(共190张PPT)
第一节 醇 酚
第二节 醛
第三节 羧酸 酯
第四节 有机合成
一、醇
二、酚
1.什么叫烃的衍生物 如果烃分子中的氢原子被-OH取代产物是什么
2.溴乙烷在氢氧化钠水溶液中加热生成
C2H5-Br+NaOH C2H5-OH+NaBr
水
△
烃分子中的氢原子被含有氧的原子团取代得到的化合物称为烃的含氧衍生物。
观察与思考
醇和酚中都存在羟基 ,下列是几种常见的醇和酚,请仔细观察他们的结构,你能归纳出醇和酚在结构上的不同点吗?
2-丙醇
漆酚
OH
OCH3
CH2CH=CH2
丁香油酚
乙醇
CH3CH2OH
CH3CHCH3
OH
CH2OH
苯甲醇
OH
苯酚
羟基化合物
醇
酚
链烃基与羟基相连而成
苯环与羟基直接相连而成
可分为一元羟基化合物和多元羟基化合物
①组成元素的质量
②元素的质量比
③元素的质量分数
相对
分子质量
④燃烧产物或反应的定量关系
实验式
(最简式)
分子式
通式
比较m(c)+ m(H) 与m(有机物)
分子式结构式确定的途径:
① M=22.4p
②M=dMr(B)
通过计算讨论
燃烧方程式计算
根据性质确定
结构式
确定其它元素
已知乙醇的分子式是C2H6O,根据碳四价、氢一价的价键规则,它有两种可能的结构:
CH3CH2 OH
CH3 O CH3
实验设计考虑 :
仪器、方法、药品、注意事项等
思考:
1、为什么要冷却后再读数?
2、为什么量筒中的导管要充满水且要插入水中?
3、请你回去再设计一种量气装置。
实验的操作如下:
1、从分液漏斗中逐滴把无水乙醇加入到烧瓶中,并控制反应速率,酒精加完后关闭活塞。
2、在广口瓶中加入适量的水。
3、待烧瓶冷却后对量筒读数。
4、把定量VmL无水乙醇完全倒入分液漏斗中。
5、检查装置的气密性。
6、将几小块钠(足量)放入烧瓶中。
正确的操作顺序是 。
5 6 4 2 1 3 或 5 2 6 4 1 3
若上述实验的数据是在标准状态下测定的,无水乙醇的密度为p g/cm-3,充分反应后量筒内液面读数为a mL,则一个
乙醇分子中能被置换的氢原子数为 。(用含a、V、p的式子表示)
n(H)=23 a /5600 Vp
1、醇的分类
醇
一元醇
多元醇
饱和一元醇:
不饱和一元醇
CnH2n+1OH
:如乙二醇、丙三醇等
一、醇
P.49思考交流
相对分子质量
沸点/℃
表3-1图
0
50
100
-50
-100
30
40
50
60
表3-2图
羟基数
沸点/℃
0
150
200
100
50
1
2
3
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
醇
烷
乙?醇
丙?醇
醇的沸点远高于烷烃。
醇羟基越多沸点越高。
氢键
氢键数目增多
2、同系物的物理性质比较
醇分子间形成氢键示意图
R
O
H
H
O
R
H
R
O
H
O
R
H
R
O
H
O
R
甲醇、乙醇、丙醇等均可与水以任意比例互溶,就是因为这些醇与水形成了氢键的缘故。
醇分子之间易形成氢键
3、醇的命名方法
1)将含有与羟基相连的碳原子的最长碳链作为主链,根据碳原子数目确定为某链;
2)从距离羟基最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位
3)羟基的位置用阿拉伯数字表示,羟基的个数用“二、三”等表示。
用系统命名法对下列物质命名
2-甲基-2,4-己二醇
2-丁醇
3,3-二甲基-2-戊醇
4、乙醇
1)乙醇的物理性质和分子结构
a.乙醇的物理性质
乙醇(酒精)是无色透明、具有特殊香味的液体,密度比水小,沸点比水低,易挥发,任意比溶于水,能溶解多种无机物和有机物。
b.乙醇的分子结构
化学式:C2H6O
结构简式:CH3CH2OH
或C2H5OH
结构式:
乙醇是极性分子
球棒模型
比例模型
2)乙醇的化学性质
2CH3CH2OH +2Na →2CH3CH2ONa +H2↑
(1)乙醇与钠反应
现象:缓慢产生气泡,金属钠沉于底部或上下浮动。
产物乙醇钠在水中强烈水解
CH3CH2-ONa +H2O→CH3CH2OH +NaOH
练习:写出乙醇与K、Ca分别反应的化学方程式
P.49思考与交流
②
①
③
④
【小结】
反应类型:置换反应
断键位置:-O-H 键
与水对比反应缓慢的原因:
乙醇分子中-O-H 键的极性没 有水分子的大,断键相对难。
钠与乙醇和钠与水的反应比较
钠与水的反应 钠与乙醇的反应
钠浮在水面上,
剧烈反应,产生
无色气体,熔成
闪亮小球,四处
游动,很快消失。
钠沉在乙醇底,
反应较为缓慢,
产生无色气体,
钠慢慢消失。
问题与思考
根据刚才的实验思考下列问题:
1、钠和乙醇与钠和水反应比较,哪一个更剧烈?
2、如何检验反应中生成的气体是氢气?
3、钠和乙醇反应时,乙醇分子中哪个键发生了 断裂?
A、C-H B、C-C C、C-O D、O-H
4、该实验说明羟基中氢原子的活泼性顺序为: H-OH C2H5-OH
钠与水的
反应剧烈
D、O-H
>
H—OH C2H5—OH
由于羟基所连的原子或原子团不一样,从而导致羟基氢的活泼性不一样。
如:
H—OH > C2H5—OH
(2)乙醇的消去反应
实验3-1
实验步骤:在长颈圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸(体积比约为1∶3)的混合液20mL,放入几片碎瓷片,以避免混合液在受热时暴沸。加热混合液,使液体温度迅速升至170 ℃,将生成的气体分别通入酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液中。
实验现象:①温度升至170 ℃左右,有气体产生,该气体使溴的四氯化碳溶液的橙色和酸性高锰酸钾溶液的紫色依次褪去。
②烧瓶内液体的颜色逐渐加深,最后变成黑色。
实验结论:乙醇在浓硫酸的作用下,加热至170 ℃时发生消去反应生成乙烯。
制乙烯实验装置
为何使液体温度迅速升到170℃?
酒精与浓硫酸体积比为何 要为1∶3?
放入几片碎瓷片作用是什么?
用排水集气法收集
浓硫酸的作用是什么?
温度计的位置?
混合液颜色如何变化?为什么?
有何杂质气体?如何除去?
1、放入几片碎瓷片作用是什么?
防止暴沸
2、浓硫酸的作用是什么?
催化剂和脱水剂
3、酒精与浓硫酸体积比为何要为1∶3?
因为浓硫酸是催化剂和脱水剂,为了保证有足够的脱水性,硫酸要用98%的浓硫酸,酒精要用无水酒精,酒精与浓硫酸体积比以1∶3为宜。
4、温度计的位置?
温度计感温泡要置于反应物的
中央位置因为需要测量的是反应物的温度。
5、为何使液体温度迅速升到170℃?
因为无水酒精和浓硫酸混合物在170℃的温度下主要生成乙烯和水,而在140℃时乙醇将以另一种方式脱水,即分子间脱水,生成乙醚。
6、混合液颜色如何变化?为什么?
烧瓶中的液体逐渐变黑。因为浓硫酸有多种特性。在加热的条件下,无水酒精和浓硫酸混合物的反应除可生成乙烯等物质以外,浓硫酸还能将无水酒精氧化生成碳的单质等多种物质,碳的单质使烧瓶内的液体带上了黑色。
7、有何杂质气体?如何除去?
