有机化学详解.docx

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有机化学详解

专题五有机化学

【知识要点】

一、基础知识

（一）有机物的组成、结构与性质的关系

1．有机化合物的结构理论要点

（1）有机化合物中碳元素为4价，分子里的原子按照它们各自的化合价相互结合，无

游离的价键。

（2）碳原子间可以碳碳单键，碳碳双键，碳碳叁键结合，剩余价键为氢原子或其他原

子饱和。

（3）碳碳键可以成链，亦可成环，碳链和碳键决定有机物的性质。

（4）有机物的性质不仅决定于分子组成还决定于分子结构、分子中官能团相互影响。

2．有机物的溶解性和沸点

（1）有机物的溶解性：

①大部分有机物不溶于水，而十二碳以下的醇、醛、酸可以溶于水；多羟基的物质如多

元醇可以溶于水。

②有机物中不溶于水的物质可以分为两类：

一类：

不溶于水比水轻的（浮于水面的）如：

液态的烃类[烷、烯、炔、芳香烃（苯及

苯的同系物）]；油脂、汽油等。

二类：

不溶于水比水重的（沉于水底的）如：

多卤代物、苯的溴代物、硝基苯、四氯化

碳等。

（2）有机物的溶、沸点：

①有机物由于是分子晶体，结构决定有机物熔、沸点较低（靠分子间作用力结合）。

②有机物随着碳原子数的递增，熔、沸点逐渐升高。

③在同类同碳的有机物中，支链越多其熔、沸点越低。

④烷、烯、炔（同碳、无支链时）熔、沸点逐渐升高。

根据以上的溶、沸点规律可以推断结构，也可以通过结构确定熔、沸点和常温下的状态。

3．有机物的结构特点与反应的关系

（1）能发生银镜反应或能与新制Cu（OH）2反应产生红色Cu2O沉淀的物质的结构特点

——含醛基，如①醛、②甲酸、③甲酸甲酯、④甲酸盐、⑤葡萄糖、⑥麦芽糖。

（2）能被氧化（具有还原性、可燃性除外）的有机物的结构特点：

一般含—CH、—

OH、

等。

较为特殊的有：

苯的同系物被酸性KMnO4氧化成酸。

（3）能发生加成反应（如H2、Br2等）的有机物的结构特点：

一般含

、

—CHO、苯环等。

（二）有机物的同分异构和命名

1．有机物的同分异构

（1）有机物同分异构体的类型

①碳链异构：

②位置结构：

③官能团导构：

④其他异构：

注：

同碳原子数的下列物质互为同分异构体：

烯与环烷烃互为同分异构体；炔与二烯烃、

环烯烃互为同分异构体；醇与醚互为同分异构体；醛与酮、醛与烯醇互为同分异构体；羧酸

与酯、羧酸与羟基醛互为同分异构体；葡萄糖与果糖、麦芽糖与蔗糖互为同分异构体；氨基

酸和硝基化合物互为同分异构体。

（2）同分异构体的书写规则

①烷烃同分异构体的书写规则

烷烃只有碳链异构，书写时要注意写全面不要写重，一般可按下列规则书写：

成直链，一条线；摘一碳，挂中间；往边排，不到端；摘两碳，成乙基；二甲基，同邻

间；不重复，要写全。

例：

写出C7H16的所有同分异构体的结构简式。

（i）写出最长的碳链（用碳架表示，下同）：

C—C—C—C—C—C—C

（ii）拿下1个碳原子作为支链并变换连接的位置：

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（iii）拿下2个碳原子依次变换连接的位置与支链碳原子的连接方式：

