第19讲官能团之间的转化与有机反应类型.doc

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第19讲官能团之间的转化与有机反应类型

【知能整合】

一、有机反应类型大归纳

1．取代反应：

有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。

（1）卤代反应：

有机物分子中的氢原子被卤原子取代的反应。

（2）硝化反应：

有机物分子中的氢原子被硝基取代的反应。

（3）磺化反应：

有机物分子中的氢原子被磺酸基取代的反应。

（4）其他：

卤代烃的水解、酯化反应、酯的水解、醇分子间脱水等也属于取代反应。

2．加成反应：

有机物分子中不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成新物质的反应。

（1）与氢气的加成反应（还原）：

在催化剂的作用下，含有不饱和碳原子的有机物跟氢气发生加成反应：

a.烯、二烯、炔的催化加氢；

b.苯、苯的同系物、苯乙烯催化加氢；

c.醛、酮催化加氢；

d.油脂的加氢硬化。

（2）与卤素单质的加成反应：

含有不饱和碳原子的有机物很容易跟卤素单质发生加成反应。

（3）与卤化氢的加成反应：

含有不饱和碳原子的有机物能跟卤化氢发生加成反应。

例如：

乙炔→氯乙烯。

（4）与水的加成反应：

含有不饱和碳原子的有机物在催化剂作用下，可以跟水发生加成反应。

例如：

烯烃水化生成醇。

3．脱水反应：

有机物在适当条件下，脱去相当于水的组成的氢氧元素的反应。

如醇的脱水反应。

（1）分子内脱水（消去反应）：

C—OH键及羟基所连碳原子相邻碳上的C—H键断裂，消去水分子形成不饱和键。

（2）分子间脱水：

一个醇分子内C—O键断裂，另一醇分子内O—H断裂，脱水成醚。

参加反应的醇可相同也可不同，可以是一元醇或多元醇。

甲、乙两种醇混合脱水，可形成三种醚。

4．消去反应：

有机物在适当条件下，从一个分子脱去一个小分子（如水、HX等），而生成不饱和（双键或三键）化合物的反应。

（1）醇的消去：

如实验室制乙烯。

（2）卤代烃的消去反应：

如氯乙烷在氢氧化钠醇溶液中消去得乙烯。

5．水解反应——常见类型有：

卤代烃水解、酯的水解、油脂的水解（含皂化）、糖类的水解、肽及蛋白质的水解等。

6．氧化反应：

指的是有机物加氧或去氢的反应。

（醇、羧酸、酚等与活泼金属的反应，虽发生去氢反应，仍是被还原）

（1）醇被氧化：

羟基的O—H键断裂，与羟基相连的碳原子的C—H键断裂，去掉氢原子形成C＝O键。

叔醇（羟基所在碳原子上无H）不能被氧化：

。

（2）醛被氧化：

醛基的C—H键断裂，醛基被氧化成羧基：

。

（3）乙烯氧化：

2CH2＝CH2+O22CH3CHO

（4）有机物的燃烧、不饱和烃和苯的同系物使酸性KMnO4溶液褪色等。

（5）醛类及含醛基的化合物与新制碱性Cu（OH）2或银氨溶液的反应。

（6）苯酚在空气中放置转化成粉红色物质（醌）。

7．还原反应：

指的是有机物加氢或去氧的反应。

（1）醛、酮、烯、炔、苯及其同系物、酚、不饱和油脂等的催化加氢。

（2）

8．酯化反应：

酸和醇作用生成酯和水的反应。

如：

制乙酸乙酯、硝酸乙酯、纤维素硝酸酯、醋酸纤维、硝化甘油等。

规律：

有机酸去羟基，即羟基中的C—O键断裂；醇去氢，即羟基中的O—H键断裂形成酯和水。

9．聚合反应：

是指小分子互相发生反应生成高分子的反应。

（1）加聚反应：

由不饱和的单体加成聚合成高分子化合物的反应。

反应是通过单体的自聚或共聚完成的。

（2）缩聚反应：

指单体间互相反应，在生成高分子的同时还生成小分子的反应。

该类反应的单体一般具有两个或两个以上的官能团或活性氢。

如制酚醛树脂，氨基酸形成蛋白质等。

10．裂化反应：

在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的长链烃，断裂为相对分子质量小、沸点低的短链烃的反应。