由于无水酒精和浓硫酸发生的氧化还原反应,反应制得的乙烯中往往混有H2O、CO2、SO2等气体。可将气体通过碱石灰。
8、为何可用排水集气法收集?
因为乙烯难溶于水,密度比空气密度略小。
可能产生的现象分析
题外话:分子间脱水
②
①
③
④
2CH3CH2-OH CH3CH2-O-CH2CH3+H2O
140℃
浓H2SO4
CH2
CH2
H
OH
浓硫酸
170oC
CH2
CH2
+
H2O
实验装置及注意事项
α
β
CH3-C-OH、CH3-C-CH2-OH、
CH3OH
—
CH3
CH3
CH3
CH3
α
β
有β-C且β-C上必须有氢原子
下列醇能否发生消去反应?
试总结能发生消去反应的醇必须具备的结构特点是什么?
CH3CH2OH
CH3CH2Br
反应条件
化学键的断裂
化学键的生成
反应产物
NaOH的乙醇溶液、加热
C—Br、C—H
C—O、C—H
C=C
C=C
CH2=CH2、HBr
CH2=CH2、H2O
浓硫酸、加热到170℃
溴乙烷与乙醇都能发生消去反应,它们有什么异同?
(3)乙醇与氢卤酸的取代反应
CH3CH2-OH+HBr CH3CH2Br+H2O
△
断键位置: C-O-H
[思考] 若反应的温度过高会有哪些副反应发生?
可能会发生乙醇的脱水反应、氧化反应、溴离子的氧化反应。
乙醇、溴化钠、浓硫酸共热可得到溴乙烷
(4)乙醇的氧化反应
实验3-2
1、在试管里加入2mL无水乙醇 ,先将铜
丝在酒精灯上灼烧,观察铜丝灼烧后
的颜色;
单击查看现象
2、迅速将铜丝浸入试管里的乙醇中,观
察铜丝颜色的变化;
3、反复多次,闻一闻试管里“酒精”的气
味。
实验步骤及现象引导:
1
2
3
实验现象:
1、铜丝在酒精灯上灼烧后,铜丝
变黑;
2、趁热伸入乙醇中发现铜丝变红;
3、反复多次,闻到刺激性气味。
反应机理:去 H 的反应
断键位置:-C-H、-O-H 键
Cu在反应中的作用:催化剂
反应机理:
H H
| |
H—C — C =O + Cu + H2O
|
H
乙醛
H H
| |
H—C—C—H + CuO
| |
H O—H
△
(Cu作催化剂)
总反应式:
羟基(—OH)上的氢原子与羟基相连碳原子上的氢原子脱去,
氧化为含有CO的醛或酮。
(1)醇的催化氧化(或去氢氧化)形成CO双键的条件是:连有羟基(—OH)的碳原子上必须有氢原子,否则该醇不能被催化氧化。
(2)催化氧化的产物规律
①与羟基相连的碳原子上有两个H原子的醇(伯醇),被氧化成醛。
2R—CH2—OH+O2 2R—CHO+2H2O
注意
②与羟基相连的碳原子上有一个H原子的醇(仲醇),被氧化成酮。
③与羟基相连的碳原子上没有H原子的醇(叔醇),不能
被催化氧化。如
乙醇能不能被其他氧化剂氧化?
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
氧化
氧化
乙醇
乙醛
乙酸
强氧化剂氧化:
(乙醇能被KMnO4 或K2Cr2O7酸性溶液氧化)
小结:
乙醇的结构 乙醇的化学性质
1、乙醇的结构式
2、乙醇的电子式
3、乙醇的结构简式 1、跟金属的反应
2、氧化反应
3、脱水反应
CH3CH2-OH
CH3CHO
CH3COOH
[O]
[O]
CH3CH2-ONa
CH3CH2-Br
CH2=CH2
CH3CH2-O-CH2CH3
乙醇的化学性质小结
Na
H2O
HBr
NaOH水溶液
浓H2SO4
170℃
浓H2SO4
140℃
CH3C-O-CH2CH3
O
O H
R C C
H
H
H
H
置换反应
消去反应
Na
酯化反应
取代反应
HX
醇钠+氢气
卤代烃
酯
乙酸
醚
醛
烯
浓硫酸
加热
酸
取代反应
氧化反应
小结:
5、无水乙醇的制法
工业酒精:96%、无水酒精:99.5%
工业酒精与新制的生石灰混合,加热
蒸馏。
酒精中是否含水的验证:用无水硫酸
铜是否变蓝
6、乙醇的工业制法
1. 发酵法
2. 乙烯水化法
乙 醇
饮 料
化工原料
溶 剂
医 药
燃料
1
2
3
4
5
7、乙醇的用途
75%的酒精
可作消毒剂
乙醇是一种抗震性能好、无污染的理想燃料,用乙醇代替汽油,有与汽油混用和单独使用两种方法,目前应用较广的是与汽油混用法。一般在汽油中掺入10%--20%的酒精。这种混合燃料,由于酒精的抗震性能好,不再加入四乙基铅,从而减少汽车尾气对环境的污染。
大量乙醇以饮料形式生产和消费,血液中乙醇的正常含量为0.001%,一般人当血液中乙醇含量达到0.1%即处于强烈兴奋状态,达到0.2%就沉醉,超过0.3%就会引起酒精中毒,昏迷甚至死亡。
8、醇类的化学性质
⑴与金属钠反应:
在反应中饱和一元醇和产生的氢气存在着怎样的定量关系呢?
CH2-OH
请写出 与金属钠反应的化学方程式
CH2-OH
CH2-OH CH2-ONa
+ 2Na → +H2↑
CH2-OH CH2-ONa
2(-OH ) → H2↑
⑵与HX反应:
⑶燃烧:
⑷催化氧化:
CnH2n+1OH + HX → CnH2n+1X + H2O
CnH2n+1OH + O2 → CO2 + H2O
CnH2n+1OH + (3n/2)O2 → n CO2 +(n+1) H2O
连有羟基的碳原子上连有二个氢原子被氧化成醛。
连有羟基的碳原子上连有一个氢原子被氧化成酮。
连有羟基的碳原子上连没有氢原子则不能被氧化。
⑸消去反应:
连有羟基的相邻碳原子上必需连有氢原子, 否则不能消去反应。
炔 醛
烯 卤代烃
醇
粮食 酯
引人-OH的方法;反应原理;一卤代物生成二卤代物再生成二元醇;形成醇的反应方程式
醇
【练习】
下列各醇不能发生消去反应的是( )
A.CH3OH
B.C2H5OH
C.(CH3)3C-OH
D.(CH3)3C-CH2-OH
AD
写出化学式为C4H10O的醇的同分异构体
1、其中能被氧化成醛的有几种?
2、能发生消去反应的有哪些?
3、 C4H10O属于醚的同分异构体有几种
写出下列化学方程式:
1、 CH3CH2OH与浓盐酸的反应:
-CH2-CH2-OH
发生分子内脱水
-CH2-OH
在Cu作催化剂时氧化
2、
3、
典例导析
知识点1:乙醇的化学性质与结构的关系
例1 乙醇分子结构中各种化学键如图所示,回答乙醇在各种反应中断裂键的部位:
(1)和金属钠反应时断键__________。
(2)和浓硫酸共热至170 ℃时断键__________。
(3)和浓硫酸共热至140 ℃时断键__________。
(4)在银催化下与O2反应时断键__________。
解析 (1)和Na反应时断键①,羟基氢被取代;(2)发生消去反应生成烯烃时断②和⑤;(3)分子间脱水成醚,一半醇断键②,另一半醇断键①;(4)催化氧化生成醛,断键①和③。
答案 (1)①
(2)②⑤
(3)①②
(4)①③
跟踪练习1 对于 ,若断裂C—O键,则可能发生的反应有( )
①与钠反应 ②卤代反应 ③消去反应 ④催化氧化反应
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
答案 B
知识点2:醇的催化氧化
例2 下列醇类不能发生催化氧化的是( )
A.甲醇 B.1-丙醇
C.2,2-二甲基-1-丙醇 D.2-甲基-2-丙醇
解析 催化氧化的条件是羟基所在碳原子上有氢原子。若有两个或两个以上的氢原子存在,则氧化得到醛(含
);若有一个氢原子存在,则氧化得到酮(含 )。
答案 D
跟踪练习2 下列4种醇中,不能被催化氧化的是( )
答案 D
二、酚
1.什么是酚
羟基与芳香烃侧链上的碳原子相连,其化合物是芳香醇。
练习:判断下列物质哪种是酚类?
