典型羧酸 物理性质 主要用途
甲酸(蚁酸)HCOOH 无色、有刺激性气味的液体，有腐蚀性，能与水、乙醇等互溶 工业上可用作还原剂，是合成医药、农药和染料等的原料
苯甲酸(安息香酸) 无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇 用于合成香料、药物等，其钠盐是常用的食品防腐剂
乙二酸(草酸) HOOC—COOH 无色晶体，通常含有两分子结晶水，可溶于水和乙醇 化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料
4.羧酸的物理性质
甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能够与水互溶。随着分子中碳原子数的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水，其沸点也逐渐升高。高级脂肪酸是不溶于水的蜡状固体。羧酸与相对分子质量相当的其他有机化合物相比，沸点较高，这与羧酸分子间可以形成氢键有关。
5.羧酸的系统命名法
(1)选主链：选择含有羧基的最长碳链作为主链，按主链碳原子数称为某酸。
(2)编号位：在选取的主链中，从羧基碳原子开始给主链上的碳原子编号。
(3)定名称：在“某酸”名称之前加上取代基的位次号和名称。
例如：
二、羧酸的化学性质
羧酸的化学性质与乙酸相似，主要取决于官能团羧基。
1．酸性
由于—COOH能电离出H＋，使羧酸具有弱酸性，一元羧酸电离的方程式：RCOOH
RCOO－＋H＋。
写出下列反应的化学方程式：
(1)蜂、蝎子都会分泌蚁酸，被蜂、蝎子蛰咬可涂抹稀氨水、小苏打水缓解疼痛，上述反应的化学方程式为HCOOH＋NH3·H2O―→HCOONH4＋H2O、HCOOH＋NaHCO3―→HCOONa＋H2O＋CO2↑。
(2)苯甲酸与烧碱反应可制取防腐剂苯甲酸钠，该反应的离子方程式为＋OH－
―→＋H2O。
(3)设计实验，比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱。
实验装置
B装置现象及解释 有无色气体产生，说明酸性：乙酸＞碳酸； 方程式：2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O
D装置的现象及解释 溶液变浑浊，说明酸性：碳酸＞苯酚 方程式：＋CO2＋H2O―→＋NaHCO3
C装置的作用 除去B中挥发的乙酸
实验结论 酸性：乙酸＞碳酸＞苯酚
2.酯化反应
(1)概念
羧酸和醇在酸催化下生成酯和水的反应叫酯化反应，属于取代反应。
(2)反应规律
羧酸与醇发生酯化反应时，羧酸脱去羟基，醇脱去氢。如在浓硫酸催化作用下，醋酸与乙醇(CH3CH218OH)酯化反应的化学方程式为
3．“形形色色”的酯化反应
(1)一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的酯化反应
如：2CH3COOH＋HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O。
(2)二元羧酸与二元醇的酯化反应
①形成环状酯
＋＋2H2O。
②形成高分子化合物——聚酯
nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OH＋(2n－1)H2O。
(3)含有羧基(—COOH)和羟基(—OH)有机物的酯化反应，如乳酸()
①两分子酯化：
＋＋2H2O。
②羟基酸分子内脱水生成酯
＋H2O。
③羟基酸自身聚合形成高分子化合物——聚酯
＋(n－1)H2O。
4.醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较
名称 乙醇 苯酚 乙酸
结构简式 CH3CH2OH CH3COOH
羟基氢原子的活泼性 不能电离 能电离 能电离
酸性 中性 极弱酸性 弱酸性
与Na反应 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2
与NaOH反应 不反应 反应 反应
与Na2CO3反应 不反应 反应 反应
与NaHCO3反应 不反应 不反应 反应
由上表可知，常见分子(离子)中羟基氢原子的活泼性顺序为RCOOH>H2CO3>
>HCO>H2O>ROH。运用上述实验现象的不同，可判断有机物分子结构中含有的羟基类型。
Ⅱ.羧酸衍生物
一、酯
1．酯的组成与结构
(1)酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物，其结构可简写为。
其中：①R和R′可以相同，也可以不同。
②R是烃基，也可以是H，但R′只能是烃基。
③羧酸酯的官能团是酯基。
(2)饱和一元羧酸CnH2n＋1COOH与饱和一元醇CmH2m＋1OH生成酯的结构简式为
CnH2n＋1COOCmH2m＋1，其组成通式为CnH2nO2(n≥2)。
(3)命名：根据生成酯的酸和醇命名为某酸某酯。
如：CH3COOCH2CH3乙酸乙酯；
HCOOCH2CH2CH3甲酸正丙酯。
2．酯的存在与物理性质
(1)存在：酯类广泛存在于自然界中，低级酯存在于各种水果和花草中。如苹果里含有戊酸戊酯，菠萝里含有丁酸乙酯，香蕉里含有乙酸异戊酯等。
(2)物理性质
低级酯是具有芳香气味的液体，密度一般比水小，并难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中。
3．酯的化学性质
(1)酯的水解反应原理
酯化反应形成的键，即酯水解反应断裂的键。请用化学方程式表示水解反应的原理：
。
(2)酯在酸性或碱性条件下的水解反应