（iv）拿下3个碳原子，依次变换支链位置与连接方式：

②不饱和烃同分异构体书写规则

相同碳原子个数烯烃或炔烃同分异构体数目比相应烷烃多，这是因为烯或炔既存在着碳

链异构，又存在着不饱和键位置异构。

因此烯烃或炔烃同分异构体书写规则是：

A．先写出相应烷烃的同分异构体的结构简式；

B．从相应烷烃的同分异构体的结构简式出发，变动不饱和键的位置。

例：

写出符合分式子C5H10所有烯烃的同分异构体结构简式。

先写出戊烷的同分异构体的结构简式，解决碳链异构，再从相应烷烃出发，变动不饱和

键位置解决不饱和键位置异构。

为简便起见只写碳架：

→不能异出相应的烯烃

因此，C5H10所有烯烃的同分异构体共有5种：

CH3CH2CH2CH═CH2CH3CH2CH═CHCH3（CH3）2CHCH═CH2

CH2═C（CH3）CH2CH3（CH3）2C═CHCH3

如果包括环烷烃，还有5种：

③烃的衍生物同分异构体书写规则

准确、完全地写出烃的衍生物同分异构体结构式的方法一般按官能团异构→碳链异构→

官能团位置异构的顺序规律来书写。

例：

写出C5H12O的所有同分异构体的结构简式

（i）官能团异构：

根据通过CnH2n+2O，在中学知识范围内可知是醇或醚。

（ii）碳链异构：

5个碳原子的碳链有三种连接方式：

（iii）位置异构：

对于醇类，在碳链各碳原子上连羟基，用“↓”表示能连的不同位置。

对于醚类，位置异构是因氧的位置不同引起的：

分析知共有8种醇和6种醚总共14种同分异构体，然后将碳的骨架改写成结构简式。

2．有机物的命名

（1）烷烃的系统命名原则

可归纳出以下6个字“一长、二多、三小”，“长”即选择最“长”的碳链作主链，“多”