羟基与苯环上的碳原子直接相连,其化合物则是酚。
C、
思考:相同碳原子个数的芳香醇与酚类是什么关系?
2、试推导饱和一元酚的通式,并思考符合此通式的还有什么物质?
(同分异构体)
CnH2n-6O
分子式:C6H6O 结构简式:
结构式:
1 、苯酚的分子组成和结构
OH
【设问】根据苯和苯酚分子的比例模型苯酚的分子模型,寻找苯酚分子和苯分子之间的区别与联系。
苯 苯酚
探究活动
实验探究一:苯酚溶解性的探究
实验探究二:苯酚与NaOH溶液作用
实验探究三:苯酚与溴水作用
问:乙醇能与水任意比互溶;乙醇与NaOH溶液不反应,那苯酚呢?
实验探究四:苯酚与FeCl3溶液作用
2、苯酚的物理性质
无色晶体,特殊的气味
【探究】在试管中放入少量苯酚晶体,再加适量蒸馏水,振荡,对试管进行加热,观察现象。
※ 苯酚有毒,对皮肤有腐蚀性,使用时一定要小心,如果不慎沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤。
结论:常温下苯酚在水中的溶解度不大,加热 可增大其在水中的溶解度。
现象:苯酚晶体加入适量蒸馏水,得到浑浊的溶 液,加热后,溶液变澄清。
无色晶体,有特殊气味,在空气中易被氧化而呈粉红色,熔点低(43℃) 。常温下在水中溶解度不大(9.3g),加热时易溶(>65℃时任意比溶)于水,易溶于乙醇等有机溶剂,有毒,有腐蚀性 。
俗称:石炭酸
3、苯酚的化学性质
[猜测] 乙醇与苯酚都含有相同的官能团,而且乙醇不能电离出氢离子,也就是说不具备酸性。那么苯酚是否也不具有酸性呢?该如何证明?
(用NaOH溶液)
[猜想]苯酚具有酸性
浑浊
澄清
实验:向试管中逐滴加入5%的NaOH溶液并振荡试管
现象:
浑浊液体变为澄清透明的溶液
结论:苯酚能与NaOH反应,显酸性
1)苯酚的酸性
[实验]再向试管中加入稀盐酸
[设疑] 苯酚具有酸性,其酸性如何呢?
现象:澄清透明溶液变浑浊
结论:苯酚的酸性不强
苯酚钠不仅仅可以跟强酸如盐酸反应,还可以跟弱酸如碳酸反应
[小结]苯酚具有弱酸性
强调:苯酚钠与碳酸反应生成的是碳酸氢钠而不是碳酸钠
[练习] 比较醋酸、碳酸和苯酚的酸性强弱:
[思考] 乙醇和苯酚都是烃的衍生物,而且具有相同的官能团——羟基,为什么苯酚有酸性而乙醇没有呢?
分析、对比:化合物的性质主要是由官能团决定的,但官能团所连接的烃基对官能团的性质也有一定的影响。当羟基所连接的烃基不同时,羟基的性质也不同。因此,苯酚分子中由于苯环对羟基的影响,使羟基中的氢原子性质较活泼,容易发生电离,因此显示弱酸性;而在乙醇分子中,由于乙基对羟基的影响使羟基上的氢原子反而不容易发生电离,比水还难电离,因此不显示酸性。
醋酸 > 碳酸 > 苯酚
2)苯酚的取代反应
[猜测] 苯与苯酚都含有苯环,苯可以跟液溴在铁的催化作用下发生取代反应,生成溴苯。那苯酚能不能跟溴发生取代反应呢?是不是需要同样的条件呢?
[探究] 向盛有少量苯酚稀溶液的试管中滴加过量的饱和溴水,观察实验现象。
[现象] 立即有白色沉淀生成
[注意]
(1) 溴水要足量而且浓度大,如果苯酚过量,生 成少量的2,4,6-三溴苯酚会溶于苯酚溶液中。
(2)三溴苯酚中三个溴原子的位置(2、4、6)。
[结论]苯酚分子中苯环上的氢原子很容易被溴原子取代。
反应物 反应条件 产物
苯的溴代
苯和液溴
催化剂
苯酚的溴代
苯酚稀溶液和浓溴水
无特殊要求
苯和苯酚的溴代反应比较:
性质决定于结构。从分子结构可知:在苯酚分子中,由于羟基对苯环的影响使苯环上羟基的邻、对位氢原子性质较活泼,容易被其它的原子或原子团取代。
【小结】从苯酚的性质可以得出:在苯酚分子中,羟基与苯环两个基团,不是孤立的存在着,而是相互影响,因此使得苯酚表现出自身特有的化学性质。
若与硝酸反应,可以生产三硝基苯酚
【探究】苯酚与FeCl3溶液的反应
向盛有少苯酚溶液的试管中滴加几滴FeCl3溶液,观察现象
现象:溶液立即显紫色
利用这一反应可以检验苯酚的存在
3)苯酚的显色反应
+Fe3+
OH
6
[Fe(C6H5O)6]3-
+6H+
4)加成反应——与H2加成
5)氧化反应
OH
(易燃)
=O
=
O
苯酚也能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
在与醇相似的条件下,苯酚不能发生酯化反应。
—OH
—OH
苯酚与乙醇的比较
苯环对羟基有较大的影响,使羟基上的氢更活泼而表现出酸性。
C2H5—OH
O
H
原因
结构上不同点
结构上相同点
溶液是否显酸性
显弱酸性
不显酸性
C2H5
在与醇相似的条件下,苯酚不能发生酯化反应。
苯酚与苯、甲苯的比较
苯酚
溴水
液溴
苯酚比苯、甲苯更易发生取代反应
羟基对苯环影响,使苯环上羟基的邻、对位上的氢原子变得活泼,更易被取代
结构上相同点
取代反应
结构上不同点
原 因
结 论
—OH
CH3
甲苯
液溴
苯
用途:苯酚是一种重要的化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。
4、苯酚的用途
【练习】
1、右面四种物质中:
①与氢氧化钠溶液发生反应的是[ ];
②与溴水发生取代反应的是[ ];
B D
B D
苯酚 溶液显紫色
乙醇 FeCl3 溶液 溶液无明显变化
氢氧化钠 有红褐色沉淀生成
硫氰化钾 溶液现血红色
2、有四种无色溶液,分别为苯酚、乙醇、氢氧化钠、硫氰化钾,请选用一种试剂,把它们区别开来。
先加入足量的烧碱溶液,然后再分液(上层即为苯)
[练习]
如何除去混在苯中的苯酚?能不能采用先加入溴水再过滤的方法?