①在酸性条件下，酯的水解是可逆反应。乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解的化学方程式为
CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH。
②在碱性条件下，酯水解生成羧酸盐和醇，水解反应是不可逆反应。乙酸乙酯在氢氧化钠存在下水解的化学方程式为CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH。
③酯在碱性条件下的水解程度比在酸性条件下水解程度大。
4. 酯化反应与酯的水解反应的比较
酯化反应 酯的水解反应
反应关系 CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
催化剂 浓硫酸 稀硫酸或NaOH溶液
催化剂的其他作用 吸水、提高CH3COOH和C2H5OH的转化率 NaOH中和酯水解生成的羧酸、提高酯的水解率
加热方式 酒精灯火焰加热 热水浴加热
反应类型 酯化反应、取代反应 水解反应、取代反应
二、油脂
1．油脂的结构和分类
(1)概念
油脂是由高级脂肪酸和甘油生成的酯，属于酯类化合物。
(2)结构
①结构简式：。
②官能团：酯基，有的在其烃基中可能含有碳碳不饱和键。
(3)分类
油脂
(4)常见高级脂肪酸
名称 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸
软脂酸 硬脂酸 油酸 亚油酸
结构简式 C15H31COOH C17H35COOH C17H33COOH C17H31COOH
2．油脂的性质
(1)物理性质
①密度：比水的小。
②溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂。
③熔、沸点：天然油脂都是混合物，没有固定的熔、沸点。
(2)化学性质
①水解反应
a．硬脂酸甘油酯在酸性条件下水解反应的化学方程式为
＋3H2O3C17H35COOH＋。
b．硬脂酸甘油酯在NaOH溶液中水解的化学方程式为
＋3NaOH3C17H35COONa＋。油脂在碱性溶液中的水解反应又称为皂化反应，工业上常用来制取肥皂。高级脂肪酸钠是肥皂的有效成分。
②油脂的氢化
油酸甘油酯与氢气发生加成反应的化学方程式为
＋3H2，
这一过程又称为油脂的氢化，也可称为油脂的硬化。这样制得的油脂叫人造脂肪，通常又称为硬化油。
③肥皂的制取
a．生产流程
b．盐析
工业上利用油脂在碱性条件下的水解生成高级脂肪酸钠盐(肥皂的主要成分)，反应完毕后加食盐进行盐析，因为氯化钠能降低高级脂肪酸钠的溶解度，使混合液分成上下两层，上层为高级脂肪酸钠盐，下层为甘油和食盐水的混合液。
④脂肪、油、矿物油三者的比较
物质 油脂 矿物油
脂肪 油
组成 多种高级脂肪酸的甘油酯 多种烃(石油及其分馏产品)
含饱和烃基多 含不饱和烃基多
性质 固态或半固态 液态 液态
具有酯的性质，能水解，有的油脂兼有烯烃的性质 具有烃的性质，不能水解
鉴别 加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅，不再分层 加含酚酞的NaOH溶液，加热，无变化
用途 营养素可食用，化工原料如制肥皂、甘油 燃料、化工原料
特别提醒 ①植物油与裂化汽油均含碳碳双键，能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。
②区别油脂(酯)与矿物油(烃)的一般方法是加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅，最后不分层的为油脂(酯)，否则为矿物油(烃)。
3．甲酸酯的结构与性质
甲酸酯的结构为，分子中含有一个酯基和一个醛基，所以甲酸酯除了能发生水解反应外，还可以发生醛的特征反应，如银镜反应、与新制的Cu(OH)2反应。由此可知，能发生银镜反应及与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀的有醛、甲酸、甲酸酯等含有醛基的物质。
4.烃及其衍生物的转化关系
1．羧基和酯基中的均能与H2加成( )
2．可以用NaOH溶液来除去乙酸乙酯中的乙酸( )
3．甲酸既能与新制的氢氧化铜发生中和反应，又能发生氧化反应( )
4．羧酸都易溶于水( )
5．甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸互为同分异构体( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√
一、醇、酚、羧酸分子中官能团的活泼性比较
1．已知某有机物的结构简式为。
请回答下列问题：
(1)当和 反应时，可转化为。
(2)当和 反应时，可转化为。
(3)当和 反应时，可转化为。
答案 (1)NaHCO3 (2)NaOH(或Na2CO3) (3)Na
解析 首先判断出该有机物所含官能团为羧基(—COOH)、酚羟基(—OH)和醇羟基(—OH)，然后判断各官能团活泼性：羧基＞酚羟基＞醇羟基，最后利用官能团的性质解答。由于酸性：—COOH＞H2CO3＞＞HCO，所以(1)中应加入NaHCO3，只与—COOH反应。(2)中加入NaOH或Na2CO3，与酚羟基和—COOH反应。(3)中加入Na，与三种官能团都反应。
2．阿司匹林(分子式为C9H8O4)诞生于1899年，是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药。该有机物分子中两个取代基处于苯环上相邻的位置，其水解的产物之一为乙酸。
(1)写出阿司匹林的结构简式。
(2)阿司匹林的另一水解产物是水杨酸。写出水杨酸与NaHCO3溶液反应的化学方程式。
