1、第第 3 3 讲讲烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物 考试要点核心素养 1.掌握醇、酚、醛、羧酸、酯的结构 与性质,以及它们之间的相互转化。 2.了解烃的衍生物的重要应用以及烃 的衍生物的合成方法。 3.根据信息能设计有机化合物的合成 路线。 1.宏观辨识与微观探析:认识烃的衍生物的多样性, 并能从官能团角度认识烃的含氧衍生物的组成、结 构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念。 2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于证据 对烃的含氧衍生物的组成、结构及其变化提出可能 的假设。能运用相关模型解释化学现象,揭示现象的 本质和规律。 第第 1 1 课时课时醇、酚的组成、结构与性质醇、酚的组成、结
2、构与性质 一、醇类 1.概念 羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物称为醇,饱和一元醇的通式为CnH2n+2O (n1)。 2.分类 3.物理性质的递变规律 物理性质递变规律 密度一元脂肪醇的密度一般小于1gcm -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 高于烷烃 水溶性 低级脂肪醇易溶于水,饱和一元醇的溶解度随着分子中碳原子数的增加而 逐渐减小 4.化学性质 醇分子发生反应时的断键位置及反应类型如下: 条件断键位置反应类型化学方程式(以乙醇为例) Naa置换2CH3CH2OH+2Na2CH
3、3CH2ONa+H2 HBr,加热b取代CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O O2/Cu,加热ac氧化 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O 浓硫酸,170bd消去 CH3CH2OHCH2CH2+H2O 浓硫酸,140ab取代 2CH3CH2OHC2H5OC2H5+H2O CH3COOH、浓硫酸,加热a取代(酯化) CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O 5.几种常见的醇 甲醇乙二醇丙三醇 俗称木精、木醇甘油 结构简式CH3OH 状态液态液态液态 溶解性易溶于水和乙醇 二、酚 1.概念 羟基与苯环直接相连而形成的化合物称为酚。 2.苯酚的组成与结构
4、 3.苯酚的物理性质 颜色、状态无色晶体,露置在空气中会因部分被氧化而显粉红色 水溶性常温下在水中溶解度不大,高于 65时与水混溶 毒性有毒,不慎沾在皮肤上应立即用酒精清洗 4.苯酚的化学性质 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 上的氢比苯中的氢活泼。 (1)弱酸性(酸性比碳酸弱) ; ; +NaHCO3。 注以上两个反应,用于苯酚的分离与提纯。 由于酸性:H2CO3C6H5OHHCO3 -,所以 与 CO2反应不会生成 Na2CO3。 (2)苯环上的取代反应 +3Br2+3HBr。 注此反应常用于苯酚的定性检验和定量测定。 (3)氧化反应:苯酚常温下常
5、呈粉红色,是被 O2氧化的结果;可使酸性 KMnO4溶液褪色; 可以燃烧。 (4)显色反应:遇 Fe 3+显 紫色,可用于检验苯酚。 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)CH3OH 和 HOCH2CH2OH 均属于醇类,二者互为同系物 () (2)所有的醇都能发生氧化反应和消去反应() (3)乙醇分子间脱水反应和酯化反应都属于取代反应() (4)和含有相同的官能团,二者化学性质相同 () (5)向苯酚钠溶液中通入少量 CO2的离子方程式为 2+H2O+CO22+CO3 2- () (6)苯酚的水溶液呈酸性,说明活泼性:酚羟基水中羟基() (7)除去苯中混有的苯酚:加入溴水、
