烃的衍生物典型例题解析.docx

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烃的衍生物典型例题解析

烃的衍生物典型例题解析

有机化合物的结构和性质的关系，是有机化学的核心内容，也是高考有机化学部分考试的必考内容。

   例1 在某有机物A的分子中，具有酚羟基、醇羟基、羟基等官能团，其结构简式如图。

（1）A跟NaOH溶液反应的化学方程式是：

                 。

（2）A跟NaHCO3溶液反应的化学方程式是：

                 。

  （3）A在一定条件下跟Na反应的化学方程式是：

                 。

  【分析】在烃的衍生物中，官能团是有机物的活泼中心，决定该有机物发生的化学反应。

在本题的有机化合物是一个含有醇羟基、酚羟基和羧基的多官能团的有机物，当该有机物与NaOH溶液混合时，醇羟基不能跟NaOH反应，酚羟基、羧基均具有酸性，可以跟NaOH发生中和反应；当该有机物与NaHCO3混合时，醇羟基、酚羟基均不能反应，而羧基则可与NaHCO3发生复分解反应；当该有机物熔化时，醇羟基、酚羟基和羧基均可与Na发生置换反应。

  【答案】

  【点拨】掌握醇羟基、酚羟基和羧基的结构和性质，特别是它们性质的相异之处，是能否正确回答本题的关键。

   例2 现有A、B、C三种有机化合物，它们在一定条件下发生化学反应生成D、E、F、G、H、I等化合物，其相互间的关系如下图所示：

（1）分析上图各物质间的关系可以得出：

   A为      ，B为      ，C为      ，D为      ，E为      ，F为      ，G为      ，H为      ，I为      。

（2）反应（Ⅰ）的类型是          ，化学方程式为                 ；

       反应（Ⅱ）的类型是          ，化学方程式为                 ；

       反应（Ⅲ）的类型是          ，化学方程式为                 ；

  【分析】要正确推断有机物A、B、C，必须要推出D、E、F、G后才能完成。

而对E、F的推断尤为关键。

本题要以甲烷为起点自后依次向前进行逆推，确定E是CH3COONa；再从E跟稀硫酸共热生成I，说明I是CH3COOH，再从I开始逆推，确定H是CH3CHO，F是CH3CH2OH；从在AgNO3溶液中通入D出白色沉淀，继续通入D至过量，又得无色溶液，说明D是NH3；从G加入HNO3酸化后再加入AgNO3溶液，产生淡黄色沉淀，说明G是NaBr。

从A与NaOH溶液共热，生成CH3COONa和NH3，确定A为CH3COONH4；从B与NaOH溶液共热生成CH3COONa和CH3CH2OH，可确定有机物B为CH3COOCH2CH3；从C跟NaOH溶液生成CH3CH2OH和NaBr，可确定有机物C是CH3CH2Br。

  【答案】

（1）A为CH3COONH4，B为CH3COOCH2CH3，C为 CH3CH2Br  D为NH3，E为 CH3COONa，F为CH3CH2OH，G为NaBr，H为CH3CHO，I为CH3COOH。

（2）反应（Ⅰ）属于弱碱盐与强碱发生的复分解反应。

　　反应（Ⅱ）属于酯的碱性水解反应（取代反应）

　　反应（Ⅲ）属于卤代烃的水解反应（取代反应同们正确），化学方程式为：

  【点拨】三种未知有机物A、B、C在同样的反应条件下，生成的四种产物D、E、F、G相互交叉，而且两种是有机物，两种是无机物，只有既熟悉有机反应规律，又熟悉无机反应规律，既掌握正向思维，又掌握逆向思维的科学思维方法，才能做出正确的推断。

   例3 白藜芦醇的结构简式如下图所示。

它广泛存在于桑椹、花生，尤其是葡萄等食品中，它可能具有抗癌性。

能够跟1mol该化合物起反应的Br2或H2的最大用量分别是

　　A．1molBr2，1molH2       B．3.5molBr2，7molH2

　　C．3.5molBr2，6molH2     D．6molBr2，7molH2

  【分析】这是一道从定量角度考查结构与性质关系的信息给予题。

在白藜芦醇分子中含有一个“C＝C”双键，既可以跟Br2发生加成反应，也可以跟H2发生加成反应，而且物质的量之比是1︰1，如果只看到此点，便会误选选项A。

必须看到白藜芦醇分子中还有一个苯酚环，一个间苯二酚环，这个特征结构决定它能在Ni催化下跟H2发生加成反应，1mol苯环均可与3molH2发生加成，所以，1mol白藜芦醇可与7mol H2加成。