答案 (1)
(2)＋NaHCO3―→＋H2O＋CO2↑
醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较
名称 乙醇 苯酚 乙酸
结构简式 CH3CH2OH CH3COOH
羟基氢原子的活泼性 不能电离 能电离 能电离
酸性 中性 极弱酸性 弱酸性
与Na反应 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2
与NaOH反应 不反应 反应 反应
与Na2CO3反应 不反应 反应 反应
与NaHCO3反应 不反应 不反应 反应
由上表可知，常见分子(离子)中羟基氢原子的活泼性顺序为
RCOOH>H2CO3> >HCO>H2O>ROH。运用上述实验现象的不同，可判断有机物分子结构中含有的羟基类型。
二、酯化反应原理的应用
3．按要求书写酯化反应的化学方程式。
(1)一元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如乙酸与乙二醇的物质的量之比为1∶1
。
(2)多元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如乙二酸与乙醇的物质的量之比为1∶2
。
(3)多元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如乙二酸与乙二醇酯化
①生成环酯 。
②生成高聚酯：
nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OH 。
(4)羟基酸自身的酯化反应，如自身酯化
①生成环酯： 。
②生成高聚酯： 。
答案 (1)CH3COOH＋HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OH＋H2O
(2)HOOC—COOH＋2CH3CH2OHCH3CH2OOC—COOCH2CH3＋2H2O
(3)①＋ ＋2H2O
②
(4)①
②
4．有机物A、B的分子式均为C11H12O5，均能发生如下转化：
已知：
①A、B、C、D均能与NaHCO3反应；
②只有A、D能与FeCl3溶液发生显色反应，A中苯环上的一溴代物只有两种；
③F能使溴水褪色且不含有甲基；
④H能发生银镜反应。
根据题意回答下列问题：
(1)反应③的反应类型是 ；反应⑥的条件是 。
(2)写出F的结构简式： ；
D中含氧官能团的名称是 。
(3)E是C的缩聚产物，写出反应②的化学方程式：
。
(4)D在一定条件下反应形成高聚物的化学方程式： 。
(5)C→G的化学方程式： 。
答案 (1)消去反应 Cu、加热
(2)CH2==CHCH2COOH 酚羟基和羧基
(3)nHOCH2CH2CH2COOH
(4)
(5)2HOCH2CH2CH2COOH
酯化反应的类型
（1）一元羧酸与一元醇CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
（2）一元羧酸与多元醇2CH3COOH++2H2O
（3）多元羧酸与一元醇+2HO—C2H5+2H2O
（4）多元羧酸与多元醇
①形成环酯++2H2O
②形成链状酯
HOOCCOOH+HOCH2CH2OHHOOCCOOCH2CH2OH+H2O
③形成聚酯(高分子)——缩聚反应
+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O
（5）羟基酸的酯化
①分子内形成环酯+H2O
三、官能团异构的同分异构体的判断
5．判断下列指定分子式和条件的各种同分异构体的数目
分子式 C4H8O2 C5H10O2 C8H8O2(芳香族)
(1)属于羧酸的种类数
(2)属于酯的种类数
(3)属于酯，水解后的酸和醇(或酚)重新组合后生成的酯的种类数
(4)属于醛，同时能与钠反应放出氢气
答案 (1)2 4 4 (2)4 9 6 (3)12 40 18 (4)5 12 17
6．分子式为C3H6O2的有机物有多种同分异构体，现有其中的四种X、Y、Z、W，它们的分子中均含甲基，将它们分别进行下列实验以鉴别，其实验记录如下：
NaOH溶液 银氨溶液 新制的Cu(OH)2 金属钠
X 中和反应 无现象 溶解 产生氢气
Y 无现象 有银镜 加热后有砖红色沉淀 产生氢气
Z 水解反应 有银镜 加热后有砖红色沉淀 无现象
W 水解反应 无现象 无现象 无现象
回答下列问题：
(1)写出四种物质的结构简式X： ，Y： ，Z： ，W： 。
(2)①Y与新制的Cu(OH)2反应的化学方程式： 。
②Z与NaOH溶液反应的化学方程式： 。
答案 (1)CH3CH2COOH HCOOCH2CH3 CH3COOCH3
(2)①＋2Cu(OH)2＋NaOH＋Cu2O↓＋3H2O
②HCOOCH2CH3＋NaOHHCOONa＋CH3CH2OH
解析 X能发生中和反应，故X中含有—COOH，X为CH3CH2COOH；由Y的实验现象判断Y的分子结构中含有—OH和—CHO，又分子中含有甲基，则Y为；Z能发生水解反应，又能发生银镜反应，则Z为HCOOCH2CH3；W能发生水解反应，分子结构中含有—COO—和—CH3，则W为CH3COOCH3。
一.羧酸的结构与性质
a.羧基的结构、羧基中氢原子的活泼性
1.(2023原创，4分)对羟基扁桃酸广泛用于生产药物和食品添加剂，其结构简式如图所示。下列说法不正确的是 (填序号)。
①分子式为C8H8O4
②分子中最多有17个原子共平面
③与足量H2加成后，分子中所有的碳原子均为sp3杂化
④与足量NaOH溶液反应后得到
⑤1 mol对羟基扁桃酸与足量NaHCO3溶液反应，能产生1 mol CO2
