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05 烃的衍生物(Shirley Amika).md

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有机化学基础 · 六 · 「烃的衍生物(Shirley Amika)」

新方案课本中对学习《烃的衍生物》一章的引言。

1.卤代烃

CHCl3:氯仿 过去曾经作麻醉剂,能够与空气中的氧气作用生成“光气“。

CCl2F2:一种氟氯烃(氟利昂)造成臭氧层空洞。

CCl4(四氯化碳)一种常用的有机溶剂。

CH3CH2Br(氯乙烷)汽化时大量吸热,具有麻醉镇痛作用。

官能团:卤原子(新方案课本称“碳卤键”)

书写时要写出具体的卤素名称,例如:溴原子(碳溴键)

特征反应:

①取代反应(水解反应)

溴乙烷与在氢氧化钠的水溶液中发生取代反应。

②消去反应(新方案将“消除反应“的称呼带入课本中)

溴乙烷在强碱的醇溶液中发生消去反应。

·生成卤代烃的实验:(CH4与Cl2的反应)

实验

实验过程:均通过排饱和食盐水的方法收集半试管甲烷和半试管氯气,分别固定在铁架台上,将其中一支放在光亮处(不要日光直射!容易发生爆炸!)另一支用铝箔套上,静置观察现象。

现象:光亮处的试管内壁出现油状液滴、水面上有少量白雾、试管中气体颜色变浅,饱和食盐水倒吸。

2 .醇(以乙醇为例)

官能团:(醇)羟基

根据实验现象,密度:Na>乙醇

醇分子间可形成氢键,使得醇的沸点升高,也因为氢键的原因,乙醇与水互溶。

特征反应:置换反应 消去反应 取代反应 氧化反应

·乙醇与Na的反应(置换反应) $\ce{2CH3CH2OH +2Na = 2CH3CH2ONa + H2}$

·乙醇的氧化反应

乙醇可以和酸性重铬酸钾反应,溶液由橙黄色变为灰绿色,该反应广泛运用在查酒驾中。

乙醇也可以与酸性高锰酸钾反应使其褪色,而且乙醇容易挥发,因而检验还原性气体时,如果有乙醇的干扰,应该先想方设法除去乙醇。 $\ce {2CH3CH2OH + O2\xlongequal{Cu/Ag, △}2CH3CHO + 2H2O}$

乙醇在铜或银的催化下,可以与氧气一同发生氧化反应。

还可以进一步在其他催化剂(比如酶)的作用下生成乙酸,写出其反应方程式,试试看!

有机化学中的氧化、还原反应。需要注意的是,氧化和还原应当针对结构或者官能团发生改变的那个有机物,而不应当笼统地把整个反应称之为“氧化还原反应”。

乙醇的取代反应(生成溴乙烷)

乙醇的取代反应(生成乙醚)

乙醚的作用

乙醇的消去反应(需要迅速升温)

乙醇具有消毒作用,一般使用70-75%的医用酒精来消毒(不能使用95%浓度的酒精,效果会变差)

3.酚(羟基与苯环直接相连)

官能团:(酚)羟基

纯净的苯酚是无色晶体,但放置时间较长往往变为粉红色,这是因为苯酚在空气中发生了氧化反应(苯酚被氧化为苯醌)。

苯酚具有弱酸性,俗称石炭酸。苯酚可以消毒。如果沾到手上,要用乙醇冲洗(不能用清水,因为苯酚常温下不溶于水),再用水冲洗。

【不要执着地说用热水甚至是开水洗,老老实实用乙醇,靴靴。】

苯酚具有消毒作用

酚的化学性质:

由于苯环与羟基之间的相互作用,酚羟基在性质上与醇羟基有着显著的差异。

醇羟基不能和氢氧化钠反应,但是酚羟基可以。

强制弱

强制弱,这个反应说明,苯酚的酸性比碳酸弱,比碳酸氢根强,反应产物与通入CO2的量无关。

苯酚酸性太弱,不能使紫色石蕊试纸变红。

苯酚与溴的取代反应,可用于苯酚的定性检验与定量测定。

但是注意,由于相似相容原理(2,4,6-三溴苯酚溶于苯)该反应不能用于苯中苯酚的除杂。

苯能和三氯化铁发生显色反应,呈紫色(生成的是配合物,不需要掌握其反应)

4.醛和酮

醛(R-CHO)

官能团:醛基(即甲酰基)

醛的化学性质(以乙醛为例):

特征反应:氧化反应 加成反应

银氨溶液的配制: $\ce{AgNO3 + NH3·H2O = AgOH ↓ + NH4NO3} $ $\ce{AgOH + 2NH3·H2O = Ag(NH3)2OH + 2H2O}$

银镜反应: $\ce{CH3CHO +2Ag(NH3)2OH ->[△]CH3COONH4 + 2Ag\downarrow + 3NH3·H2O}$

(配平上该方程式中的产物表现为一盐二银三氨水,实际上氢氧化二氨合银是一个强碱,该反应其实是“强制弱”的反应。)

工业上曾用银镜反应制镜或保温瓶胆。

和新制氢氧化铜的反应: $\ce{CH3CHO +2Cu(OH)2 + NaOH ->[△]CH3COONa + Cu2O\downarrow + 3H2O}$

(为了严谨起见,我们不将其表述为《普通高中教科书:生物学》中的斐林试剂相关反应。)

