高中化学2023年大一轮第九章有机化学基础:第3讲烃的衍生物.pdf
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1、第3讲经的衍生物课程标准l认识卤代经、醇、酸、狻酸、酷、酚的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要作用。2.知道酿、酮、胺和酰胺的结构特点及其应用。3.认识同一分子中官能团之间存在相互影响,认识在一定条件下官能团可以相互转化,知道常见官能团的鉴别方法。一、卤代经1.概念双基过关知识建构穷实必备知识(1)卤代经是经分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。通式可表示为RX(其中R表示经基)。(2)官能团是卤素原子。2.物理性质3.化学性质(1)取代反应其余为液体或固体比同碳原子数的烧沸点要高醴于水坠登于有机溶剂一氛代经、一氯代经密度比水少其余密度比水上在卤代经分子中,由千卤素原
2、子的电负性比碳原子的大,使CX的电子对向卤素原子编移,进而使碳原子带部分正电荷(+),卤素原子带部分负电荷(一),这样就形成一个极性较强的共价键:C5+xo-。因此,卤代胫在化学反应中,CX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。O反应条件:氢氧化钠的水溶液、加热。C2比Br在碱性条件下水解的化学方程式为C丑Br+NaOH璧醮OH+NaBr。(2)消去反应O概念: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H心、HBr等),而生成含不饱和键化合物的反应。卤代经消去反应条件:氢氧化钠的醇溶液、加热。澳乙炕发生消去反应的化学方程式为醇CH妃比Br+NaOH了
3、了CH2=CH2t+NaBr+H心。4.获取方法(1)取代反应,如:G)苯与Bn反应的化学方程式:0+Br2二Q-Br+HBr。C2庄OH与HBr反应的化学方程式:公C2HsOH+HBr一C2比Br+H20。(2)不饱和经的加成反应,如:O丙烯与Bf2反应的化学方程式:催化剂CH2=CHCH3+B垃+CH2BrCHBrCH环丙烯与HBr反应的化学方程式:CH3-CH=CH2+HB辈CH3-CHBrCH3(或CH3CH2CH心r)。乙块与HCl制氯乙烯的化学方程式:CH=CH+HCl_琴止CHCI。5.卤代经(RX)中卤素原子的检验方法ROH ROH 卢主咦本登气aX皿醮三aXNaOH L Na
4、NOJ 若产生白色沉淀-+X是氪原子若产生浅黄色沉淀-x是淏原子若产生黄色沉淀-x是塑原子且怂岱9立登遗-【诊断l】判断下列说法是否正确,正确的打,错误的打X。(1)CH3CH2Cl的沸点比CH妃比的沸点高()(2)淏乙烧与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯()(3)在澳乙烧中加入AgNO3溶液,立即产生淡黄色沉淀()(4)取溃乙炕的水解液,向其中加入AgN03溶液,可观察到淡黄色沉淀()(5)所有卤代经都能够发生水解反应和消去反应()答案(1)(2)(3)X(4)X(5)X二、醇、酚和睦1.醇、酚的概念(1)醇是胫基与篮筵基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物,饱和一元醇的分子通式为G丑纽IOH(n