裂化属于化学过程。

如C16H34C8H18＋C8H16，深度裂化叫裂解。

11．颜色反应（显色反应）

（1）苯酚溶液滴加氯化铁溶液——显紫色。

（2）淀粉溶液加碘水——显蓝色。

（3）蛋白质（分子中含苯环的）加浓硝酸——显黄色

二、官能团之间的转化

【典型例析】

例1：

硅橡胶是一种耐高温的橡胶，它是由二甲基二氯硅烷经过两种类型的反应而形成的高分子化合物：

其中反应a得到的产物可看作不稳定的原硅酸（H4SiO4）的二甲基取代物，原硅酸可失水形成较稳定的硅酸。

下列说法中不正确的是

A．由上可知原碳酸的化学式为H4CO4

B．HC（OC2H5）3可命名为原甲酸三乙酯

C．反应a和b的类型均属于取代反应

D．反应a和b的类型均不属于取代反应

变式训练：

X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为，已被广泛应用于声、热、光的传感等方面。

它是由HC≡CH、（CN）2、CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。

由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有①加成反应②取代反应③缩聚反应④加聚反应⑤酯化反应

A．①④⑤B．①④C．①②④D．①②③

例2：

甲、乙、丙、丁四种烃的含氧衍生物，其分子中都含有一个或一个以上的官能团，通过下列转化关系可由甲制取丁：

乙

丙

甲 丁

若丁的相对分子质量总为甲的两倍，乙的相对分子质量总大于丙。

回答下列问题：

（1）乙的分子结构中一定含有的官能团是（填名称）；丙的分子结构中一定含有的官能团的电子式为。

（2）乙、丙的相对分子质量之差为（填一个数字）的整数倍。

（3）满足上述转化关系的甲、乙、丙、丁中，相对分子质量最小的甲的结构简式为，此时，生成丁的化学方程式为 。

变式训练：

有机物A、B、C互为同分异构体，分子式为C5H8O2，有关的转化关系如图所示，已知：

A的碳链无支链，且1molA能与4molAg（NH3）OH完全反应；B为五元环酯。

提示：

CH3—CH=CH—RCH2Br—CH=CH—R

（1）A中所含官能团是___________________。

（2）B、H结构简式为__________、__________。

（3）写出下列反应方程式（有机物用结构简式表示）

D→C_________________________________；E→F（只写①条件下的反应）______________。

⑷F的加聚产物的结构简式为____________。

【当堂反馈】

1．按反应物与产物的结构关系，有机反应大致可分为：

取代反应、消去反应、加成反应三种类型，下列反应中属于加成反应的是

A．C6H5CH2Cl＋NaCNC6H5CH2CN＋NaCl

B．C6H5Li＋CO2C6H5COOLi

C．CH3CH2CHO＋HCNCH3CH2CH（CN）OH

D．CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O

2．某有机物的结构简式为，它可发生的有机反应的正确组合是

①取代②加成③消去④水解⑤酯化⑥中和⑦氧化⑧加聚

A．①②③⑤⑥B．②③④⑥⑧C．①②③⑤⑥⑦D．④⑤⑥⑦⑧

3．以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到重要的化工产品增塑剂G。

请完成下列各题：

