烃的含氧衍生物.docx

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烃的含氧衍生物

第三节　烃的含氧衍生物

考纲定位　1.掌握醇、酚、醛、羧酸、酯的结构与性质，以及它们的相互转化。

2.掌握有机分子中官能团之间的相互影响。

3.了解衍生物的重要应用以及烃的衍生物的合成方法。

4.根据信息能设计有机化合物的合成路线。

考点1|醇与酚

（对应学生用书第216页）

[考纲知识整合]

1．醇、酚的概念

（1）醇是羟基与烃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CnH2n＋1OH（n≥1）。

（2）酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物，最简单的酚为

。

（3）醇的分类

提醒：

（1）醇与酚的官能团均为羟基（—OH）；　

（2）—OH与链烃基相连构成醇，如

；—OH与苯环直接相连构成酚，如

。

2．醇、酚的物理性质

（1）醇的物理性质及变化规律

①溶解性

低级脂肪醇易溶于水。

②密度

一元脂肪醇的密度一般小于1g·cm－3。

③沸点

a．直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高。

b．醇分子间存在氢键，所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远远高于烷烃。

（2）苯酚的物理性质

①纯净的苯酚是无色晶体，有特殊气味，易被空气氧化呈粉红色。

②苯酚常温下在水中的溶解度不大，当温度高于65_℃时，能与水混溶，苯酚易溶于酒精。

③苯酚有毒，对皮肤有强烈的腐蚀作用，如果不慎沾到皮肤上，应立即用酒精洗涤。

3．醇、酚的结构与化学性质

（1）醇的结构与化学性质

以乙醇

为例

试剂及条件

断键位置

反应类型

化学方程式

Na

①

置换

2C2H5OH＋2Na―→2C2H5ONa＋H2↑

HBr，加热

②

取代

C2H5OH＋HBr

C2H5Br＋H2O

O2（Cu），

加热

①③

氧化

2C2H5OH＋O2

2CH3CHO＋2H2O

浓硫酸，

170℃

②④

消去

C2H5OH

CH2===CH2↑＋H2O

浓硫酸，

140℃

①②

取代

2C2H5OH

C2H5OC2H5＋H2O

CH3COOH

（浓硫酸，

加热）

①

取代

（酯化）

CH3COOH＋C2H5OH

CH3COOC2H5＋H2O

（2）酚的结构与化学性质

由于苯环对羟基的影响，酚羟基比醇羟基活泼；由于羟基对苯环的影响，苯酚中苯环上的氢原子比苯中的氢原子活泼。

①弱酸性

苯酚电离方程式为C6H5OH

C6H5O－＋H＋，俗称石炭酸，但酸性很弱，不能使石蕊试液变红。

苯酚与NaOH反应的化学方程式：

②苯环上氢原子的取代反应

苯酚与饱和溴水反应，产生白色沉淀，反应的化学方程式为

该反应能产生白色沉淀，常用于苯酚的定性检验和定量测定。

③显色反应

苯酚跟FeCl3溶液作用显紫色，利用这一反应可检验苯酚的存在。

④氧化反应：

苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色；易被酸性高锰酸钾溶液氧化；容易燃烧。

⑤缩聚反应制酚醛树脂

[高考命题点突破]

命题点1　醇、酚的结构及其性质

　（2018·泰安模拟）薰衣草醇的分子结构如图所示，下列有关薰衣草醇的说法不正确的是（　　）

A．分子式为C10H16O

B．含有两种官能团

C．能使酸性高锰酸钾溶液褪色

D．能发生取代反应、加成反应

A　[分子式为C10H18O，A错误；含有碳碳双键和羟基，B正确；含有碳碳双键和—CH2OH，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C正确；有碳碳双键能发生加成反应，含有羟基能和羧酸发生酯化反应（取代反应），D正确。

]

