第三章 烃的衍生物
第一节 卤代烃
一、卤代烃
1、概念与分类
2、卤代烃的命名
卤代烃的命名一般用 系统 命名法，与烃类的命名相似。例如：
、CH2==CH—Cl、
2-氯丁烷 氯乙烯 1,2-二溴乙烷
3、物理性质
4、几种卤代烃的密度和沸点
名称 结构简式 沸点/℃
氯甲烷 CH3Cl 0.916 －24
氯乙烷 CH3CH2Cl 0.898 12
1-氯丙烷 CH3CH2CH2Cl 0.890 46
1-氯丁烷 CH3CH2CH2CH2Cl 0.886 78
1-氯戊烷 CH3CH2CH2CH2CH2Cl 0.882 108
二、取代反应 消去反应
1、取代反应(水解反应)
实验装置
实验现象 ①中溶液 分层 ②中有机层厚度减小，直至 消失 ④中有 淡黄色沉淀 生成
实验解释 溴乙烷与NaOH溶液共热产生了 Br－
由实验可知：
(1)溴乙烷与氢氧化钠溶液共热时断裂的是 C—Br ，水中的羟基与碳原子形成 C—O ，断下的Br与水中的H结合成 HBr 。
(2)溴乙烷与NaOH溶液共热反应的化学方程式为：CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr。
反应类型为 取代反应 。
2、消去反应
实验装置 实验现象
反应产生的气体经水洗后，使酸性KMnO4溶液 褪色
生成的气体分子中含有 碳碳不饱和键
由实验可知：
(1)1-溴丁烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热反应后，化学方程式为CH3CH2CH2CH2Br＋NaOHCH3CH2CH==CH2↑＋NaBr＋H2O。
(2)消去反应：有机化合物在一定条件下，从一个分子中 脱去一个或几个小分子 (如H2O、HX等)，而生成含 不饱和键 的化合物的反应。
(3)问题讨论：①实验中盛有水的试管的作用是为了除去挥发出来的 乙醇 ， 原因是 乙醇 也能使 酸性高锰酸钾 溶液褪色，干扰 丁烯 的检验。
②除酸性高锰酸钾溶液外还可以用 溴的四氯化碳溶液 来检验丁烯，此时气体还用先通入水中吗？ 不用 ，理由是 乙醇与溴 不反应，不会干扰 丁烯 的检验。
三、卤代烃的化学性质及卤代烃中卤素原子的检验
1、卤代烃的化学性质
(1)取代反应(水解反应)
R—X＋NaOHR—OH＋NaX。
反应机理：在卤代烃分子中，由于卤素原子的电负性比碳原子的大，使C—X的电子向 卤素原子 偏移，进而使碳原子带部分正电荷(δ＋)，卤素原子带部分负电荷(δ－)，这样就形成一个极性较强的共价键：Cδ＋—Xδ－。因此，卤代烃在化学反应中，C—X较易断裂，使卤素原子被其他原子或原子团所 取代 ，生成负离子而离去。
(2)消去反应
＋NaOH＋NaX＋H2O。
2、卤代烃中卤素原子的检验
(1)实验流程
(2)实验要点
①通过水解反应或消去反应将卤素原子转化为卤素离子。
②排除其他离子对卤素离子检验的干扰，卤素原子转化为卤素离子后必须加入稀硝酸中和过量的碱。
3、制取卤代烃的方法
(1)烷烃取代法：CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl 。
(2)烯(炔)烃加成卤素：
CH2==CH2＋Br2―→ CH2BrCH2Br 。
(3)烯(炔)烃加成卤化氢：CH2 ==CH2＋HCl CH3CH2Cl 。
(4)芳香烃取代法：＋Br2＋HBr。
【特别提醒】工业上制备氯乙烷时，常用 CH2==CH2 与 HCl发生加成反应制取，因为 乙烯 与氯化氢反应产物纯净，易分离、提纯。
4、卤代烃的用途与危害
(1)用途：制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。
(2)危害：含 氯、溴的氟代烷 可对 臭氧层 产生破坏作用，形成 臭氧 空洞，危及地球上的生物。
5、卤代烯烃
卤代烯烃的某些化学性质与烯烃的相似，能发生加成反应和加成聚合反应。例如，氯乙烯能加成聚合生成 聚氯乙烯 ，四氟乙烯加成聚合生成 聚四氟乙烯 。聚氯乙烯和聚四氟乙烯都是用途广泛的 高分子 材料。
nCF2==CF2―→?CF2—CF2
四氟乙烯 聚四氟乙烯
第二节 醇 酚
一、醇
(一)醇的概述
1、醇的概念、分类及命名
(1)概念：醇是 羟基 与饱和碳原子相连的化合物。
饱和一元醇通式为 CnH2n＋1OH 或CnH2n＋2O(n≥1，n为整数)。
(2)分类
(3)命名
①步骤原则
—选择含有与 羟基 相连的碳原子的最长碳链为,主链，根据碳原子数目称为某醇
|
—从距离 羟基 最近的一端给主链碳原子依次编号
|
—醇的名称前面要用阿拉伯数字标出羟基的位置；羟基的个数用“二”“三”等表示
②实例
CH3CH2CH2OH 1-丙醇 ； 2-丙醇 ； 1,2,3-丙三醇 。
③注意：用系统命名法命名醇，确定最长碳链时不能把—OH看作链端，只能看作 取代基 ，但选择的最长碳链必须连有 —OH 。
2、物理性质
(1)沸点
①相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远远 高 于烷烃。
②饱和一元醇，随分子中碳原子个数的增加，醇的沸点 升高 。
③碳原子数相同时，羟基个数越多，醇的沸点 越高 。
(2)溶解性：甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇等低级醇可与水以任意比例混溶。
(3)密度：醇的密度比水的密度 小 。
3、几种重要的醇
名称 结构简式 性质 用途
甲醇 CH3OH 无色透明、易挥发的液体；能与水及多种有机溶剂混溶；有毒、误服少量(10 mL)可致人失明，多量(30 mL)可致人死亡 化工原料、燃料
乙二醇 无色、黏稠的液体，有甜味、能与水混溶，能显著降低水的凝固点 发动机防冻液的主要化学成分，也是合成涤纶等高分子化合物的主要原料
丙三醇(甘油) 无色、黏稠、具有甜味的液体，能与水以任意比例混溶，具有很强的吸水能力 吸水能力——配制印泥、化妆品；凝固点低——作防冻剂；三硝酸甘油酯俗称硝化甘油——作炸药等
(二)醇的化学性质——以乙醇为例
乙醇发生化学反应时，可断裂不同的化学键。如
1、与钠反应