具有酚环特征决定它还可以跟Br2发生溴化反应，即在酚羟基的邻对位上发生取代，1mol苯酚可与3molBr2发生取代生成三溴苯酚（见下列左图）。

   1mol白藜芦醇分子在两个酚环上可取代上5molBr原子，耗Br25mol，连同双键加成的1mol Br2，最大耗溴量为6mol。

可表示如下列右图。

  【答案】D

  【点拨】在定性角度掌握了有机物结构与性质关系的基础上，还要从定量的高度理解有机物结构与性质的关系，把定性的分析和定量的判断结合起来，而能否做到此点，正是对本题回答正确还是错误的关键。

   例4 Nomex纤维是一种新型阻燃性纤维，它可由间苯二甲酸和间苯二胺在一定条件下以等物质的量缩聚而成。

已知间苯二甲酸和间苯二胺的结构简式如下图所示。

试写出制取Nomex纤维的化学方程式。

  【分析】本题主要考查羧基与氨基两种官能团之间发生的化学反应，在间苯二甲酸的分子中有2个羧基，在间苯二胺分子中有2个氨基，依题意给出的信息，Nomex纤维“由间苯二甲酸和间苯二胺在一定条件下以等物质的量缩聚而成。

”可知这种新型阻燃性纤维，是以两单体中羧基中的羟基与氨基中的氢原子缩合失水，形成长链状的线形高分子化合物。

  【答案】

  【点拨】这道信息迁移题意在考查羧基与氨基的缩聚反应，要把氨基酸分子间发生缩聚反应形成多肽的知识进行迁移。

为了进行这种迁移，可把间苯二甲酸和间苯二胺的结构简式的两个官能团处于一条水平线上（两基团仍处于间位位置），即如下图（左）所示。

这样，可以较为容易写出Nomex纤维的结构简式如下图（右）所示。

   例5 下列是3种有机物的结构和名称，结构式中的数字代表碳原子的编号。

　　用化合物1－氨基蒽醌为起始原料，经过3步主要反应可以得到化合物分散红3B。

（1）请在以上3个化学方程式的方框内，分别填入有关的化学式和化学式的系数。

（2）从第（Ⅱ）步反应的化学原理看，它既发生了取代反应，又发生了氧化还原反应，其中氧化剂是          ；配平的化学方程式中共转移了      mol电子。

  （3）请将反应式（Ⅲ）箭号下面的K2CO3改写在化学方程式的左端，重新另写出它的化学方程式，并配平之。

  【分析】本题以合成分散红3B染料的工艺反应为基本素材，考查有机取代反应、氧化还原反应和缩合反应的信息给予题。

　　第（Ⅰ）个反应是1－氨基蒽醌跟H2发生的取代反应，在-NH2的邻对位上的氢原子被溴所取代，生成的缺项产物是HBr。

　　第（Ⅱ）个反应是一个复杂反应的总反应，其中包括4号位上的溴被羟基取代的反应，还包括取代下来的负一价的溴被浓硫酸氧化为红棕色的溴单质，作为浓硫酸是这一反应的氧化剂，它氧化了负一价的溴后其自身还原为无色气体二氧化碳，H2SO4分子中＋6价的硫变为SO2分子中＋4价的硫，1molH2SO4分子在这一氧化还原反应中，得到2mol电子。