1.（2017·合肥高三段考）山萘酚（Kaempferol）结构简式如图所示，且大量存在于水果、蔬菜、豆类、茶叶中，具有多种生物学作用，如抗氧化、抑制肿瘤生长及保护肝细胞等作用。

下列有关山萘酚的叙述正确的是（　　）

【导学号：

97500201】

A．结构式中含有羟基、醚键、酯基、碳碳双键

B．可发生取代反应、水解反应、加成反应

C．可与NaOH反应，不能与NaHCO3反应

D．1mol山萘酚与溴水反应最多可消耗4molBr2

C　[根据该有机物的结构简式可知不含酯基，A错误；该有机物含有酚羟基、醇羟基、酮基能发生取代反应、加成反应，不能发生水解反应，B错误；该有机物含有酚羟基，能与NaOH反应，不能与NaHCO3反应，C正确；酚羟基的邻位、对位的H原子能被Br原子取代，碳碳双键可以与Br2发生加成反应，所以1mol山萘酚与溴水反应最多可消耗5molBr2，D错误。

]

2．下列关于有机化合物M和N的说法正确的是（　　）

A．等物质的量的两种物质跟足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的量一样

多

B．完全燃烧等物质的量的两种物质，生成二氧化碳和水的量分别相等

C．一定条件下，两种物质都能发生酯化反应和氧化反应

D．N分子中，可能在同一平面上的原子最多有14个

C　[M分子中的醇羟基不能与NaOH溶液反应，而N分子中的酚羟基能够与NaOH溶液反应，故消耗NaOH的量不相等，A错误；两种分子中的碳、氧原子数目相同而氢原子数目不同，故完全燃烧等物质的量的两种物质，生成水的量不相等，B错误；N分子中，所有原子均可能在同一平面上，即可能共面的原子最多有18个，D错误。

]

3．下列四种有机物的分子式均为C4H10O。

（1）能被氧化成含相同碳原子数的醛的是________。

（2）能被氧化成酮的是________。

（3）能发生消去反应且生成两种产物的是________。

【解析】　能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“—CH2OH”，②和③符合题意；能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“

”，①符合题意；若与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的氢原子类型不同，则发生消去反应时，可以得到两种产物，①符合题意。

【答案】　

（1）②③　

（2）①　（3）①

（1）醇催化氧化规律

醇类的催化氧化的反应情况与跟羟基相连的碳原子上的氢原子个数有关。

（2）醇消去反应的规律

醇分子中，连有羟基（—OH）的碳原子必须有相邻的碳原子，并且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时，才可发生消去反应，生成不饱和键。

表示为

（3）酚与溴水反应的定量关系

酚分子中与—OH处于邻、对位上的氢原子可以被—Br取代，而间位上的氢原子不可以被—Br取代。

命题点2　醇与酚的同分异构体分析

4．某些芳香族化合物与

互为同分异构体，其中与FeCl3溶液混合后显色和不显色的种类分别有（　　）【导学号：

97500202】

A．2种和1种　　　　B．2种和3种

C．3种和2种D．3种和1种

C　[同分异构体中与FeCl3溶液混合后显色的有3种，分别为

；不显色有2种，分别为

。

]

5．已知香豆素的结构简式为

，写出符合下列条件的香豆素的同分异构体的结构简式为________________________。

①含苯环且苯环上只有两个取代基

②能使氯化铁溶液呈紫色

③能发生银镜反应

【解析】　根据题中条件可知结构中含酚羟基和醛基（—CHO）。

类别

脂肪醇

芳香醇

酚

官能团

—OH

—OH

—OH

结构

特点

—OH与链烃基相连

—OH与芳香烃侧链上的碳原子相连

—OH与苯环直接相连

特性

将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生（生成醛或酮）

遇FeCl3溶液显紫色

考点2|醛、羧酸和酯

（对应学生用书第218页）

[考纲知识整合]

