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第三节 烃的含氧衍生物考纲定位
1.掌握醇、酚、醛、羧酸、酯的结构与性质,以及它们的相互转化2.掌握有机分子中官能团之间的相互影响3.了解衍生物的重要应用以及烃的衍生物的合成方法4.根据信息能设计有机化合物的合成路线考点1|醇与酚[基础知识整合]1.醇类1概念羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物称为醇醇的官能团为—OH,饱和一元醇分子通式为CnH2n+2O如乙醇的组成和结构2分类3物理性质的变化规律4化学性质以乙醇为例试剂及条件断键位置反应类型化学方程式Na
①置换2C2H5OH+2Na―→2C2H5ONa+H2↑HBr,加热
②取代C2H5OH+HBrC2H5Br+H2OO2Cu,加热
①③氧化2C2H5OH+O22CH3CHO+2H2O浓硫酸,170℃
②④消去C2H5OHCH2===CH2↑+H2O浓硫酸,140℃
①②取代2C2H5OHC2H5OC2H5+H2OCH3COOH浓硫酸,加热
①取代酯化CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O2.酚类概念羟基—OH与苯环直接相连而形成的化合物1苯酚的组成与结构2苯酚的物理性质颜色状态无色晶体,露置在空气中会因部分被氧化而显粉红色水溶性常温下在水中溶解度不大,高于65℃与水混溶毒性有毒,对皮肤有腐蚀性,不慎沾在皮肤上,应立即用酒精洗涤3苯酚的化学性质
①羟基中氢原子的反应——弱酸性电离方程式,俗称石炭酸,酸性很弱,不能使石蕊试液变红由于苯环对羟基的影响,使羟基上的氢原子更活泼a.与活泼金属反应与Na反应的化学方程式2C6H5OH+2Na―→2C6H5ONa+H2↑b.与碱的反应苯酚的浑浊液中现象为液体变澄清现象为溶液又变浑浊该过程中发生反应的化学方程式分别为
②苯环上氢原子的取代反应由于羟基对苯环的影响,使苯环上的氢原子更易被取代苯酚与浓溴水反应的化学方程式该反应能产生白色沉淀,常用于苯酚的定性检验和定量测定
③显色反应苯酚跟FeCl3溶液作用呈紫色,利用这一反应可以检验苯酚的存在
④加成反应与H2反应的化学方程式为
⑤氧化反应苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色;易被酸性高锰酸钾溶液氧化;容易燃烧
⑥缩聚反应[考点多维探究]角度1 醇、酚的结构、性质及其差异1.下列关于有机化合物M和N的说法正确的是 【导学号95812322】A.等物质的量的两种物质跟足量的NaOH溶液反应,消耗NaOH的量一样多B.完全燃烧等物质的量的两种物质,生成二氧化碳和水的量分别相等C.一定条件下,两种物质都能发生酯化反应和氧化反应D.N分子中,可能在同一平面上的原子最多有14个C [M分子中的醇羟基不能与NaOH溶液反应,而N分子中的酚羟基能够与NaOH溶液反应,故消耗NaOH的量不相等,A错误;两种分子中的碳、氧原子数目相同而氢原子数目不同,故完全燃烧等物质的量的两种物质生成水的量不相等,B错误;N分子中,所有原子均可能在同一平面上,即可能共面的原子最多有18个,D错误]2.2015·重庆高考某化妆品的组分Z具有美白功效,原从杨树中提取,现可用如下反应制备下列叙述错误的是 A.X、Y和Z均能使溴水褪色B.X和Z均能与NaHCO3溶液反应放出CO2C.Y既能发生取代反应,也能发生加成反应D.Y可作加聚反应单体,X可作缩聚反应单体B [A.X和Z都含有酚羟基,都能与溴水发生取代反应而使溴水褪色,Y中含有碳碳双键,能与溴水发生加成反应而使溴水褪色,故正确B.X和Z中都含有酚羟基,由于酚羟基的酸性弱于碳酸,故X和Z不能与NaHCO3溶液反应放出CO2,故不正确C.Y中含有碳碳双键和苯环,碳碳双键能发生加成反应,苯环能发生取代反应和加成反应,故正确D.Y中含有碳碳双键,可以发生加聚反应,X中含有酚羟基,可以发生缩聚反应,故正确]3.下列四种有机物的分子式均为C4H10O1能被氧化成含相同碳原子数的醛的是________2能被氧化成酮的是________3能发生消去反应且生成两种产物的是________[解析] 能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“—CH2OH”,
②和
③符合题意;能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“”,
①符合题意;若与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的氢原子类型不同,则发生消去反应时,可以得到两种产物,
①符合题意[答案] 1
②③ 2
① 3