　　第（Ⅲ）个反应是蒽醌溴代产物中的溴被苯氧基取代的反应，从反应的无机生成物是HBr可以推断出缺项反应物是苯酚。

在此反应中，若将K2CO3写在反应物一侧，则产物中的HBr应当写为KBr和KHCO3。

  【答案】

（1）（Ⅰ）1，2，1，2，HBr（Ⅱ）2，1，2，1， Br2，1， SO2（Ⅲ）1，1，，1，1

（2）氧化剂是H2SO4，电子转移2mol。

  【点拨】蒽醌、1－氨基蒽醌和分散红3B都是学生不熟悉的有机物，这样的试题不但可以考查结构与性质的关系，还可考查考生的自学能力、推理能力和判断能力。

   例6 请认真阅读下列3个反应：

　　利用这些反应，按以下步骤可从某烃A合成一种染料中间体DSD酸。

　　请写出（A）、（B）、（C）、（D）的结构简式。

  【分析】本题给出3条信息，1条合成DSD酸的路线，要求推断出（A）、（B）、（C）、（D）4种有机物的结构简式。

第1条信息是苯的磺化反应，第2条信息是硝基苯还原为苯胺的反应，第3条信息是甲苯在NaClO作用下发生氧化、缩合生成1，2－二苯乙烯的反应。

在这三条信息中，磺化反应较为熟悉，还原反应较为生疏，氧化、缩合则十分陌生，且难度较大。

   在试题题干中的“利用这些反应，按以下步骤可从某烃A合成染料中间体DSD酸”，对于判断4种有机物是一个重要提示。

烃A是合成DSD酸的起始物，若将DSD酸分子中的-SO3H和-NH2隐去，就是1，2－二苯乙烯，利用试题给出的信息③，可以确定烃A是甲苯。

然后，依给出的DSD酸的合成路线，可以确定B为对－硝基甲苯；对－硝基甲苯的磺化产物就是有机物C：

　　将有机物C分子中的-NO2，用Fe、HCl和H2O反应产生的H2还原为-NH2，便可确定有机物D的结构简式。

　　有机物D在NaClO存在下，发生氧化、缩合反应，生成染料中间体DSD酸。

其反应过程可表示如下：

　　从而可完成对本题全部未知有机酸结构的推断。

  【答案】

   有机物A：

；有机物B：

；有机物C：

；有机物D：

。

  【点拨】本题可从最终反应产物DSD出发，从后向前依次进行倒推，先利用信息③确定D的结构；再从D出发，利用信息②确定C的结构；再从C出发，利用信息①可以确定B的结构；最后，从A硝化得到B的反应，从B是对硝基甲苯倒推出A是甲苯。

这种从最后产物作起点，采用从后向前依次倒推的逆向思维法，可以较为容易的对未知物结构的正确推断，是应当学会掌握的一种科学思维方法。

   例7 某有机物A的分子式为，与有机物等的相互转化关系如下图所示：

其中，只有既能使溴水褪色，又能跟溶液反应放出二氧化碳。

   试回答下列各问：

（1）有机物的结构简式是       ，有机物转变为说明与具有       。

转变为的三步连续的化学反应是            、            、            。

（2）有机物A的结构简式是          ，有机物A转变为的化学反应方程式是：

                      。

  （3）反应（Ⅰ）的类型是         ，反应（Ⅱ）的类型是         。

  （4）变为的化学方程式是        ，变为二元酸的化学方程式是        。

  【分析】这是一道信息给予式的未知有机物推断，试题给出的两条信息：

一是卤代烃在NaOH水溶液中发生水解反应；二是卤代烃在NaOH的乙醇溶液中发生消去反应。

读懂了这两条信息，又掌握了醇、醛、酸、酯的反应规律及相互联系，便可按下述方法进行推断。

   ①从有机物A的分子式为，符合不饱和卤代酸或酯出发，进行正向思维，即A能发生酸性水解，又能发生碱性水解，可以判断有机物A属于酯类，而且在这个酯分子中含有一个碳碳双键和一个溴原子。

至于在这个酯分子中碳碳双键和溴原子的位置，则要从A的酸性分解产物和入手，进行逆向思维才能确定。

具体思维过程是：

从经氧化反应、消去反应和酸化反应，可以转变为，说明是饱和的溴代醇，是不饱和羧酸，而且、这两种有机物均含有4个碳原子和相同的碳架。

有机物A则是由四碳不饱和羧酸与四碳饱和溴代醇所形成的酯。

对于是四碳不饱和羧酸的判断，可从试题中“既能使溴水褪色，又能跟溶液反应放出二氧化碳”完全一致，说明上述推断的正确性。

   ②从有机物A是不饱和羧酸与饱和溴代醇形成的酯出发，进行正向思维，该酯在强碱性条件下水解时，酯基和卤素均可发生水解，是不饱和羧酸盐，则是四碳的饱和二元酸，这一推断又被与NaOH反应生成，与NaOH水溶液共热生成所证实。

　　③这四种有机物的碳架结构及官能团（、－Br、－OH）的位置的确定，则要从的最终氧化产物2－甲基丙二酸出发，从后向前依次倒推，说明、均具有丁字形碳架，而且根据2－甲基丙二酸中羧基的位置，也可以确定有机物中－Br和－OH的位置和有机物中的位置，进而确定有机物A的结构，从而完成这道未知有机物的推断。

