
1.掌握醛、酮、羧酸、酯、酰胺典型代表物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。2.掌握醛、酮、羧酸、酯之間的轉(zhuǎn)化以及合成方法。
1.醛、酮的概述(1)概念醛:烴基(或氫原子)與醛基相連的化合物。表示為RCHO。酮:羰基與兩個烴基相連的化合物。表示為 。
(2)醛的分類(3)飽和一元醛的通式:CnH2nO(n≥1),飽和一元酮的通式:CnH2nO(n≥3)。
【師說·助學】 小分子的醛、酮均易溶于水,是由于碳鏈短,羰基氧能與水分子形成氫鍵。
3.醛類的化學性質(zhì)請寫出乙醛發(fā)生反應的化學方程式。(1)銀鏡反應:___________________________________________________________。(2)與新制Cu(OH)2反應:___________________________________________________________。(3)催化氧化反應:___________________________________________________________。(4)還原(加成)反應:___________________________________________________________。
4.酮類的化學性質(zhì)(以丙酮為例)(1)丙酮不能被銀氨溶液、新制的Cu(OH)2等弱氧化劑氧化。(2)在催化劑存在的條件下,可與H2發(fā)生____________反應,生成2-丙醇。5.醛基的檢驗方法一、與新制的銀氨溶液反應在潔凈的試管中加入1 mL 2%AgNO3溶液,然后邊振蕩試管邊逐滴滴入2%氨水,使最初產(chǎn)生的沉淀溶解,制得銀氨溶液。再滴入3滴待測溶液,振蕩后將試管放在熱水浴中加熱,產(chǎn)生光亮的銀鏡,證明待測溶液中含有醛基。
【師說·助學】 ①試管必須潔凈;②銀氨溶液要隨用隨配,不可久置;③水浴加熱,不可用酒精燈直接加熱。方法二、與新制的氫氧化銅反應在試管中加入2 mL 10%NaOH溶液,加入5滴5% CuSO4溶液,得到新制的Cu(OH)2,振蕩后加入0.5 mL待測溶液并加熱,產(chǎn)生磚紅色沉淀,證明待測溶液中含有醛基?!編熣f·助學】?、倥渲艭u(OH)2懸濁液時,所用的NaOH溶液必須過量;②Cu(OH)2懸濁液要隨用隨配,不可久置;③反應液直接加熱煮沸。
【師說·延伸】 醛、酮在有機合成中常用到的化學反應(1)醛、酮與具有極性鍵共價分子的羰基的加成反應(2)羥醛縮合
【易錯診斷】 判斷正誤,錯誤的說明理由。1.醛類既能被氧化為羧酸,又能被還原為醇:___________________________________________________________。2.醛類物質(zhì)發(fā)生銀鏡反應或與新制Cu(OH)2的反應均需在堿性條件下:___________________________________________________________。3.欲檢驗CH2===CHCHO分子中的官能團,應先檢驗“—CHO”后檢驗“ ”:___________________________________________________________。4.1 ml HCHO與足量銀氨溶液在水浴加熱條件下充分反應,最多生成2 ml Ag:___________________________________________________________。
錯誤。HCHO~4Ag,最多應生成4 ml Ag。
【教考銜接】典例1 丙酮與檸檬醛在一定條件下反應可以合成有工業(yè)價值的α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮,轉(zhuǎn)化過程如圖所示:
下列說法不正確的是( )A.丙酮與氫氣可發(fā)生加成反應生成2-丙醇B.假紫羅蘭酮、α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮互為同分異構(gòu)體C.α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮分別與足量Br2發(fā)生加成反應的產(chǎn)物分子中都含有4個手性碳原子D.可用銀氨溶液鑒別合成的假紫羅蘭酮中是否含有檸檬醛
解析:由結(jié)構(gòu)簡式可知,假紫羅蘭酮、α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮分子式相同,結(jié)構(gòu)不同,互為同分異構(gòu)體,B項正確;α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮與足量Br2發(fā)生加成反應的產(chǎn)物為 ,分別含有5個、4個手性碳原子(圖中用○標注),C項錯誤;可用檢驗醛基的方法檢驗假紫羅蘭酮中是否含有檸檬醛,D項正確。
典例2 [2023·湖北卷,12]下列事實不涉及烯醇式與酮式互變異構(gòu)原理的是( )
