人教选修5-官能团的转化讲义.doc

有机官能团突破讲义（人教选修5）全面突破（一）官能团的基础知识1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 注意区别：中学化学中常涉及到三种羟基：醇羟基、酚羟基和羧羟基。由于都是羟基,其化学性质有着相似性，因受相连基团的影响，三种羟基的化学性质又有各自的特殊性。在复习中可利用下列各题来加以区别。（1）试填写下表（能反应的打“”，不反应的打“”） Na NaOH溶液Na2CO3溶液NaHCO3溶液醇羟基酚羟基羧羟基（2）能与反应得到化学式为C7H5O3Na的溶液是（ ）A. NaOH B. NaHCO3 C. Na2CO3 D. NaCl （3）为实现以下物质的转化请用化学式填写空白处所需加入的适当试剂：_，_，_， _，_。答案：（1） Na NaOH溶液Na2CO3溶液NaHCO3溶液醇羟基酚羟基羧羟基（2）B （3）NaHCO3 NaOH或Na2CO3 Na H2SO4或其他酸 CO2 （二）官能团的衍变在复习官能团时，除对官能团的性质、检验熟悉外，还应理清各官能团的相互联系，使知识条理化、网络化。常见官能团的关系如下图所示：在此关系中应注意“烯烃”与“醇”的联系桥梁卤代烃；“糖类”与“醇”的联系桥梁葡萄糖，这两座联系桥在有机物的转化中有着重要的地位。还应注意醇醛酸转化时的结构特征和质量关系：【典型例题】例1. 胡椒酚是植物挥发油中的一种成分。关于胡椒酚的下列说法：该化合物属于芳香烃；分子中至少有7个碳原子处于同一平面；它的部分同分异构体能发生银镜反应；1mol该化合物最多可与2mol Br2发生反应。其中正确的是A. B. C. D. 解析：该题以“植物挥发油的成分胡椒酚”为载体，考查学生对有机化合物的分类、分子构型、同分异构体等基本概念以及官能团性质的理解和掌握程度。答案：C例2. 下列5个有机化合物中，能够发生酯化、加成和氧化3种反应的是（ ）CH2CHCOOH CH2CHCOOCH3 CH2CHCH2OHCH3CH2CH2OH CH3CH2CHOA. B. C. D. 解析：本题主要考查常见官能团的性质。碳碳双键、醇羟基、醛基、羧基等都是中学化学中常见的官能团，了解这些官能团的结构和特性等是有机化学学习的起码要求。所以高考试题经常会考到以上知识。醇羟基跟羧基能发生酯化反应，碳碳双键、醛基等能发生加成反应，碳碳双键、醇羟基、醛基等能被氧化。题给三种有机物都符合题设条件。答案：C。例3. 2002年瑞典科学家发现，某些高温油炸食品中含有一定量的。食品中过量的丙烯酰胺可能引起令人不安的食品安全问题。关于丙烯酰胺有下列叙述：能使酸性KMnO4溶液褪色；能发生加聚反应生成高分子化合物有4种同分异构体；能与氢气发生加成反应。其中正确的是（ ）A. B. C. D. 解析：主要考查学生对官能团的理解和熟练程度，如双键的氧化和加聚，加成；对同分异构体的理解和运用，且要熟练地运用。答案：D例4. 阿魏酸在食品、医药等方面有着广泛用途。一种合成阿魏酸的反应可表示为则下列说法正确的是A. 可用酸性溶液检测上述反应是否有阿魏酸生成B. 香兰素、阿魏酸均可与、溶液反应C. 通常条件下，香兰素、阿魏酸都能发生取代、加成、消去反应D. 与香兰素互为同分异构体，分子中有4种不同化学环境的氢，且能发生银镜反应的酚类化合物共有2种解析：本题主要考查有机物的结构与性质。A项，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的不仅有碳碳双键，酚羟基也能使其褪色；B项，酚羟基和羟基都可与NaOH和Na2CO3溶液反应；C项，它们都不能进行消去反应；D项，根据条件，其同分异构体为，综上分析可知，本题选BD项。答案：BD例5. 