不能用溴水。因为虽然苯酚会和溴水反应生成难溶于水,但易溶于苯中而不易分离。再就是,从除杂彻底的角度来说,加溴水要过量,而过量的溴又混入了苯中。因此不能用溴水来除去苯中的苯酚
典例导析
知识点1:酚的化学性质
例1 下列关于苯酚的叙述中正确的是( )
A.苯酚呈弱酸性,能使石蕊试液显浅红色
B.苯酚分子中的13个原子有可能处于同一平面上
C.苯酚有强腐蚀性,若不慎沾在皮肤上,可用NaOH溶液洗涤
D.苯酚能与FeCl3溶液反应生成紫色沉淀
解析 苯酚的酸性较弱,不能使指示剂变色;苯酚中除酚羟基上的H原子外,其余12个原子一定处于同一平面上,当O—H键旋转使H落在12个原子所在的平面上时,苯酚的13个原子将处于同一平面上,也就是说苯酚中的13个原子有可能处于同一平面上;苯酚有较强的腐蚀性,使用时要小心,如不慎沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤;苯酚与FeCl3溶液反应时得到紫色溶液而不是紫色沉淀。
答案 B
跟踪练习1 漆酚( )是生漆的主要成
分,黄色,能溶于有机溶剂。生漆涂在物体表面能在空气中干燥而转变为黑色漆膜,它不具有的化学性质为( )
A.可以燃烧,当氧气充分时,产物为CO2和H2O
B.与FeCl3溶液发生显色反应
C.能发生取代反应和加成反应
D.不能被酸性KMnO4溶液氧化
答案 D
知识点2:醇与酚性质的比较
例2 A、B、C三种有机物的分子式均为C7H8O,它们分别与金属钠、氢氧化钠溶液和溴水作用的结果如下表(“+”代表有反应,“-”代表无反应):
请推断A、B、C可能的结构并写出结构简式。
Na NaOH Br2
A + + +
B + - -
C - - -
解析 由分子式为C7H8O可知,氢原子数高度不饱和,—C7H8符合苯的同系物—CnH2n-5的组成,所以可能含有苯环。含一个氧原子,可能为醇、酚、醚等。A与Na、NaOH、溴水均能反应,说明A中含有酚羟基。B与钠能起反应,说明B中含有羟基,与氢氧化钠不反应,说明含醇羟基,不与溴水反应,说明无普通C=C和C≡C结构,即含苯环。C与钠、氢氧化钠、溴水均不反应,说明无羟基。
答案 A为酚:可能为 、
或 ;B为醇: ;C为醚: 。
跟踪练习2 对于有机物 ,
下列说法中正确的是( )
A.它是苯酚的同系物
B.1 mol该有机物能与溴水发生取代反应消耗2 mol Br2
C.1 mol该有机物能与金属钠反应产生0.5 mol H2
D.1 mol该有机物能与2 mol NaOH反应
答案 B
[作业]
1、预习课本下一节的内容
2、完成课后习题的第2、3、4题
3、课后查阅有关福尔马林的应用。
一、乙醛
二、甲醛
镜子
昆虫标本
思考:
1、一块玻璃如何简单地变成镜子?
2、在生物实验室,你会看到一些瓶子中放着生物标本,历经多年仍活灵活现,为什么生物标本不会腐烂呢?
3、爱美之心,人皆有之,但装修房子若使用劣质的材料,则往往会有一股刺鼻的气味,你知道什么原因吗?
回忆
乙醇在铜或银作催化剂的条件下被氧化生成什么产物
2CH3CH2OH+O2 2CH3-CHO+2H2O
Cu
△
醛的分类
醛
脂肪醛
芳香醛
一元醛
二元醛
多元醛
饱和醛、不饱和醛
CnH2n+1CHO
或CnH2nO
饱和
醛的定义
从结构上看,由烃基(或氢原子)跟醛基相连而成的化合物叫醛。
3、醛的同分异构现象
除本身的碳架异构外,醛与酮、烯醇、环醇互为同分异构体
如:C3H6O
CH3-CH2-C-H
O
CH3-C-CH3
O
CH2=CH-CH-OH
-OH
CH2=C-CH3
OH
一、乙醛
1、结构
化学式:C2H4O
结构简式:CH3CHO
结构式:
乙醇是极性分子
H—C—C—H
O
H
H
2、物理性质
颜色:
状态:
气味:
密度:
毒性:
挥发性:
溶解性:
无色
液体
有刺激性气味
比水小
有毒
易挥发
与水、乙醇等互溶
思考:根据醛基的结构,判断醛基有哪些性质?
醛基中碳氧双键发生加
成反应,被H2还原为醇
醛基中碳氢键较活泼,
能被氧化成相应羧酸
氧化性
还原性
化学性质
H—C—C—H
O
H
H
3、化学性质
1)氧化反应
A银镜反应
实验3-5
:取一洁净试管,加入1ml2%的AgNO3溶液,再逐滴滴入2%的稀氨水,至生成的沉淀恰好溶解。
Ag++NH3·H2O→AgOH +NH4+
AgOH+2 NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O
①配制银氨溶液
:在配好的上述银氨溶液中滴入三滴乙醛溶液,然后把试管放在热水浴中静置。
②水浴加热生成银镜
CH3CHO+ 2Ag(NH3)2OH CH3COONH4
+2Ag↓+3NH3+H2O
(银氨溶液)
乙醛能被弱氧化剂氧化
还原剂
氧化剂
实验现象:试管内壁附着了一层光亮如镜的金属银
实验中注意事项:
a.试管内壁(玻璃)要光滑洁净;
b.银氨溶液要现用现配;
c.银氨溶液的制备、乙醛的用量要符合实验说明中的规定;
d.混合溶液的温度不能太高,受热要均匀,以温水浴加热为宜;
e.在加热过程中,试管不能振荡
B与新制氢氧化铜反应
实验3-6
配制新制的Cu(OH)2悬浊液:在2ml10% NaOH溶液中滴入2%CuSO4溶液4~8滴,振荡,加入0.5ml乙醛溶液,加热。
碱必须过量
Cu2++2OH-= Cu(OH)2
CH3CHO + 2Cu(OH)2 CH3COOH+ +2H2O
Cu2O↓
砖红色
氧化剂
还原剂
可用于在实验室中检验醛基的存在,在医疗上检测尿糖
实验中注意事项:
a.Cu(OH)2要新制;
b.制备Cu(OH)2是在NaOH溶液中滴加少量CuSO4溶液,应保持碱过量;
c.反应条件必须是加热煮沸。
2 CH3CHO+O2 2CH3COOH
2 CH3CHO+ 5O2 4CO2+4H2O
C催化氧化
D燃烧
2)加成反应
CH3CHO + H2 CH3CH2OH
催化剂
(加H2还原)
4、乙醛的工业制法
1)乙炔水化法
2)乙烯氧化法
CH CH + H2O CH3-C-H
汞盐
O
2CH2 CH2 + O2 2CH3-C-H
钯盐
O
加压、加热
二、甲醛
1、结构HCHO
2、性质
与乙醛相似
不同点
1) 常温下甲醛为无色有刺激性气味的气体
2) 甲醛中有2个活泼氢可被氧化
应用
(1)甲醛的水溶液叫福尔马林,具有防腐和杀菌能力。
(2)能合成酚醛树脂
3、醛基的检验
1)哪些有机物中含有—CHO?
2)怎样检验醛基的存在?
醛、HCOOH、HCOOR、
葡萄糖、麦芽糖
新制的Cu(OH)2
银镜反应
过程表述
样品+试剂—现象—结论
练习
1、判断下列哪些不能使酸性KMnO4溶液褪色?
乙烯、甲烷、苯、 乙酸、甲苯、乙醛、葡萄糖、SO2、H2S、苯酚、聚异戊二烯、裂化汽油
2、用一种试剂鉴别乙醇、乙醛、乙酸、 甲酸四种无色液体
新制的Cu(OH)2
甲烷、苯、 乙酸
3、已知柠檬醛的结构简式为
CH3C=CHCH2CH2CH=CHCH
CH3 O
若要检验出其中的碳碳双键,其方法是————————————
先加足量的银氨溶液(或新制的Cu(OH)2)使醛基氧化。然后再用酸性KMnO4溶液(或溴水)检验碳碳双键,碳碳双键能使酸性KMnO4溶液(或溴水)褪色
4、信息迁移应用
RC=O +H-CH2CHO
H
OH
→ R-CH-CH2-CHO
根据上述信息,用乙炔合成1-丁醇。
CH≡CH→CH3CHO→CH3CHCH2CHO
OH
→CH3CH=CHCHO→CH3CH2CH2CH2OH
已知:
能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色的有机物
注:“√”代表能,“×”代表不能。
注意:直馏汽油、苯、CCl4、己烷等分别与溴水混合,则能通过萃取作用使溴水中的溴进入非极性有机溶剂而被萃取,使溴水褪色,但属于物理变化。
典例导析
知识点1:醛基的检验
例1 某醛的结构简式如下:
(CH3)2C=CHCH2CH2CHO
(1)检验分子中醛基的方法是
_________________________________________________;
检验C=C的方法是
______________________________________________。
(2)实际操作中,哪一个官能团应先检验?