6、过滤() (8)0.1mol 乙醇与足量的钠反应生成 0.05molH2,说明每个乙醇分子中有一个羟基() (9)将铜片在酒精灯火焰上加热后插入到无水乙醇中,放置片刻,铜片质量最终不变 () (10)CH3OH、CH3CH2OH、的沸点逐渐升高() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10) 2.现有以下物质: (1)其中属于脂肪醇的有,属于芳香醇的有,属于酚类的有。 (2)其中物质的水溶液显酸性的有。 (3)其中互为同分异构体的有。 (4)列举出所能发生反应的类型:。 答案(1)(2)(3)(4)取代反应、氧化反应、消去反应、加成 反应、显色反应 考点一考点一醇的结构
7、与性质醇的结构与性质 1.三种常见单萜类化合物的结构如图所示。下列说法正确的是() A.香叶醇和龙脑互为同分异构体,分子式均为 C10H20O B.可用金属钠鉴别香叶醇和月桂烯 C.龙脑分子中所有碳原子在同一个平面上 D.1mol 月桂烯最多能与 2molBr2发生加成反应 答案B二者分子式都为 C10H18O,互为同分异构体,A 项错误;龙脑分子中含有甲基、亚甲基和 次甲基,所有碳原子不可能共平面,C 项错误;1mol 月桂烯中含 3mol 碳碳双键,则可与 3molBr2发 生加成反应,D 项错误。 2.下表三种物质的分子式已知,均能与钠发生反应,且有多种同分异构体,请分别写出符合要求 的
8、同分异构体的数目。 分子式C4H10OC5H12OC8H10O(芳香族) (1)能被氧化成醛 (2)能被氧化成酮 (3)能发生消去反应且生成两种烯烃 (4)能发生消去反应且只生成一种烯烃 答案(1)244(2)131(3)130(4)342 名师总结 醇的消去反应和催化氧化反应规律 (1)醇的消去反应规律 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,才可发生消去反应,生成不饱和键。表示如下: +H2O 如 CH3OH、不能发生消去反应。 (2)醇的催化氧化反应规律 醇的催化氧化的反应情况与羟基(OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。 考点二考点
9、二酚的结构与性质酚的结构与性质 1.某化妆品的组分 Z 具有美白功效,原来从杨树中提取,现可用如下反应制备。下列有关叙述正 确的是() + A.Z 的分子式为 C14H12O2 B.X、Y 分子中所有原子都可能处于同一平面 C.Y 的苯环上二溴代物共有 10 种 D.X、Y 和 Z 均能使溴水褪色且褪色原理相同 答案BZ 的分子式为 C14H14O2,故 A 错误;苯环是平面结构,碳碳双键也是平面结构,Y 分子中苯 环和碳碳双键的两个平面可能重合,所以 X、Y 分子中所有原子都可能处于同一平面,故 B 正确; 根据 Y 结构的对称性,给苯环上的碳原子做标记,连接乙烯基的碳原子为 1 号碳原子,
10、其余碳原 子按顺序分别进行标记,溴原子连接的碳原子的位置分别有 2,3、2,4、2,5、2,6、3,4、3,5 共 6 种,故 C 错误;X 和 Z 中含有酚羟基,能和溴水发生取代反应,Y 中含有碳碳双键,能和溴水发生 加成反应,它们的褪色原理不同,故 D 错误。 2.A 和 B 两种物质的分子式都是 C7H8O,它们都能跟金属钠反应放出氢气。A 不溶于 NaOH 溶液,而 B 能溶于 NaOH 溶液。B 能使适量溴水褪色,并产生白色沉淀,而 A 不能。B 苯环上的一溴代物有 两种结构。 (1)写出 A 和 B 的结构简式:A 为;B 为。 (2)写出 B 与 NaOH 溶液发生反应的化学方程