①1醇分子的结构与催化氧化规律醇类的催化氧化的反应情况与跟羟基相连的碳原子上的氢原子个数有关2醇分子的结构与消去反应的规律醇分子中,连有羟基—OH的碳原子必须有相邻的碳原子,并且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时,才可发生消去反应,生成不饱和键表示为角度2 有关羟基化合物的有机推断题分析4.2016·浙江高考节选化合物X是一种有机合成中间体,Z是常见的高分子化合物,某研究小组采用如下路线合成X和Z已知
①化合物A的结构中有2个甲基请回答1写出化合物E的结构简式________,F中官能团的名称是________2Y→Z的化学方程式是_____________________________________________________________________________________________________________3G→X的化学方程式是__________________________________________________________________________________________,反应类型是________[解析] 化合物AC4H10O的结构中有2个甲基,由图中转化关系可知A能发生连续氧化ABCC4H8O2,则A为CH32CHCH2OH,B为CH32CHCHO,C为CH32CHCOOHD与HCl在催化剂作用下发生加成反应生成YC2H3Cl,则D为HC≡CH,Y为CH2===CHClY在催化剂作用下生成Z,Z是常见的高分子化合物,则Z为聚氯乙烯又知“DHC≡CHEF”,该过程中HC≡CH部分加成H2生成CH2===CH2,再与H2O加成生成乙醇,故E为CH2===CH2,F为CH3CH2OHC[CH32CHCOOH]与FCH3CH2OH在H+作用下发生酯化反应生成G,则G为CH32CHCOOCH2CH3G[CH32CHCOOCH2CH3]在CH3CH2ONa作用下反应生成X,结合题给信息
②推知,X为1由上述分析可知,E的结构简式为CH2===CH2F的结构简式为CH3CH2OH,所含官能团为羟基[答案] 1CH2===CH2 羟基脂肪醇、芳香醇、酚的比较类别脂肪醇芳香醇酚官能团—OH—OH—OH结构特点—OH与链烃基相连—OH与芳香烃侧链上的碳原子相连—OH与苯环直接相连特性将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生生成醛或酮遇FeCl3溶液显紫色考点2|醛、羧酸和酯[基础知识整合]1.醛1醛醛是由烃基与醛基相连而构成的化合物,官能团为醛基—CHO,饱和一元醛的分子通式为CnH2nOn≥12甲醛、乙醛的分子组成和结构分子式结构简式官能团甲醛CH2OHCHO—CHO乙醛C2H4OCH3CHO3甲醛、乙醛的物理性质4化学性质醇醛羧酸以乙醛为例在横线上写出有关化学方程式
①氧化反应a.银镜反应CH3CHO+2AgNH32OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O;b.与新制CuOH2悬浊液反应CH3CHO+2CuOH2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O;c.催化氧化反应2CH3CHO+O22CH3COOH;d.乙醛可被酸性KMnO4溶液氧化生成乙酸,醛类可使酸性KMnO4溶液褪色
②还原反应与氢气的加成反应CH3CHO+H2CH3CH2OH5醛的应用和对环境、健康产生的影响
①醛是重要的化工原料,广泛应用于合成纤维、医药、染料等行业
②35%~40%的甲醛水溶液俗称福尔马林;具有杀菌用于种子杀菌和防腐性能用于浸制生物标本
③劣质的装饰材料中挥发出的甲醛是室内主要污染物之一2.羧酸1概念由烃基与羧基相连构成的有机化合物2官能团羧基—COOH3通式饱和一元羧酸的分子式为CnH2nO2n≥1,通式可表示为R—COOH4甲酸和乙酸的分子组成和结构分子式结构简式官能团甲酸CH2O2HCOOH—CHO、—COOH乙酸C2H4O2CH3COOH—COOH5化学性质以乙酸为例
①酸的通性乙酸是一种弱酸,其酸性比碳酸强,在水溶液里的电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+写出一个证明乙酸比碳酸强的化学方程式2CH3COOH+CaCO3===CH3COO2Ca+CO2↑+H2O