分子中 a 键断裂，化学方程式为2CH3CH2OH＋2Na―→ 2CH3CH2ONa＋H2↑ 。
2、消去反应——乙烯的实验室制法
(1)实验装置
(2)实验步骤
①将浓硫酸与乙醇按体积比约3∶1混合，即将15 mL浓硫酸缓缓加入到盛有5 mL 95%乙醇的烧杯中混合均匀，冷却后再倒入长颈圆底烧瓶中，并加入碎瓷片防止 暴沸 ；
②加热混合溶液，迅速升温到170 ℃，将生成的气体分别通入酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液中，观察现象。
(3)实验现象
酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液 褪色 。
(4)实验结论
乙醇在浓硫酸作用下，加热到170 ℃，发生了消去反应，生成乙烯。
分子中 b、d 键断裂，化学方程式为CH3CH2OHCH2== CH2↑＋H2O 。
3、取代反应
(1)与HX发生取代反应
分子中b键断裂，化学方程式为C2H5OH＋HX C2H5X＋H2O 。
(2)分子间脱水成醚
一分子中 a 键断裂，另一分子中 b 键断裂，化学方程式为
2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3＋H2O 。
【醚类简介】
(1)醚的概念和结构
像乙醚这样由两个烃基通过一个氧原子连接起来的化合物叫做醚。醚的结构可用R—O—R′来表示，R和R′都是烃基，可以相同，也可以不同。
(2)乙醚的物理性质
乙醚是一种无色、易挥发的液体，沸点34.5 ℃，有特殊气味，具有麻醉作用。乙醚易溶于有机溶剂，它本身是一种优良溶剂，能溶解多种有机化合物。
4、氧化反应
(1)燃烧反应：C2H5OH＋3O2 2CO2＋3H2O 。
(2)催化氧化
乙醇在铜或银作催化剂加热的条件下与空气中的氧气反应生成乙醛，分子中 a、c 键断裂，化学方程式为2CH3CH2OH＋O2 2CH3CHO＋2H2O 。
(3)醇被酸性KMnO4溶液或酸性K2Cr2O7溶液氧化
Ⅰ.实验装置
Ⅱ.实验步骤：
①在试管中加入少量酸性重铬酸钾溶液。
②滴加少量乙醇，充分振荡，观察并记录实验现象。
Ⅲ.实验现象：溶液由黄色变为 墨绿色 。
乙醇能被酸性重铬酸钾溶液氧化，其氧化过程分为两个阶段：
。
5、醇消去反应的规律
(1)醇消去反应的原理如下：
(2)若醇分子中只有一个碳原子或与—OH相连碳原子的相邻碳原子上无氢原子，则不能发生消去反应。如CH3OH、、等。
(3)某些醇发生消去反应，可以生成不同的烯烃，如：有三种消去反应有机产物。
6、醇催化氧化反应的规律
(1)RCH2OH被催化氧化生成醛：
2RCH2OH＋O22RCHO＋2H2O
(2)被催化氧化生成酮：
＋O2＋2H2O
(3)一般不能被催化氧化。
二、酚
(一)酚的概念及其代表物的结构
1、酚的概念
酚是羟基与 苯环 直接相连而形成的化合物。
如：、和
2、苯酚的分子结构
3、苯酚的物理性质
(二)苯酚的化学性质
1、弱酸性
实验探究
实验步骤
实验现象 得到 浑浊 液体 液体变 澄清 液体变 浑浊
根据实验现象，完成下列反应的化学方程式：
试管②：＋NaOH―→＋H2O。
试管③：＋HCl―→＋NaCl。
试管④：＋CO2＋H2O―→＋NaHCO3。
2、取代反应
实验探究
实验步骤：向盛有少量苯酚稀溶液的试管中滴加过量的饱和溴水。
现象： 有白色沉淀 生成。
反应的化学方程式：
＋3Br2―→＋3HBr，在此反应中，苯酚分子中苯环上的 氢原子 被 溴 原子取代，发生了取代反应。
3、显色反应
实验探究
实验过程：在少量苯酚溶液中滴加氯化铁溶液。
现象：溶液显 紫色 。
4、氧化反应
苯酚是 无 色晶体，但放置时间过长往往显粉 红 色，其原因是部分苯酚被空气中的氧气氧化。
5、苯、苯酚与Br2反应的比较
类别 苯 苯酚
取代反应 溴的状态 液溴 饱和溴水
条件 催化剂 无催化剂
产物
特点 苯酚与溴的 取代 反应比苯易进行
原因 酚羟基对苯环的影响使苯环上的邻、对位氢原子变得活泼，易被取代
6、脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别 脂肪醇 芳香醇 酚
实例 CH3CH2OH
官能团 醇羟基(—OH) 醇羟基(—OH) 酚羟基(—OH)
结构特点 —OH与 链烃基 相连 —OH与 苯环侧链 上的碳原子相连 —OH与 苯环 直接相连
主要化学性质 (1)与 钠 反应；(2)取代 反应；(3)部分能发生 消去 反应；(4)氧化反应；(5)酯化反应；(6)部分能发生加成反应 (1)弱酸性 ；(2)取代反应 ；(3)显色反应 ；(4)加成反应；(5)与钠反应；(6)氧化反应
特性 灼热的铜丝插入醇中，有刺激性气味物质(醛或酮)生成 遇FeCl3溶液发生 显色 反应
7、有机分子内原子或原子团的相互影响
(1)链烃基对其他基团的影响
甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯，而同样条件下的苯的硝化反应只能生成一硝基苯。
(2)苯环对其他基团的影响
①水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小：R—OH < H—OH < C6H5—OH。
②烷烃和苯均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯的同系物可使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)羟基对其他基团的影响
①羟基对C—H的影响：使和羟基相连的C—H更不稳定。
②羟基对苯环的影响：使苯环邻、对位上的氢原子更易被取代。
第三节 醛 酮
一、乙醛
(一)乙醛的性质
1、醛的概念及结构特点
醛是由烃基(或氢原子)与 醛基 相连而构成的化合物。醛类官能团的结构简式是 —CHO ，饱和一元醛的通式为 CnH2nO(n≥1) 或 CnH2n＋1CHO 。
2、乙醛的结构与物理性质
3、乙醛的化学性质
(1)加成反应
①催化加氢(还原反应)
乙醛中的碳氧双键和烯烃中的碳碳双键性质类似，也能与氢气发生 加成 反应，化学方程式为CH3CHO＋H2 CH3CH2OH 。
