有机物的性质和反应类型

第三节有机物的性质和反应类型【知识网络】一．重要反应类型：1.取代反应---等价替换式有机分子里某一原子或原子团与另一物质里同价态的原子或原子团相互交换位置后生成两种新分子，这种分子结构变化形式称为等价替换式。2.加成反应—开键加合式有机分子中含有碳碳双键，碳氧双键(羰基)或碳碳叁键，当打开其中一个键或两个键后，与其他原子或原子团直接加合生成一种新分子，称为开键加合式。3.消去反应---脱水/卤化氢重键式有机分子(醇/卤代烃)相邻两碳原子上脱去水/卤代氢分子后，两个C原子均有多余价电子而形成新的共价键，称为脱水/卤化氢重键式。4.氧化反应----脱氢重键式/氧原子插入式醛的氧化是在醛基的C--H键两个原子间插入O；醇分子脱出H和连着羟基的C上的H后，原羟基O和该C有多余价电子而再形成新共价键,称为脱氢重键式/氧原子插入式。5.缩聚反应——缩水结链式许多个相邻小分子通过羧基和氨基,或羧基和羟基，或醛基和酚中苯环上的H间的相互作用，彼此间脱去H2O后留下的残基按顺序连接成长链高分子，称为缩水结链式。6.加聚反应---开键加合式许多含烯键的分子之间相互加成而生成长链高分子,属于开键加合式。二．三大有机反应类型比较类型取代反应加成反应消去反应反应物种类两种两种一种或两种有机物的结构特征含-H、-X、-OH、-COO-含C=C、C≡C、C=O含-OH、-X生成物两种(一般是一种有机物和一种无一种(有机物)两种(一种不饱和有机物,一种水或卤化氢)机物)碳碳键变化情况无变化C=C键或C≡C键打开生成C=C键或C≡C键不饱和度无变化降低提高结构变化形式等价替换式开键加合式脱水或卤化氢重键式【易错指津】1．搞清反应实质识记断键点反应类型断键点反应条件卤代烃水解反应断C-XNaOH水溶液,加热醇分子间脱水反应一醇断C-O键,另一醇断O-H键浓H2SO4，加热酯化反应羧酸断C-OH键,醇断O-H键浓H2SO4，加热酯水解反应断酯基中的C-O键催化剂，加热醇的卤代反应断羟基中的C-OH键加热肽的水解反应断肽键中的C-N键催化剂烃的卤代反应断C-H键光照或催化剂2．把握官能团的反应特征掌握碳碳不饱和键、-OH、-CHO、-COOH、-COOR、C6H5-的特征反应，弄清官能团之间相互影响如-COOH、-COO-中的C=O不与H2加成。3．掌握一些反应物间量的关系①烃基或苯环上的H被Br2取代时，不要误认为1个Br2取代2个H原子。②要注意1mol酚酯RCOOC6H5发生水解反应最多可消耗2molNaOH：RCOOC6H5+2NaOH→RCOONa+C6H5ONa+H2O。4．理清一些反应对结构的特殊要求。醇消去反应要求邻碳有H、氧化反应要求本碳有H。【典型例题评析】例1可以判断油脂皂化反应基本完成的现象是（2000年广东高考题）A.反应液使红色石蕊试纸变蓝色B.反应液使蓝色石蕊试纸变红色C.反应后静置，反应液分为两层D.反应后静置，反应液不分层思路分析：皂化反应的产物硬脂酸钠溶于水，而油脂不溶于水。溶液在反应前后均显碱性。答案：D方法要领：本题考查皂化反应的概念和制皂过程。解题的关键是抓住水解的产物性质（溶于水）作出判断。CH2-COOHCH2OHCH2CHO例2某有机物的结构简式为：，。它在一定条件下可能发生的反应有（1997年上海高考题）①加成②水解③酯化④氧化⑤中和⑥消去A.②③④B.①③⑤⑥C.①③④⑤D.②③④⑤⑥思路分析：无-COO-的结构，不发生水解，无-CH-C-OH结构，不发生消去。答案：C方法要领：由反应物所含的官能团，类推其可能发生的反应类型。HOC=OHO-CH2-CHHHOC===CCHOOH例3维生素C的结构简式为，。。有关它的叙述错误的是（2000年上海高考题）A.是一个环状的酯类化合物B.易起氧化及加成反应C.可以溶解于水D.在碱性溶液中能稳定地存在思路分析：利用官能团分析可知，维生素C具有烯、醇、酯的性质。答案：D方法要领：有机物分子中含-OH则其易溶于水，酯在碱性溶液中可发生强烈的水解反应而不能稳定存在。