解析 检验醛基用银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液,检验C=C用溴水或酸性高锰酸钾溶液,但当一种有机物中同时含有这两种官能团时,必须要考虑检验的先后顺序,若先检验C=C,则—CHO也同时会被氧化,无法再检验
—CHO。只有先检验—CHO(此时C=C不会被弱氧化剂氧化),才能继续检验C=C。
答案 (1)先加入银氨溶液,水浴加热,有银镜生成,可证明有醛基(或加入新制的氢氧化铜悬浊液,加热煮沸,有红色沉淀生成,也可证明有醛基);然后调节溶液的pH至中性再加入溴水,溴水褪色,证明有C=C
(2)由于溴水能氧化—CHO,因此需要先检验—CHO
跟踪练习1 某物质中可能有甲酸、乙酸、甲醇和甲酸乙酯4种物质中的一种或几种,在鉴定时有下列现象:①可发生银镜反应;②加入新制Cu(OH)2悬浊液,沉淀不溶解;③与含酚酞的NaOH溶液共热,发现溶液中红色逐渐消失至无色。下列叙述中正确的是( )
A.该物质中有甲酸和甲酸乙酯
B.该物质中有乙酸和甲酸乙酯
C.该物质中可能有甲醇,一定有甲酸乙酯
D.该物质中几种物质都有
答案 C
知识点2:关于醛的银镜反应的定量计算
例2 A、B是两种一元醛,B比A分子多1个碳原子。现有50 g含A 66%的溶液与50 g含B 29%的溶液混合成A、B的混合水溶液。取1.0 g此溶液与足量的银氨溶液反应,可析出银2.16 g。求A、B的结构简式。
解析 根据混合液与银氨溶液反应可得混合醛的平均相对分子质量:
RCHO ~ 2Ag
2×108
1.0× 2.16
得 =47.5
此值比甲醛、乙醛的相对分子质量均大而排除为此两种醛的混合物。M(乙醛)<<M(丙醛),且两者相差1个碳原子,因此,A为乙醛:CH3CHO;B为丙醛:CH3CH2CHO。
答案 A为CH3CHO;B为CH3CH2CHO。
跟踪练习2 某饱和一元醛发生银镜反应时,生成21.6 g银,再将等质量的醛完全燃烧生成4.48 L(标准状况下)CO2,则该醛为( )
A.乙醛 B.丙醛
C.丁醛 D.己醛
答案 A
P.58 科学视野 丙酮
丙酮是最简单的酮类化合物,在常温下,丙酮是无色透明的液体,易挥发,具有令人愉快的气味,能与水、乙醇等混溶,是一种重要的有机溶剂和化工原料。
丙酮不能被银氨溶液、新制氢氧化铜等弱氧化剂氧化,可催化加氢成醇。
[作业]
1、预习课本下一节的内容
2、完成课后习题的第3、4、5题
3、课后查阅有关醋酸的应用。
一、羧酸
二、酯
*
思维激活
走进水果超市,除了五颜六色的水果色彩吸引着我们,更有各种水果诱人的香味,你知道水果为什么会香飘四溢吗?做菜时,好多人喜欢放些醋,醋除了开胃,还有哪些化学性质呢?
传说古代山西省有个酿酒高手叫杜康。他儿子黑塔跟父亲也学会了酿酒技术。后来,从山西迁到镇江。黑塔觉得酿酒后把酒糟扔掉可惜,把酒糟浸泡在水缸里。到了第二十一日的酉时,一开缸,一股浓郁的香气扑鼻而来。黑塔忍不住尝了一口,酸酸的,味道很美。烧菜时放了一些,味道特别鲜美,便贮藏着作为“调味酱”。故醋在古代又叫“苦酒”
醋的来历?
一、羧酸
羧酸是羧基跟烃基直接相连的脂肪酸和芳香酸。
1)根据羧基相连的烃基不同分为:脂肪酸、芳香酸。
2)根据羧酸分子中羧基的数目,羧酸又可以分为:一元酸、二元酸(如乙二酸HOOC—COOH)、多元酸。
饱和一元羧酸通式:
CnH2n+1COOH 或CnH2nO2
1、定义
2、分类
3、乙酸
1)乙酸的物理性质和分子结构
a.乙酸的物理性质
乙酸又叫醋酸,无色冰状晶体(所以又称冰醋酸),溶点16.6℃,沸点117.9℃。有刺激性气味,易溶于水。
b.乙酸的分子结构
化学式:C2H4O2
结构简式:
CH3COOH
乙酸是极性分子
吸收强度
12 10 8 6 4 2 0
2)乙酸的化学性质
CH3COOH CH3COO- + H+
b.与金属反应
a.与Na2CO3溶液反应
2CH3COOH + Na2CO3 = 2CH3COONa + CO2↑+ H2O
Mg + 2CH3COOH → (CH3COO)2Mg + H2↑
酸性比较:
CH3COOH > H2CO3 > C6H5OH
①乙酸的酸性
实验探究:P.60 科学探究 1
饱和NaHCO3溶液
②酯化反应
实验步骤:在一试管中加入3 mL乙醇,然后边摇动试管边慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL冰醋酸。按如图所示连接好装置。用酒精灯小心均匀地加热试管3~5 min,产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。
实验现象:碳酸钠饱和溶液的液面上有透明的油状液体产生,并可闻到香味。
实验结论:在有浓硫酸存在和加热的条件下,乙酸与乙醇发生反应,生成无色、透明,不溶于水,有香味的油状液体。
原理: +H—O—CH2—CH3
+H2O。
定义:醇和含氧酸起作用,生成酯和水的反应叫做酯化反应。
②
①
a.反应机理:醇脱氢原子,羧酸脱羟基结合生成水。
b.酯化反应可看作是取代反应,也可看作是分子间脱水的反应。
—O—H
①
②
同位素跟踪法
18
18
饱和碳酸钠溶液的作用:
(1)中和挥发出来的乙酸,生成醋酸钠(便于闻乙酸乙酯的气味)。
(2)溶解挥发出来的乙醇。
(3)抑制乙酸乙酯在水中的溶解。
硫酸的作用:
催化剂;吸水剂;该反应是可逆反应,加浓硫酸可促进反应向生成乙酸乙酯的反应方向进行。
乙酸乙酯制取注意事项
4.导管位置高于液面的目的:防止受热不匀发生倒吸
3.杂质有: 乙酸; 乙醇
1.操作顺序:在试管中加入3mL乙醇,一边摇动一边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL冰醋酸,小心均匀加热。
2.加入碎瓷片可防止液体暴沸。
a.发酵法
b.乙醛氧化法
c.石油气C2~C4馏分直接氧化制乙酸
d.甲醇和CO常压制乙酸
2CH3COOH
2CH3CHO + O2
催化剂
2CH3COOH
CH3CH2OH+[O]
酵母菌
空气
3)乙酸的制备
4)乙酸用途
乙酸是重要的化工原料,可以合成许多有机物,如:醋酸纤维、醋酐、醋酸酯是染料工业、香料工业、制药工业、塑料工业等不可缺少的原料。
(1)甲酸 HCOOH (蚁酸)
(2)苯甲酸 C6H5COOH (安息香酸)
(3)草酸 HOOC-COOH
(乙二酸)
(4)羟基酸:如柠檬酸:
4、自然界中的有机酸
(5)高级脂肪酸:硬脂酸、软脂酸(饱和)、油酸(不饱和)等。
CH2-COOH
HO-C-COOH
CH2-COOH
甲酸性质