②与HCN加成
在醛基的碳氧双键中，由于氧原子的电负性较大，碳氧双键中的电子偏向氧原子，使氧原子带部分 负电荷 ，碳原子带部分 正电荷 ，从而使醛基具有较强的 极性 。乙醛能和一些极性试剂例如 氰化氢 (HCN)发生加成反应：＋H—CN―→(2-羟基丙腈)。
(2)氧化反应
①可燃性
乙醛燃烧的化学方程式：2CH3CHO＋5O2 4CO2＋4H2O 。
②催化氧化
乙醛在一定温度和催化剂作用下，能被氧气氧化为乙酸的化学方程式：
＋O2 。
③与银氨溶液反应
实验操作
实验现象 向A中滴加氨水，现象为先产生 白色沉淀 后变 澄清 ，加入乙醛，水浴加热一段时间后，试管内壁出现一层 光亮的银镜
有关反应的化学方程式 A中：AgNO3＋NH3·H2O===AgOH↓( 白色 )＋NH4NO3， AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH＋2H2O； C中：CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓＋CH3COONH4＋3NH3＋H2O
④与新制氢氧化铜反应
实验操作
实验现象 A中溶液出现 蓝色絮状 沉淀，滴入乙醛，加热至沸腾后，C中溶液有 砖红色 沉淀产生
有关反应的化学方程式 A中：2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4； C中：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O
⑤乙醛能被酸性高锰酸钾溶液、溴水等强氧化剂氧化。
(二)醛的结构与常见的醛
1、常见的醛
(1)甲醛：又名蚁醛，是结构最简单的醛，结构简式为 HCHO 。通常状况下是一种 无 色有强烈 刺激性 气味的气体，易溶于水。它的水溶液又称 福尔马林 ，具有杀菌、防腐性能，可用于消毒和制作生物标本。
①结构特点
甲醛的分子式为CH2O，其分子可以看成含两个醛基，如图：
②甲醛氧化反应的特殊性
甲醛发生氧化反应时，可理解为
。
所以，甲醛分子中相当于有2个—CHO，当与足量的银氨溶液或新制的Cu(OH)2作用时，可存在如下量的关系：
1 mol HCHO～4 mol Ag；
1 mol HCHO～4 mol Cu(OH)2～2 mol Cu2O。
(2)苯甲醛
苯甲醛是最简单的芳香醛，俗称 苦杏仁油 ，是一种有苦杏仁气味的无色液体。苯甲醛是制造染料、香料及药物的重要原料。
2、醛的化学通性
(1)醛可被氧化为羧酸，也可被氢气还原为醇，因此醛既有 氧化 性，又有 还原 性，其氧化、还原的关系为R—CH2OH。
(2)有机物的氧化、还原反应
①氧化反应：有机物分子中失去 氢原子 或加入 氧原子 的反应，即加氧去氢。
②还原反应：有机物分子中加入 氢原子 或失去 氧原子 的反应，即加氢去氧。
③醛基的检验：在洁净的试管中加入新制银氨溶液和少量试样后，水浴加热，有银镜生成，或在洁净的试管中加入少量试样和新制的Cu(OH)2，加热煮沸，有砖红色沉淀生成。
三、酮
(一)酮的结构与性质
1、酮的概念和结构特点
2、丙酮
(1)丙酮是最简单的酮类化合物，结构简式为：。
(2)丙酮的物理性质
常温下丙酮是无色透明液体，沸点56.2 ℃，易 挥发 ，能与 水、乙醇 等互溶。
(3)丙酮的化学性质
不能被 银氨 溶液、新制的 氢氧化铜 等弱氧化剂氧化，但能催化加氢生成 醇 。
反应的化学方程式：
＋H2。
3、醛和酮的区别与联系
醛 酮
官能团 醛基： 酮羰基：
官能团位置 碳链末端(最简单的醛是甲醛) 碳链中间(最简单的酮是丙酮)
结构通式 (R为烃基或氢原子) (R、R′均为烃基)
联系 碳原子数相同的饱和一元脂肪醛和饱和一元脂肪酮互为 同分异构体
第四节 羧酸 羧酸衍生物
一、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。
(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＋HOCH2CH2OH CH3COOCH2CH2OOCCH3＋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。
二、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＋H2O CH3COOH＋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
如：硬脂酸甘油酯在酸性条件下水解反应的化学方程式为
＋3H2O3C17H35COOH＋。
如：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
生产流程：
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
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。
(三)酰胺
1、胺的结构
烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺，胺也可以看作是烃分子中的 氢 原子被 氨基 所替代得到的化合物。根据取代烃基数目不同，胺有三种结构通式：
2、胺的性质
(1)物理性质
低级脂肪胺，如甲胺、二甲胺和三甲胺等，在常温下是气体，丙胺以上是液体，十二胺以上为固体。芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体，并有 毒性 。
低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性。随着碳原子数的增加，胺的水溶性逐渐下降。
(2)化学性质(胺的碱性)
RNH2＋H2O??RNH＋OH－；
RNH2＋HCl??RNH3Cl；
RNH3Cl＋NaOH??RNH2＋NaCl＋H2O。
3．酰胺
(1)酰胺的结构
酰胺是 羧酸 分子中羟基被 氨基 所替代得到的化合物，其结构一般表示为，其中的叫做酰基，叫做 酰胺基 。
(2)几种常见酰胺及其名称