指当碳原子数一样多的最长链有多个时，选择含取代基数最“多”的一条作主链；“小”是

指取代基所在碳的原子序号要尽可能“小”，若有两个不同取代基分别在离两端位序相同的

碳原子上，应按照碳原子数少的取代基，使其所在碳原子的位序“小”，也可按下列口诀记

忆：

选主链，称其烷；

编号码，定支链；

取代基，写在前；

记位置，连短线；

不同基，简在前；

相同基，用二、三……

（2）烯烃、炔烃的命名原则

烯烃和炔烃的命名原则基本上和烷烃类似，但有一条基本原则：

一切必须服从官能团，

即必须选择包括：

在内有最长碳链为主链，且编号时必须使不饱和

碳原子编号最小。

（3）芳香烃的命名原则

芳香烃应按邻、对、间来命名，若多个环时可以按以下方法信息命名。

如图：

（4）烃的衍生物命名原则

烃的衍生物命名的基本原则是：

以含有官能团最长的碳链为主链；离官能团最近的一端

开始编号；命名时要标明官能团的位置。

对于—X、—NO2官能团，命名时作为取代基；

对于—OH、—CHO、—COOH官能团，命名时称为某醇、某醛、某酸。

（三）有机化学反应的基本类型和衍生关系

1．有机化学反应的基本类型

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（1）取代反应

A．卤代

B．硝化

C．磺化

（2）加成反应

A．加氢：

CH2═CH2+H2CH3CH3

B．加X2：

C．加水：

CH2═CH2+H—OH⎯⎯催⎯化剂⎯⎯→

加热加压C2H5OH

D．加卤化氢：

（3）氧化反应

（4）还原反应

（5）消去反应

（6）酯化反应

（7）水解反应

（8）脱水反应

（9）加聚反应

（10）缩聚反应

分析和判断一个具体的反应究竟属何种类型的反应，除必须深刻理解上述各反应的定义

外，还需要注意以下几个问题。

①反应发生在哪一个化学键上。

反应发生在不同的化学键上，其反应类型可能不同，例

如：

乙醇分子中

当a、b键同时断裂时，发生的是消去反应，当c键断裂时其反应类型为取代反应，在

一定条件下，c、d键同时断裂，发生的是氧化反应。

②注意反应条件

相同的反应物在不同条件下的反应，其产物可能不同，反应类型亦可能不同。

例如：

CH3CH2OH与浓H2SO4共热至170℃生成物是CH2═CH2，反应类型为消去反应。

共热至

140℃，生成物是乙醚，反应类型为取代反应。

③与我们看问题的角度有关

对于同一反应，由于看问题的角度不同，亦可能得出不同的结论。

例如：

CH3CHO催化

加氢得到CH3CH2OH既可看作是加成反应又可看作是还原反应。

2．烃及烃的衍生物的相互转化关系

（四）有机化学简单计算

有机中计算涉及到的是相对分子质量及确定分子式；有机通式及燃烧通式的应用及计

算。

1．气态烃与氧气混合后的燃烧规律

（1）完全燃烧：

根据所给的CxHy，烃的通式，完全燃烧生成CO2和H2O（温度恢复到

常温时）。

H2O为液态，反应前比反应后的体积一定大，因为H2O为液态。

若完全燃烧后（温

度在100℃以上时）产生H2O为气态，则有以下规律：

①y=4总体积不变△V=0

②y<4总体积减小

③y>4总体积增大

根据此规律可以计算出烃中的H数，从而推导碳数，确定化学式。

（2）不完全燃烧：

根据题意信息，应该认真的分析烃和氧的关系，若氧气不足就有CO

的生成，造成三种情况的发生：

①完全燃烧，生成物有CO2无CO，烃无剩余，氧有剩余。

②不完全燃烧，氧不足量，生成物中有CO、CO2两种碳的氧化物。

③不完全燃烧，氧不足量，生成物中只有CO无CO2。

在讨论此问题时，应该抓住列方程的方法，将两个方程式加合在一起进行计算。

如：

利用上面方程式，计算出任意的量或比值关系。

此问题与O2的量有着密切的关系。

2．烃和烃的衍生物燃烧规律

（1）不同的有机物若完全燃烧时，生成CO2和H2O的质量比或物质的量比相同，则它

们的分子式中C、H原子个数比相同。

（2）若有机物分子式为CnH2n或CnH2nO、CnH2nO2完全燃烧时生成CO2和H2O的物质

的量之比为1∶1。

（3）最简式相同的的机物，不论以任何比例混合，只要混合物的质量一定，它们燃烧

耗氧量及生成CO2总量为常数。

（4）烃的燃烧，决定耗氧的因素有：

①等物质的量时，分子中碳原子越多耗氧越多；

②等质量时，分子中每个碳原子分配的氢原子越多（即氢的质量分数越大），耗氧越多。

（5）烃的含氧衍生物燃烧耗氧量的计算方法：

①从化学式中除去CO2的成分，剩余部分的耗氧量即原物质的耗氧量。

如：

②从化学式中除去H2O的成分，剩余部分的耗氧量即原物质的耗氧量。

如：

二、拓展延长

1．有机物的推断

（1）符合一定碳氢比的有机物

①C∶H=1∶2的有机物有：

单烯烃、果糖、葡萄糖、甲酸甲酯、乙酸、甲醛。

②C∶H=1∶1的有机物有：

乙炔、苯、苯乙烯、苯酚。

③C∶H=1∶4的有机物有：

甲烷、甲醇、尿素。

（2）有机物的不饱和度（Ω）

把有机物的分子式与烷烃的通式比较，每缺少二个氢就是一个不饱和度，若有机物化学

式为CnHm，则

①若有机物分子中含一个C═C或C═O，Ω=1；

②若有机物分子中含一个环，Ω=1；

③若有机物分子中含一个C≡C，Ω=2；

④若有机物分子中含一个，Ω=4；

⑤有机物分子中的卤原子取代基，可视为氢原子计算不饱和度。

如，

Ω=4；

⑥立体封闭有机物分子不饱和度的计算规律：

其环的不饱和度比面数少。

如：

立方烷面数为6，

Ω=5，化学式为C8H8；

如：

棱晶烷面数为5，

Ω=4，化学式为C6H6；

有机物不饱和度的应用：

①应用不饱和度推断物质的分子式：

Ω=双键数+叁键数×2+环数

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例如：

的分子式可用下列方法确定：

根据结构式先确定碳数为C21，若是饱和的则H应该是44，但有五个环，七个双键，所

以不饱和度是：

5+7=12，缺H数为24个，所以，化学工工业区C21H20O5。

②利用不饱和度判断同分异构体：

如，

根据此结构式判断下列物质哪些不属于同分异构体。

先根据所给的结构简式确定分子式，然后根据分子式确定同分异构体。

此结构式缺H

数为：

①2个环，2×2=4；②碳氧双键缺2个氢，共缺H为6个，所以，化学式为C10H16O。

根据化学式和不饱和度确定同分异构体，A.C10H18O，B.C10H16O，C.C10H16O，D.C10H18O，

判断结果不属于上述信息给的物质的同分异构体的是：

A、D。

（3）有机物推断的一般方法

①根据有机物通式推断；

②根据有机物不饱和度推断；

③根据有机物特殊性质及衍生关系推断。

2．有机物的合成

（1）重要有机物的反应规律

①醇的消去和氧化：