【對點演練】1.下列有關(guān)利用乙醛制備銀鏡過程的說法不正確的是( )A.試管先用熱燒堿溶液洗滌,然后用蒸餾水洗滌B.邊振蕩盛有2%的氨水的試管,邊滴入2%的AgNO3溶液至最初的沉淀恰好溶解為止C.將盛有乙醛與銀氨溶液混合液的試管置于熱水浴中加熱D.在銀氨溶液的配制過程中,溶液pH增大
解析:試管先用熱燒堿溶液洗滌,然后用蒸餾水洗滌,洗去油污,故A正確;制備銀氨溶液的過程為邊振蕩盛有2%的AgNO3溶液的試管邊滴入2%的氨水至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止,故B錯誤;銀鏡反應需要水浴加熱,故C正確;由于氨水顯堿性,另外制得的氫氧化二氨合銀也顯堿性,因此銀氨溶液的配制過程中溶液pH增大,故D正確。
2.[2024·成都石室中學模擬]貝里斯—希爾曼反應條件溫和,其過程具有原子經(jīng)濟性,示例如圖。下列說法錯誤的是( )A.Ⅰ中所有碳原子一定共平面B.該反應屬于加成反應C.Ⅱ能發(fā)生加聚反應,也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色D.Ⅱ、Ⅲ 均能使溴的四氯化碳溶液褪色
解析:Ⅰ中與苯環(huán)直接相連的碳原子通過單鍵相連,單鍵可以旋轉(zhuǎn),故A錯誤;Ⅱ含有碳碳雙鍵,可以發(fā)生加聚反應,也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,故C正確;Ⅱ、Ⅲ都含有碳碳雙鍵,可與溴發(fā)生加成反應,故D正確。
3.甲醛分子中可看作有兩個醛基,按要求解答下列問題:(1)寫出堿性條件下,甲醛與足量銀氨溶液反應的離子方程式:_______________________________________________________。(2)計算含有0.30 g甲醛的水溶液與過量銀氨溶液充分反應,生成的銀質(zhì)量為________。
解析:甲醛分子中相當于含有兩個醛基,1 ml甲醛可生成4 ml銀,n(HCHO)= =0.01 ml,m(Ag)=0.04 ml×108 g·ml-1=4.32 g。
4.化合物A可由環(huán)戊烷經(jīng)三步反應合成:?;卮鹣铝袉栴}: (1)X的結(jié)構(gòu)簡式為________。(2)寫出反應2的化學方程式:___________________________________________________________。(3)反應3所用的試劑為________。
1.羧酸、酯、酰胺的結(jié)構(gòu)特點
4.羧酸的化學性質(zhì)按要求書寫酯化反應的化學方程式:(1)一元羧酸與多元醇之間的酯化反應,如乙酸與乙二醇以物質(zhì)的量之比為1∶1酯化:___________________________________________________________。(2)多元羧酸與一元醇之間的酯化反應,如乙二酸與乙醇以物質(zhì)的量之比為1∶2酯化:___________________________________________________________。
(3)多元羧酸與多元醇之間的酯化反應,如乙二酸與乙二醇酯化①生成環(huán)酯: ______________________。②生成高聚酯:___________________________________________________________。
(4)羥基酸自身的酯化反應,如 自身酯化①生成環(huán)酯: ___________________________________________________________。②生成高聚酯:___________________________________________________________。
5.酯的通性(1)物理性質(zhì)酯的密度一般小于水,易溶于有機溶劑;酯可用作溶劑,也可用作制備飲料和糖果的香料;低級酯通常有芳香氣味。(2)化學性質(zhì)——水解反應(取代反應)酯在酸性或堿性環(huán)境下,均可以與水發(fā)生水解反應。如乙酸乙酯的水解:①酸性條件下水解:_____________________________________________________ (可逆)。②堿性條件下水解:_________________________________________________ (進行徹底)。
【師說·助學】 酚酯在堿性條件下水解,消耗NaOH的定量關(guān)系,如1 ml 消耗2 ml NaOH。
6.乙酸乙酯的制備(1)制備原理: 。(2)實驗現(xiàn)象在飽和Na2CO3溶液上層有無色透明的、具有香味的油狀液體生成。
(3)制備乙酸乙酯的四點說明①導管末端在液面上的目的:防倒吸。②加入試劑的順序:乙醇、濃硫酸和乙酸,不能先加濃硫酸。③濃硫酸的作用:__________________。④飽和Na2CO3溶液的作用:反應乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度,便于析出?!編熣f·助學】 不能用NaOH溶液代替飽和Na2CO3溶液。