（1）写出反应类型：

反应①、反应④。

（2）写出反应条件：

反应③、反应⑥。

（3）反应②③的目的是：

。

（4）写出反应⑤的化学方程式：

。

（5）B被氧化成C的过程中会有中间产物生成，该中间产物可能是____________（写出一种物质的结构简式），检验该物质存在的试剂是。

（6）写出G的结构简式。

【课后巩固】

1．心酮胺是治疗冠心病的药物，它具有如下结构简式：

下列关于心酮胺的描述，错误的是

A．可以在催化剂作用下和溴反应

B．可以和银氨溶液发生银镜反应

C．可以和氢溴酸反应

D．可以和浓硫酸与浓硝酸的混合液反应

2．苯与浓HNO3在浓H2SO4催化作用下发生硝化反应，可能经历了中间体（Ⅰ）这一步。

转化关系如下：

下列说法不正确的是

A．反应A为取代反应B．反应B为取代反应

C．反应C为消去反应D．反应D为消去反应

3．对某结构为右图所示的化合物，则有关生成该物质的叙述正确的是

A．由两分子乙醇分子间脱水而成

B．由乙酸与乙二醇酯化而成

C．由两分子乙二醇脱水而成

D．苯酚经加氢而成

4．下列基团：

－CH3、－OH、－COOH、－C6H5，相互两两组成的有机物有

A．3种B．4种C．5种D．6种

5．通式为C6H5－R（R表示－H、－OH、－CH3、－COOH）的四种有机物，将它们等质量相混合后，溶于乙醚中，然后用NaOH溶液萃取，进入水溶液层中的物质有

A．1种B．2种C．3种D．4种

6．A、B、C、D都是含碳、氢、氧的单官能团化合物。

A水解得B和C；B氧化可以得到C或D；D氧化也得到C。

若M（X）表示X的摩尔质量，则下列式中正确的是

A．M（A）=M（B）+M（C）B．2M（D）=M（B）+M（C）

C．M（B）

7．碳烯（:

CH2）是一种极活泼的缺电子基团，容易与不饱和的烯、炔反应生成三元环状化合物。

如碳烯可与丙烯反应生成甲基环丙烷（），该反应是

A．取代反应B．加成反应

C．加聚反应D．缩合反应

8．存在下列反应：

2－CHO＋NaOH→－CH2OH＋－COONa。

据此反应，以下说法正确的是

A．该反应为氧化还原反应

B．苯甲醛只还原为苯甲醇

C．苯甲醛只氧化为苯甲酸

D．苯甲醛既是氧化剂又是还原剂9．化合物与NaOH溶液、碘水三者混合后可发生如下反应；

①I2＋2NaOH＝NaI＋NaIO＋H2O

②＋3NaIO→＋3NaOH

③＋NaOH→＋CHI3

此反应称为碘仿反应，根据上述方程式，推断下列有机物中能发生碘仿反应的有

A．CH3CHOB．CH3CH2CHO

C．CH3CH2CH2CH3D．CH3CH2H3

10．乙酸和乙醇在浓硫酸存在的条件下发生反应，生成的有机物的相对分子质量是88，今有相对分子质量比乙醇大16的有机物和乙酸在相似的条件下发生类似的反应，生成的有机物的相对分子质量为146，下列叙述正确的是

A．是丙三醇和乙酸发生了酯化反应

B．生成的有机物是二乙酸乙二酯

C．相对分子质量为146的有机物可以发生水解反应

D．发生的反应属消去反应

11．乙酸跟乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下发生的酯化反应（反应A），其逆反应是水解反应（反应B），反应可能经历了生成中间体（Ⅰ）这一步。

（1）如果将反应按加成、消去、取代反应分类，则A～F6个反应中（将字母代号填入下列空格中），属于取代反应的是__________；属于加成反应的是__________；属于消去反应的是____________。