11、式:。 (3)写出 A 与金属钠反应的化学方程式:。 与足量金属钠反应生成等量 H2,分别需 A、B、H2O 三种物质的物质的量之比为。 答案(1) (2)+NaOH+H2O (3)2+2Na2+H2111 1.(2020 课标,8,6 分)紫花前胡醇()可从中药材当归和白芷中提取得到,能提 高人体免疫力。有关该化合物,下列叙述错误的是() A.分子式为 C14H14O4 B.不能使酸性重铬酸钾溶液变色 C.能够发生水解反应 D.能够发生消去反应生成双键 答案BA 项,由紫花前胡醇的键线式可知,该有机物的不饱和度为 8,一个分子中含 14 个碳原 子,故其分子式为 C14H14O4,正确;B
12、项,该有机物中含有醇羟基,且羟基所连碳原子上有氢原子,能 发生氧化反应,故能使酸性重铬酸钾溶液变色,错误;C 项,该有机物中含有酯基,能够发生水解反 应,正确;D 项,该有机物中含有醇羟基,且其中一个-碳原子上有 2 个氢原子,故能够发生消去 反应生成双键,正确。 2.(2020 课标,8,6 分)金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物,结 构式如下: 下列关于金丝桃苷的叙述,错误的是() A.可与氢气发生加成反应B.分子含 21 个碳原子 C.能与乙酸发生酯化反应D.不能与金属钠反应 答案DA 项,金丝桃苷分子中存在苯环及碳碳双键,它们都能与氢气发生加成反应,正确;B 项
13、, 根据题给结构式可知,此有机物分子中共有 21 个碳原子,正确;C 项,此有机物分子中存在羟基, 可以与乙酸发生酯化反应,正确;D 项,无论是酚羟基还是醇羟基,都能与金属钠反应产生 H2,错误。 3.(2020 课标,36,15 分)维生素 E 是一种人体必需的脂溶性维生素,现已广泛应用于医药、营 养品、化妆品等。天然的维生素 E 由多种生育酚组成,其中-生育酚(化合物 E)含量最高,生理 活性也最高。下面是化合物 E 的一种合成路线,其中部分反应略去。 已知以下信息: a) b)+ c) 回答下列问题: (1)A 的化学名称为。 (2)B 的结构简式为。 (3)反应物 C 含有三个甲基,其
14、结构简式为。 (4)反应的反应类型为。 (5)反应的化学方程式为。 (6)化合物 C 的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有个(不考虑立体异构体,填 标号)。 ()含有两个甲基;()含有酮羰基(但不含 CCO);()不含有环状结构。 (a)4(b)6(c)8(d)10 其中,含有手性碳(注:连有四个不同的原子或基团的碳)的化合物的结构简式 为。 答案(1)3-甲基苯酚(或间甲基苯酚) (2) (3) (4)加成反应 (5)+H2 (6)c 解析(1)A 的结构简式为,属于酚类化合物,甲基连在 3 号碳原子上(羟基的间位),故 A 的化学名称为 3-甲基苯酚(或间甲基苯酚)。 (2)由已知信息
15、 a)可知,中的两个甲基是经反应中甲基取代 A 中苯环上羟基邻位上 的氢原子得到的,结合 B 的分子式可推出其结构简式为。 (3)结合已知信息 b),反应应是 C 分子中与羰基相连的不饱和碳原子先与发生加成反应, 后发生消去反应形成碳碳双键;反应物 C 中有 3 个甲基,由的结构可推出 C 的结构简式 为。 (4)由已知信息 c)可知,反应属于加成反应,D 的结构简式为。 (5)由反应产物的结构简式()可知,D 分子中的碳碳三键与 H2发生加成反应得到碳碳双 键。 (6)满足条件的 C 的同分异构体共有 8 种结构,如下: 、 、 、 ,其中含有手性碳原子的是。 4.(2020 天津,14,1
16、8 分)天然产物 H 具有抗肿瘤、镇痉等生物活性,可通过以下路线合成。 已知:+(Z=COOR,COOH 等) 回答下列问题: (1)A 的链状同分异构体可发生银镜反应,写出这些同分异构体所有可能的结 构:。 (2)在核磁共振氢谱中,化合物 B 有组吸收峰。 (3)化合物 X 的结构简式为。 (4)DE 的反应类型为。 (5)F 的分子式为,G 所含官能团的名称为。 (6)化合物 H 含有手性碳原子的数目为,下列物质不能与 H 发生反应的是(填序 号)。 a.CHCl3b.NaOH 溶液 c.酸性 KMnO4溶液d.金属 Na (7)以和为原料,合成,在方框中写出路线流程图(无机试 剂和不超过