5、l)。(2)酚是轻基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的酚为苯酚或0-0H0(3)醇的分类OH沺且H,H醇g-CH255了顽甲乙丙H3H3 cc 如如如如如俏醇醇元元元俏醇肪吞脂芳一二三E 晶品-类醇(4)几种常见的醇名称甲醇乙二醇丙三醇俗称木精、木醇 且CH20 H 结构简式CH20 H I CH30H|CHOH CH20 H I CH,OH 状态液体液体液体溶解性与水和乙醇互溶2醇类、苯酚的物理性质(1)醇类物理性质的变化规律物:质1一元脂肪醇的密度一般小千勹厂沸点CD直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而丑盗相对分子质量相近的醇和烧胫相比,醇的沸点远西烧经低级脂肪醇易溶千水,饱
6、和一元醇的溶解度随着分子中碳原子数水溶性的递增而逐渐撼尘(2)苯酚的物理性质无色品体,需堂在空气中会因部分垫氧化而显粉红色常温下,在水中的溶解度不大,高于6St,与水混溶,易溶于酒精有霉,对皮肤有强烈腐蚀作用皮肤上沾有苯酚,应立即用酒整滔洗3.醇的分子结构与化学性质(以乙醇为例)在乙醇分子中,由于氧原子的电负性大,使OH键和C0键的电子对都向氧原子偏移。因此乙醇在发生反应时,HO键容易断裂,使胫基上的氢原子被取代,同样CO键也易断裂,使胫基被取代或脱去,从而发生取代反应或消去反应。H H O)I I I l H C C O H 一Il I一H H 完成下列条件下的化学方程式,并指明断键位置及反
7、应类型:反应物断键反应化学方程式及条件位置类型Na 少置换反应2CH3CH20H+2Na一2CH3CH20Na+H2 t HBr,丛 取代反应公CH3CH20H+HBr-CH3CH2Br+H20 0 2 Cu 竺氢化反应2CH3CH20H+02二窑夕CHJCH0+2H心(Cu,丛)浓硫酸,浓压S04 消去反应CH正比OH产CH严CH2t+H心170 C 浓硫酸,2CH3CH20H 浓H2S04 CH3CH20CI:faCH叶H心芦取代反应140 oc CH3COOH(浓硫酸)e 酣化反应CH妃OOH+CH妃比0H-I 浓压S04CH3COOCH2CH3+H20 4由基团之间的相互影响理解酚的化
8、学性质(1)苯环对轻基的影响一弱酸性由千苯环对胫基的影响,使酚轻基比醇轻基更活泼,可以发生电离。心苯酚的电离方程式为C6比0HGH50-H+。苯酚俗称石炭酸,但酸性退显,王能使石蕊溶液变红。与碱的反应:苯酚的浑浊液加入NaOH溶液现象为液体变澄清再通入CO2气体-一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Q-oH+NaOH-Q-o Na+H卫0-0Na+H20+C02-0-0H+NaHC03 与活泼金属反应:2Q-0H+2Na一2Q-ONa+H2个(2)胫基对苯环的影响苯环上邻对位氢原子的取代反应由千经基对苯环的影响,使苯酚中苯环上的氢比苯分子中的氢适边。苯酚稀溶液中滴入过量的浓
9、澳水中产生现象为:产生白色沉淀。其化学方程式为:r B H 3+IV r B OH亡Brr B _ r,B 3+OHa(3)显色反应:苯酚溶液中滴如FeCb溶液,溶液变为紫色。(4)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K.Mn04溶液氧化,易燃烧。(5)缩聚反应:苯酚与甲酘在催化剂作用下,可发生缩聚反应,化学方程式是:“言十nHCHOH&H占OH+(,-l)H,00【特别提醒】苯酚是重要的医用消毒剂和化工原籵,广泛用于制造酚兢树脂、染籵、医药、农药等。酚类化合物均有毒,是重点控制的水污染物之一。5.醒(1)概念:氧原子与两个经基相连的化合物,其结构可表示为ROR,官能团-O-