N-甲基乙酰胺 N，N-二甲基乙酰胺
N-甲基-N-乙基苯甲酰胺 N-甲基苯甲酰胺
(3)酰胺的性质(水解反应)
酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应。如果水解时加入碱，生成的酸就会变成盐，同时有氨气逸出。
RCONH2＋H2O＋HCl RCOOH＋NH4Cl ；RCONH2＋NaOH RCOONa＋NH3↑。
第五节 有机合成
一、有机合成的主要任务
(一)有机合成
1、有机合成的概念
有机合成指利用相对简单、易得的原料，通过有机化学反应来构建 碳骨架 和引入 官能团 ，由此合成出具有特定 结构 和 性质 的目标分子的过程方法。
2、有机合成的任务和过程
3、有机合成的原则
(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。
(2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应 少 、产率 高 。
(3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。
(4)按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。
(二)有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入
1、构建碳骨架
(1)增长碳链
①卤代烃与NaCN的反应
CH3CH2Cl＋NaCN―→ CH3CH2CN(丙腈)＋NaCl ；
CH3CH2CN CH3CH2COOH 。
②醛、酮与氢氰酸的加成反应
CH3CHO＋HCN―→；
。
③卤代烃与炔钠的反应
2CH3C≡CH＋2Na 2CH3C≡CNa＋H2 ；
CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→ CH3C≡CCH2CH3＋NaCl 。
④羟醛缩合反应
CH3CHO＋。
(2)缩短碳链
①脱羧反应
R—COONa＋NaOH R—H＋Na2CO3 。
②氧化反应
；
R—CH==CH2 RCOOH＋CO2↑ 。
③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。
④烃的裂化或裂解反应
C16H34C8H18＋C8H16 ；C8H18 C4H10＋C4H8 。
(3)成环
①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应)
②形成环酯
＋＋2H2O。
③形成环醚
(4)开环
①环酯水解开环
②环烯烃氧化开环
2、常见官能团引入或转化的方法
(1)碳碳双键
①醇的消去反应
CH3CH2OH CH2==CH2↑＋H2O 。
②卤代烃的消去反应
CH3—CH2—Br＋NaOH CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O 。
③炔烃的不完全加成反应
CH≡CH＋HCl CH2==CHCl 。
(2)卤素原子
①烃与卤素单质的取代反应
＋Br2＋HBr；
＋Cl2＋HCl。
②不饱和烃的加成反应
＋Br2―→；
CH2==CHCH3＋HBr CH3CHBrCH3；
CH≡CH＋HClCH2==CHCl。
③醇的取代反应
CH3—CH2—OH＋HBr CH3—CH2—Br＋H2O 。
(3)羟基
①烯烃与水的加成反应
CH2==CH2＋H2O CH3CH2OH 。
②卤代烃的水解反应
CH3—CH2—Br＋NaOH CH3CH2—OH＋NaBr 。
③醛或酮的还原反应
CH3CHO＋H2 CH3CH2OH ；
＋H2。
④酯的水解反应
CH3COOCH2CH3＋H2O CH3COOH＋CH3CH2OH ；
CH3COOCH2CH3＋NaOH CH3COONa＋CH3CH2OH 。
(4)官能团的转化
熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。
二、有机合成路线的设计与实施
(一)有机合成路线的设计
1、常见有机物的转化关系
若以乙醇为原料合成乙二酸(HOOC—COOH)，则依次发生反应的类型是 消去反应 、 加成反应 、 水解(或取代)反应 、 氧化反应 、 氧化反应 。
2、常见的有机合成路线
(1)一元化合物合成路线
(2)二元化合物合成路线
(3)芳香族化合物合成路线
①
②
芳香酯
3、有机合成中常见官能团的保护
(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被 氧化 ，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH溶液反应，把—OH变为 —ONa (或使其与ICH3反应，把—OH变为—OCH3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为 —OH 。
(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用 消去反应 转变为碳碳双键。
(3)氨基(—NH2)的保护：如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。
(二)逆合成分析法
1、逆合成分析法
从目标化合物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的 中间体 ，逐步推向已知原料，其合成示意图为
2、逆合成分析法应用例析
由“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯
(1)具体步骤如下：
根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2==CH2)，通过六步反应进行合成，写出反应的化学方程式：
①CH2==CH2＋Cl2
②＋2NaOH＋2NaCl
③
④
⑤CH2==CH2＋H2O CH3CH2OH
⑥＋2CH3CH2OH＋2H2O
(2)根据以上逆合成分析，合成步骤如下：第三章 烃的衍生物