⑥向一定量的碳酸钠溶液中，缓慢加入等物质的量的对羟基扁桃酸，最终有气泡产生
答案：③⑥
解析：根据对羟基扁桃酸的结构简式可知，其分子中含有8个碳原子、4个氧原子且有5个不饱和度，分子式为C8H8O4，故①正确，不符合题意。羧基中含有碳氧双键，是平面结构，当对羟基扁桃酸中的羧基与苯环共平面时，共平面的原子数最多，共有17个，故②正确，不符合题意。羧基不能与H2发生加成反应，则对羟基扁桃酸与足量H2加成后，分子中仍含有羧基，其中碳氧双键中的碳原子为sp2杂化，故③错误，符合题意。对羟基扁桃酸分子中的酚羟基和羧基均能与NaOH反应，故④正确，不符合题意。对羟基扁桃酸分子中只有羧基能和NaHCO3反应，与足量NaHCO3溶液反应只能产生1 mol CO2，故⑤正确，不符合题意。缓慢加入等物质的量的对羟基扁桃酸，碳酸钠优先与羧基反应，最终碳酸钠全部转化为碳酸氢钠，酚羟基不能与碳酸氢钠反应，则最终没有气泡产生，故⑥错误，符合题意。
b.羧酸酯化反应原理的理解与运用
1.(2023改编，7分)化合物A(C3H6O3)最早发现于酸牛奶中，它是人体糖代谢的中间体。A在铜的催化作用下可发生氧化反应，其氧化产物不能发生银镜反应。在给定的条件下，A可发生如图所示的转化：
回答下列问题：
①写出化合物A、B、D的结构简式：
、 、 。
②C为酰胺类物质，A与CH3CH2NH2反应的原理与酯化反应类似，写出图中生成C的反应的化学方程式： 。
③F是六元环状化合物，由A生成F的反应的化学方程式为
。
答案：① (1分) ② ＋CH3CH2NH2 ＋H2O (2分)
③＋2H2O(2分)
解析：①A与乙醇发生酯化反应生成B，则A中含有羧基，A与乙酸发生酯化反应生成D，则A中含有羟基，又由于A发生催化氧化反应得到的产物不能发生银镜反应，则羟基位于2号碳原子上，综上所述A的结构简式为，进而可知B的结构简式为，D的结构简式为。
②A()与CH3CH2NH2反应的原理与酯化反应类似，则脱去羟基，CH3CH2NH2脱去氢原子生成酰胺类物质C，反应的化学方程式为 ＋CH3CH2NH2 ＋H2O。
③F是六元环状化合物，结合其分子式，可知F是由两分子A发生分子间的酯化反应得到的，反应的化学方程式为＋2H2O。
二.酯的结构与性质
a.酯基的结构、酯基的水解反应
(20)(2023原创，4分)双水杨酸酯与阿司匹林作用相似，具有解热、镇痛、抗炎作用。下列说法不正确的是( )
A.双水杨酸酯的分子式为C14H10O5
B.1 mol双水杨酸酯最多可与6 mol H2发生加成反应
C.在稀硫酸、加热条件下反应，最终反应体系中的有机物有3种
D.1 mol双水杨酸酯与足量NaOH溶液共热，最多消耗4 mol NaOH
答案：C
解析：根据双水杨酸酯的结构简式可知，其分子中含有14个碳原子、5个氧原子且有10个氢原子，分子式为C14H10O5，故A项正确，不符合题意。酯基不能与H2发生加成反应，因此1 mol双水杨酸酯最多可与6 mol H2发生加成反应，故B项正确，不符合题意。酯在酸性条件下的水解不彻底，因此在稀硫酸、加热条件下反应，最终反应体系中的有机物含有双水杨酸酯，而水解产生的有机物只有水杨酸一种，因此反应体系中的有机物共有2种，故C项错误，符合题意。酯在碱性条件下彻底水解，羧基、酚羟基均能与NaOH反应，则1 mol双水杨酸酯与足量NaOH溶液共热，最多消耗4 mol NaOH，故D项正确，不符合题意。
b.根据酯的水解反应原理推断物质结构
1.(2023改编，11分)化合物A(C11H8O4)在氢氧化钠溶液中加热反应后再酸化可得到化合物B和C。回答下列问题。
①B的分子式为C2H4O2，分子中只有一个官能团，则B的结构简式是 。B有一种能发生水解反应的同分异构体，写出该物质在碱性条件下水解的化学方程式 。
②已知C的分子式为C9H8O4，分子中含有苯环，且苯环上有三个取代基，其中一个取代基上含有能使溴的四氯化碳溶液褪色的官能团及能与碳酸氢钠溶液反应放出气体的官能团，则该取代基上的官能团名称是 ，另外两个取代基相同，分别位于该取代基的邻位和对位，则C的结构简式是 。
③A中除了苯环还含有1个六元环，其结构简式是 。
答案：①CH3COOH CH3OOCH＋NaOHHCOONa ＋CH3OH ②碳碳双键、羧基 ③
解析：①B的分子式为C2H4O2，且分子中只有一个官能团，又由于B是A在氢氧化钠溶液中加热再酸化得到的产物，不可能是酯，因此B为CH3COOH。B(乙酸)能发生水解反应的同分异构体为甲酸甲酯，其在碱性条件下的水解反应方程式为CH3OOCH＋NaOHHCOONa ＋CH3OH。
②能使溴的四氯化碳溶液褪色说明含有碳碳双键，能与碳酸氢钠溶液反应放出气体的官能团为羧基，另外两个取代基相同，根据分子式，可推算出另外的官能团为羟基，分别位于该取代基的邻位和对位，故C的结构简式是。
③A中除了苯环还含有1个六元环，可推得A的结构简式为。
c.酯基两端碳骨架异构带来的同分异构现象
1.(2023改编，2分)分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下发生水解反应，且生成的羧酸没有羧酸类的同分异构体。若不考虑立体异构，这些酸和醇重新组合可形成的酯共有( )
A.12种 B.15种
C.18种 D.21种
答案：D
解析：C5H10O2发生水解反应生成的羧酸没有羧酸类的同分异构体，符合条件的羧酸有甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)和丙酸(CH3CH2COOH)。当羧酸为HCOOH时，得到的醇为C4H9OH，可能的结构有4种；当羧酸为CH3COOH时，得到的醇为C3H7OH，可能的结构有2种；当羧酸为CH3CH2COOH时，得到的醇为C2H5OH，即乙醇。综上所述，符合条件的羧酸有3种，符合条件的醇有7种，它们重新组合形成的酯共有21种，故D项符合题意。
