内容正文:
第44讲 卤代烃 醇 酚
【备考目标】 1.了解卤代烃的组成、结构特点,掌握卤代烃的性质,能利用卤代烃的形成和转化进行有机合成。2.能从结构的角度辨识醇和酚,了解重要醇、酚的性质和用途。3.能从官能团、化学键的特点及基团之间的相互影响分析醇和酚的反应规律,并能正确书写有关反应的化学方程式。
考点1 卤代烃
1.概念
烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。官能团为,饱和一元卤代烃的通式为CnH2n+1X。
2.物理性质
3.化学性质
(1)水解反应
C2H5Br在碱性条件下水解的化学方程式为C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr。
(2)消去反应
①概念:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HBr等),而生成含不饱和键的化合物的反应。
②溴乙烷发生消去反应的化学方程式为
CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O。
[深化理解]
(1)卤代烃水解反应和消去反应的比较
水解反应
(取代反应)
消去反应
反应条件
强碱的水
溶液、加热
强碱的醇溶液、加热
断键方式
反应本质
卤代烃分子中的—X被水中的—OH所取代,生成醇
相邻的两个碳原子间脱去小分子HX,形成双键或三键
(2)不能发生消去反应的两类卤代烃
①与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子,如:CH3Cl;
②与卤素原子相连的碳有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子,如:、。
(3)同一卤代烃发生消去反应可以生成不同产物
有两种或三种邻位碳原子,且邻位碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可生成不同的产物。例如:
+NaOHCH2===CH—CH2—CH3 (或CH3—CH===CH—CH3)+NaCl+H2O。
(4)卤代烃发生消去反应可以生成三键
型卤代烃,发生消去反应可以生成R—C≡C—R。
例如:BrCH2CH2Br+2NaOHCH≡CH↑+2NaBr+2H2O。
4.卤代烯烃
卤代烯烃的某些化学性质与烯烃相似,能发生加成反应和加成聚合反应。如
nCHCl===CH2;
nCF2===CF2―→
5.卤原子的检验
(1)实验原理
R—X+NaOHR—OH+NaX
HNO3+NaOH===NaNO3+H2O
AgNO3+NaX===AgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素原子种类(氯、溴、碘)。
(2)实验步骤
①取少量卤代烃于一试管中;②加入NaOH水溶液;③加热,反应一段时间;④冷却;⑤加入稀硝酸酸化;⑥加入硝酸银溶液,观察现象。
[注意] 加入稀硝酸酸化的目的:一是中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应对实验产生影响;二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)卤代烃都能发生水解反应和消去反应(×)
(2)溴乙烷属于电解质,在碱的水溶液中加热可生成乙醇(×)
(3)溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯(√)
(4)卤代烃发生消去反应的产物有2种(√)
(5)取溴乙烷水解液,向其中加入AgNO3溶液,可观察到淡黄色沉淀(×)
一、卤代烃的性质
1.下列物质分别与NaOH的醇溶液共热后,能发生消去反应,且生成的有机物只有一种的是( )
A.
B.
C.CH3Cl
D.