  【答案】

（1）有机物的结构简式：

　　与具有相同的丁字形碳架。

变为的三步连续化学反应是：

（2）有机物A的结构简式是：

　　有机物A变为的化学方程式是：

  （3）反应（Ⅰ）是中和反应，反应（Ⅱ）是水解反应。

  （4）变的化学方程式是：

　　变为2－甲基丙二酸的化学方程式是：

  【点拨】掌握醇、醛、酸、酯的性质及其相互关系，是推断未知物的基础，理解题中信息，选准突破口（本题是），灵活运用正向思维和逆向思想的科学思维方法，并使这两种思维方法巧妙结合在一起，才能提高解未知有机物推断的技能和技巧。

   例8 已知：

　　现有只含C、H、O的化合物A～F，有关它们的某些信息，已注明在下面的方框内。

　　①在化合物A～F中有酯的结构的化合物是（填字母代号）               。

　　②把化合物A和F的结构简式分别填入下列方框中。

  【分析】这是一道联系新情景和定量分析的未知有机物结构的推断题。

试题题干中给出以下两条新信息：

   ①含有醇羟基的有机物在乙酸酐存在跟乙酸发生酯化反应生成乙酸酯，而且生成的乙酸酯的相对分子质量比原来含有醇羟基的有机物的相对分子质量大42，即：

   ②在同一个碳原子含有两个羟基的有机物很不稳定，它们会自动失水生成含有醛基结构的有机物。

   此外，在所给出的框图中，给出了A、B、C、D、E、F六种未知有机物及其相关性质，还给出了这六种有机物间相互联系和转化的反应条件。

要做好这道未知有机物结构的推断，还要从框图中找出以下的解题信息：

   ①从有机物A能发生银镜反应，又能跟金属钠反应放出氢气，说明有机物A的分子中既含有醛基，又含有羟基。

   ②从有机物A经“选择氧化”后生成的新有机物D，不发生银镜反应，可被碱中和，说明“选择氧化”是指有机物分子中的醛基被氧化为羧基的反应，“选择”二字的含意在于同时含有醛基和羟基的有机物只有醛基被氧化，羟基不被氧化。

上述分析，可从B经选择氧化变为C，C又经酯化变为F，可以得到进一步证实。

   ③含有羟基和羧基双官能团的有机物（本题中的羧基由醛基经“选择氧化”而来），跟乙酸、乙酸酐反应时，是该有机物分子中醇羟基的酯化反应；当有机物跟乙醇、浓硫酸反应时，是该有机物分子中羧基的酯化反应。

   ④含有醛基、羟基的有机物A，经醇羟基酯化转变为B，又经选择氧化醛基变为羧基生成有机物C，再经羧基酯化变为最终有机物F，在有机物F中，不含有羟基、醛基和羧基，它们已全部转变为酯基。

上述分析，可从A→D→E→F可以加以证实。

   现在的问题是如何把试题给出的两条信息，与框图中给出的四条信息相结合，这是突破这道有机物结构题的关键。

具体地说，就是要抓住有机物C的相对分子质量是190，有机物D的相对分子质量是106，两种有机物的相对分子质量之差为：

　　而这个差值仅仅由于该有机物分子中醇羟基跟乙酸、乙酸酐的酯化反应所造成。

把此点理解与试题题干给出的第一条信息乙醇跟乙酸酯化的相对分子质量之差是42相对照，可以确定在有机物A的分子中含有的羟基个数是：

84÷42＝2

　　又据题干给出的第二条信息：

同碳二羧基化合物很不稳定，会发生“自动脱水”，说明在有机物A的分子中的2个羟基，应分别连在两个不同的碳原子上。

由于醛基是一价基，只能存在于有机物分子结构的链端，从而得出有机物A是甘油醛的正确推断。

这一分析，还可从A经“选择氧化”变为D得到证实，即从D的相对分子质量是106，可以推出有机物A的相对分子质量为：

　　只有含一个，两个－OH的甘油醛的相对分子质量为90。

  【答案】①有机物B、C、E、F均是含有酯的结构的化合物。

②有机物A和F的结构简式如右二图所示。

  【点拨】从定量高度理解给出的信息至关重要。

对于信息①乙醇与乙酸在乙酸酐存在下的酯化反应，应理解为含羟基有机物生成乙酸酯时，相对分子质量增大42（88－46），每增大相对分子质量42时，说明该未知有机物分子中含有一个羟基，相对分子质量增大84时，说明该未知有机物分子中含有两个羟基；对于信息②同碳二羟基有机物不稳会自动失水为羰基，还应理解为在有机物分子中含有两个羟基时，必然要连在不同碳原子上。

要解好这道信息迁移式的有机推断题，还要有熟练的有机基础知识，较强的自学能力和进行科学的定量思维和严格的逻辑推理能力。