1．醛

（1）醛：

醛是由烃基与醛基相连而构成的化合物，官能团为醛基（—CHO），饱和一元醛的分子通式为CnH2nO（n≥1）。

（2）甲醛、乙醛的分子组成和结构

分子式

结构简式

官能团

甲醛

CH2O

HCHO

—CHO

乙醛

C2H4O

CH3CHO

（3）甲醛、乙醛的物理性质

颜色

状态

气味

溶解性

甲醛

无色

气体

刺激性

气味

易溶于水

乙醛

液体

与水、乙醇等互溶

（4）醛的化学性质

醛类物质既有氧化性又有还原性，其氧化、还原关系为（R—CH2OH）醇

醛（R—CHO）

羧酸（R—COOH）。

以乙醛为例在横线上写出有关化学方程式。

①氧化反应：

a．银镜反应：

CH3CHO＋2Ag（NH3）2OH

CH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O；

b．与新制Cu（OH）2悬浊液反应：

CH3CHO＋2Cu（OH）2＋NaOH

CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O；

c．催化氧化反应：

2CH3CHO＋O2

2CH3COOH；

d．乙醛可被酸性KMnO4溶液氧化生成乙酸，醛类可使酸性KMnO4溶液褪色。

②还原反应：

与氢气的加成反应

CH3CHO＋H2

CH3CH2OH。

提醒：

（1）醛基只能写成—CHO或

，不能写成—COH。

（2）醛与新制的Cu（OH）2悬浊液反应时碱必须过量且应加热煮沸。

　（3）银镜反应口诀：

银镜反应很简单，生成羧酸铵，还有一水二银三个氨。

（5）醛的应用和对环境、健康产生的影响

①醛是重要的化工原料，广泛应用于合成纤维、医药、染料等行业。

②35%～40%的甲醛水溶液俗称福尔马林；具有杀菌（用于种子杀菌）和防腐性能（用于浸制生物标本）。

③劣质的装饰材料中挥发出的甲醛是室内主要污染物之一。

④甲醛与苯酚发生缩聚反应生成酚醛树脂。

提醒：

几个定量关系

（1）

（2）

2．羧酸

（1）概念：

由烃基与羧基相连构成的有机化合物。

（2）官能团：

羧基（—COOH）。

（3）通式：

饱和一元羧酸的分子式为CnH2nO2（n≥1），通式可表示为R—COOH。

（4）甲酸和乙酸的分子组成和结构

分子式

结构简式

官能团

甲酸

CH2O2

HCOOH

—CHO、—COOH

乙酸

C2H4O2

CH3COOH

—COOH

（5）化学性质（以乙酸为例）

①酸的通性：

乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，在水溶液里的电离方程式为CH3COOH

CH3COO－＋H＋。

写出一个证明乙酸比碳酸酸性强的化学方程式

2CH3COOH＋CaCO3===（CH3COO）2Ca＋CO2↑＋H2O。

②酯化反应：

CH3COOH和CH3CH

OH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH＋CH3CH

OH

CH3CO18OC2H5＋H2O。

（6）乙酸乙酯的实验室制法实验问题

3．酯

（1）概念：

羧酸分子羧基中的羟基被—OR′取代后的产物，表示为

可简写为RCOOR′。

（2）官能团：

或—COO—。

（3）常见低级酯的物理性质：

具有芳香气味的液体，密度一般比水的小，难溶于水，易溶于有机溶剂。

（4）酯的化学性质——水解反应

提醒：

酯的水解反应为取代反应；在酸性条件下为可逆反应；在碱性条件下，能中和产生的羧酸，酯的水解平衡右移，水解程度增大。

[高考命题点突破]

命题点1　醛的结构、性质和醛基的检验

1．（2018·昆明模拟）茉莉醛具有浓郁的茉莉花香，其结构简式如图所示。

关于茉莉醛的下列叙述错误的是（　　）

A．在加热和催化剂作用下，能被氢气还原

B．能被酸性高锰酸钾溶液氧化

C．在一定条件下能与溴发生取代反应

D．不能与溴化氢发生加成反应

D　[分子中含有碳碳双键、苯环、醛基，在一定条件下，可以与氢气发生加成反应被还原，A正确；分子中含有碳碳双键、醛基等，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，B正确；含有苯环、烃基，在一定条件下能与溴发生取代反应，C正确；含有碳碳双键，能与溴化氢发生加成反应，D错误。

