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发布于 2026-06-16 / 0 阅读
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03 - 烃的衍生物

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知识点1 卤代烃

1. 定义与结构

烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物,官能团:—X(F、Cl、Br、I)。

2. 化学性质

(1)水解反应(取代反应)

R—X + NaOH →(H₂O/△) R—OH + NaX

条件:NaOH 水溶液、加热。此反应可用于制备醇。

(2)消去反应

CH₃CH₂Br + NaOH →(乙醇/△) CH₂=CH₂↑ + NaBr + H₂O

条件:NaOH 的乙醇溶液、加热。生成烯烃。

⚠️ 注意:消去反应要求卤素原子所在碳的相邻碳上必须有 H(即 β-H)。若 β-C 上无 H,则不能发生消去反应。


知识点2 醇

1. 结构

官能团:—OH(羟基),直接连在饱和碳原子上。通式:R—OH

2. 化学性质

(1)与 Na 反应

2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂↑

💡 说明:羟基上的 H 可被活泼金属置换,说明醇羟基中的 O—H 键有极性。

(2)氧化反应

醇的类型 氧化条件 产物
一级醇(伯醇)RCH₂OH 催化氧化(Cu/△) RCHO(→进一步氧化为羧酸)
二级醇(仲醇)R₂CHOH 催化氧化(Cu/△) R₂CO
三级醇(叔醇)R₃COH 不能被催化氧化(无 α-H)
2CH₃CH₂OH + O₂ →(Cu/△) 2CH₃CHO + 2H₂O

(3)酯化反应(见羧酸部分)

(4)消去反应(分子内脱水)

CH₃CH₂OH →(浓H₂SO₄/170℃) CH₂=CH₂↑ + H₂O
  • 条件:浓 H₂SO₄170℃
  • 若在 140℃,发生分子间脱水生成醚

⚠️ 注意:醇的消去反应也要求 β-C 上有 H 原子。


知识点3 酚

1. 苯酚的结构

分子式 C₆H₅OH,羟基直接连在苯环上。

2. 化学性质

(1)弱酸性

C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O
  • 苯酚的酸性极弱(Kₐ ≈ 10⁻¹⁰),其酸性比碳酸弱
  • 向苯酚钠溶液中通入 CO₂ 可析出苯酚:
C₆H₅ONa + CO₂ + H₂O → C₆H₅OH↓ + NaHCO₃

(2)与 FeCl₃ 的显色反应

  • 苯酚遇 FeCl₃ 溶液显紫色,可用于苯酚的检验

(3)苯环上的取代反应

苯酚与浓溴水反应,生成 2,4,6-三溴苯酚白色沉淀:

C₆H₅OH + 3Br₂ → C₆H₂Br₃OH↓ + 3HBr

💡 说明:羟基使苯环活化(尤其在邻、对位),所以苯酚比苯更容易发生取代反应,不需要催化剂。


知识点4 醛

1. 结构

官能团:—CHO(醛基),通式 R—CHO。羰基碳为 sp² 杂化。

2. 化学性质

(1)加成反应(还原反应)

R—CHO + H₂ →(Ni/△) R—CH₂OH

醛与 H₂ 加成被还原为一级醇。

(2)氧化反应

反应 现象 用途
银镜反应 试管内壁生成光亮银镜 检验 —CHO
与新制 Cu(OH)₂ 反应 产生砖红色沉淀 Cu₂O↓ 检验 —CHO
R—CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH →(△) RCOONH₄ + 2Ag↓ + 3NH₃ + H₂O
R—CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH →(△) RCOONa + Cu₂O↓ + 3H₂O

💡 说明:甲醛 HCHO(含两个醛基)可还原 4 倍量的 [Ag(NH₃)₂]⁺


知识点5 酮

1. 结构

官能团:—CO—(羰基,两侧均连碳原子),通式 R—CO—R'

2. 化学性质

性质 说明
加成反应 H₂ 加成还原为二级醇:R—CO—R' + H₂ →(Ni/△) R—CHOH—R'
氧化反应 不发生银镜反应,不与新制 Cu(OH)₂ 反应

⚠️ 注意:酮不能被弱氧化剂氧化,这是酮与醛的重要区别。丙酮是最简单的酮,常作有机溶剂。


知识点6 羧酸

1. 结构

官能团:—COOH(羧基),通式 R—COOH

2. 化学性质

(1)弱酸性

R—COOH ⇌ R—COO⁻ + H⁺

羧酸具有酸的通性:使指示剂变色、与活泼金属反应、与碱反应、与碳酸盐反应等。

(2)酯化反应

R—COOH + R'—OH ⇌(浓H₂SO₄/△) R—COOR' + H₂O
  • 条件:浓 H₂SO₄ 催化、加热
  • 反应特点:酸脱羟基、醇脱氢;可逆反应

(3)甲酸(HCOOH)的特殊性

甲酸分子中同时含有羧基和醛基:

H—COOH
  • 具有羧酸的性质(酸性、酯化反应)
  • 具有醛的性质(可发生银镜反应、与新制 Cu(OH)₂ 反应)

💡 说明:甲酸的这一特性常出现在鉴别类考题中。


知识点7 酯

1. 结构

官能团:—COO—(酯基),通式 R—COOR'

2. 化学性质——水解反应

条件 反应特点 方程式
酸性水解 可逆 RCOOR' + H₂O ⇌(H⁺/△) RCOOH + R'OH
碱性水解 不可逆(皂化反应) RCOOR' + NaOH →(△) RCOONa + R'OH

💡 说明:碱性水解不可逆的原因——生成的羧酸与 NaOH 中和生成羧酸盐,使平衡彻底正向进行。油脂在碱性条件下的水解即皂化反应,用于制肥皂。


知识点8 胺与酰胺

1. 胺

官能团:—NH₂(氨基),通式 R—NH₂

性质 说明
碱性 R—NH₂ + H⁺ → R—NH₃⁺(胺的碱性源于 N 上的孤对电子)
与酸反应 CH₃NH₂ + HCl → CH₃NH₃Cl

2. 酰胺

官能团:—CONH₂(酰胺基),通式 R—CONH₂

水解反应:

条件 产物
酸性水解 羧酸 + 铵盐
碱性水解 羧酸盐 + NH₃↑
R—CONH₂ + H₂O + HCl →(△) R—COOH + NH₄Cl
R—CONH₂ + NaOH →(△) R—COONa + NH₃↑

💡 说明:肽键 —CO—NH— 本质上是酰胺键,蛋白质和多肽的水解即为酰胺键的水解。


知识点9 醇的物理性质

1. 低级醇的物理性质

性质 说明
状态 C₁~C₃ 为无色液体,C₄~C₁₁ 为油状液体,C₁₂ 以上为蜡状固体
沸点 比相应烷烃高(因 —OH 形成分子间氢键)
溶解性 C₁~C₃ 与水任意比互溶,随碳数增加水溶性降低
密度 均小于 1 g/cm³(比水轻)

2. 沸点变化规律

  • 同系物中,随碳原子数增加,沸点升高
  • 碳原子数相同时,支链越多,沸点越低
  • 含羟基越多,沸点越高(氢键数目增加)

💡 说明:乙醇的沸点(78.5°C)远高于丙烷(-42°C),就是因为乙醇分子间存在氢键。


知识点10 卤代烃的物理性质

1. 基本物理性质

性质 说明
状态 C₁~C₄ 的卤代烃为气体(常温),其余为液体或固体
沸点 比相应烷烃高(相对分子质量大,范德华力强)
溶解性 均难溶于水,可溶于有机溶剂
密度 一氯代烃密度小于水,多氯代烃(如 CCl₄CHCl₃)密度大于水

2. 常见卤代烃

名称 用途
CH₃Cl(一氯甲烷) 制备有机硅化合物的原料
CHCl₃(氯仿) 有机溶剂(有毒)
CCl₄(四氯化碳) 灭火剂、有机溶剂(有毒,破坏臭氧层)
CH₃CH₂Cl(氯乙烷) 局部麻醉剂(汽化吸热)

⚠️ 注意:氟利昂(含氟氯烃)会破坏臭氧层,已被限制使用。


知识点11 官能团转化关系总结

1. 主要转化关系图

烷烃 →(取代) 卤代烃 →(水解) 醇 →(氧化) 醛 →(氧化) 羧酸 →(酯化) 酯 ↓(消去) ↓(还原) 烯烃 ←←←←←←←←←←←

2. 关键转化反应

转化 反应类型 条件
卤代烃 → 醇 水解(取代) NaOH 水溶液/△
卤代烃 → 烯烃 消去 NaOH 醇溶液/△
醇 → 醛 氧化 Cu/O₂/△CrO₃
醛 → 醇 还原(加成) H₂/Ni/△
醛 → 羧酸 氧化 O₂/催化剂 或银镜反应条件
羧酸 + 醇 → 酯 酯化(取代) H₂SO₄/△
酯 → 羧酸 + 醇 水解 酸或碱催化/△
醇 → 烯烃 消去 H₂SO₄/170°C
烯烃 → 醇 加成 H₂O/H⁺(马氏规则)

3. 官能团检验方法汇总

官能团 检验方法 现象
C=C / C≡C 加溴水 / 酸性 KMnO₄ 褪色
—CHO(醛基) 银镜反应 / 新制 Cu(OH)₂ 银镜 / 砖红色沉淀
—OH(醇羟基) Na 产生 H₂
—OH(酚羟基) FeCl₃ 溶液 显紫色
—COOH(羧基) NaHCO₃ 溶液 产生 CO₂
—X(卤素原子) NaOH 水溶液加热后加 AgNO₃ 卤化银沉淀

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