②酯化反应CH3COOH和CH3CHOH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CHOHCH3CO18OC2H5+H2O3.酯1概念羧酸分子羧基中的羟基被—OR′取代后的产物,表示为可简写为RCOOR′2官能团或—COO—3常见低级酯的物理性质具有芳香气味的液体,密度一般比水的小,难溶于水,易溶于有机溶剂4酯的化学性质——水解反应[应用体验]1.中学化学中哪些有机物可能发生银镜反应或与新制CuOH2悬浊液反应?[提示] 含—CHO的物质如醛类、甲酸及其盐、甲酸某酯、葡萄糖等2.有关乙酸乙酯实验室制备问题分析[考点多维探究]角度1 羟基化合物醇、酚、羧酸中—OH的活泼性比较1.在同温同压下,某有机物和过量Na反应得到V1L氢气,另一份等量的该有机物和足量的NaHCO3反应得到V2L二氧化碳,若V1=V2≠0,则该有机物可能是 【导学号95812323】A.CH3CHOHCOOH B.HOOC—COOHC.HOCH2CH2OHD.CH3COOHA [Na既与羟基反应又与羧基反应,NaHCO3只与羧基反应,不与羟基反应,因此,能使生成的H2与CO2的体积相等的只有A项][答案] 1NaHCO3 2H2O 3CO2羟基活泼性比较注“√”代表反应,“×”代表不反应角度2 常见官能团的检验[解析] —CHO干扰检验,故先将—CHO氧化再检验[答案] 取A物质先加入足量新制CuOH2悬浊液,加热,有砖红色沉淀,证明含—CHO,然后将溶液酸化后再加溴水,溴水褪色,证明含4.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加以鉴别,其实验记录如下NaOH溶液银氨溶液新制的CuOH2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
①写出Y与新制的CuOH2悬浊液反应的化学方程式_________________________________________________________________
②写出Z与NaOH溶液反应的化学方程式_________________________________________________________________[解析] 根据题意X中含有—COOH,为CH3CH2COOH;Y中含—CHO,含—OH,不含—COOH,故Y为有机物检验与鉴别的方法角度3 多官能团有机物的结构与性质推断5.2015·上海高考改编已知咖啡酸的结构如图所示关于咖啡酸的描述正确的是 A.分子式为C9H5O4B.1mol咖啡酸最多可与5mol氢气发生加成反应C.既能与溴水发生取代反应,又能与FeCl3溶液发生显色反应D.能与Na2CO3溶液反应,但不能与NaHCO3溶液反应C [A.根据咖啡酸的结构简式可知其分子式为C9H8O4,错误B.苯环和碳碳双键能够与氢气发生加成反应,而羧基有独特的稳定性,不能与氢气发生加成反应,所以1mol咖啡酸最多可与4mol氢气发生加成反应,错误C.咖啡酸含有酚羟基,可以与溴水发生取代反应,又能与FeCl3溶液发生显色反应,正确;D.咖啡酸含有羧基,能与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液反应,错误]6.2016·郑州一检我国女科学家屠呦呦曾因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法而荣获诺贝尔生理学或医学奖青蒿素的结构简式如图所示,下列关于其说法中正确的是 A.青蒿素的分子式为C15H21O5B.青蒿素的分子中含有两种官能团C.1mol该物质和足量H2反应,最多能消耗1molH2D.1mol该物质和足量NaOH溶液反应,最多能消耗1molNaOHD [A项,青蒿素的分子式为C15H22O5,错误;B项,青蒿素的分子中含有醚键、酯基和过氧键三种官能团,错误;C项,酯基与H2不反应,错误;D项,1mol酯基能与1molNaOH反应,正确]角度4 涉及醛、羧酸、酯的衍变关系及应用7.2016·湖北八校联考已知一个碳原子上连有两个羟基时,易发生下列转化请根据下图回答【导学号95812324】1A中所含官能团的名称为______________________________________2质谱分析发现B的最大质荷比为208;红外光谱显示B分子中含有苯环结构和两个酯基;核磁共振氢谱中有五个吸收峰,峰面积之比为2∶2∶2∶3∶3,其中苯环上的一氯代物只有两种则B的结构简式为_________________________________________________________________3写出下列反应的方程式
①___________________________________________________________;
④___________________________________________________________4符合下列条件的B的同分异构体共有________种
①属于芳香族化合物;
②含有三个取代基,其中只有一个烃基,另两个取代基相同且处于相间的位置;
③能发生水解反应和银镜反应R+C2H5OH请以G为唯一有机试剂合成乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOC2H5,设计合成路线其他试剂任选合成路线流程图示例CH3CH2ClCH3CH2OHCH3COOC2H5[解析] A分子中含有酯基和溴原子,结合反应
①的条件和反应
②的条件及已知信息可知C、D分别为乙醛和乙酸;由反应