]

2．有机物A是合成二氢荆芥内酯的重要原料，其结构简式为

，下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是（　　）

A．先加酸性高锰酸钾溶液，后加银氨溶液，微热

B．先加溴水，后加酸性高锰酸钾溶液

C．先加银氨溶液，微热，再加入溴水

D．先加入新制氢氧化铜悬浊液，加热至沸，酸化后再加溴水

D　[A中先加酸性高锰酸钾溶液，醛基和碳碳双键均被氧化，B中先加溴水，醛基被氧化、碳碳双键发生加成反应，A、B错误；C中若先加银氨溶液，可检验醛基，但考虑到银氨溶液显碱性，若不酸化直接加溴水，则无法确定A中是否含有碳碳双键。

]

与新制[Ag（NH3）2]OH溶液反应

与新制Cu（OH）2悬浊液反应

注

意

事

项

（1）试管内壁必须洁净；

（2）银氨溶液随用随配，不可久置；

（3）水浴加热，不可用酒精灯直接加热；

（4）乙醛用量不宜太多，一般加3滴；

（5）银镜可用稀HNO3浸泡洗涤除去

（1）新制Cu（OH）2悬浊液要随用随配，不可久置；

（2）配制新制Cu（OH）2悬浊液时，所用NaOH必须过量；

（3）反应液直接加热煮沸

注意：

当有机物分子中

和—CHO共存检验时应先检验—CHO后，再用溴水检验

。

命题点2　羧酸与酯的结构、性质及应用

3．（2018·大庆模拟）分子式为C8H16O2的酯A，能在酸性条件下水解生成B和C，且B在一定条件下能氧化成D。

D与C互为同分异构体。

则有机物A可能的结构有（　　）

A．4种　　B．3种

C．2种D．1种

C　[A（C8H16O2）为酯类物质，A水解生成的B氧化得到D，B为醇，C为羧酸，C与D是同分异构体，B中有—CH2OH结构，根据A的分子式，B、C中都含有四个碳原子，C有2种：

CH3CH2CH2COOH、CH3CH（CH3）COOH，B有2种：

CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH（CH3）CH2OH，则A的结构可能为CH3CH2CH2COOCH2CH（CH3）CH3、CH3CH（CH3）COOCH2CH2CH2CH3，共有2种。

]

4．由下列5种基团中的2个不同基团两两组合，形成的有机物能与NaOH反应的有（　　）

①—OH　②—CH3　③—COOH　④

　⑤—CHO

A．2种B．3种

C．4种D．5种

D　[两两组合形成的化合物有10种，其中—OH与—COOH组合形成的H2CO3为无机物，不合题意。

只有

、

（甲酸）、CH3COOH、

、OHC—COOH5种有机物能与NaOH反应。

]

　聚乳酸

可在乳酸菌作用下分解，下列有关聚乳酸的说法不正确的是（　　）

A．聚乳酸是一种纯净物

B．聚乳酸的单体是

C．聚乳酸是由单体之间通过缩聚反应合成的

D．聚乳酸的单体可通过缩合反应形成环酯

A　[高分子化合物为混合物。

]