第一节 卤代烃
一、卤代烃
1、概念与分类
2、卤代烃的命名
卤代烃的命名一般用 系统 命名法，与烃类的命名相似。例如：
、CH2==CH—Cl、
2-氯丁烷 氯乙烯 1,2-二溴乙烷
3、物理性质
4、几种卤代烃的密度和沸点
名称 结构简式 沸点/℃
氯甲烷 CH3Cl 0.916 －24
氯乙烷 CH3CH2Cl 0.898 12
1-氯丙烷 CH3CH2CH2Cl 0.890 46
1-氯丁烷 CH3CH2CH2CH2Cl 0.886 78
1-氯戊烷 CH3CH2CH2CH2CH2Cl 0.882 108
二、取代反应 消去反应
1、取代反应(水解反应)
实验装置
实验现象 ①中溶液 分层 ②中有机层厚度减小，直至 消失 ④中有 淡黄色沉淀 生成
实验解释 溴乙烷与NaOH溶液共热产生了 Br－
由实验可知：
(1)溴乙烷与氢氧化钠溶液共热时断裂的是 C—Br ，水中的羟基与碳原子形成 C—O ，断下的Br与水中的H结合成 HBr 。
(2)溴乙烷与NaOH溶液共热反应的化学方程式为：CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr。
反应类型为 取代反应 。
2、消去反应
实验装置 实验现象
反应产生的气体经水洗后，使酸性KMnO4溶液 褪色
生成的气体分子中含有 碳碳不饱和键
由实验可知：
(1)1-溴丁烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热反应后，化学方程式为CH3CH2CH2CH2Br＋NaOHCH3CH2CH==CH2↑＋NaBr＋H2O。
(2)消去反应：有机化合物在一定条件下，从一个分子中 脱去一个或几个小分子 (如H2O、HX等)，而生成含 不饱和键 的化合物的反应。
(3)问题讨论：①实验中盛有水的试管的作用是为了除去挥发出来的 乙醇 ， 原因是 乙醇 也能使 酸性高锰酸钾 溶液褪色，干扰 丁烯 的检验。
②除酸性高锰酸钾溶液外还可以用 溴的四氯化碳溶液 来检验丁烯，此时气体还用先通入水中吗？ 不用 ，理由是 乙醇与溴 不反应，不会干扰 丁烯 的检验。
三、卤代烃的化学性质及卤代烃中卤素原子的检验
1、卤代烃的化学性质
(1)取代反应(水解反应)
R—X＋NaOHR—OH＋NaX。
反应机理：在卤代烃分子中，由于卤素原子的电负性比碳原子的大，使C—X的电子向 卤素原子 偏移，进而使碳原子带部分正电荷(δ＋)，卤素原子带部分负电荷(δ－)，这样就形成一个极性较强的共价键：Cδ＋—Xδ－。因此，卤代烃在化学反应中，C—X较易断裂，使卤素原子被其他原子或原子团所 取代 ，生成负离子而离去。
(2)消去反应
＋NaOH＋NaX＋H2O。
2、卤代烃中卤素原子的检验
(1)实验流程
(2)实验要点
①通过水解反应或消去反应将卤素原子转化为卤素离子。
②排除其他离子对卤素离子检验的干扰，卤素原子转化为卤素离子后必须加入稀硝酸中和过量的碱。
3、制取卤代烃的方法
(1)烷烃取代法：CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl 。
(2)烯(炔)烃加成卤素：
CH2==CH2＋Br2―→ CH2BrCH2Br 。
(3)烯(炔)烃加成卤化氢：CH2 ==CH2＋HCl CH3CH2Cl 。
(4)芳香烃取代法：＋Br2＋HBr。
【特别提醒】工业上制备氯乙烷时，常用 CH2==CH2 与 HCl发生加成反应制取，因为 乙烯 与氯化氢反应产物纯净，易分离、提纯。
4、卤代烃的用途与危害
(1)用途：制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。
(2)危害：含 氯、溴的氟代烷 可对 臭氧层 产生破坏作用，形成 臭氧 空洞，危及地球上的生物。
5、卤代烯烃
卤代烯烃的某些化学性质与烯烃的相似，能发生加成反应和加成聚合反应。例如，氯乙烯能加成聚合生成 聚氯乙烯 ，四氟乙烯加成聚合生成 聚四氟乙烯 。聚氯乙烯和聚四氟乙烯都是用途广泛的 高分子 材料。
nCF2==CF2―→?CF2—CF2
四氟乙烯 聚四氟乙烯
第二节 醇 酚
一、醇
(一)醇的概述
1、醇的概念、分类及命名
(1)概念：醇是 羟基 与饱和碳原子相连的化合物。
饱和一元醇通式为 CnH2n＋1OH 或CnH2n＋2O(n≥1，n为整数)。
(2)分类
(3)命名
①步骤原则
—选择含有与 羟基 相连的碳原子的最长碳链为,主链，根据碳原子数目称为某醇
|
—从距离 羟基 最近的一端给主链碳原子依次编号
|
—醇的名称前面要用阿拉伯数字标出羟基的位置；羟基的个数用“二”“三”等表示
②实例
CH3CH2CH2OH 1-丙醇 ； 2-丙醇 ； 1,2,3-丙三醇 。
③注意：用系统命名法命名醇，确定最长碳链时不能把—OH看作链端，只能看作 取代基 ，但选择的最长碳链必须连有 —OH 。
2、物理性质
(1)沸点
①相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远远 高 于烷烃。
②饱和一元醇，随分子中碳原子个数的增加，醇的沸点 升高 。
③碳原子数相同时，羟基个数越多，醇的沸点 越高 。
(2)溶解性：甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇等低级醇可与水以任意比例混溶。
(3)密度：醇的密度比水的密度 小 。
3、几种重要的醇
名称 结构简式 性质 用途
甲醇 CH3OH 无色透明、易挥发的液体；能与水及多种有机溶剂混溶；有毒、误服少量(10 mL)可致人失明，多量(30 mL)可致人死亡 化工原料、燃料
乙二醇 无色、黏稠的液体，有甜味、能与水混溶，能显著降低水的凝固点 发动机防冻液的主要化学成分，也是合成涤纶等高分子化合物的主要原料
丙三醇(甘油) 无色、黏稠、具有甜味的液体，能与水以任意比例混溶，具有很强的吸水能力 吸水能力——配制印泥、化妆品；凝固点低——作防冻剂；三硝酸甘油酯俗称硝化甘油——作炸药等
(二)醇的化学性质——以乙醇为例
乙醇发生化学反应时，可断裂不同的化学键。如
1、与钠反应