10、,称为酕键。(2)常见的酰类:甲晓CH3OCH3,乙匪CH3CH心CH2CH扣(3)碳原子数相同的酰与醇(i圣基饱和)互为同分异构体。(4)用途:乙酰易挥发,易燃烧,是一种常用有机溶剂。【诊断2】判断下列说法是否正确,正确的打,错误的打X。CHz-CH2 I I(l)C比OH和OHOH都属于醇类,且二者互为同系物()(2)CH妃比OH在水中的溶解度大千0式H20H在水中的溶解度()CH2-CH2(3)CH30H、CH3CH20H、OHOH的沸点逐渐升高()(4)所有的醇都能发生氧化反应和消去反应()(5)苯酚的水溶液呈酸性,说明酚轻基的活泼性大于水中胫基的活泼性()(6)除去苯中的苯酚,加入浓
11、澳水再过滤()(7)分子式为C7压0的芳香类有机物有五种同分异构体()0-CH2OH/CH3(8)和O=OH含有的官能团相同,二者的化学性质相似()答案(l)X(2)(3)(4)X(5)(6)X(7)(8)X 三、酪、酮、狻酸、狻酸衍生物1.酷(1)概念:由经基或氢原子与笸是相连而构成的化合物,可表示为RCHO。甲醒是最简单的醉。饱和一元醒分子的通式为C,l比心(n?:1)。(2)甲醒、乙醒的物理性质物质颜色气味状态密度水溶性甲醒孟色刺激性气味气体 易溶于水乙醒无色刺激性气味液体比水小与水互溶(3)醉的化学性质醋类物质既有氧化性又有还原性,其氧化、还原关系为醇符雇甘苍旦华狻酸以乙醒为例写出醉类
12、反应的主要化学方程式:I氧化反应心银镜反应公CH3CHO+2A NH3 2OH-一CH3COONH4+2Al+3NH叶比0;与新制Cu(OH)2悬浊液的反应公CH妃HO+2Cu(OH)2+NaOH一c比COONa+Cu20l+3H心。II与HCN加成在酸基的碳氧双键中,由于氧原子的电负性较大,碳氧双键中的电子对偏向氧原子,使氧原子带部分负电荷,碳原子带部分正电荷,从而使酪基具有较强的极性。广-c叶H乙酪能和一些极性试剂发生加成反应。例如,乙酸能与氮化氢(HCN)发生加成反应,化学方程式为:?OH 催化剂CJ-1,1-C-H+H-CN-=-:.:.:.:.:.CJ-13-CJ-1-Cr(4)特殊
13、的醒甲醒结构特点与化学性质甲醉的分子式为CH心,其分子可以看成含匣个醉基,如图所示。-::,一一,f,、H-,:-烂H,醒基澄基银镜反应的化学方程式为:水浴加热HCH0+4Ag(Nfu)20H一(NH少co叶4Agi+6NH叶2H心。与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式为:公HCH0+4Cu(OH)2+2Na0H一Na2C03+2Cu20i+6H心。用途及危害用途:水溶液可用千浸制生物标本,用来生产酚醒树脂。危害:引起人中毒。2.酮?(1)概念:翍基与两个经基相连的化合物,其结构可表示RCR/,官能团?为C,称为酮碳基。(2)碳原子数相同的酮和醒(经基饱和)互为同分异构体。(3)丙酮?O
14、丙酮的结构简式是CH,-CCH,是最简单的酮。物理性质:丙酮是无色透明的液体,沸点56.2C,易挥发,能与水、乙醇等互溶。化学性质a.丙酮不能被银氨溶液、新制的Cu(OH)2等弱氧化剂氧化。b.在催化剂存在的条件下,丙酮可以发生催化加氢反应,生成2丙醇,化学方程式为:?H 催化剂1 CH,-C-CH3+H2,CH3-CH-CH3 么。c.丙酮中的酮朕基也能和极性试剂发生加成反应,如丙酮与HCN发生加成反应的化学方程式为:iI)OH 催化剂CH3-C-CH3+HCN Cf-13-C-CN 如30 OMgX。CH3-C-CH3 II d.与格氏试剂发生加成反应,如CH3-c-CH3+RMgX-R。
15、用途:酮是重要的有机溶剂和化工原料。例如,丙酮可用作化学纤维、钢瓶储存乙炊等的溶剂,还用千生产有机玻璃、农药和涂料等。3.狻酸(1)概念:由经基或氢原子与狻基相连构成的有机化合物。官能团为COOH。饱和一元狻酸分子的通式为GH2,心(nl)。(2)狻酸的分类脂肪酸:如乙酸、硬脂酸C门即COOH、按经基不同分油酸C17职COOH芳香酸:如苯甲酸狻酸一元狻酸:如甲酸HCOOH、乙酸、硬脂酸按狻基数目分二元狻酸:如乙二酸HOOCCOOH多元狻酸(3)几种重要的狻酸物质及名称结构狻基甲酸(蚁酸):、,XH+-f:比C-6I|Jc-i-,:-OI-_-H 勹J:酸基乙二酸(草酸)COOH|COOH 苯甲