·其他STSE内容

甲醛的水溶液称福尔马林,可杀菌防腐,甲醛等可以合成黏合剂。

自然界中的醛:

桂皮中含有肉桂醛,杏仁中含有苯甲醛。

·酮(R-CO-R’)

官能团:(酮)羰基

特征反应:加成反应

最简单的酮是丙酮,常温下为无色透明液体。

丙酮不能被弱氧化剂氧化,可以被加成生成醇。

丙酮的催化加氢反应

5.羧酸及其衍生物 油脂

·羧酸(烃基和羧基直接相连构成的有机化合物)

官能团:羧基

特征反应:取代反应(酯化反应)

酯化反应机理:酸脱羟基醇脱氢

同位素示踪技术:“酸脱羟基醇脱氢”

乙酸:乙酸是具有强烈刺激性气味的液体,纯净的乙酸又称为冰醋酸。

自然界中的羧酸:

蚁酸(HCOOH)安息香酸(C6H6-COOH)草酸(乙二酸)

乳酸和柠檬酸也属于羧酸

·酯

官能团:酯基

特征反应:取代反应(水解反应)

典型有机物:乙酸乙酯

乙酸乙酯的制备实验:

由于该装置只是插了一根导管,因此被裴成环公开批判。该装置简单可用,但为了高产率,可以进行改进,比如增加冷凝回流装置,详见各种有机实验题。

实验器材:铁架台 试管 导管 酒精灯

试剂加入顺序:乙醇 3mL 乙酸 2mL 浓硫酸 2mL (可以集成“醇,硫,酸”)

反应过程中右侧试管内液体上层有无色透明的油状液体产生,并且可以闻到香味。

饱和碳酸钠的作用:①吸收乙醇 ②中和乙酸 ③降低酯的溶解度

浓硫酸的作用:①催化剂 ②吸收反应生成的水,使酯化反应平衡正向移动。

酯的水解反应:

酸性条件下水解: $\ce{CH3COOCH2CH3 + H2O <=>[稀硫酸][△]CH3COOH + CH3CH2OH}$

碱性条件下水解: $\ce{CH3COOCH2CH3 + NaOH ->[△] CH3COONa + CH3CH2OH}$

注意酚酯的水解反应:(有苯环都不错了,凑合着看吧)

酸性条件下水解: $\ce{⌬-O-CO-CH3 + H2O <=>[稀H2SO4][△ ]⌬-OH + CH3COOH} $

碱性条件下水解:

$\ce{⌬-O-CO-CH3 + 2NaOH <=>[△] ⌬-ONa + CH3COONa + H2O} $(易错)

注意:酚酯在碱性条件下的水解反应需要注意产物的问题(因为酚羟基与氢氧根反应)

酯化反应的产物最好先书写小分子(比如水和羧酸钠等),在多官能团存在(比如卤原子、酚羟基)时,注意消耗NaOH的物质的量关系。可以带入两边氧的数量验证。

·STSE:生活中的酯

苹果:戊酸戊酯 菠萝:丁酸乙酯 香蕉:乙酸异戊酯 草莓:乙酸异戊酯、乙酸乙酯

低价酯有一定的挥发性,难溶于水,可用作饮料、糖果、化妆品中的香料和有机溶剂。还可以用于指甲油和胶水的制造。

·油脂(化学本质为高级脂肪酸甘油酯)

油:常温下呈液态(如花生油),脂肪:常温下呈固态(比如牛油,也称牛脂)

植物油为含较多不饱和脂肪酸成分的甘油酯,在常温下一般呈液态;动物油为含较多饱和脂肪酸成分的甘油酯,在常温下一般呈固态。

饱和:硬脂酸(十八酸)C17H35-COOH 软脂酸(棕榈酸,十六酸)C15H31-COOH

不饱和:油酸(9-十八碳烯酸)C17H33COOH 亚油酸(9,12-十八碳烯酸)C17H31COOH

记忆:软硬饱和,软的十五碳,油油不饱和(该考点目前未见出现)

天然的油脂都是混合物,没有恒定的溶沸点。

简单甘油酯:R,R',R''相同

混合甘油酯:R,R',R''不同

(注意:混合甘油酯仍然是纯净物)

特征反应:

取代反应(水解反应,同“酯”章节)

加成反应(仅不饱和脂肪酸甘油酯,兼有烯的性质)

·STSE:

油脂在碱性溶液中水解,称为“皂化反应”,可用于清洗油污。

钠肥皂:硬肥皂 钾肥皂:软肥皂(理发店、医院常用)

其他相关:鱼油(含有EPA、DHA)

油脂的氢化:将不饱和脂肪酸甘油酯,比如液态植物油,在一定条件下与氢气发生加成反应,提高其饱和程度,生成固态的氢化植物油,也称油酯的硬化。

油脂的氧化:不饱和脂肪酸甘油酯中含有碳碳双键,在空气中放置久了会被氧化,产生过氧化物与醛类物质等,变质油脂有一种难闻的“哈喇”味,不能食用。

(STSE挺多的,欢迎补充)

·酰胺*

*注:“酰胺”一章为新方案教材中加入的内容,在这里仅引用加以介绍。

①:或取代的氨基(-NRR')R和R'可以是氢原子或者烃基

①:或取代的氨基(-NRR')R和R'可以是氢原子或者烃基

①:或取代的氨基(-NRR')R和R'可以是氢原子或者烃基

事实上,-NH-CO-在化学上被称为酰胺键,也叫肽键,是酰胺的官能团。