17、 2 个碳的有机试剂任选)。 答案(1)H2CCHCH2CHO、 (2)4 (3) (4)加成反应 (5)C13H12O3羰基,酯基 (6)1a (7) 解析(1)符合条件的 A 的同分异构体分子中含有碳碳双键和醛基,可得结构简式为 CH2CHCH2CHO、,其中存在顺反异构体。(2)化合 物 B 分子中有 4 种氢原子,核磁共振氢谱中有 4 组吸收峰。(3)CD 为酯化反应,由 D 逆推知 X 为。(4)结合题给已知信息可知 DE 为加成反应。(5)由 F 的结构简式可知 F 的分子式为 C13H12O3;由 G 的结构简式可知 G 中的官能团为羰基和酯基。(6)由 H 的结构简式 (“*”
18、标记的碳原子为手性碳原子)知 H 有 1 个手性碳原子。H 中含有酯基,可与 NaOH 溶液反应;含有羟基,可与金属 Na 发生置换反应;与醇羟基相连的碳原子上有氢原子,故可被酸 性高锰酸钾溶液氧化。只有 CHCl3不能与 H 发生反应。(7)结合已知信息,合成可由 和发生加成反应得到。发生消去反应生成 ,与 Br2发生加成反应生成,发生消去反应可生成。 A A 组组基础达标基础达标 1.下列醇类物质中既能发生消去反应,又能发生催化氧化反应生成醛类的物质是() A.B. C.D. 答案C醇类发生消去反应的条件是与OH 相连的碳原子的邻位碳原子上有 H 原子,题述醇 中,B 项不符合;A、D 两
19、种醇分子中与OH 相连的碳原子上有 1 个 H 原子,可被催化氧化为酮,只 有 C 中与OH 相连的碳原子上有两个 H 原子(即有CH2OH),能被催化氧化为醛。 2.(2020 四川绵阳二模)双酚 A 是重要的有机化工原料,从矿泉水瓶、医疗器械到食品包装袋都 有它的身影,其结构如图所示。 下列关于双酚 A 的说法正确的是() A.分子式为 C15H10O2 B.一定条件下能发生取代反应、氧化反应 C.与互为同系物 D.苯环上的二氯代物有 4 种 答案B由双酚 A 的结构简式可知其分子式为 C15H16O2,A 项错误;双酚 A 与 苯环个数不一样,结构不相似,不是同系物,C 项错误;双酚 A
20、 苯环上的二氯 代物有 7 种,D 项错误。 3.莽草酸的一种同分异构体 A 在浓硫酸作用下加热可得到 B。下列说法不正确的是 () +2X A.X 的化学式为 H2O B.A 既能使 Br2/CCl4溶液褪色,又能使酸性 KMnO4溶液褪色 C.B 所有碳原子在同一平面上 D.与 B 分子式相同,有三个官能团且苯环上的一氯代物有两种的同分异构体只有一种 答案D由 A 和 B 的结构简式可知,A 发生消去反应得到 B,所以 X 的化学式为 H2O,故 A 项正 确;A 中含有碳碳双键,既能与 Br2发生加成反应,又能被酸性 KMnO4溶液氧化,而使酸性 KMnO4溶 液褪色,故 B 项正确;B
21、 中含有苯环,则 7 个碳原子都在同一平面上,故 C 项正确;与 B 分子式相同, 有三个官能团且苯环上的一氯代物有两种的同分异构体有和 ,故 D 错误。 4.(2020 山东东营期末)在 pH 为 08.2 条件下酚酞的结构简式如图所示,下列说法正确的是 () A.分子中含有醚键 B.能发生取代反应 C.分子中所有碳原子共平面 D.pH=7 时,1mol 酚酞最多消耗 4molNaOH 答案B由结构简式可知分子中含有酯基、羟基,不含醚键,故 A 错误;分子中含酚羟基、酯基, 可发生取代反应,故 B 正确;3 个苯环之间的 C 为饱和碳原子,所有碳原子不可能共面,故 C 错误; 分子中含 2