解析:选B。分子中与—Cl相连碳的相邻碳上没有氢原子,不能发生消去反应,A错误;能发生消去反应,且生成的烯烃只有一种,B正确;CH3Cl分子中只含有1个C原子,不能发生消去反应,C错误;能够发生消去反应生成两种烯烃,D错误。
2.某物质是药品的中间体。下列针对该有机物的描述中,正确的是( )
①能使溴的CCl4溶液褪色
②能使酸性KMnO4溶液褪色
③存在顺反异构
④在一定条件下可以聚合成
⑤在NaOH醇溶液中加热,不能发生消去反应
⑥能与AgNO3溶液反应生成白色沉淀
A.①②③⑤ B.①③④⑥
C.①②④⑤ D.②③⑤⑥
解析:选C。①含有碳碳双键可以和溴发生加成反应,正确;②含有碳碳双键能被酸性KMnO4溶液氧化,正确;③左侧双键碳上连有2个氢原子,不存在顺反异构,错误;④含有碳碳双键可以发生加聚反应,生成该产物,正确;⑤氯原子所连碳的邻位碳上没有氢,不能发生消去反应,正确;⑥不能电离出Cl-,不能与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,错误。
二、卤代烃与有机合成
3.下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线,下列说法正确的是( )
A.A的结构简式为
B.反应④的反应试剂和反应条件是浓H2SO4、加热
C.①②③的反应类型分别为卤代、水解、消去
D.环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成可生成
解析:选D。与Cl2在光照时发生取代反应产生,在NaOH的乙醇溶液中加热,发生消去反应产生,与Br2发生加成反应产生,在NaOH的乙醇溶液中加热,发生消去反应产生。根据上述分析可知A是环戊烯,A错误;反应④是变为的反应,反应条件是NaOH的乙醇溶液,并加热,B错误;根据前面分析可知①是取代反应,②是消去反应,③是加成反应,C错误;环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成时,若发生1,4加成反应,可生成,D正确。
4.有机物H有镇咳、镇静的功效,其合成路线如下:
已知:(R、R′、R″代表烃基或氢)
回答下列问题:
(1)A的化学名称为____________________;D中含氧官能团的名称是________________________________________________________________________。
(2)③的反应类型是________________________________________________________________________。
(3)反应②的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)X的结构简式为________________。
(5)写出苯环上的一氯代物只有一种的H的同分异构体的结构简式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)参考上述流程,以苯甲醇为原料,其他无机试剂任选,写出合成的路线________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:根据信息知,环戊烷和单质溴在光照时发生取代反应生成A为,A和NaOH的水溶液发生水解反应生成B为,B被氧化生成D为,根据信息知生成E为,E发生消去反应生成F为,F和溴发生加成反应生成X为,X发生消去反应生成H。(6)苯甲醇被催化氧化产生苯甲醛,苯甲醇与HBr发生取代反应产生,和Mg、无水乙醚反应生成C6H5—CH2MgBr,该物质和苯甲醛反应酸化得到醇,再发生消去反应生成。
答案:(1)一溴环戊烷 酮羰基 (2)消去反应
【总结提升】 1.卤代烃在有机合成中的四大应用
(1)联系烃和烃的衍生物的桥梁
(2)改变官能团的个数
如CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br。
(3)改变官能团的位置
如CH2BrCH2CH2CH3CH2===CHCH2CH3。
(4)保护官能团
如乙烯中的碳碳双键易被氧化,常采用以下两步保护碳碳双键,CH2===CH2CH3CH2BrCH2===CH2。
2.卤代烃在有机合成中的经典路线
(1)一元合成路线
RCH===CH2→一卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯
(2)二元合成路线
RCH===CH2→二卤代烃→二元醇→二元醛→二元羧酸→酯(链酯、环酯、聚酯)(R代表烃基或H原子)
考点2 醇
1.概念
羟基与烃基或苯环侧链上的饱和碳原子相连的化合物称为醇,饱和一元醇的组成通式可写为CnH2n+1OH或CnH2n+2O。
2.分类
3.物理性质
(1)乙醇的物理性质
色、味、态
无色、有特殊香味的液体
挥发性