7.胺、酰胺的性質(zhì)(1)胺(R—NH2)的堿性①堿性的原因:RNH2+H2O?__________。②與酸的反應:RNH2+HCl―→__________。(2)酰胺的水解反應
【易錯診斷】 判斷正誤,錯誤的說明理由。1.甲酸能發(fā)生銀鏡反應,能與新制的氫氧化銅反應生成磚紅色沉淀:___________________________________________________________。2.酯化反應和酯的水解反應都屬于取代反應:___________________________________________________________。3.1 ml酚酯基水解時,最多可消耗2 ml NaOH:___________________________________________________________。4.制備乙酸乙酯時,向濃H2SO4中緩慢加入乙醇和冰醋酸:___________________________________________________________。
錯誤。加入試劑的順序為乙醇、濃硫酸和乙酸。
【教考銜接】典例1 [2023·全國甲卷,8]藿香薊具有清熱解毒功效,其有效成分結(jié)構(gòu)如下。下列有關(guān)該物質(zhì)的說法錯誤的是( )A.可以發(fā)生水解反應B.所有碳原子處于同一平面C.含有2種含氧官能團D.能與溴水發(fā)生加成反應
解析:藿香薊的分子結(jié)構(gòu)中含有酯基,可以發(fā)生水解反應,A說法正確;藿香薊的分子結(jié)構(gòu)中的右側(cè)有一個飽和碳原子連接著兩個甲基,類比甲烷分子的空間構(gòu)型可知,藿香薊分子中所有碳原子不可能處于同一平面,B說法錯誤;藿香薊的分子結(jié)構(gòu)中含有酯基和醚鍵2種含氧官能團,C說法正確;藿香薊的分子結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵,能與溴水發(fā)生加成反應,D說法正確。綜上所述,本題選B。
典例2 [2023·山東卷,7]抗生素克拉維酸的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,下列關(guān)于克拉維酸的說法錯誤的是( )A.存在順反異構(gòu)B.含有5種官能團C.可形成分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵D.1 ml該物質(zhì)最多可與1 ml NaOH反應
解析:由題干有機物結(jié)構(gòu)簡式可知,該有機物存在碳碳雙鍵,且雙鍵兩端的碳原子分別連有互不相同的原子或原子團,故該有機物存在順反異構(gòu),A正確;由題干有機物結(jié)構(gòu)簡式可知,該有機物含有羥基、羧基、碳碳雙鍵、醚鍵和酰胺基等5種官能團,B正確;由題干有機物結(jié)構(gòu)簡式可知,該有機物中的羧基、羥基、酰胺基等官能團具有形成氫鍵的能力,故其分子間可以形成氫鍵,其中距離較近的某些官能團之間還可以形成分子內(nèi)氫鍵,C正確;由題干有機物結(jié)構(gòu)簡式可知,1 ml該有機物含有羧基和酰胺基各1 ml,這兩種官能團都能與強堿反應,故1 ml該物質(zhì)最多可與2 ml NaOH反應,D錯誤。
【師說·延伸】 本題易忽略官能團——酰胺鍵:
考向一 酯的制取與純化1.1-丁醇和乙酸在濃硫酸作用下,通過酯化反應制得乙酸丁酯,反應溫度為115~125 ℃,反應裝置如圖,下列對該實驗的描述錯誤的是( )A.不能用水浴加熱B.長玻璃導管起冷凝回流作用C.提純乙酸丁酯需要經(jīng)過水、氫氧化鈉溶液洗滌D.加入過量乙酸可以提高1-丁醇的轉(zhuǎn)化率
解析:乙酸丁酯在氫氧化鈉溶液中容易發(fā)生水解,C項錯誤;在可逆反應中,增加一種反應物的用量可以提高另一種反應物的轉(zhuǎn)化率,D項正確。
2.分離乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的實驗操作流程如圖所示。在上述實驗過程中,所涉及的三次分離操作分別是( )A.①蒸餾 ②過濾?、鄯忠築.①分液?、谡麴s?、劢Y(jié)晶、過濾C.①蒸餾?、诜忠骸、鄯忠篋.①分液?、谡麴s ③蒸餾
解析:乙酸乙酯是一種不溶于水的有機物,乙酸能與飽和碳酸鈉溶液反應生成乙酸鈉,乙酸鈉易溶于水,乙醇能與水以任意比例互溶,所以操作①是分液;甲是乙酸鈉和乙醇、Na2CO3(少量)的混合溶液,乙醇易揮發(fā),所以操作②是蒸餾;乙是乙酸鈉溶液(含少量Na2CO3),加入硫酸生成乙酸和硫酸鈉等,通過蒸餾分離出乙酸,所以操作③是蒸餾。
考向二 羧酸及其衍生物的性質(zhì)3.[2024·重慶模擬]檳榔含有檳榔堿,其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,下列有關(guān)檳榔堿的說法正確的是( )A.分子式為C8H12NO2B.能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C.1 ml檳榔堿最多能與2 ml H2發(fā)生加成反應D.與檳榔次堿( )互為同系物