分子中 a 键断裂，化学方程式为2CH3CH2OH＋2Na―→ 2CH3CH2ONa＋H2↑ 。
2、消去反应——乙烯的实验室制法
(1)实验装置
(2)实验步骤
①将浓硫酸与乙醇按体积比约3∶1混合，即将15 mL浓硫酸缓缓加入到盛有5 mL 95%乙醇的烧杯中混合均匀，冷却后再倒入长颈圆底烧瓶中，并加入碎瓷片防止 暴沸 ；
②加热混合溶液，迅速升温到170 ℃，将生成的气体分别通入酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液中，观察现象。
(3)实验现象
酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液 褪色 。
(4)实验结论
乙醇在浓硫酸作用下，加热到170 ℃，发生了消去反应，生成乙烯。
分子中 b、d 键断裂，化学方程式为CH3CH2OHCH2== CH2↑＋H2O 。
3、取代反应
(1)与HX发生取代反应
分子中b键断裂，化学方程式为C2H5OH＋HX C2H5X＋H2O 。
(2)分子间脱水成醚
一分子中 a 键断裂，另一分子中 b 键断裂，化学方程式为
2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3＋H2O 。
【醚类简介】
(1)醚的概念和结构
像乙醚这样由两个烃基通过一个氧原子连接起来的化合物叫做醚。醚的结构可用R—O—R′来表示，R和R′都是烃基，可以相同，也可以不同。
(2)乙醚的物理性质
乙醚是一种无色、易挥发的液体，沸点34.5 ℃，有特殊气味，具有麻醉作用。乙醚易溶于有机溶剂，它本身是一种优良溶剂，能溶解多种有机化合物。
4、氧化反应
(1)燃烧反应：C2H5OH＋3O2 2CO2＋3H2O 。
(2)催化氧化
乙醇在铜或银作催化剂加热的条件下与空气中的氧气反应生成乙醛，分子中 a、c 键断裂，化学方程式为2CH3CH2OH＋O2 2CH3CHO＋2H2O 。
(3)醇被酸性KMnO4溶液或酸性K2Cr2O7溶液氧化
Ⅰ.实验装置
Ⅱ.实验步骤：
①在试管中加入少量酸性重铬酸钾溶液。
②滴加少量乙醇，充分振荡，观察并记录实验现象。
Ⅲ.实验现象：溶液由黄色变为 墨绿色 。
乙醇能被酸性重铬酸钾溶液氧化，其氧化过程分为两个阶段：
。
5、醇消去反应的规律
(1)醇消去反应的原理如下：
(2)若醇分子中只有一个碳原子或与—OH相连碳原子的相邻碳原子上无氢原子，则不能发生消去反应。如CH3OH、、等。
(3)某些醇发生消去反应，可以生成不同的烯烃，如：有三种消去反应有机产物。
6、醇催化氧化反应的规律
(1)RCH2OH被催化氧化生成醛：
2RCH2OH＋O22RCHO＋2H2O
(2)被催化氧化生成酮：
＋O2＋2H2O
(3)一般不能被催化氧化。
二、酚
(一)酚的概念及其代表物的结构
1、酚的概念
酚是羟基与 苯环 直接相连而形成的化合物。
如：、和
2、苯酚的分子结构
3、苯酚的物理性质
(二)苯酚的化学性质
1、弱酸性
实验探究
实验步骤
实验现象 得到 浑浊 液体 液体变 澄清 液体变 浑浊
根据实验现象，完成下列反应的化学方程式：
试管②：＋NaOH―→＋H2O。
试管③：＋HCl―→＋NaCl。
试管④：＋CO2＋H2O―→＋NaHCO3。
2、取代反应
实验探究
实验步骤：向盛有少量苯酚稀溶液的试管中滴加过量的饱和溴水。
现象： 有白色沉淀 生成。
反应的化学方程式：
＋3Br2―→＋3HBr，在此反应中，苯酚分子中苯环上的 氢原子 被 溴 原子取代，发生了取代反应。
3、显色反应
实验探究
实验过程：在少量苯酚溶液中滴加氯化铁溶液。
现象：溶液显 紫色 。
4、氧化反应
苯酚是 无 色晶体，但放置时间过长往往显粉 红 色，其原因是部分苯酚被空气中的氧气氧化。
5、苯、苯酚与Br2反应的比较
类别 苯 苯酚
取代反应 溴的状态 液溴 饱和溴水
条件 催化剂 无催化剂
产物
特点 苯酚与溴的 取代 反应比苯易进行
原因 酚羟基对苯环的影响使苯环上的邻、对位氢原子变得活泼，易被取代
6、脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别 脂肪醇 芳香醇 酚
实例 CH3CH2OH
官能团 醇羟基(—OH) 醇羟基(—OH) 酚羟基(—OH)
结构特点 —OH与 链烃基 相连 —OH与 苯环侧链 上的碳原子相连 —OH与 苯环 直接相连
主要化学性质 (1)与 钠 反应；(2)取代 反应；(3)部分能发生 消去 反应；(4)氧化反应；(5)酯化反应；(6)部分能发生加成反应 (1)弱酸性 ；(2)取代反应 ；(3)显色反应 ；(4)加成反应；(5)与钠反应；(6)氧化反应
特性 灼热的铜丝插入醇中，有刺激性气味物质(醛或酮)生成 遇FeCl3溶液发生 显色 反应
7、有机分子内原子或原子团的相互影响
(1)链烃基对其他基团的影响
甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯，而同样条件下的苯的硝化反应只能生成一硝基苯。
(2)苯环对其他基团的影响
①水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小：R—OH < H—OH < C6H5—OH。
②烷烃和苯均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯的同系物可使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)羟基对其他基团的影响
①羟基对C—H的影响：使和羟基相连的C—H更不稳定。
②羟基对苯环的影响：使苯环邻、对位上的氢原子更易被取代。
第三节 醛 酮
一、乙醛
(一)乙醛的性质
1、醛的概念及结构特点
醛是由烃基(或氢原子)与 醛基 相连而构成的化合物。醛类官能团的结构简式是 —CHO ，饱和一元醛的通式为 CnH2nO(n≥1) 或 CnH2n＋1CHO 。
2、乙醛的结构与物理性质
3、乙醛的化学性质
(1)加成反应
①催化加氢(还原反应)
乙醛中的碳氧双键和烯烃中的碳碳双键性质类似，也能与氢气发生 加成 反应，化学方程式为CH3CHO＋H2 CH3CH2OH 。