2.(2023改编，4分)HOOC(CH2)3COOH的同分异构体中能同时满足下列条件的共有 种(不考虑立体异构)。
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体；
②既能发生银镜反应，又能发生水解反应。
其中烃基部分的一氯取代产物只有一种的物质的结构简式为 。
答案：5(2分) HCOOC(CH3)2COOH(2分)
解析：HOOC(CH2)3COOH的分子式为C5H8O4，有2个不饱和度。其同分异构体能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体，说明含有羧基(—COOH)，能发生银镜反应，说明含有醛基(—CHO)，能发生水解反应，说明含有酯基(—COO—)，由于只有2个不饱和度，则不是含有独立的醛基和酯基，只能是甲酸酯，即含有HCOO—结构。其余3个碳原子形成的烃基部分可能为—CH2CH2CH2—、—CH(CH3)CH2—、—C(CH3)2—、，其中—CH(CH3)CH2—结构不对称，同分异构体有2种，即满足条件的同分异构体共有5种，其中烃基部分的一氯取代产物只有一种的同分异构体的结构简式为HCOOC(CH3)2COOH。
四.油脂的结构与化学性质的判别
1.(2023汇编，4分)下列关于油脂结构、性质的说法中不正确的是 (填序号)。
①地沟油与矿物油可通过分别加入足量氢氧化钠溶液共热的方法区分，不分层的是地沟油
②天然植物油常温下一般呈液态，有恒定的熔点、沸点
③油脂的皂化反应可用酸作催化剂(2018.04浙江选考)
④油脂在碱性条件下水解生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分(2020.07浙江选考)
⑤植物油氢化过程中发生了加成反应
⑥植物油含不饱和脂肪酸酯，能使溴的四氯化碳溶液褪色(2018全国Ⅰ)
答案：②③
解析：地沟油的主要成分属于油脂，加入氢氧化钠溶液共热可以发生水解反应生成溶于水的高级脂肪酸钠、甘油，不会出现分层现象，而矿物油不溶于氢氧化钠溶液，也不发生反应，会出现分层现象，因此可以用该方法区分二者，故①正确，不符合题意。天然植物油属于油脂，一般呈液态，天然植物油属于混合物，没有恒定的熔点、沸点，故②错误，符合题意。油脂皂化特指油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油的过程，故不能用酸作催化剂，故③错误，符合题意。油脂在碱性条件下发生水解反应生成甘油和高级脂肪酸盐，高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分，故④正确，不符合题意。植物油的氢化过程是不饱和高级脂肪酸甘油酯与氢气发生加成反应，故⑤正确，不符合题意。植物油为液态油脂，分子的烃基中含碳碳双键，这种脂肪酸酯能发生加成反应，可使溴的四氯化碳溶液褪色，故⑥正确，不符合题意。
五.胺、酰胺的结构与化学性质的判别
1.(2023原创，4分)阿斯巴甜(结构简式如图所示)是一种人造甜味剂，其甜度为蔗糖的200倍，但热量仅为蔗糖1/200，且不影响血糖。下列关于阿斯巴甜的说法不正确的是( )
A.分子中含有3种含氧官能团
B.与足量的H2发生加成反应后，官能团的种类没有发生变化
C.在酸性条件下水解，产物之一是
D.1 mol该有机物与足量的NaOH溶液反应可消耗3 mol NaOH
答案：C
解析：根据阿斯巴甜的结构可知，其分子中含有官能团为羧基、氨基、酰胺基和酯基，其中含氧官能团为羧基、酰胺基和酯基，共3种，故A项正确，不符合题意。阿斯巴甜分子中的官能团均不能与H2发生加成反应，因此与足量的H2发生加成反应后，官能团的种类没有发生变化，故B项正确，不符合题意。氨基显碱性，则阿斯巴甜在酸性条件下水解时，产物中的氨基会与酸反应，故C项错误，符合题意。阿斯巴甜分子中的羧基、酰胺基和酯基均能与NaOH反应，因此1 mol该有机物与足量的NaOH溶液反应可消耗3 mol NaOH，故D项正确，不符合题意。
六.羧酸、酯在有机合成中的转化
1.(2023改编，15分)化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：
回答下列问题：
①E的分子式为 ，其分子中官能团名称是 。
②反应ⅳ所需的试剂和条件是 。
③反应ⅲ的反应类型为 。
④写出由F生成G的反应方程式：
， 。
⑤写出具有六元环结构、能发生水解反应和银镜反应且环上的一氯取代物只有两种的C的同分异构体的结构简式：
_______________________________________________________________ (任写两种)。
⑥设计由乙醇和甲苯制备的合成路线。已知：乙酸乙酯在金属钠作用下发生缩合：2CH3COOC2H5CH3COCH2COOC2H5。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：①C11H18O3 酮羰基、酯基 ②乙醇，浓硫酸、加热 ③氧化反应
④、
⑤ (任意两个)
⑥ (4分)
解析：C中含有醇羟基，与酸性高锰酸钾发生反应ⅲ得到D，结合E的结构含有酯基，可知C中的醇羟基被氧化为羧基。D发生酯化反应得到E。对比E与G的结构，发现有两处差异，即增加了丙基和酯基水解，再结合ⅵ的反应条件为酯水解的条件，可推知F的结构为，可以看出反应Ⅴ为取代反应。
①根据E的结构简式，其含有11个碳原子，含有酮羰基、酯基官能团以及1个环共计3个不饱和度，可知其分子式为C11H18O3。