④的条件逆推可知G为乙醇,G→C为乙醇的催化氧化反应;由反应
③的条件可知反应
③为B的水解反应,生成乙酸、乙醇和F,结合2中已知信息可推出B的结构简式为4B的同分异构体中含有苯环,两个含氧取代基相同且处于间位,能发生水解反应和银镜反应,则含氧取代基中含有—OOCH,若两个含氧取代基均为—CH2OOCH,则烃基为—CH3,满足条件的同分异构体有3种;若两个含氧取代基均为—OOCH,则烃基为—CH2CH2CH3或—CHCH32,满足条件的同分异构体有6种综上所述,满足条件的B的同分异构体共有9种5由题中信息知合成乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOC2H5的原料为乙酸乙酯,而G为乙醇,故需先设计出由乙醇制取乙酸乙酯的合成路线[答案] 1酯基、溴原子495CH3CH2OHCH3CHOCH3COOHCH3COOC2H5CH3COCH2COOC2H5几种常见的酯化反应类型1一元羧酸与一元醇之间的酯化反应,如CH3COOH+HOC2H5CH3COOC2H5+H2O2一元羧酸与多元醇之间的酯化反应,如专项突破21 有机反应类型的判断常见有机反应类型与有机物类别的关系命题点1 根据官能团种类判断发生的反应类型[对点训练1] 2016·石家庄质检某有机物的结构简式为,则其不可能发生的反应有
①加成反应
②取代反应
③消去反应
④氧化反应
⑤水解反应
⑥与氢氧化钠反应
⑦与Fe2+反应A.
②③④ B.
①④⑥C.
③⑤⑦D.
⑦D [该有机物分子中含有酚羟基、酯基、氯原子、碳碳双键,因此兼有苯酚、酯、卤代烃、烯烃的化学性质,能发生加成反应、取代反应、氧化反应、水解反应酸性或碱性均可,在NaOH醇溶液和加热条件下可发生消去反应卤代烃消去,可与Fe3+发生显色反应,但不能与Fe2+反应][对点训练2] 普伐他汀是一种调节血脂的药物,其结构简式如图所示未表示出其立体构型下列关于普伐他汀的性质描述正确的是
①能与FeCl3溶液发生显色反应
②能使酸性KMnO4溶液褪色
③能发生加成、取代、消去反应
④1mol该物质最多可与1molNaOH反应A.
①②B.
②③C.
①④D.
②④官能团与反应类型命题点2 根据特定的反应条件判断反应类型[对点训练3] 请观察下图中化合物A~H的转换反应的关系图中副产物均未写出,并填写空白1写出图中化合物C、G、H的结构简式C________,G________,H________2属于取代反应的有________填数字代号,下同[解析] 框图中只给出一种化合物的分子式,解题时应以其为突破口结合框图可以推断C8H10是乙苯C6H5CH2CH3由乙苯逆推,可知化合物A是乙苯侧链乙基上的氢原子被溴原子取代的产物,进一步可推知,化合物C是苯乙烯,化合物G是苯乙炔化合物D是乙酸苯乙酯,从结构简式上可看出,由D变成C的反应属于取代反应[答案] 1C6H5CH===CH2 C6H5C≡CH2
①③⑥⑧几种反应的特定条件1消去反应
①对于醇羟基的消去,控制反应的温度十分重要,如乙醇在浓硫酸存在下,170℃时发生消去反应生成乙烯,在140℃时发生取代反应分子间脱水生成乙醚CH3CH2OCH2CH3浓硫酸的作用是催化剂,同时具有脱水和吸水的作用
②卤素原子的消去,必须使用相应的醇作为溶剂非水溶剂,因为卤代烃在NaOH水溶液中发生取代反应水解反应生成醇2取代反应
①烷烃发生卤代的条件光照
②芳香烃发生苯环上卤代的条件催化剂Fe
③卤代烃水解的条件NaOH/水溶液
④醇和羧酸的酯化反应条件浓硫酸、加热
⑤苯环上的硝化反应条件浓硝酸和浓硫酸的混酸、加热
⑥苯环上的磺化反应条件浓硫酸、加热3加成反应含的加成反应
①H2催化剂
②Br2CCl4命题点3 根据反应物和产物的结构不同判断反应类型[对点训练4] 2017·昆明模拟工业上以苯为主要原料生产可降解塑料PCL的合成路线如图所示【导学号95812325】已知R,R′代表烃基1F中含氧官能团的名称是________2由苯生成W的反应类型是________,由X生成E的反应类型是________3B的名称是____________,X的名称是____________41mol四溴双酚与足量NaOH溶液反应,最多可消耗NaOH的物质的量为________5若Y的苯环上只有2种不同化学环境的氢原子,则B与HCHO反应生成Y的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________6高分子化合物PCL的结构简式是________7A的同分异构体有很多,写出同时满足下列条件的A的同分异构体的结构简式__________________________________________________________
①能与NaOH溶液反应;
②能发生银镜反应;