易挥发
溶解性
与水以任意比互溶
(2)醇的物理性质及变化规律
物理
性质
规律
密度
一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm-3
沸点
①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而升高;
②同碳数的一元醇<二元醇<多元醇;
③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递增而逐渐减小
4.化学性质(以乙醇为例)
反应物
及条件
断键
位置
反应
类型
化学方程式
Na
①
置换
反应
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
HBr、△
②
取代
反应
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
O2(Cu)、△
①③
氧化
反应
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
浓硫酸、
170 ℃
②④
消去
反应
CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
浓硫酸、
140 ℃
①②
取代
反应
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
CH3COOH、
浓硫酸、
△
①
取代
反应
CH3COOH+
CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
[注意] 醇的消去反应与卤代烃的消去反应的共同之处是相邻碳原子上分别有氢原子和—OH(或—X),不同之处是两者反应条件的不同:前者是浓硫酸、加热,后者是强碱的醇溶液、加热。
5.醇的两大反应规律
(1)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时,才可发生消去反应,生成不饱和键。表示为
如CH3OH、等都不能发生消去反应。
(2)催化氧化规律
醇的催化氧化产物的生成情况与跟羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)CH3OH和都属于醇类,且二者互为同系物(×)
(2)CH3CH2OH在水中的溶解度大于在水中的溶解度(√)
(3)1丙醇和2丙醇发生消去反应的产物相同,发生催化氧化的产物不同(√)
(4)CH3OH、CH3CH2OH、、都能在铜催化下发生氧化反应(×)
(5)用浓硫酸、乙醇在加热条件下制备乙烯,应迅速升温至170 ℃(√)
一、醇的结构与物理性质
1.下列关于醇类物质的物理性质的说法中,不正确的是( )
A.沸点:乙二醇>乙醇>丙烷
B.乙醇是常用的有机溶剂,可用于萃取碘水中的碘
C.交警对驾驶员进行呼气酒精检测,利用了酒精易挥发的性质
D.甲醇、乙醇、丙醇均可与水以任意比例混溶,这是因为这些醇分子与水分子间形成了氢键,且烃基体积小
解析:选B。乙二醇、乙醇的分子间都有氢键,丙烷分子间没有氢键,且乙二醇分子中有2个—OH,乙醇分子中只有1个—OH,故沸点:乙二醇>乙醇>丙烷,A正确;乙醇虽然是常用的有机溶剂,但乙醇可与水以任意比例互溶,不能萃取碘水中的碘,B错误;酒精具有挥发性,交警对驾驶员进行呼气酒精检测,利用了酒精的挥发性,C正确。
2.结合下表数据分析,下列关于乙醇、乙二醇的说法,不合理的是( )
物质
分子式
沸点/℃
溶解性
乙醇
C2H6O
78.5
与水以任意比混溶
乙二醇
C2H6O2
197.3
与水和乙醇以任意比混溶
A.二者的溶解性与其在水中能够形成氢键有关
B.可以采用蒸馏的方法将二者进行分离
C.丙三醇的沸点应该高于乙二醇的沸点
D.二者组成和结构相似,互为同系物
解析:选D。乙醇和乙二醇都能与水分子形成氢键,所以二者均能与水以任意比混溶,A正确;二者的沸点相差较大,所以可以采用蒸馏的方法将二者进行分离,B正确;丙三醇分子中的羟基数目更多,其分子之间可以形成更多的氢键,所以其沸点应该高于乙二醇的沸点,C正确;同系物官能团的种类和个数分别相同,所以乙醇和乙二醇不互为同系物,D错误。
二、醇的化学性质
3.芳樟醇常用于合成香精,香叶醇存在于香茅油、香叶油、香草油、玫瑰油等物质中,有玫瑰花和橙花香气。它们的结构简式如下:
下列说法不正确的是( )
A.两种醇都能与溴水反应
B.两种醇互为同分异构体
C.两种醇在铜催化的条件下,均可被氧化为相应的醛
D.两种醇在浓H2SO4存在下加热,均可与乙酸发生酯化反应
解析:选C。两种醇都含有碳碳双键,均能与溴水发生加成反应,A正确;两种物质的分子式相同,但结构不同,互为同分异构体,B正确;芳樟醇中的羟基连接的碳上没有氢,不能被催化氧化,香叶醇羟基连接的碳上有2个氢,能被催化氧化为醛,C错误;两种醇都含有羟基,能与乙酸在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应,D正确。