5．

（1）若将水杨酸（

）转化为

应加入过量的________溶液。

（2）欲将

转化为

，则应加入________。

（3）欲将

转化为

，则应加入或通入过量________。

【答案】　

（1）NaHCO3　

（2）H2O　（3）CO2

形成环酯和高聚酯的酯化反应

（1）多元羧酸与多元醇之间的酯化反应

（2）羟基酸自身的酯化反应

命题点3　多官能团有机物的多重性

6．聚乙炔衍生物分子M的结构简式及M在稀硫酸作用下的水解反应如图所示。

下列有关说法不正确的是（　　）

　　　　M

A．M与A均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色

B．B中含有羧基和羟基两种官能团，能发生消去反应和酯化反应

C．1molM与热的烧碱溶液反应，可消耗2nmolNaOH

D．A、B、C各1mol分别与金属钠反应，放出气体的物质的量之比为

1∶2∶2

D　[由M的结构简式及A的分子式可知二者均含有碳碳双键，均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色，A正确；由M的结构简式可知其水解后产物B（C3H6O3）的分子结构中含有羧基和羟基两种官能团，能发生消去反应和酯化反应，B正确；1molM的单体可以消耗2molNaOH，则1molM可消耗2nmolNaOH，C正确；M与A均属于高分子聚合物，1molA消耗nmol金属钠，放出气体的物质的量为

mol，D错误。

]

7．迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质，其结构简式如图所示。

下列叙述正确的是（　　）

A．迷迭香酸与溴单质只能发生取代反应

B．1mol迷迭香酸最多能和9mol氢气发生加成反应

C．迷迭香酸可以发生水解反应、取代反应和酯化反应

D．1mol迷迭香酸最多能和5molNaOH发生反应

C　[A项，分子中含碳碳双键，可发生加成反应，错误；B项，苯环、碳碳双键能与氢气发生加成反应，则1mol迷迭香酸最多能和7mol氢气发生加成反应，错误；C项，含—COOC—可发生水解反应，含—OH、—COOH可发生取代反应、酯化反应，正确；D项，酚—OH、—COOC—、—COOH均与NaOH反应，则1mol迷迭香酸最多能和6molNaOH发生反应，错误。

]

命题点4　烃及烃的衍生物的衍变关系及应用

8．从冬青中提取出的有机物A可用于合成抗结肠炎药物Y及其他化学品，合成路线如下图：

提示：

根据上述信息回答：

【导学号：

97500203】

（1）请写出Y中含氧官能团的名称：

_________________________________。

（2）写出反应③的反应类型：

_______________________________________。

（3）写出下列反应的化学方程式：

①_____________________________________________________________；

⑥_____________________________________________________________。

【解析】　

（1）Y中含氧官能团的名称是酚羟基、羧基。

（2）根据已知推断H中含硝基，所以反应③的反应类型是取代反应。

（3）由反应⑦知B为甲醇，根据反应①的条件推断A中含酯基，由Y的结构简式倒推A的结构简式为

，由反应⑥可知D为HCHO。

【答案】　

（1）羧基、酚羟基

（2）取代反应

（3）①

＋2NaOH

＋CH3OH＋H2O

⑥HCHO＋4Ag（NH3）2OH

（NH4）2CO3＋2H2O＋6NH3＋4Ag↓

考点3|有机反应类型的判断

（对应学生用书第221页）

[考纲知识整合]

常见有机反应类型与有机物类别的关系

基本类型

有机物类别

取代反应

卤代反应

饱和烃、苯和苯的同系物、卤代烃等

酯化反应

醇、羧酸、糖类等

水解反应

卤代烃、酯、低聚糖、多糖、蛋白质等

硝化反应

苯和苯的同系物等

磺化反应

苯和苯的同系物等

加成反应

烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等

消去反应

卤代烃、醇等

氧化反应

燃烧

绝大多数有机物

酸性KMnO4溶液

烯烃、炔烃、苯的同系物等

直接（或催化）氧化

酚、醇、醛、葡萄糖等

还原反应

醛、葡萄糖等

聚合反应

加聚反应

烯烃、炔烃等

缩聚反应

苯酚与甲醛、多元醇与多元羧酸等

与浓硝酸的颜色反应

蛋白质（含苯环的）

与FeCl3溶液的显色反应

酚类物质

提醒：

有机反应中加氧或去氢称氧化反应，加氢或去氧称为还原反应。

[高考命题点突破]