16、酸0-cooH(安息香酸)高级脂肪酸RCOOH(R为碳原子数较多的胫基)(4)狻酸的代表物一乙酸G)分子组成和结构分子式结构式H 0 I I C2H40 2 H-C-COH I H 物理性质类别性质特点或用途饱和一元酸性,还原性脂肪酸(酘基)二元狻酸酸性,还原性(+3价碳)芳香酸防腐剂硬脂酸:CnH3sCOOH软脂酸:C1sH31COOH饱和高级脂肪酸,常温呈固态;油酸:C11H33COOH不饱和高级脂肪酸,常温呈液态结构简式官能团CH3CQOH COOH 俗名颜色状态溶解性气味通常为液体,温度低千16.6C时凝噩无色显溶千水刺激性结成类似冰一样的晶体化学性质乙酸的性质取决千狻基,反应时的主要
17、断键位置如图:?:CH3-c-i-0-f-H a.酸性乙酸是一种常见的有机酸,具有酸的通性,其酸性强千碳酸,但仍屈千弱酸,电离方程式为CH妃OOH_CH妃oo-+H+o 乙酸表现酸性的主要现象及化学方程式如下:。、H+_ 2。c 0+。21比一-aH+HN+0。a N 叶Ca2 c N)000000HJ cccc 32 _ 比HHJccc 2(-OH。H。a0 NCaac 丑+N比色HH+C红0OOH过003 0 0 cc 变CC夜凡凡3,_.iHa 溶ggeN二三乙酸b.酷化反应醇和酸(狻酸或无机含氧酸)作用生成酷和水的反应叫酷化反应。如CH丈OOH和CH3CH挤OH发生酷化反应的化学方程式
18、为CH3COOH+CH3CH抖OH 浓硫酸CH3CO 180CH2CH3+H心。用途乙酸是食醋的有效成分(普通食醋中含有质量分数为3%5的乙酸),在食品工业中乙酸常用作酸度调节剂。另外,乙酸稀溶液常用作除垢剂,用来除去容器内壁的碳酸钙等污垢。(5)特殊的酸甲酸G)分子组成和结构分子式1 结构简式官能团CH20 2 I HCOOH-COOH 俗称蚁酸化学性质甲酸结构式为甲酸分子中既含有段是,又含有笸星,因而甲酸既能表现出狻酸的性质,又能表现出醒的性质。如能发生酷化反应,又能发生银镜反应及与新制Cu(OH)2悬浊液反应。银镜反应:乙HCOOH+2Ag(NH初OH一(NH心co叶2Ag!+2NH叶H
19、心。与新制Cu(OH)2悬浊液反应:八HCOOH+2Cu(OH)计2Na0H一Na2CO迁Cu20+4H心。浓比S04与CH30H发生酷化反应:HCOOH+CHOH H心HCOOCH3o丛4.酷(1)概念:狻酸分子狻基中的OH被OR1取代后的产物。可简写为?RCOOR,官能团为一C-0一(酣基)。(2)酷的物理性质巨三:心(3)酷的化学性质?以R-C-0-R为例,写出酷发生反应的化学方程式:(D酸性水解f:0 R-c-+-0-R 无机酸l 十比0丛R-C-OH+ROH。碱性水解?:0 RC-+-ORA:+NaOH_.R-C-ONa+ROH。无机酸只起催化作用,碱除起催化作用外,还能中和水解生成
20、的酸,使水解程度增大。(4)酷在生产、生活中的应用CD日常生活中的饮料、糖果和糕点等常使用酷类香料。酷还是重要的化工原料。5.酷化反应的五种常见类型总结(1)一元狻酸与一元醇之间的酷化反应,如浓硫酸CH妃OOH+HOC2Hs丛CH3CQOC丑H心(2)一元狻酸与多元醇之间的酷化反应,如CH2OH 浓硫酸CH3COOCH2 2CH.COOH+I、I+2H,O CH20H 6.CH3COOCH,(3)多元狻酸与一元醇之间的酷化反应,如COOH COOC才L+2CH,CH20H 浓硫酸乙COO H D.COOC2 H5+2H2()(4)多元狻酸与多元醇之间的酷化反应:此时反应有三种情形,可得普通酷、