②与HCN加成
在醛基的碳氧双键中，由于氧原子的电负性较大，碳氧双键中的电子偏向氧原子，使氧原子带部分 负电荷 ，碳原子带部分 正电荷 ，从而使醛基具有较强的 极性 。乙醛能和一些极性试剂例如 氰化氢 (HCN)发生加成反应：＋H—CN―→(2-羟基丙腈)。
(2)氧化反应
①可燃性
乙醛燃烧的化学方程式：2CH3CHO＋5O2 4CO2＋4H2O 。
②催化氧化
乙醛在一定温度和催化剂作用下，能被氧气氧化为乙酸的化学方程式：
＋O2 。
③与银氨溶液反应
实验操作
实验现象 向A中滴加氨水，现象为先产生 白色沉淀 后变 澄清 ，加入乙醛，水浴加热一段时间后，试管内壁出现一层 光亮的银镜
有关反应的化学方程式 A中：AgNO3＋NH3·H2O===AgOH↓( 白色 )＋NH4NO3， AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH＋2H2O； C中：CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓＋CH3COONH4＋3NH3＋H2O
④与新制氢氧化铜反应
实验操作
实验现象 A中溶液出现 蓝色絮状 沉淀，滴入乙醛，加热至沸腾后，C中溶液有 砖红色 沉淀产生
有关反应的化学方程式 A中：2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4； C中：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O
⑤乙醛能被酸性高锰酸钾溶液、溴水等强氧化剂氧化。
(二)醛的结构与常见的醛
1、常见的醛
(1)甲醛：又名蚁醛，是结构最简单的醛，结构简式为 HCHO 。通常状况下是一种 无 色有强烈 刺激性 气味的气体，易溶于水。它的水溶液又称 福尔马林 ，具有杀菌、防腐性能，可用于消毒和制作生物标本。
①结构特点
甲醛的分子式为CH2O，其分子可以看成含两个醛基，如图：
②甲醛氧化反应的特殊性
甲醛发生氧化反应时，可理解为
。
所以，甲醛分子中相当于有2个—CHO，当与足量的银氨溶液或新制的Cu(OH)2作用时，可存在如下量的关系：
1 mol HCHO～4 mol Ag；
1 mol HCHO～4 mol Cu(OH)2～2 mol Cu2O。
(2)苯甲醛
苯甲醛是最简单的芳香醛，俗称 苦杏仁油 ，是一种有苦杏仁气味的无色液体。苯甲醛是制造染料、香料及药物的重要原料。
2、醛的化学通性
(1)醛可被氧化为羧酸，也可被氢气还原为醇，因此醛既有 氧化 性，又有 还原 性，其氧化、还原的关系为R—CH2OH。
(2)有机物的氧化、还原反应
①氧化反应：有机物分子中失去 氢原子 或加入 氧原子 的反应，即加氧去氢。
②还原反应：有机物分子中加入 氢原子 或失去 氧原子 的反应，即加氢去氧。
③醛基的检验：在洁净的试管中加入新制银氨溶液和少量试样后，水浴加热，有银镜生成，或在洁净的试管中加入少量试样和新制的Cu(OH)2，加热煮沸，有砖红色沉淀生成。
三、酮
(一)酮的结构与性质
1、酮的概念和结构特点
2、丙酮
(1)丙酮是最简单的酮类化合物，结构简式为：。
(2)丙酮的物理性质
常温下丙酮是无色透明液体，沸点56.2 ℃，易 挥发 ，能与 水、乙醇 等互溶。
(3)丙酮的化学性质
不能被 银氨 溶液、新制的 氢氧化铜 等弱氧化剂氧化，但能催化加氢生成 醇 。
反应的化学方程式：
＋H2。
3、醛和酮的区别与联系
醛 酮
官能团 醛基： 酮羰基：
官能团位置 碳链末端(最简单的醛是甲醛) 碳链中间(最简单的酮是丙酮)
结构通式 (R为烃基或氢原子) (R、R′均为烃基)
联系 碳原子数相同的饱和一元脂肪醛和饱和一元脂肪酮互为 同分异构体
第四节 羧酸 羧酸衍生物
一、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。
(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＋HOCH2CH2OH CH3COOCH2CH2OOCCH3＋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。
二、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＋H2O CH3COOH＋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
如：硬脂酸甘油酯在酸性条件下水解反应的化学方程式为
＋3H2O3C17H35COOH＋。
如：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
生产流程：
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
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。
(三)酰胺
1、胺的结构
烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺，胺也可以看作是烃分子中的 氢 原子被 氨基 所替代得到的化合物。根据取代烃基数目不同，胺有三种结构通式：
2、胺的性质
(1)物理性质
低级脂肪胺，如甲胺、二甲胺和三甲胺等，在常温下是气体，丙胺以上是液体，十二胺以上为固体。芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体，并有 毒性 。
低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性。随着碳原子数的增加，胺的水溶性逐渐下降。
(2)化学性质(胺的碱性)
RNH2＋H2O??RNH＋OH－；
RNH2＋HCl??RNH3Cl；
RNH3Cl＋NaOH??RNH2＋NaCl＋H2O。
3．酰胺
(1)酰胺的结构
酰胺是 羧酸 分子中羟基被 氨基 所替代得到的化合物，其结构一般表示为，其中的叫做酰基，叫做 酰胺基 。
(2)几种常见酰胺及其名称