②由前述分析可知，反应ⅳ为D中羧基发生的酯化反应，同时结合E的结构简式可知参与反应的醇为乙醇，因此反应所需的试剂和条件为乙醇，浓硫酸、加热。
③由前述分析可知反应ⅲ的反应类型为氧化反应。
④前述分析中已得出由F生成G先发生酯的水解反应，再酸化，且F的结构简式为，因此所求反应方程式为、。
⑤C的分子式为C9H16O2，C的同分异构体具有六元环结构，则侧链共含有3个碳原子。能发生水解反应和银镜反应，在C分子式的限定下只能是甲酸酯。环上的一氯取代物只有两种，说明同分异构体的对称程度高：如果有两个取代基，可以是HCOO—、CH3CH2—或HCOOCH2—、CH3—，且它们处于对位；如果有三个取代基，则是HCOO—、CH3—、CH3—，它们在苯环上对称分布。综上所述，满足条件的同分异构体的结构简式为。
⑥观察目标产物结构，可以依照反应Ⅴ，先由与CH3COCH2COOCH2CH3反应制得，再发生水解反应得到目标产物。乙醇与强氧化剂反应得到乙酸，乙醇与乙酸经酯化反应生成乙酸乙酯，乙酸乙酯发生已知条件ⅱ中的反应得到CH3COCH2COOCH2CH3。可由甲苯制得，合成路线图见答案。
七.多官能团有机化合物的综合分析
a.多官能团有机化合物结构、性质的多重性
1.(多选)(2020江苏单科，4分)化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体，可由下列反应制得。
下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是( )
A.X分子中不含手性碳原子
B.Y分子中的碳原子一定处于同一平面
C.Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
D.X、Z分别在过量NaOH溶液中加热，均能生成丙三醇
答案：CD
解析：X的分子中，2号碳原子上连有4个不同的基团，该碳原子为手性碳原子，故A项错误。Y的分子中，甲氧基通过碳氧单键和苯环相连，碳氧单键能够旋转，则Y分子中的甲基碳原子不一定与其他碳原子共面，故B项错误。浓硫酸、加热是醇羟基发生消去反应的条件，Z分子中与—OH 相连C的邻位C上有H，则在浓硫酸催化下加热可发生消去反应，故C项正确。X中含—Cl，在NaOH溶液中加热，发生水解反应，生成丙三醇；Z含酯基，水解后得到的醇为，而—Cl可发生水解反应被—OH取代，生成丙三醇，则X、Z分别在过量NaOH溶液中加热，均能生成丙三醇，故D项正确。
2.(经典题，2分)某有机物的分子结构如图所示。现有试剂：①Na；②H2/Ni；③[Ag(NH3)2]OH；④新制的Cu(OH)2；⑤NaOH；⑥KMnO4酸性溶液。能与该化合物中两个或两个以上官能团都发生反应的试剂有( )
A.仅①②⑤⑥ B.仅①②④⑥
C.仅①③④⑤ D.全部
答案：D
解析： Na可与醇羟基—OH和—COOH反应；H2可与碳碳双键和—CHO反应；[Ag(NH3)2]OH、新制的Cu(OH)2可与—CHO和—COOH反应；NaOH可与酯基和—COOH反应；酸性KMnO4溶液可与碳碳双键和—CHO反应。故D项正确。
b.有机反应中的定量关系
1.(2023改编，4分)阿魏酸是传统中药当归、川穹的有效成分之一，工业上合成阿魏酸的原理如下(省略部分小分子产物)，下列说法不正确的是( )
A.152 g 香兰素发生银镜反应时得到的银约为216 g
B.1 mol 香兰素与浓溴水反应最多能消耗1 mol Br2
C.等物质的量的上述三种有机化合物分别与足量Na2CO3溶液反应时，消耗的Na2CO3物质的量之比为1∶2∶2
D.等物质的量的香兰素与阿魏酸分别与H2充分加成，消耗等量的H2
答案：B
解析：由香兰素的结构简式得其分子式为C8H8O3，则152 g 香兰素为1 mol，含有1 mol —CHO，在银镜反应中，醛基与产物银的化学计量关系为1—CHO～2Ag，因此1 mol香兰素发生银镜反应生成2 mol Ag，即216 g，故A项正确，不符合题意。酚羟基的邻对位的氢原子能被溴原子取代，香兰素中的酚羟基只有一个邻位氢原子可以反应，消耗1 mol Br2，但由于醛基也能与浓溴水反应，所以消耗的Br2大于1 mol，故B项错误，符合题意。三种有机物中能与Na2CO3反应的官能团有酚羟基和羧基，根据它们的分子中含有这两种官能团的数量易得消耗Na2CO3的物质的量之比为1∶2∶2，故C项正确，不符合题意。香兰素分子中苯环和醛基能与H2发生加成反应，1 mol 香兰素消耗4 mol H2，阿魏酸分子中苯环和碳碳双键与H2发生加成反应，1 mol 阿魏酸消耗4 mol H2，故D项正确，不符合题意。
c.烃的衍生物的鉴别
1.(2023汇编，2分)下列叙述错误的是( )
A.用金属钠可区分乙醇和乙醚
B.用饱和NaHCO3溶液鉴别苯酚和苯甲酸
C.用新制氢氧化铜悬浊液(必要时可加热)能鉴别甲酸、乙醇、乙醛(2020.01浙江选考)
D.用新制的银氨溶液可区分甲酸甲酯和乙醛
答案：D
解析：金属钠能和乙醇反应放出氢气，而不能和乙醚发生反应，故A项正确，不符合题意。苯甲酸能和NaHCO3反应生成CO2，由于苯酚的酸性弱于碳酸，因此不与NaHCO3反应，能用饱和NaHCO3溶液鉴别苯酚和苯甲酸，故B项正确，不符合题意。甲酸为弱酸，可与氢氧化铜发生中和反应产生铜盐，溶液显蓝色；乙醇与新制氢氧化铜悬浊液不反应，无明显现象；乙醛和新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下会生成砖红色沉淀，故C项正确，不符合题意。甲酸甲酯和乙醛的分子结构中都含有醛基，都能与新制的银氨溶液发生银镜反应，故D项错误，符合题意。
8.(2019北京理综，16分)抗癌药托瑞米芬的前体K的合成路线如图。
已知：
ⅰ.