21、环酷和高聚酷。如COOH CH20H I+I 浓硫酸、,HOOC-COOCH2CH20H+H20COOH CH20H丛(普通百甘)COOH CH2OH 浓硫酸COOCH2+I、公I I+2H,O COOH CH20H Ll COOCH,(环酣)一定迁上nHOOCCOOH+nHOCH丈H2OH-0 0 II II HO-E-CCOCH上比()士H+(211-l)H,O(高聚酷)(5)既含胫基又含狻基的有机物自身的酷化反应:此时反应有三种情形,可得到普通酷、环酷和高聚酕。如浓硫酸2CH3CHCOOH CH3CHCOOCHCOOH+H20|丛lOH OH归(萍通酣)coo 浓硫酸2CH,CHCOOH
22、血、CH3-CHCH-Cf-1 3+2H20 公OH ooc(环酣)?nCH3CHCOOH二气凡旰()CH-C士()H+(II-l)H2()()H加(高聚酣)6.油脂(1)组成和结构油脂是高级脂肪酸与甘油反应所生成的酷,由C、H、0三种元素组成,其结构可表示为?RCOOCH2 它能团:-C-0-I 二:-I2有的经基中还含有:C=C:(2)分类油脂液态根据迖桽浦:含有较多的不饱和脂肪酸成分固态脂肪:含有较多的饱和脂肪酸成分简单甘油酷(R、R、R相同)混合甘油酣(R、R、R不同)(3)物理性质性质特点密度密度比水少溶解性难溶千水,易溶千有机溶剂状态含有不饱和脂肪酸成分较多的甘油酷,常温下一般呈涩
23、态;含有饱和脂肪酸成分较多的甘油酪,常温下一般呈固态熔、沸点天然油脂都是混合物,没有固定的熔、沸点(4)化学性质心油脂的氢化(油脂的硬化)经基上含有碳碳双键,能与止发生加成反应。如油酸甘油酷与压发生加成反应的化学方程式为C.,H33COOCH2乌H3,COOCH,I Ni 1 C1,H33COOCH+3H?乌H35COOCH|么lc17H33COOCH2 c17H35COOCH2 经硬化制得的油脂叫人造脂肪,也称硬化油。酸性水解如硬脂酸甘油酷的水解反应方程式为C11 H3,COOCH|2 CH.2OH H+I C,7H35COOCH+3H20-CH-OH+|么|C11 H35COOCH2 CH
24、,OH 3CnH3sCOOH。碱性水解(皂化反应)如硬脂酸甘油酷的水解反应方程式为C11 H35COOCH2 CH,OH I_.1:,.I C1,l-13,CQOCH+3NaOH-=.CHOH+I I C11凡COOCH2CH,OH 3C17H35C00Na;碱性条件下水解程度比酸性条件下水解程度大。7.胺与酰胺(1)胺:经基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺,一般可写作RNH2。胺类化合物具有碱性,如苯胺能与盐酸反应,生成可溶千水的苯胺盐酸盐。0-皿HCl-0-NH,CI朵胺朵胺盐酸盐(2)酰胺:酰胺是狻酸分子 中胫基被氨基所替代得到的化合物。其结构一般?表示为R-CNH2,其中的R-
25、C叫做酰基,CNH2叫做酰胺基。酰胺在酸或碱存在下发生水解反应:丛RCONH2+H心HCl一RCOOH+NH4CI;公RCONH2+NaOH一-RC00Na+NH3t。【诊断3】判断下列说法是否正确,正确的打J,错误的打X。(1)凡是能发生银镜反应的有机物都是酪()(2)苯胺(0-NH,)和酰胺(RLNH,)都能发生水解反应()(3)酘类物质发生银镜反应或与新制Cu(OH)2的反应均需在碱性条件下()(4)欲检验CH2=CHCHO分子中的官能团,应先检验”CHO后检验c=C“/”()(5)1 mol HCHO与足量银氨溶液在水浴加热条件下充分反应,最多生成2molAg()(6)在酸性条件下,C
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