命题点1　根据官能团判断反应类型

1．有机物的结构简式如图所示，则此有机物可发生的反应类型有（　　）

【导学号：

97500204】

①取代　②加成　③消去　④酯化　⑤水解　⑥氧化　⑦中和

A．①②③⑤⑥　　　　B．①②③④⑤⑥⑦

C．②③④⑤⑥D．②③④⑤⑥⑦

B　[该有机物含有碳碳双键、酯基、羧基、羟基等官能团，碳碳双键可发生加成、加聚、氧化反应，酯基可以发生水解反应（属于取代反应），羧基、羟基可以发生酯化反应（属于取代反应），羟基还可发生氧化反应和消去反应，羧基还可以发生中和反应，故B项正确。

]

命题点2　根据反应条件判断反应类型

1．消去反应

（1）对于醇羟基的消去，控制反应的温度十分重要，如乙醇在浓硫酸存在下，170℃时发生消去反应生成乙烯，在140℃时发生取代反应（分子间脱水）生成乙醚（CH3CH2OCH2CH3）。

浓硫酸的作用是催化剂，同时具有脱水和吸水的作用。

（2）卤素原子的消去，必须使用相应的醇作为溶剂（非水溶剂），因为卤代烃在NaOH水溶液中发生取代反应（水解反应）生成醇。

2．取代反应

（1）烷烃发生卤代的条件：

光照。

（2）芳香烃发生苯环上卤代的条件：

催化剂（Fe）。

（3）卤代烃水解的条件：

NaOH/水溶液。

（4）醇和羧酸的酯化反应条件：

浓硫酸、加热。

（5）苯环上的硝化反应条件：

浓硝酸和浓硫酸的混酸、加热。

（6）苯环上的磺化反应条件：

浓硫酸、加热。

3．加成反应

含

或—C≡C—的加成反应：

①H2（催化剂）。

②Br2（CCl4）。

4．氧化反应

含—CHO的有机物的氧化反应：

与银氨溶液或新制Cu（OH）2悬浊液共热。

2．富马酸（反式丁烯二酸）与Fe2＋形成的配合物——富马酸铁又称“富血铁”，可用于治疗缺铁性贫血。

以下是合成富马酸铁的一种工艺路线：

（1）写出下列转化的化学方程式，并指明反应类型。

①A→B：

_________________________________________，________反应；

②B→

：

______________________________________，________反应；

③

→C：

______________________________________，________反应；

④C→

：

______________________________________，________反应。

（2）富马酸为二元羧酸，1mol富马酸与足量饱和NaHCO3溶液反应可放出________LCO2（标准状况）；富马酸的同分异构体中，同为二元羧酸的还有_________________________________________________________________

__________________________________________________（写出结构简式）。

【解析】　环己烷与氯气在光照条件下生成B为卤代烃，B发生消去反应生成环己烯，则B为

，环己烯与溴发生加成反应生成C为

，C再发生消去反应生成

，

与氯气发生取代反应生成

发生氧化反应生成

，再发生消去反应、中和反应得到

，进行酸化得到富马酸为

。

命题点3　根据反应物和产物的结构不同判断反应类型

1．加成反应

加成反应的特点：

“只上不下”，由反应物和反应特点可判断产物。

①烯烃＋H2→烷烃。

②羰基＋H2→醇。

③烯烃＋H2O→醇。

④苯环＋H2→环己烷。

2．消去反应

消去反应的特点：

“只下不上”，由饱和键变成不饱和键。

①醇

烯烃。

②卤代烃

烯烃。

3．氧化反应

氧化反应的特点：

“加氧或去氢”。

①醇

醛

酸。

②

③烯烃

双键断裂，生成相应的羧酸、醛或酮。

3．（2015·全国Ⅰ卷，改编）A（C2H2）是基本有机化工原料。

由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线（部分反