苄佐卡因是一种医用麻醉药品，学名为对氨基苯甲酸乙酯，它以对硝基甲苯为主要起始原料经下列反应制得：请回答下列问题：（1）写出A、B、C的结构简式：A 、B 、C 。（2）用核磁共振谱可以证明化合物C中有 种氢处于不同的化学环境。（3）写出同时符合下列要求的化合物C的所有同分异构体的结构简式（E、F、G除外）_。化合物是1，4-二取代苯，其中苯环上的一个取代基是硝基分子中含有结构的基团注：E、F、G结构如下：（4）E、F、G中有一化合物经酸性水解，其中的一种产物能与FeCl3溶液发生显色反应，写出该水解反应的化学方程式 。（5）苄佐卡因（D）的水解反应如下：化合物H经聚合反应可制成高分子纤维，广泛用于通讯、导弹、宇航等领域。请写出该聚合反应的化学方程式 。解析：（1）流程图非常简单，生成A，即为KMnO4氧化苯环上的甲基而生成羧基。AC，结合D产物，显然为A与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应。最后将硝基还原成氨基。（2）从C的结构简式看，有硝基邻、对位上的H，亚甲基和甲基上的H，共四种不同的氢谱。（3）满足要求的同分异构体必须有：取代在苯环的对位上，且含有酯基或羧基的结构。从已经给出的同分异构体看，还可以写出甲酸形成的酯，以及羧酸。（4）能与FeCl3发生显色反应的必须是酚，显然F可以水解生成酚羟基。（5）D物质水解可生成对氨基苯甲酸，含有氨基和羧基两种官能团，它们可以相互缩聚形成聚合物。答案：（1）A： B：CH3CH2OH C：（2）4（3）（4）（5）四、提分技巧综观近几年的高考，对有机化学的考查，其题型稳定，稳中有调。概括来说有以下几方面特点：1. 对有机化学基础知识的考查，其核心是以烃卤代烃醇醛羧酸酯为转化的主线；醇、醛、酸、酯转化关系：醇经氧化可转化成醛、醛被氧化生成酸、羧酸跟醇反应的产物是酯，这个转化关系的本质可表示为（其中X、R代表某种基团）：2. 对反应类型的考查，如取代、加成、加聚、缩聚、消去、氧化、还原等等；3. 对同分异构体、有机合成的考查及化学方程式的书写。重点考查有机物结构简式书写的规范性的要求和思维的全面性，如书写同分异构体的方法是（思维有序）：a、判类别：确定官能团异构（类别异构）b、写碳链：主链先长后短，支链由整到散，位置由心到边，连接不能到端（末端距离要比支链长）。c、变位置：变换官能团的位置（若是对称的，依次书写不可重复）。d、氢饱和 ：按照碳四价原理，碳剩余价键用氢饱和。e、多元取代物一般先考虑一取代，再考虑二取代、三取代等判断同分异构体种类的方法（防止重复）a、等效氢法判断烷烃一氯取代物的种类b、分类组合法确定方法：首先找出有机物结构中等效碳原子的种类，然后两两逐一组合。适用于二元取代物同分异构体的确定。c、结构特征法：充分利用有机物分子结构的对称性和等距离关系来确定同分异构体。d、换元法（变换思维角度法）五、本讲小结1. 常见官能团的引入方法：引入CC：CC或CC与H2加成；引入CC或CC：卤代烃或醇的消去；苯环上引入；引入X：a、在饱和碳原子上与X2（光照）取代；b、在不饱和碳原子上与X2或HX加成；c、醇羟基与HX取代。引入OH：a、卤代烃水解；b、醛或酮加氢还原；c、CC与H2O加成。引入CHO或酮：a、醇的催化氧化；b、CC与H2O加成。引入COOH：a、醛基氧化；b、CN水化；c、羧酸酯水解。引入COOR：a、醇酯由醇与羧酸酯化；b、酚酯由酚与羧酸酐酯化。2. 性质与结构的关系:能发生银镜反应的物质所含的官能团是：CHO 可能的物质有：醛、甲酸及其盐、甲酸酯、葡萄糖能与Na2CO3或NaHCO3反应放出CO2的物质可能含有的官能团是：COOH能发生水解反应的物质有：卤代烃、酯、二糖及多糖、蛋白质等。能发生消去反应的物质有：卤代烃、醇等。3. 