③苯环上有2种不同化学环境的氢原子[解析] 苯分子中一个H原子被Cl—CO—R中的—CO—R取代生成W,联系已知信息和A水解生成CH3COOH,可知A为,A水解生成苯酚B和乙酸苯与H2发生加成反应生成环己烷D,D与Cl2发生取代反应后再水解生成环己醇X,环己醇发生氧化反应生成环己酮E,E被过氧化物氧化生成H,H水解后发生缩聚反应生成苯酚与甲醛反应生成1mol四溴双酚水解生成的有机物中含6mol酚羟基,还生成4molHBr,故1mol四溴双酚最多可消耗10molNaOH满足条件的A的同分异构体,其结构简式为[答案] 1酚羟基2取代反应 氧化反应3苯酚 环己醇 410mol根据反应前后结构变化判断反应类型1加成反应加成反应的特点“只上不下”,由反应物和反应特点可判断产物
①烯烃+H2→烷烃
②羰基+H2→醇
③烯烃+H2O→醇
④苯环+H2→环己烷2消去反应消去反应的特点“只下不上”,由饱和键变成不饱和键
①醇烯烃
②卤代烃烯烃3氧化反应氧化反应的特点“加氧或去氢”
①醇醛酸
③烯烃双键断裂,生成相应的羧酸、醛或酮[课堂小结·反馈达标1+1] 全新理念 探究高考 明确考向 1.一个真题,展示高考怎么考2016·全国甲卷氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为,从而具有胶黏性某种氰基丙烯酸酯G的合成路线如下【导学号95812326】已知
①A的相对分子质量为58,氧元素质量分数为
0.276,核磁共振氢谱显示为单峰回答下列问题1A的化学名称为________2B的结构简式为________________,其核磁共振氢谱显示为________组峰,峰面积比为________3由C生成D的反应类型为________4由D生成E的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________5G中的官能团有________、________、________填官能团名称6G的同分异构体中,与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种不含立体异构[解析] 1A的相对分子质量为58,氧元素质量分数为
0.276,经计算知A中只含一个氧原子,结合信息
②知A是一种酮或醛,因A的核磁共振氢谱显示为单峰,即分子中只有1种氢原子,则A为,名称为丙酮2根据信息
②可知,B的结构简式为,分子中含有2种氢原子,故核磁共振氢谱显示为2组峰,且峰面积比为6∶13由B的结构简式及C的分子式可推知C为,在光照条件下C与Cl2应发生—CH3上的取代反应4由反应条件可知,D生成E的反应为氯原子的水解反应,由E的分子式为C4H5NO可推知,D为该反应的化学方程式为+NaCl5由E―→F―→G的反应条件可推知,G为,分子中含有碳碳双键、酯基、氰基3种官能团[答案] 1丙酮 2 2 6∶13取代反应+NaCl5碳碳双键 酯基 氰基 682.一个模拟题,预测高考考什么————————————————————————2017·武汉模拟烃基烯基醚R—CH===CH—O—R′是重要的有机合成中间体A~J均为有机物,其相互转化关系如图所示【导学号95812327】已知
①R—CH===CH—O—R′R—CH2CHO+R′OH;
②芳香族化合物H的核磁共振氢谱有5种不同强度的吸收峰————————————————————————请回答1B的结构简式为____________________________________________;F的名称为________[考查结构简式、有机化合物的命名]2反应
①的反应类型为________[考查有机反应类型]3检验A中含有氯原子的实验方法为_________________________________________________________________________________________________[考查有机物中氯原子的检验方法]4反应
②的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________;反应
③的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________[考查有机化学方程式的书写]5同时满足下列条件的I的同分异构体共有________种不考虑立体异构;写出其中任意一种的结构简式________
①苯环上有三个取代基;
②能与FeCl3溶液发生显色反应;
③能与新制的CuOH2悬浊液混合加热生成砖红色沉淀[考查同分异构体的判断及书写][解析] 利用信息
②及框图中H的信息,知H为[答案] 112二氯乙烷 2加聚反应 3将A与NaOH水溶液混合加热,一段时间后,冷却,加入足量硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,若产生白色沉淀,即可证明A中存在氯原子或将A与NaOH醇溶液混合加热,一段时间后,冷却,加入足量硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,若产生白色沉淀,即可证明A中存在氯原子PAGE2。