N-甲基乙酰胺 N，N-二甲基乙酰胺
N-甲基-N-乙基苯甲酰胺 N-甲基苯甲酰胺
(3)酰胺的性质(水解反应)
酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应。如果水解时加入碱，生成的酸就会变成盐，同时有氨气逸出。
RCONH2＋H2O＋HCl RCOOH＋NH4Cl ；RCONH2＋NaOH RCOONa＋NH3↑。
第五节 有机合成
一、有机合成的主要任务
(一)有机合成
1、有机合成的概念
有机合成指利用相对简单、易得的原料，通过有机化学反应来构建 碳骨架 和引入 官能团 ，由此合成出具有特定 结构 和 性质 的目标分子的过程方法。
2、有机合成的任务和过程
3、有机合成的原则
(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。
(2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应 少 、产率 高 。
(3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。
(4)按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。
(二)有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入
1、构建碳骨架
(1)增长碳链
①卤代烃与NaCN的反应
CH3CH2Cl＋NaCN―→ CH3CH2CN(丙腈)＋NaCl ；
CH3CH2CN CH3CH2COOH 。
②醛、酮与氢氰酸的加成反应
CH3CHO＋HCN―→；
。
③卤代烃与炔钠的反应
2CH3C≡CH＋2Na 2CH3C≡CNa＋H2 ；
CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→ CH3C≡CCH2CH3＋NaCl 。
④羟醛缩合反应
CH3CHO＋。
(2)缩短碳链
①脱羧反应
R—COONa＋NaOH R—H＋Na2CO3 。
②氧化反应
；
R—CH==CH2 RCOOH＋CO2↑ 。
③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。
④烃的裂化或裂解反应
C16H34C8H18＋C8H16 ；C8H18 C4H10＋C4H8 。
(3)成环
①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应)
②形成环酯
＋＋2H2O。
③形成环醚
(4)开环
①环酯水解开环
②环烯烃氧化开环
2、常见官能团引入或转化的方法
(1)碳碳双键
①醇的消去反应
CH3CH2OH CH2==CH2↑＋H2O 。
②卤代烃的消去反应
CH3—CH2—Br＋NaOH CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O 。
③炔烃的不完全加成反应
CH≡CH＋HCl CH2==CHCl 。
(2)卤素原子
①烃与卤素单质的取代反应
＋Br2＋HBr；
＋Cl2＋HCl。
②不饱和烃的加成反应
＋Br2―→；
CH2==CHCH3＋HBr CH3CHBrCH3；
CH≡CH＋HClCH2==CHCl。
③醇的取代反应
CH3—CH2—OH＋HBr CH3—CH2—Br＋H2O 。
(3)羟基
①烯烃与水的加成反应
CH2==CH2＋H2O CH3CH2OH 。
②卤代烃的水解反应
CH3—CH2—Br＋NaOH CH3CH2—OH＋NaBr 。
③醛或酮的还原反应
CH3CHO＋H2 CH3CH2OH ；
＋H2。
④酯的水解反应
CH3COOCH2CH3＋H2O CH3COOH＋CH3CH2OH ；
CH3COOCH2CH3＋NaOH CH3COONa＋CH3CH2OH 。
(4)官能团的转化
熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。
二、有机合成路线的设计与实施
(一)有机合成路线的设计
1、常见有机物的转化关系
若以乙醇为原料合成乙二酸(HOOC—COOH)，则依次发生反应的类型是 消去反应 、 加成反应 、 水解(或取代)反应 、 氧化反应 、 氧化反应 。
2、常见的有机合成路线
(1)一元化合物合成路线
(2)二元化合物合成路线
(3)芳香族化合物合成路线
①
②
芳香酯
3、有机合成中常见官能团的保护
(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被 氧化 ，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH溶液反应，把—OH变为 —ONa (或使其与ICH3反应，把—OH变为—OCH3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为 —OH 。
(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用 消去反应 转变为碳碳双键。
(3)氨基(—NH2)的保护：如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。
(二)逆合成分析法
1、逆合成分析法
从目标化合物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的 中间体 ，逐步推向已知原料，其合成示意图为
2、逆合成分析法应用例析
由“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯
(1)具体步骤如下：
根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2==CH2)，通过六步反应进行合成，写出反应的化学方程式：
①CH2==CH2＋Cl2
②＋2NaOH＋2NaCl
③
④
⑤CH2==CH2＋H2O CH3CH2OH
⑥＋2CH3CH2OH＋2H2O
(2)根据以上逆合成分析，合成步骤如下：