例4A、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，则下式中正确的是（1999年全国高考题）A.M(A)=M(B)+M(C)B.2M(D)=M(B)+M(C)C.M(B)M(D)M(C)D.M(D)M(B)M(C)思路分析：本题考查醇、醛、酸、酯的相互转化关系等知识，培养学生将化学问题抽象成数学问题，通过计算和推理解决化学问题的能力。由于A、B、C、D都是含C、H、O的单官能团化合物，有如下的转化关系：A+H2O→B+C，BC或D，DC。由此可见A为酯、B为醇、D为醛、C为羧酸，且B、C、D均为含相同的碳原子。所以有M(D)M(B)M(C)。答案：DOHOO方法要领：掌握醇、醛、酸的相互转化中价键的变化：R-C-H→R-C-H→R-C-OH，可清楚看出H式量大小关系为：酸醇醛。例5有机物①CH2OH(CHOH)4CHO②CH3CH2CH2OH③CH2=CH-CH2OH④CH2=CH-COOCH3⑤CH2=CH-COOH中，既能发生加成反应、酯化反应，又能发生氧化反应的是（1995年上海高考题）A.③④B.①③⑤C.②④D.①③思路分析：能发生加成反应和氧化反应的官能团有-C=C-、C≡C、-CHO，能发生酯化反应的官能团是-OH、-COOH。综合分析得①③⑤符合题意。答案：B方法要领：结构决定性质，根据有机物分子的已知结构结合官能团的性质，可推知该有机物应具有的反应。例6氯普鲁卡因盐酸是一种局部麻醉剂，麻醉作用较快，毒性较低，其合成路线如下：（2000年全国高考题）试剂②CH3反应①试剂①反应②CH3NO2(A)反应③KMnO4或K2Cr2O4+H+(B)O2NCOOC2H5Cl酯交换反应(C2H5)2NCH2CH2OH+H+(C)反应⑥Fe+HCl或催化剂+H2(D)酸化或成盐反应试剂⑦H2NClCOOCH2CH2N(C2H5)2.HCl(氯普鲁卡因盐酸)C2H5OH+H+反应④请把相应的反应名称填入下表中,供选择的反应名称如下:氧化、还原、硝化、磺化、氯代、酸化、碱化、成盐、酯化、酯交换、水解反应编号①②③④⑥反应名称思路分析：由题中具体的结构或反应特征条件即可确定反应①、③、④、⑥的反应名称，关键在反应②，由产物的结构可知苯环上需通过反应②引入一个氯原子。答案：①硝化②氯代③氧化④酯化⑥还原方法要领：本题要求填答的是反应类型，但如果不知道是何种物质反应，就很难判定属何反应类型。比较方便且可靠的方法，是联系反应时所加的物质，分析它会促使什么基团变化，或引进了什么结构成分，从而作出反应类型的推测。例7有机化学中取代反应范畴很广。下列6个反应中属于取代反应范畴的是(填写相应的字母)（1997年全国高考题）50℃--60℃浓H2SO4+HNO3+H2ONO2A.62%H2SO495℃B.CH3CH2CH2CH(OH)CH3CH3CH2CH=CHCH3+H2OC.2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O浓H2SO4140℃D.(CH3)2CHCH=CH2+HI(CH3)2CHCH(I)CH3+(CH3)2CHCH2CH2I(多)(少)E.CH3COOH+CH3OHCH3COOCH3+H2O浓H2SO4ΔF.(RCOO)3C3H5+3H2O3RCOOH+C3H5(OH)3(式中R是正十七烷基CH3(CH2)CH2-Δ浓H2SO4思路分析:取代反应是指有机物分子中的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。从形式上看有机物分子中断下一个原子或原子团，同时连上一个原子或原子团的反应均是取代反应。硝化、酯化、水解、缩合等反应，并不是与取代反应并列的反应类型，而是取代反应的亚类型。根据取代反应的定义可以看到，萘的硝化、由乙醇生成乙醚、乙酸与甲醇的酯化以及酯的水解都是前者的H原子或原子团被其它基团所代替。