甲酸(HCOOH)是分子组成最简单的羧酸,俗称蚁酸,它是无色、有刺激性气味的液体,有腐蚀性,能与水混溶。甲酸是一种弱酸,酸性在脂肪酸中最强,具有与乙酸类似的性质。
它既有羧基结构又有醛基结构,因此能发生银镜反应,也能使高锰酸钾溶液褪色。
名师解惑
一、羟基(—OH)中氢原子活泼性的比较
醇、酚、羧酸的结构中都含有—OH,可分别叫做“醇羟基”、“酚羟基”和“羧羟基”。由于这些羟基相连的基团不同,使这些羟基中氢原子的活泼性也有所不同,表现在性质上也有明显差别,现比较如下:
结论:羟基的活泼性:羧酸>酚>水>醇。
运用上述不同的实验现象,可判断分子结构中含有的羟基类型。
典例导析
知识点1:有机物酸性的考查
例1 由—CH3、—OH、 、—COOH四种基团两两组合而成的化合物中,其水溶液能使紫色石蕊试液变红的有( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
解析 四种基团两两组合的6种物质:CH3OH、 、
、 、CH3COOH、 (碳酸)
中,显酸性的有 、 、CH3COOH、
,其中只有 不能使指示剂变色。
答案 C
跟踪练习1 1 mol X能与足量NaHCO3溶液反应放出44.8 L(标准状况下)CO2,则X的分子式为( )
A.C5H10O4 B.C4H8O4
C.C3H6O4 D.C2H2O4
答案 D
二、酯
1、定义
3、通式
酸跟醇作用脱水后生成的化合物
酯的结构简式或一般通式:
5、物理性质
2、命名
(R 可以是烃基或H原子, 而R′只能是烃基,可与 R相同也可不同)
某酸某酯
(根据酸和醇的名称来命名)
RCOOR′
O
RC-O-R′
‖
低级酯有香味,密度比水小,不溶 于水,易溶有机溶剂,可作溶剂
水果、蔬菜、生命体中
4、存在
根据酸的不同分为:有机酸酯和无机酸酯。
或根据羧酸分子中酯基的数目,分为:一元酸酯、二元酸酯(如乙二酸二乙酯)、多元酸酯(如油脂)。
饱和一元羧酸酯的通式:
CnH2n+1COOH 或CnH2nO2
与饱和一元羧酸互为同分异构体
练习:写出C4H8O2的各种同分异构体的结构简式
6、分类
化学式:C4H8O2
结构简式:
CH3COOCH2CH3
乙酸乙酯是极性分子
吸收强度
4 3 2 1 0
7、乙酸乙酯的分子结构
对比实验:
分别取三支试管先加1mL乙酸乙酯
A组:加2mL 稀硫酸.
B组:加2mL 浓氢氧化钠溶液。
C组:只加3.0mL蒸馏水。
振荡均匀后, 将A、B、C组同时放入70℃~80℃的水浴中加热. 3分钟后,比较其气味。
结论 :C组 (加2mL 浓氢氧化钠溶液。) 水解最彻底.
乙酸乙酯的化学性质
CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+ C2H5OH
P.63思考与交流 如何提高乙酸乙酯的产率?
反应的本质?现象?
酸加羟基醇加氢
②燃烧——完全氧化生成CO2和水
①水解反应
H2SO4
CH3COOC2H5+NaOH CH3COONa+ C2H5OH
△
△
但不能使KMnO4酸性溶液褪色。
实验设想、探究
O O
CH3C-OCH3 + H-OH CH3C—OH+H—OCH3
无机酸
RCOOR′+NaOH → RCOONa + R′OH
小结:
1、酯在酸(或碱)存在的条件下, 水解生成酸和醇。
2、酯的水解和酸与醇的酯化反应是可逆的。
3、在有碱存在时, 酯的水解趋近于完全。 (用化学平衡知识解释)
延伸:形成酯的酸可以是有机酸也可以是无机含氧酸(如:HNO3,H2SO4,H3PO4)。
C2H5OH+HNO3→C2H5ONO2+H2O
酯化反应与酯水解反应的比较
酯 化 水 解
反应关系
催 化 剂
催化剂的
其他作用
加热方式
反应类型
NaOH中和酯水解生成的CH3COOH,提高酯的水
解率
CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
浓 硫 酸
稀H2SO4或NaOH
吸水,提高CH3COOH与C2H5OH的转化率
酒精灯火焰加热
热水浴加热
酯化反应
取代反应
水解反应
取代反应
1、现有分子式为C3H6O2的四种有机物A、B、C、D,且分子内均含有甲基,把它们分别进行下列实验以鉴别之,其实验记录如下:
NaOH溶液 银氨溶液 新制Cu(OH)2 金属钠
A 中和反应 —— 溶解 产生氢气
B —— 有银镜 产生红色沉淀 产生氢气
C 水解反应 有银镜 产生红色沉淀 ——
D 水解反应 —— —— ——
则A、B、C、D的结构简式分别为:
A: B:
C: D:
CH3CH2COOH
CH3CH2OHCHO
HCOOCH2CH3
CH3COOCH3
2、1mol有机物 与足量NaOH 溶
液充分反应,消耗NaOH 的物质的量为( )
A.5mol B.4mol
C.3mol D.2mol
COOCH3
CH3COO
COOH
B
例、一环酯化合物,结构简式如下:
试推断:
1.该环酯化合物在酸性条件下水解的产物是什么?
写出其结构简式;
2.写出此水解产物与金属钠反应的化学方程式;
3.此水解产物是否可能与FeCl3溶液发生变色反应?
3、拟除虫菊酯是一类高效、低毒、对昆虫具有强烈触杀作用的杀虫剂,其中对光稳定的溴氰菊醋的结构简式如右图:
下列对该化合物叙述正确的是 ( )
A 属于芳香烃
B 属于卤代烃
C 在酸性条件下不水解
D 在一定条件下可以发生加成反应
知识点2:酯化反应原理的考查
例2 若丙醇中的氧原子为18O,则它和乙酸反应生成酯的相对分子质量为( )
A.100 B.104
C.120 D.122
解析 根据“酸脱羟基醇脱氢”的原理,可知18O留在酯中,则酯的相对分子质量为62+60-18=104。
答案 B
跟踪练习2 醋酸酐的结构简式为 ,1 mol醋酸
酐与1 mol水反应可得2 mol醋酸。某饱和一元醇A 7 g与醋酸酐反应生成某酯7.9 g,反应后回收到1.2 g A,则A的相对分子质量约为( )
A.98 B.116
C.158 D.102
答案 B
小结:
要求:会写每一步反应式,记住反应条件。
[作业]
1、预习课本下一节的内容
2、完成课后习题的第2、3、4题
3、课后查阅有关有机合成的历史。
一、有机合成的过程
二、逆合成分析法
世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。
什么是有机合成?
以有机反应为基础的有机合成,是有机化学的一个重要内容。它是利用简单易得的原料,通过有机化学反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物。
例1.以乙烯为原料,其它无机试剂自选,合成乙二酸乙二酯.