由反应条件确定官能团“NaOH水溶液，加热”的反应类型可能是：卤代烃的水解、酯的水解等“稀硫酸，加热”的反应类型可能是：酯的水解，糖类的水解等“浓硫酸，加热”的反应类型可能是：醇的消去反应、酯化、硝化等“Cu，”是：醇催化、氧化的条件六、超前思维：下一讲我们将对有机合成与推断类题型进行总结与归纳，请同学们在课前完成下列的自测题：自测1. 聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好，不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等优点。聚丙烯酸酯的结构简式为 （R表示饱和烃基）。下列关于聚丙烯酸酯的说法不正确的是 A. 单体的结构简式为CH2=CH-COOR B. 不能使溴水褪色C. 能发生水解反应 D. 具有固定的熔点自测2. 已知聚酯纤维（涤纶）的结构简式如下：现以一种或多种烃为主要原料合成涤纶，则该类烃的结构简式分别为A. B. C. D. 自测3. 氢核磁共振谱是根据分子中不同化学环境的氢原子在谱图中给出的信号峰不同来确定分子中氢原子的种类的。在下列有机分子中，氢核磁共振谱中给出的信号峰数目相同的一组是（） A. B. C. D. 自测4. 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正确的是（ ）A. 茉莉醛与苯甲醛互为同系物B. 在加热和催化剂作用下加氢，每摩尔茉莉醛最多能消耗2mol氢气C. 一定条件下，茉莉醛能被银氨溶液、新制氢氧化铜等多种氧化剂氧化D. 从理论上说，202g茉莉醛能从足量银氨溶液中还原出216g银答案：自测1. D 自测2. BC 自测3. C 自测4. CD【模拟试题】（答题时间：50分钟）（一）选择题1. 奥运吉祥物福娃向世界传递着友谊与和平，有一种福娃的外用材料为纯羊毛绒，内充物为无毒的聚酯纤维（）下列说法不正确的是（ ）A. 羊毛绒与聚酯纤维的化学成分不相同B. 聚酯纤维和羊毛绒在一定条件下均能水解C. 该聚酯纤维的单体为对苯二甲酸和乙二醇D. 由单体合成聚酯纤维的反应属加聚反应2. 以下实验能获得成功的是（ ）A. 将卤代烃和氢氧化钠溶液混合加热，充分反应后，再加入硝酸银溶液观察沉淀元素的颜色可判断卤素原子B. 将铁屑，溴水，苯混合制溴苯C. 在苯酚溶液中滴入少量的溴水出现白色的沉淀D. 将铜丝在酒精灯上加热变黑后，立即伸入无水乙醇中，铜丝恢复成原来的红色3. 新兴的大脑营养学研究发现，大脑的生长发育与不饱和脂肪酸有密切关系，从深海鱼油中提取的被称作“脑黄金”的DHA就是一种不饱和程度很高的脂肪酸，它的分子中含有六个碳碳双键，学名二十六碳六烯酸，它的分子组成应是（ ）A. C25H50COOH B. C25H39COOH C. C26H41COOH D. C26H47COOH4. 心酮胺是治疗冠心病的药物，其结构简式如图，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 5. 有一系列有机物：CH3CHCHCHO；CH3CHCHCH=CHCHO；CH3（CH=CH）3CHO，在该系列有机物中，分子中碳元素的质量分数的最大值为（ ）A.95.6 B.92.3 C.85.7 D.756. 美国梅奥诊所的研究人员最近发现，绿茶中含有的EGCG（表示没食子儿茶素没食子酸酯）物质具有抗癌作用，能使血癌（白血病）中的癌细胞自杀性死亡，已知EGCG的结构式如右图所示。则下列有关EGCG的说法不正确的是（ ）A. EGCG在空气中易氧化B. EGCG遇FeCl3溶液能发生显色反应C. EGCG能与碳酸钠溶液反应，但不能放出二氧化碳D.1mol EGCG最多可与含10mol氢氧化钠的溶液完全反应（二）填空题1. （1）1mol丙酮酸（CH3COOH）在镍催化剂作用下加1mol氢气转变成乳酸，乳酸的结构简式是 。