ⅱ.有机物结构可用键线式表示，如(CH3)2NCH2CH3的键线式为
(1)有机物A能与Na2CO3溶液反应产生CO2，其钠盐可用于食品防腐。有机物B能与Na2CO3溶液反应，但不产生CO2；B加氢可得环己醇。A和B反应生成C的化学方程式是 ，反应类型是 。
(2)D中含有的官能团： 。
(3)E的结构简式为_________________________________________________________。
(4)F是一种天然香料，经碱性水解、酸化，得G和J。J经还原可转化为G。J的结构简式为 。
(5)M是J的同分异构体，符合下列条件的M的结构简式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
a.包含2个六元环
b.M可水解，与NaOH溶液共热时，1 mol M最多消耗2 mol NaOH
(6)推测E和G反应得到K的过程中，反应物LiAlH4和H2O的作用是 。
(7)由K合成托瑞米芬的过程：
托瑞米芬具有反式结构，其结构简式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1) ＋H2O(2分) 取代反应(或酯化反应)(1分) (2)羟基、羰基(1分) (3) (2分) (4) (2分)
(5) (3分) (6)还原(加成)(2分) (7)(3分)
解析：结合设问(1)可知A中含有羧基，B中含有酚羟基，结合K的结构简式和信息ⅰ可知，A和B中各含有一个苯环，结合C的分子式中含有13个碳原子，则A为，B为。根据C→D的反应条件可知发生信息ⅰ的反应，则C中含有酯基，所以A和B发生酯化反应生成C，结构简式为。利用信息ⅰ可推知D为，D与发生取代反应生成E()和HCl。流程中F在Ⅰ.NaOH、Ⅱ.H＋条件下转化为G与J，且J经还原可转化成G，则G中也含有9个碳原子，再结合K的结构简式中右侧部分一共含有9个碳原子，可知来自于G，G中含有羟基和苯环，且只有一个支链，进一步推出J中也含有苯环，且只有一个支链。F是一种天然香料，经碱性水解、酸化，得G与J，可推出F为酯，J为酸，结合J的分子式可知，J中含有碳碳双键，则J为。F水解得到G和J，根据原子守恒，推出G的分子式为C9H10O，J经还原得到G，且G为醇，J为酸，结合J的结构简式，可知G为。G()与E()发生加成反应得到K()，根据K的结构可知，此过程中LiAlH4和H2O的作用是还原(加成)。
(1)A和B反应生成C的化学方程式见答案，反应类型是取代反应(或酯化反应)。
(2)D()中含有的官能团是酮羰基和羟基。
(3)由上述分析可知E的结构简式是 。
(4)J的结构简式为。
(5)M与J互为同分异构体，M可水解，说明含有酯基；与NaOH溶液共热时，1 mol M最多消耗2 mol NaOH，说明水解生成酚羟基和羧基，即M中含有苯环。由于水解产物中含有酚羟基和羧基，则说明M中另外一个六元环含酯基，综上分析可推知M的结构简式为。
(6)G与E发生加成反应得到K，羰基上加上氢原子，双键变单键，则反应物LiAlH4和H2O的作用是还原作用。
(7)由K合成托瑞米芬的过程：失去一分子水生成N，表明羟基发生消去反应，得到碳碳双键，N与SOCl2发生取代反应得到托瑞米芬，根据托瑞米芬的分子式中含有1个氧原子，结合K的结构简式推出1个Cl取代了羟基，最后根据托瑞米芬具有反式结构，推出消去反应发生在K中左侧的羟基处，综上分析得出托瑞米芬的结构简式为。
5．有机物G(分子式为C16H22O4)是常用的皮革、化工、油漆等合成材料中的软化剂，它的一种合成路线如图所示：
已知：①A是一种常见的烃的含氧衍生物，A的质谱图中最大质荷比为46，其核磁共振氢谱图中有三组峰，且峰面积之比为1∶2∶3；
②E是苯的同系物，相对分子质量在100～110之间，且E苯环上的一氯代物只有2种；
③1 mol F与足量的饱和NaHCO3溶液反应可产生气体44.8 L(标准状况下)；
④R1CHO＋R2CH2CHO＋H2O(R1、R2表示氢原子或烃基)。
请根据以上信息回答下列问题：
(1)A的名称为 ，请写出A的一种同分异构体的结构简式： 。
(2)A转化为B的化学方程式为 。
(3)C中所含官能团的名称为 。
(4)E的结构简式为 。
(5)D和F反应生成G的化学方程式为 。
(6)F有多种同分异构体，写出同时满足下列条件的F的同分异构体的结构简式： (填写两种即可)。
①能和NaHCO3溶液反应；②能发生银镜反应；③遇FeCl3溶液显紫色。
(7)参照上述流程信息和已知信息，设计以乙醇和丙醇为原料(无机试剂任选)制备的合成路线。
合成路线流程图示例如下：CH3CH2OHCH3CH2OOCCH3。