一、有机合成的过程
1.知识准备
加成
加成
较快
较慢
取代、加成
取代、消去
氧化、还原
H
酯化、酸性
水解
(1)各类烃及衍生物的主要化学性质
(2)有机反应的基本类型
1)取代反应:甲烷、苯、醇的卤代,苯的硝化、磺化,醇与活泼金属反应,醇的分子间脱水,酯化反应,酯的水解反应等。
3)氧化反应:有机物加氧或去氢的反应,如:醛基的氧化、醇的催化氧化。
4)还原反应:有机物加氢或去氧的反应,如:烯烃、苯、醛、油脂等与氢气的加成反应。
2)加成反应:烯烃、苯、醛、油脂等分子中含有C C或C O 可与H2、HX、X2、H2O等加成 。
5)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小分子(如H2O),而形成不饱和化合物的反应。如乙醇的分子内脱水。
6)酯化反应:醇和含氧酸起作用,生成酯和水的反应叫做酯化反应。
7)水解反应:如:①酯的水解反应:酯与水发生作用生成相应的醇和羧酸(或羧酸盐)的反应,②糖类物质的水解反应,③蛋白质的水解反应。
注意:乙烯与水的加成反应不属于水解反应
8)聚合反应:由小分子生成高分子化合物的反应。又分为加聚反应和缩聚反应。如乙烯加聚生成聚乙烯,氨基酸缩聚生成蛋白质等。
基础原料
中间体
对目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。
目标化合物
中间体
辅助原料1
辅助原料2
辅助原料3
副产物
副产物
2、有机合成的任务
3、官能团的引入方法
①引入C=C双键
1)某些醇的消去引入C=C
CH3CH2 OH
浓硫酸
170℃
CH2==CH2↑
+H2O
醇
△
CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O
CH3CH2Br +NaOH
2)某些卤代烃的消去引入C=C
3)炔烃不完全加成引入C=C
CH≡CH + HBr CH2=CHBr
催化剂
△
②引入卤原子(—X)
1)烃与X2取代
CH4 +Cl2
CH3Cl+ HCl
光照
2)不饱和烃与HX或X2加成
CH2==CH2+Br2 CH2BrCH2Br
3)醇与HX取代
C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O
△
催化剂
③引入羟基(—OH)
1)烯烃与水的加成
CH2==CH2 +H2O CH3CH2OH
催化剂
加热加压
2)醛(酮)与氢气加成
CH3CHO +H2 CH3CH2OH
催化剂
Δ
3)卤代烃的水解(碱性)
C2H5Br +NaOH
C2H5OH + NaBr
水
△
4)酯的水解
稀H2SO4
CH3COOH+C2H5OH
CH3COOC2H5 + H2O
△
④引入-CHO或羰基的方法
醇的氧化
⑤引入-COOH的方法
醛的氧化
酯的水解
某些苯环侧链的氧化
思考
如何实现下列转变:
1、CH3CH2-Br
2、
3、 HO-CH2CH2-OH
CH3CH-CH3
Br
CH3-COOH
CH3CH2CH2-Br
CH3CH2-OH
(1) 官能团种类变化
CH3CH2-Br
水解
CH3CH2-OH
氧化
CH3-CHO
4.官能团的转化
包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。
氧化
CH3-COOH
酯化
CH3-COOCH3
(2) 官能团数目变化
CH3CH2-Br
消去
CH2=CH2
加Br2
CH2Br-CH2Br
(3) 官能团位置变化
CH3CH2CH2-Br
消去
CH3CH=CH2
加HBr
CH3CH-CH3
Br
碳链骨架的构建(增长和缩短)
CH3CH3 CH3CH2CH2CH3
CH2=CH-CH=CH2 + CH2=CH2
CH=CH2 COOH
CH3COONa CH4
1、用正丙醇制取异丙醇需经过几个反应?
2.请设计出以 为原料制备
的合成线路(必要的无机试剂自选)
注意:引入或转化官能团时,注意综合考虑。必要时需要对有些官能团先保护。
5、有机合成遵循的原则
1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染——通常采用4个C以下的单官能团化合物和单取代苯。
2)尽量选择步骤最少的合成路线——以保证较高的产率。
3)满足“绿色化学”的要求。
4)操作简单、条件温和、能耗低、易实现
5)尊重客观事实,按一定顺序反应。
原料
中间产物
产品
顺
顺
逆
逆
二、逆合成分析法
例如:乙二酸二乙酯的合成
基础原料
中间体
目标化合物
中间体
C— OC2H5
C— OC2H5
O
O
C— OH
C— OH
O
O
H2C— OH
H2C— OH
H2C— Cl
H2C— Cl
CH2
CH2
石油裂解气
+CH3CH2OH
1
+H2O
2
+Cl2
3
+H2ONaOH
4
[O]
5
浓H2SO4
产率计算——多步反应一次计算
H2C= C—COOH
CH3
A
B
C
93.0%
81.7%
85.6%
90.0%
COOH
HSCH2CHCO—N
CH3
总产率= 93.0%×81.7%×90.0%×85.6%
=58.54%
知识整理:烃和烃的衍生物间的转化
烷烃
烯烃
炔烃
卤代烃
醛
羧酸
酯
醇
+H2O
+ H2O
- H2O
+ H2
+ H2
+ X2 (HX)
+X2 (HX)
-HX
+ HX
+X2
+ H2O
氧化
还原
氧化
酯化
水解
水解
酯化
名师解惑
一、有机物推断的必备基础知识
1.熟悉衍生物之间的转化
2.反应条件与发生的反应类型
(1)光照:烷烃的取代,苯环侧链上的取代。
(2)铁作催化剂:苯环上的取代。
(3)酸性高锰酸钾溶液:不饱和烃的氧化,伯醇、仲醇的氧化,苯的同系物的氧化。
(4)溴的CCl4溶液:不饱和烃的加成。
(5)NaOH的醇溶液,加热:卤代烃的消去。
(6)浓硫酸,加热:醇的消去反应,酯化反应。
(7)Cu/Ag,加热:醇的催化氧化。
(8)H2、加热:不饱和烃的加成,苯环的加成,醛的加成。
(9)浓硫酸,浓硝酸,加热:苯及其同系物的硝化。
(10)稀硫酸,加热:酯的水解,中和反应。
(11)NaOH水溶液:卤代烃的水解,酯的水解,羧酸的中和反应,苯酚与碱反应。
(12)银氨溶液,加热:醛基的氧化。
(13)新制Cu(OH)2加热:醛基的氧化。
二、有机物的合成
1.有机合成题的设计
依据有机物之间的相互转化,而根本的转化是有机物分子中官能团的相互转化,官能团的转化主要有下列几种形式:
(1)引入新的官能团
(1)引入新的官能团
①引入羟基(—OH)
②引入卤原子(—X)
③引入羧基(—COOH)
④引入双键或三键:醇及卤代烃的消去。
(2)官能团的消除
①消除C=C、C≡C或苯环:加成反应。
②消除羟基(—OH):消去反应、催化氧化、酯化反应。
③消除醛基(—CHO):加成反应、催化氧化。
④消除卤原子(—X):消去反应、水解反应。
(3)官能团的衍变
①官能团的连续衍变:
卤代烃
②官能团的个数改变:
CH3CH2OH→CH2=CH2→ →
③官能团位置的改变:
CH3CH2CH2OH→CH3CH=CH2→
典例导析
知识点1:有机合成路线的选择
例1 甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体。旧法合成的反应是:
(CH3)2C=O+HCN→(CH3)2C(OH)CN
(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4→
CH2=C(CH3)COOCH3+NH4HSO4
20世纪90年代新法合成的反应是
CH3CH=CH2+CO+CH3OH→
CH2=C(CH3)COOCH3。
与旧法相比,新法的优点是( )
A.原料无爆炸危险 B.原料都是无毒物质
C.没有副产物,原料利用率高 D.对设备腐蚀性较大
解析 A项,新法的原料中有CO可燃气体,有爆炸极限,不能说原料无爆炸危险;B项,新法的原料中有CO,CO有毒,所以不能说原料都是无毒物质;C项,由新法的化学方程式看,产物只写了一种,而旧法反应的化学方程式中产物有两种,可推知新法的优点是没有副产物,原料利用率高,故C项正确;D项,对比三个化学方程式可知,新法的原料中没有HCN和H2SO4,故对设备腐蚀性较小。
答案 C
跟踪练习1 (1)制备氯乙烷有两种不同的途径:
①乙烷与氯气在光照条件下进行取代反应;
②乙烯在一定条件下与氯化氢发生加成反应。
试比较这两种反应途径哪种更合理?请说明理由:
______________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)化学工作者从反应:RH+Cl2→RCl(l)+HCl(g)中受到启发,提出在农药和有机合成工业中可获得副产品盐酸,这一设想已成为现实。从上述反应产物中分离得到盐酸的最佳方法是______(填字母)。
A.过滤 B.水洗 C.蒸馏 D.结晶
答案 (1)因乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应时,生成的氯乙烷能继续与Cl2发生取代反应,从而使产物中含有多氯代物,需要进行分离。而乙烯和HCl在一定条件下发生加成反应只生成氯乙烷。从生产过程的简单性和原料的转化率角度分析可知,第②种反应途径更合理
(2)B
知识点2:官能团的引入和消去
例2 根据下面的反应路线及所给信息填空。
(1)A的结构简式为________,名称是________。
(2)①的反应类型是_______,③的反应类型是_______。
(3)反应④的化学方程式为
___________________________________________________。
解析 本题主要考查了有机物转化过程中官能团(—Cl)的引入和消去,推断的方法是结合反应条件和转化前后物质的结构。
从反应①的条件和生成物的名称、结构分析可知,该反应是取代反应,A是环己烷。对比物质结构和反应条件,反应②是卤代烃的消去反应,生成了碳碳双键。从物质中所含的官能团和反应物来看,反应③是烯烃的加成反应,同时引入了两个—Br,生成的B是邻二溴环己烷 。而反应④是消去反应,两个—Br同时消去,生成了两个碳碳双键。
答案 (1) ;环己烷
(2)取代反应;加成反应
(3) +2NaOH +2NaBr+2H2O
跟踪练习2 写出以CH2ClCH2CH2CH2OH为原料,制备
的各步反应的化学方程式(必要的无机试剂自
选):
①_____________________________________________。
②_____________________________________________。
③_____________________________________________。
④_____________________________________________。
答案 ①2CH2ClCH2CH2CH2OH+O2
2CH2ClCH2CH2CHO+2H2O
②2CH2ClCH2CH2CHO+O2
2CH2ClCH2CH2COOH
③Cl—CH2CH2CH2COOH+H2O
HO—CH2CH2CH2COOH+HCl
④HO—CH2CH2CH2COOH +H2O
[作业]
1、预习课本下一章的内容
2、完成课后习题的第1、2、3、题
知识整合
一、烃的衍生物的重要类别和主要化学性质
二、烃的衍生物之间的转化关系
三、有机反应和有机合成
四、反应条件与物质性质
1.温度不同,反应类型和产物不同
(1)乙醇的脱水反应:乙醇与浓H2SO4共热至170 ℃,主要发生消去反应(属分子内脱水)生成乙烯(浓硫酸起脱水剂和催化剂双重作用):
原理: CH2=CH2↑+H2O
若将温度调至140 ℃,主要发生分子间脱水(不是消去反应而是取代反应)生成乙醚:
C2H5—O—C2H5+H2O
(2)甲酸与新制Cu(OH)2悬浊液混合,常温下主要发生中和反应:
2HCOOH+Cu(OH)2→Cu(HCOO)2+2H2O
而加热煮沸则主要发生氧化还原反应:
HCOOH+2Cu(OH)2Cu2O↓+CO2↑+3H2O
2.溶剂不同,反应类型和产物不同
溴乙烷与强碱的水溶液共热则发生取代反应(也称为水解)生成乙醇,但跟强碱的醇溶液共热却发生消去反应生成乙烯。
CH3—CH2—Br+NaOH(水溶液) CH3—CH2—OH+NaBr
CH3—CH2—Br+NaOH(醇溶液) CH2=CH2↑+H2O+NaBr
3.催化剂不同,反应进行的方向不同
CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH
4.酸碱性不同,其水解程度不同,产物不同
酯的碱性水解程度大于酯的酸性水解,这是因为碱和酯水解生成的酸发生中和反应,从而使酯的水解平衡向正反应方向移动。
高考体验
1.(2009年江苏,3)下表所列各组物质中,物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是( )
答案 B
物质
选项 a b c
A Al AlCl3 Al(OH)3
B HNO3 NO NO2
C Si SiO2 H2SiO3
D CH2CH2 CH3CH2OH CH3CHO
2.(2009年上海,9)迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质,其结构如图。下列叙述正确的是( )
A.迷迭香酸属于芳香烃
B.1 mol迷迭香酸最多能和9 mol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.1 mol迷迭香酸最多能和含5 mol NaOH的水溶液完全反应
答案 C
3.(2009年广东,13)警察常从案发现场的人体气味来获取有用线索。人体气味的成分中含有以下化合物:①辛酸;②壬酸;③环十二醇;④5,9-十一烷酸内酯;⑤十八烷;⑥己醛;⑦庚醛。下列说法正确的是( )
A.①、②、⑥分子中碳原子数小于10,③、④、⑤分子中碳原子数大于10
B.①、②是无机物,③、⑤、⑦是有机物
C.①、②是酸性化合物,③、⑤不是酸性化合物
D.②、③、④含氧元素,⑤、⑥、⑦不含氧元素
解析 A项根据简单有机物命名可作出判断;B项中①辛酸、②壬酸属于羧酸类,当然也属于有机物,故B项错误;C项根据名称可判断正确;D项中⑥、⑦属于醛类物质,含有—CHO,当然含有氧元素,故D项错误。
答案 AC
4.(2009年天津理综,8)请仔细阅读以下转化关系:
A是从蛇床子果实中提取的一种中草药有效成分,是由碳、氢、氧元素组成的酯类化合物;
B称作冰片,可用于医药和制香精、樟脑等;
C的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子;
D中只含一个氧原子,与Na反应放出H2;
F为烃。
请回答:
(1)B的分子式为________________。
(2)B不能发生的反应是________(填字母)。
a.氧化反应 b.聚合反应
c.消去反应 d.取代反应
e.与Br2加成反应
(3)写出D→E、E→F的反应类型:
D→E__________、E→F__________。
(4)F的分子式为__________________。
化合物H是F的同系物,相对分子质量为56,写出H所有可能的结构:______________________________________。
(5)写出A、C的结构简式并用系统命名法给F命名:A:_________、C:___________,F的名称:______________。
(6)写出E→D的化学方程式:_____________________。
解析 本题考查有机物的推断。F是相对分子质量为70的烃,则可计算14n=70,得n=5,故其分子式为C5H10。E和F的相对分子质量的差值为81,从条件看,应为卤代烃的消去反应,而溴的相对原子质量为80,所以E应为溴代烃。D中只含有1个氧原子,与Na反应能放出H2,则应为醇。A为酯,水解生成的B中含有羟基,则C中应含有羧基,在C、D、E、F的相互转变过程中碳原子数是不变的,则C中碳应为5个,102-5×12-2×16=10,则C的化学式为C5H10O2,又因C的核磁共振氢谱图中含有4种氢,由此推出C的结构简式为(CH3)2CHCH2COOH。
(1)由B的结构式,即可写出分子式。
(2)B中有羟基,则可以发生氧化、消去和取代反应。
(3)C→D为羧基还原成了羟基,D→E为羟基被溴取代生成溴代烃,溴代烃也可在NaOH水溶液中取代生成醇。
(4)F为烯烃,其同系物D也应为烯烃,又因其相对分子质量为56,则14n=56,得n=4。所有同分异构体为1-丁烯、2-丁烯(存在顺反异构)和2-甲基丙烯四种。
(5)B为醇,C为羧酸,两者结合成A的酯的结构。F的名称要注意从靠近碳碳双键的一端进行编号命名。
(6)E→D为溴代烃在NaOH水溶液条件下的取代反应。
答案 (1)C10H18O
(2)be
(3)取代反应;消去反应
(4)C5H10;CH2=CHCH2CH3、
、CH2=C(CH3)2
(5) ;
(CH3)2CHCH2COOH;3-甲基-1-丁烯
(6)(CH3)2CHCH2CH2Br+NaOH
(CH3)2CHCH2CH2OH+NaBr