解析:由檳榔堿的結(jié)構(gòu)簡式確定其分子式為C8H13NO2,A錯誤;檳榔堿中含有碳碳雙鍵,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,B正確;碳碳雙鍵能與H2加成,酯基不能,故1 ml檳榔堿最多能與1 ml H2發(fā)生加成反應,C錯誤;兩者屬于不同類物質(zhì),結(jié)構(gòu)不相似,不互為同系物,D錯誤。
NaOH(或Na2CO3)
5.乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH(OH)COOH。(1)乳酸和足量金屬鈉反應的化學方程式為__________________________________________________。(2)乳酸和NaHCO3反應的化學方程式為_________________________________________________________。
(3)乳酸發(fā)生催化氧化反應的化學方程式為________________________________________________。(4)在一定條件下,兩個乳酸分子間可發(fā)生酯化反應:2CH3CH(OH)COOH→A+2H2O,生成物A的結(jié)構(gòu)簡式為__________________________。
解析:(3)乳酸發(fā)生催化氧化反應,羥基被催化氧化變?yōu)轸驶浠瘜W方程式為 ;(4)在一定條件下,兩個乳酸分子間可發(fā)生酯化反應:2CH3CH(OH)COOH―→A+2H2O,則說明是一分子的羧基、羥基分別和另一分子的羥基、羧基發(fā)生酯化反應,則生成物A的結(jié)構(gòu)簡式為 。
考向三 羧酸及羧酸衍生物結(jié)構(gòu)的推斷6.判斷下列指定分子式和條件的各種同分異構(gòu)體的數(shù)目。
2.限定條件下同分異構(gòu)體的書寫步驟第一步:依據(jù)限定條件,推測“碎片”(原子、基團)的結(jié)構(gòu);第二步:摘除“碎片”,構(gòu)建碳骨架;第三步:按照思維的有序性組裝“碎片”,完成書寫。
【典題示例】典例HOCH2—C≡C—CH2OH的同分異構(gòu)體中能同時滿足下列條件的共有________種(包含順反異構(gòu))。①鏈狀化合物;②能發(fā)生銀鏡反應;③氧原子不與碳碳雙鍵直接相連。其中,核磁共振氫譜顯示為2組峰,且峰面積之比為2∶1的是______________________(寫結(jié)構(gòu)簡式)。
OHC—CH2—CH2—CHO
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【對點演練】1.已知阿魏酸的結(jié)構(gòu)簡式為,則同時符合下列條件的阿魏酸的同分異構(gòu)體的數(shù)目為________。①苯環(huán)上有兩個取代基,且苯環(huán)上的一溴代物只有2種;②能發(fā)生銀鏡反應;③與碳酸氫鈉溶液反應可生成使澄清石灰水變渾濁的氣體;④遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應
2. 是一種重要的化工原料,其同分異構(gòu)體中能夠發(fā)生銀鏡反應的有________種(考慮立體異構(gòu)),其中核磁共振氫譜有3組峰,且峰面積之比為4∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡式為____________。
3.化合物I(C10H14O)的同分異構(gòu)體滿足以下條件的有________種(不考慮立體異構(gòu));ⅰ.含苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個取代基ⅱ.紅外光譜無醚鍵吸收峰其中,苯環(huán)側(cè)鏈上有3種不同化學環(huán)境的氫原子,且個數(shù)比為6∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡式為_____________________________(任寫一種)。
4.M是D( )的一種芳香族同分異構(gòu)體,滿足下列條件的M有________種(不包含D物質(zhì))。[已知苯胺和甲基吡啶( )互為同分異構(gòu)體,并且均具有芳香性]①分子結(jié)構(gòu)中含一個六元環(huán),且環(huán)上有兩個取代基;②氯原子和碳原子相連。其中核磁共振氫譜有3組峰,且峰面積之比為1∶1∶1的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式為__________________________________________________。
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