（2）与乳酸具有相同官能团的乳酸的同分异构体A在酸性条件下，加热失水生成B，由A生成B的化学反应方程式是 。（3）B的甲酯可以聚合，聚合物的结构简式是 。2. 某有机化合物A的结构简式如下：（1）A的分子式是 。（2）A在NaOH水溶液中加热反应得到B和C，C是芳香化合物。B和C的结构简式是B： ，C：_。3. 有机物X的结构简式为，若使X通过化学变化失去光学活性，可能发生的反应类型有 。A. 酯化 B. 水解 C. 氧化 D. 还原 E. 消去4. 分子式为C3H6O3的物质有多种同分异构体，请写出符合下列要求的各种同分异构体的结构简式。说明：不考虑同一碳原子上连两个羟基；乙炔、苯等分子中同类原子的化学环境相同，丙烷、丁烷等分子中同类原子的化学环境有两种。（1）甲分子中没有甲基，且1 mol甲与足量金属Na反应生成1mol H2，若甲还能与NaHCO3溶液反应，则甲的结构简式为 ；若甲还能发生银镜反应，则甲的结构简式为 。（2）乙分子中所有同类原子的化学环境相同，且不与金属Na反应，则乙的结构简式为： 。（3）丙分子中碳与氧分别有两种化学环境，氢的化学环境相同，且丙与金属Na不反应，则丙的结构简式为 。（三）解答题1. 肉桂醛是一种食用香精，它广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中。工业上可通过下列反应制备：（1）请推测B侧链上可能发生反应的类型： （任填两种）（2）请写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式： （3）请写出同时满足括号内条件下B的所有同分异构体的结构简式：（分子中不含羰基和羟基 是苯的对二取代物 除苯环外，不含其他环状结构。） 2. A、B、C、D四种有机物的化学式均为C3H6O2,试根据下列性质确定它们的化学式。A. 既能跟金属钠起反应又能跟碳酸钠溶液起反应；A_B. 既能发生银镜反应又能发生水解反应；B_C. 只能发生水解反应生成两种有机物；C_D. 既能发生银镜反应又能发生酯化反应。D_3. 根据下列变化关系：请填空：（1）A物质的名称_ 。B溶液为_，作用为_（2）写出、两步反应的化学方程式，在（ ）中标明反应类型。_（ ）_（ ）4. 某有机物的球棍模型如下图所示：（1）请写出该物质的分子式 ，结构简式 ；（2）该物质在一定条件下，可以发生水解反应，生成A、B两种物质（它们的相对分子质量关系是AB）请写出该物质发生水解反应的化学方程式：_；A有多种同分异构体，请写出具有两种不同官能团的A的同分异构体的结构简式（写出2种即可）：_；（3）1mol A分别与Na、NaOH反应，所用Na、NaOH物质的量的最大值之比是 ；（4）B可以用以下方法制得：，其中W能发生银镜反应。则I属于 反应；IV属于 反应（填反应类型）；写出W发生银镜反应的化学方程式： 5. 2005年10月12日，“神舟六号”发射成功。宇航员费俊龙、聂海胜所佩戴头盔的盔壳由聚碳酸酯制成，具有隔音、隔热、防碰撞、减震性好、质量小等特点。已知：苯酚分子中与酚羟基直接相连的碳原子的邻、对位上的氢原子有很好的反应活性，易跟某些含羰基的化合物（R、R代表烷基或H原子）发生缩合反应生成新的有机物和水。苯酚还能发生如下反应生成有机酸酯：下图是合成聚碳酸酯的过程（反应条件和部分产物未写出）：请写出：（1）X的结构简式 。（2）X和浓溴水反应时，1mol X最多能消耗Br2 mol。（3）与乙酸苯酚酯分子式相同，分子中含有苯环且属于酯的其他可能的结构简式 。6. 2003年3月，中科院蒋锡夔院士和中科院上海有机化学所计国桢研究员因在有机分子簇集和自由基化学研究领域取得重大成果，而