22、个酚羟基、1 个酯基与 NaOH 反应,则 1mol 酚酞最多消耗 3molNaOH,故 D 错误。 5.(2020 广西钦州月考)连花清瘟药剂中金丝桃苷是一种具有对病毒主要蛋白酶最可能的抑制剂, 结构如图所示,下列说法不正确的是() A.分子含 21 个碳原子 B.一定条件下能发生取代反应、氧化反应 C.1mol 的金丝桃苷最多可以和 8molNaOH 反应 D.苯环上的一氯代物有 5 种 答案C1mol 的金丝桃苷中含有 4mol 酚羟基,故最多可以和 4molNaOH 反应,故 C 错误。 6.某酯 A,其分子式为 C6H12O2,已知,又知 B、C、D、E 均为有机物,D 不与 Na2
23、CO3 溶液反应,E 不能发生银镜反应,则 A 的结构可能有() A.5 种B.4 种C.3 种D.2 种 答案A由题给信息及转化关系可知,B 为羧酸钠,C 为羧酸,D 为仲醇,E 为酮。即 D 分子中羟 基所连碳原子上只有一个氢原子,符合要求的 D 可以为、 、 ,前 2 种醇所对应的 C 分别为 CH3CH2COOH、CH3COOH,后 3 种醇所对应的 C 均为 HCOOH,故对应的酯 A 的结构有 5 种。 B B 组组综合提升综合提升 7.(2019 江苏单科,17,15 分)化合物 F 是合成一种天然茋类化合物的重要中间体,其合成路线如 下: (1)A 中含氧官能团的名称为和。 (
24、2)AB 的反应类型为。 (3)CD 的反应中有副产物 X(分子式为 C12H15O6Br)生成,写出 X 的结构简式:。 (4)C 的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:。 能与 FeCl3溶液发生显色反应; 碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为 11。 (5)已知:RClRMgCl (R 表示烃基,R和 R表示烃基或氢) 写出以和 CH3CH2CH2OH 为原料制备的合成路线流 程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。 答案(1)(酚)羟基羧基(2)取代反应 (3) (4) (5)CH3CH2CH2OHCH3CH2CH
25、O 解析(2)AB 发生的是取代反应。 (3)C 与 CH3OCH2Cl 按物质的量之比 11 反应生成 D,按物质的量之比 12 反应生成 X。 (4)符合条件的同分异构体分子中应含有酚羟基和酯基,由信息可知该同分异构体的结构简式 只能为。 (5)结合已知信息可知,若要制备,首先要制备 和,利用题中 EF 的转化可将转化为 ,与 HCl 反应可生成;CH3CH2CH2OH 催化氧化制得 。 8.G 是药物合成中的一种重要中间体,下面是 G 的一种合成路线: 已知:或 回答下列问题: (1)B 的结构简式为,其中所含官能团的名称为;B 生成 C 的反应 类型为。 (2)D 的名称是。 (3)由
26、 C 和 E 合成 F 的化学方程式为。 (4)D 的同分异构体中,能发生银镜反应且分子结构中含苯环的还有种,其中核磁共振氢 谱上有 6 组峰,峰面积之比为 111111 的同分异构体的结构简式为 (写一种即可)。 (5)参照上述合成路线,以 CH3CH2Cl 为原料(其他无机试剂任选),设计制备巴豆醛(CH3CHCHCHO) 的合成路线。 答案(1)(酚)羟基、羰基取代反应 (2)对羟基苯甲醛 (3)+H2O (4)3或 (5)CH3CH2ClCH3CH2OHCH3CHOCH3CHCHCHO 解析(1)根据 A、C 的结构,结合题干已知信息和 B 的分子式,可知 B 物质的结构简式是 ,该物质含有的官能团为(酚)羟基、羰基;B 与 CH3I 发生取代反应,生成 和 HI。(2)D 与 CH3I 发生取代反应生成,逆推可知 D 为对羟基苯 甲醛。(4)D 是,有多种同分异构体,其中分子结构中含苯环,且能发生银 镜反应的同分异构体,还有、,共 3 种,其 中核磁共振氢谱上有 6 组峰,峰面积之比为 111111 的同分异构体的结构简式为 或。(5)以 CH3CH2Cl 为原料制备 CH3CHCHCHO,可先将原料水解得到乙 醇,再把乙醇催化氧化得到乙醛,最后参照题中“C+EF”合成巴豆醛。