（2）如果使原料C2H5OH中的氧用18O标记，则生成物乙酸乙酯中是否有18O？

如果使原料CH3COOH中羰基或羟基中的氧原子用18O标记，则生成物H2O中氧原子是否有18O？

试简述你作此判断的理由。

12．工业上可以用乙烯或乙醇氧化等方法制取乙醛。

现有有机物A、B经过一系列反应可以制取X、Y，它们互相变化的关系如下图所示：

已知A、B、X的分子组成都符合通式CnH2nOn/2－1，B的分子结构中不具有支链，它与D互为同系物。

Y、F的结构简式分别为_______________、__________________。

13．已知（注：

R、R´为烃基），A为有机合成中间体，在一定条件下发生消去反应，可能得到两种互为同分异构体的产物，其中的一种B可用于制取合成树脂、染料等多种化工产品。

A能发生如下图所示的变化。

试回答

（1）写出符合下述条件A的同分异构体结构简式（各任写一种）：

a．具有酸性____________________、b．能发生水解反应______________________。

（2）A分子中的官能团是_____________，D的结构简式是_____________。

（3）C→D的反应类型是___________，E→F的反应类型是___________。

a．氧化反应b．还原反应c．加成反应d．取代反应

（4）写出化学方程式：

A→B_______________________。

（5）写出E生成高聚物的化学方程式：

______________。

（6）C的同分异构体Cl与C有相同官能团，两分子Cl脱去两分子水形成含有六元环的C2，写出C2的结构简式：

______________________________。

14．有A、B、C、D、E、F6种有机物，它们是烃或烃的衍生物，在一定条件下有左图的转化关系。

A可氧化成D，A的气体与相同条件下的一氧化碳的密度相同。

B与碱溶液共煮可得物质C和无机盐G，在反应后的溶液中加稀硝酸至酸性，再加硝酸银溶液得浅黄色沉淀。

请写出A～F的结构简式及各步反应条件。

15．已知A和B之间转化为

，请回答下列问题：

（1）化合物A的分子式为。

（2）由A转化为B可通过三步反应完成。

第一步是将A通过反应获得中间体X。

第二步是X与Br2反应得到另一中间体Y，写出Y的结构简式：

Y：

。

第三步是Y与_________反应得到产物B。

16．从环己醇可制备1，4一环己二醇的二醋酸酯，下面是有关的八步反应（其中所有的无机产物都已略去）。

－ClAB

Br－－BrCDCH3COO－－OOCCH3

其中有三步属于取代反应，两步属于消去反应，三步属于加成反应，则反应____、____和____属于取代反应。

化合物B和C的结构简式分别为________、_______。

反应④所用的试剂和条件是__________。

17．聚氨酯的主链含有-NHCOO-重复单元的一类新型高分子化合物，其单体是氰酸酯（如O=C=N-R-N=C=O）和多元醇（如HO-R’-OH）。

其高聚物结构式为。

（1）由上述异氰酸酯和多元醇合成高聚物的反应属于反应（填“加聚”，“缩聚”）。

（2）写出由2，6-甲基苯二异氰酸酯（）和1，3-丙二醇为单体生成高聚物的化学方程式：

_______________________________________________。

第19讲官能团之间的转化与有机反应类型

例1：

思路点拨：

对于有机物的命名，我们应熟练掌握《考试说明》中要求的对于简单有机物的命名。

对于有机反应类型的判断一定要从定义出发抓反应的实质，弄清包涵和并列的关系，如加聚反应也属于加成反应，硝化、磺化、酯化、缩聚等均属于取代反应。

疑难辨析：

不熟悉各种反应类型的包涵和并列关系而导致误选。

解题过程：

原硅酸分子内失水（失去二个羟基，形成一个羰基）形成硅酸，由碳酸的化学式可推知原碳酸的化学式为H4CO4，选项A正确。

甲酸的结构简式为HCOOH，很显然甲酸分子中的羰基是由原甲酸分子中二个羟基失水形成的，因此原甲酸的结构简式为HC（OH）3，酸分子中含有三个羟基，和乙醇发生酯化反应时可生成HC（OC2H5）3，根据酯的命名规则可知该酯应命名为原甲酸三乙酯，选项B正确。

对于选项C和D，根据反应可知，反应a属于卤代烃的水解反应，也可称作为取代反应，反应b可看作是羟基形成醚链的过程，在反应中有小分子水生成，是缩聚反应也属于取代反应。