答案 (1)乙醇 CH3OCH3 (2)2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O (3)碳碳双键、醛基 (4) (5)＋2CH3CH2CH2CH2OH＋2H2O
(6)(其他合理答案均可)
(7)
解析 A是一种常见的烃的含氧衍生物，A的质谱图中最大质荷比为46，其核磁共振氢谱图中有三组峰，且峰面积之比为1∶2∶3，A为CH3CH2OH；乙醇催化氧化生成乙醛，根据已知信息④，乙醛在氢氧化钠、加热条件下生成C(CH3CH==CHCHO)，C与氢气加成生成D(CH3CH2CH2CH2OH)；E是苯的同系物，相对分子质量在100～110之间，氧化生成F,1 mol F与足量的饱和NaHCO3溶液反应可产生2 mol二氧化碳，则F中含有2个羧基，因此E为二甲苯，E苯环上的一氯代物只有2种，E为，则F为。
6．我国化学家首次实现了膦催化的(3＋2)环加成反应，并依据该反应，发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。
已知(3＋2)环加成反应：CH3C≡C—E1＋E2—CH==CH2(E1、E2可以是—COR或—COOR)
回答下列问题：
(1)茅苍术醇的分子式为 ，所含官能团名称为 ，分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为 。
(2)化合物B的核磁共振氢谱中有 个吸收峰；其满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为 。
①分子中含有碳碳三键和乙酯基(—COOCH2CH3)
②分子中有连续四个碳原子在一条直线上
写出其中碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式：
。
(3)C→D的反应类型为 。
(4)D→E的化学方程式为 ，除E外该反应另一产物的系统命名为 。
(5)下列试剂分别与F和G反应，可生成相同环状产物的是 (填字母)。
a．Br2 b．HBr c．NaOH溶液
(6)参考以上合成路线及条件，选择两种链状不饱和酯，通过两步反应合成化合物M，在方框中写出路线流程图(其他试剂任选)。
答案 (1)C15H26O 碳碳双键、羟基 3
(2)2 5 、CH3CH2CH2C≡CCOOCH2CH3
(3)加成反应(或还原反应)
(4)＋(CH3)3COH 2-甲基-2-丙醇 (5)b
(6)CH3C≡CCOOCH3＋CH2==CHCOOCH2CH3(或CH3C≡CCOOCH2CH3＋CH2==CHCOOCH3)
解析 (1)由茅苍术醇的结构简式，可知其分子式为C15H26O，所含官能团的名称为碳碳双键、羟基。分子中有如图所示3个手性碳原子。(2)化合物B中含有2种不同化学环境的氢原子，故其核磁共振氢谱有2个吸收峰。满足要求的B的同分异构体可以为C—C—C—C≡C—、、C—C—C≡C—C—、、C—C≡C—C—C—与—COOCH2CH3相连而成，共有5种。碳碳三键与乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式为CH3CH2CH2C≡C—COOCH2CH3、。(3)C→D为C中的碳碳双键与H2的加成反应或还原反应。(4)D→E为酯和醇的酯交换反应，化学方程式为＋CH3OH＋(CH3)3C—OH。(5)a项，Br2与碳碳双键加成，2个Br原子分别加在碳碳双键的2个碳原子上，二者所得产物不同，错误；b项，HBr与碳碳双键加成，H、Br加在碳碳双键碳原子上，各有两种产物，都可以得到，正确；c项，NaOH溶液使酯基发生水解反应，二者所得产物不同，错误。
八．羧酸和羧酸衍生物的同分异构体
2.(经典题，2分)乳酸乙酯()是一种食用香料，常用于调制果香型、乳酸型食用和酒用香精。乳酸乙酯的同分异构体M有如下性质：0.1 mol M分别与足量的金属钠和碳酸氢钠反应，产生的气体在相同状况下的体积相同，则M的结构最多有(不考虑空间异构)( )
A.8种 B.9种
C.10种 D.12种
答案：D
解析：乳酸乙酯的分子式为C5H10O3，根据题意可判断M中含有两个官能团，一个是羧基，一个是羟基，则M可视作两个官能团分别取代丁烷2个氢原子后的产物。，若羧基在1号碳上，羟基可以在1号、2号、3号、4号碳上，有4种情况；若羧基在2号碳上，羟基可以在1号、2号、3号、4号碳上，有4种情况；若羧基在6号碳上，羟基可以在5号(同7、8号)碳上，有1种情况；若羧基在5号碳，羟基可在5、6、7号(同8号)碳上，有3种情况，因此共有12种。综上，故D项正确。
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