故这四个有机反应都属于取代反应的范围。答案:A、C、E、F方法要领：常见的错解是：选A、B；或只选A，少选C、E、F。主要错误的原因是对取代反应的定义理解过于狭隘，并不能按试题所给信息和取代反应的定义做出正确判断（如把熟悉的醇的分子内脱水、酯的水解漏选）。此外，自学能力存在缺陷，不会挖掘相关化学知识的内在联系并进行归纳。在中学范围内，取代反应包括烷烃与卤素单质的反应，苯及其同系物与卤素单质在苯环上或侧链上取代反应，苯的硝化、磺化反应，醇的分子间脱水、醇与氢卤酸反应，酯化反应、卤代烃及酯的水解反应，苯酚与浓溴水反应等。引申发散：取代反应是有机反应中重要的反应类型，它包含量大，知识覆盖面广，成为高考的热点之一。复习中应注意以下两点:1.把握内涵拓展外延1.取代反应包含以下几种情况:(1)一个原子被一个原子取代的反应。如:CH4+Cl2→CH3Cl+HCl(2)一个原子被一个原子团取代的反应。如:C2H5O-H+HO-C2H5→C2H5-O-C2H5+H2O(3)一个原子团被一个原子或原子团取代的反应如:CH3CH2-OH+H-Br→CH3CH2-Br+H2OCH3CO-OCH3+H-OH→CH3COOH+CH3OH2.概念的六个要点：（见三大有机反应类比较）3.同一反应的类型,从不同的角度看可有不同的名称:(1)卤代,硝化,磺化,酯化等均属于取代反应取代反应磺化硝化脱水卤代水解卤代酯化皂化(2)卤代烃,酯,多肽和蛋白质的水解反应属于取代反应,二糖,多糖的水解反应一般认为不属于取代反应(3)油脂在碱性条件下的水解反应叫皂化反应,也是取代反应(4)醇与醇,羧酸与羧酸,氨基酸与氨基酸等分子间的脱水反应属于取代反应有关反应类型的关系可图示为:例8提示：通常，溴代既可以水解生成醇，也可以消去溴化氢生成不饱和烃。如：-C-C--C-C--C-C--C=C-HBrHOHHBr请观察下列化合物A→H的转换反应的关系图（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、错答要倒扣分）。(1999年全国高考题)思路分析：本题知识覆盖面广，考查考生对有机物基础知识的认识，理解它们的分子结构及相应的性质，并从中体现出逻辑思维能力。醇溶液，ΔCCl4⑧乙酸、乙酸酐③乙酸、乙酸酐ABCDEFG②浓NaOH①稀NaOH溶液⑤Br2⑦浓NaOH醇溶液，Δ⑥稀NaOH溶液Δ⑨足量H2催化剂④400℃C8H10H框图中只给出了一种物质的分子式C8H10，解题时应以之为基点，从框图中描述的C8H10生成体系可以推理它是乙苯C6H5C2H5，由乙苯逆推，可知化合物A是侧链乙基被溴代了的乙苯，但不能肯定是C6H5C2H5Br还是C6H5CHBrCH3，这一点并不重要，因为题目对化合物A并没有设问。进一步分析可知化合物C应是苯乙烯，化合物G应是苯乙炔。按题目给出的信息，溴代烃分子中溴原子可以被取代为羟基，又因醇羟基中H原子可以被乙酰基取代为乙酸酯，由此可以认定反应①、③、⑥、⑧是取代反应。化合物C和D分别是苯乙烯和乙酸苯乙酯，此结构式可以看出，由D变成C的反应肯定不是取代反应（事实上是一个消去反应）。答案：（1）C：C6H5-CH=CH2G：C6H5-CCHH：C6H5-CH-CH2OCOCH3（2）①③⑥⑧O-COCH3方法要领：该推断题的思路显然是逆向推理，再结合正向推理进行推断。此题的关键点在“C8H10”，以中学阶段的知识范围，由“C8H10”容易想到可能苯环存在，但本题由G→C8H10的条件是“足量的H2和催化剂”，即苯环有可能进一步进行加氢，如果考生未注意这一点，要推出该题答案很困难了。例9已知溴乙烷跟氰化钠反应后再水解可以得到丙酸CH3CH2Br→CH3CH2CN→CH3CH2COOH，产物分子比原化合物分子多了一个碳原子，增长了碳链.请根据以下框图回答问题：（2000年广东高考题）反应②酸催化DA(C3H6)Br2稀NaOHH2OCENaCN反应③溶剂反应①BFF