应选D。

变式训练：

答案：

B

解析：

由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物，两种单体分别为NCCH=CHCN和CH2=CHOCOCH3，很显然前者是HC≡CH和（CN）2的加成产物，后者是HC≡CH和CH3COOH的加成产物，因此选项B正确。

例2：

思路点拨：

本题主要考查官能团之间的衍变关系，熟悉常见官能力之间的相互转化，根据反应类型、反应条件、反应物或生成物的性质进行逆向推测是求解此类问题的关键。

疑难辨析：

本题涉及了合成中常见的问题——碳键的增长，常见的反应有成酯反应、成醚反应。

本题若对酯化反应的拓展不熟练则很难求解

解题过程：

由于甲、乙、丙、丁四种均为烃的含氧衍生物，可设甲的化学式为CxHyOz，又由于丁的相对分子质量总为甲的两倍，可考虑丁的化学式为C2xH2yO2z，则由甲合成丁的过程中是碳链增长的反应，中学阶段中涉及碳链增长的反应有醇合成醚，醇和酸合成酯，结合题中框图可明确甲是醛，又已知乙的相对分子质量总大于丙，所以乙是醛氧化的产物羧酸，丙是醛的加成产物醇，丁是乙和丙酯化反应的产物——酯。

很显然，满足上述关系，相对分子质量最小的甲应为甲醛。

答案：

（1）羧基

（2）14 （3）HCHOHCOOH+CH3OHHCOOCH3+H2O

变式训练：

答案：

（1）醛基或—CHO

（2）OHC—CH2—CH2—CH2—COOH

（3）CH3CH（OH）CH2CH2COOHCH3CH=CHCH2COOH＋H2O

BrCH2CH=CHCH2COOH＋2NaOHHOCH2CH=CHCH2COONa＋NaBr＋H2O（4）

解析：

解本题是可首先确定A的结构简式，1molA能与4molAg（NH3）2OH完全反应，说明A分子中含有二个醛基，且A的碳链无支链，可确定A为戊二醛，结构简式为OHC（CH2）3CHO，同时可得I为HOOC（CH2）3COOH。

然后推断B的结构简式，B的分子式为C5H8O2且属于五元环酯，说明环上有4个碳原子和1个氧原子，且环上还有一个甲基，本题关键之处就在于确定甲基的位置，B转化为D，D为一种羟基酸，D中含有羟基能发生消去反应生成C，C中含有一个碳碳双键和羧基，C能和NBS发生取代反应，根据题目提示C中必有CH3—CH=CH—R结构，结合上述分析C的结构简式为CH3—CH=CH—CH2COOH，由此可以确定羟基的位置，即D的结构简式为CH3—C（OH）=CH—CH2COOH，然后即可得B的结构简式。

余下问题能顺利求解。

【当堂反馈】

1．BC2．C3．

（1）加成反应取代反应

（2）NaOH/醇溶液（或KOH醇溶液）NaOH/水溶液

（3）防止双键被氧化（合理即给分）（4）CH2=CHCH2Br＋HBrCH2Br—CH2—CH2Br

（5）或或（合理即给分）新制Cu（OH）2悬浊液（6）。

【课后巩固】

1．B2．B3．C4．C5．B6．D7．B8．AD9．AD10．BC11．

（1）A、BC、FD、E　　　

（2）都含有18O。

这是因为反应中间体在消去水分子时，有两种可能，而乙氧基（OC2H5）是保留的。

12．Y、F的结构简式分别为CH3COO（CH2）3CH3、CH3CH2CH2COOH

13．

（1）CH3CH2CH2COOH［或（CH3）2CHCOOH］CH3CH2COOCH3［或CH3COOCH2CH3、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH（CH3）2］

（2）羟基、醛基CH3COCH2COOH（3）ab、c

（4）CH3CHOHCH2CHOCH3CH＝CHCHO+H2O⑸nCH3CH＝CHCH2OH

（6）或

14．

15．

（1）C18H22O2

（2）水解HBr16．①⑥⑦B：

C：

NaOH，醇，加热

17．

（1）加聚，

（2）

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