4.下列四种有机物的分子式均为C4H10O。
分析其结构特点,用序号回答下列问题:
(1)其中能与钠反应产生H2的有________。
(2)能被氧化成含相同碳原子数的醛的是______________。
(3)能被氧化成酮的是________。
(4)能发生消去反应且生成两种产物的是______________。
解析:(1)所有的醇都能与活泼金属钠反应产生H2。(2)能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“—CH2OH”,①和③符合题意。(3)能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“”,②符合题意。(4)若与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的氢原子类型不同,则发生消去反应时,可以得到两种产物,②符合题意。
答案:(1)①②③④ (2)①③ (3)② (4)②
考点3 酚
1.概念
羟基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的酚为苯酚()。
2.苯酚的物理性质
颜色状态
溶解性
毒性
无色晶体,有特殊气味,易被空气中的氧气氧化而呈粉红色
常温下,苯酚在水中的溶解度不大,当温度高于65 ℃时,能与水互溶;苯酚易溶于乙醇等有机溶剂
苯酚有毒,对皮肤有强烈的腐蚀作用,如果不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤,再用水冲洗
3.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)羟基氢原子的活泼性——弱酸性
苯酚俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使石蕊溶液变红,电离方程式为C6H5OH⇌C6H5O-+H+。
①与NaOH溶液反应的化学方程式:
。
②与Na2CO3溶液反应的化学方程式:
。
(2)苯环上邻、对位氢原子的活泼性——取代反应
与饱和溴水反应的化学方程式:
。
反应产生白色沉淀,此反应常用于苯酚的定性检验和定量测定。
(3)显色反应
苯酚跟FeCl3溶液作用产生紫色溶液,利用这一反应可以检验苯酚的存在。
(4)加成反应(与H2)
(5)氧化反应
苯酚易被空气中的氧气和酸性KMnO4溶液氧化;容易燃烧。
(6)缩聚反应
4.苯酚的用途和对环境的影响
苯酚是重要的医用消毒剂和化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。酚类化合物均有毒,是重点控制的水污染物之一。
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)与互为同系物(×)
(2)苯酚有毒,沾到皮肤上,可用浓NaOH溶液洗涤(×)
(3)除去苯中的苯酚,加入浓溴水再过滤(×)
(4)向苯酚钠溶液中通入少量CO2时生成Na2CO3,通入过量CO2则生成NaHCO3(×)
一、酚的性质
1.有关某有机物()的下列说法不正确的是( )
A.该物质可以看作醇类,也可看做酚类
B.1 mol该物质可与4 mol Br2反应
C.1 mol该物质可与7 mol NaOH反应
D.1 mol该物质可与7 mol Na反应
解析:选C。根据有机物的结构简式可知,苯环上连有羟基,烃基上也有羟基,所以该物质可以看作醇类,也可看做酚类,A正确;有机物的结构中苯环上羟基的邻、对位有4个,所以1 mol该物质可以和4 mol的溴发生取代反应,故B正确;由有机物的结构知有5个羟基与苯环相连,所以1 mol该物质可以与5 mol NaOH反应,C错误;因为有机物的结构中含有7个羟基,所以1 mol该物质可与7 mol Na反应,D正确。
2.(2021·湖北高考)聚醚砜是一种性能优异的高分子材料。它由对苯二酚和4,4′二氯二苯砜在碱性条件下反应,经酸化处理后得到。下列说法正确的是( )
A.聚醚砜易溶于水
B.聚醚砜可通过缩聚反应制备
C.对苯二酚的核磁共振氢谱有3组峰
D.对苯二酚不能与FeCl3溶液发生显色反应
解析:选B。聚醚砜是缩聚反应得到的高分子化合物,不溶于水,A项错误;对苯二酚为对称结构,含有2种类型氢原子,在核磁共振氢谱有2组峰,C项错误;对苯二酚含有酚羟基,遇氯化铁溶液显紫色,D项错误。
二、理解基团之间的相互影响
3.有机物分子中的原子(团)之间会相互影响,导致相同的原子(团)表现不同的性质。下列各项事实不能说明上述观点的是( )
A.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而甲基环己烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.乙烯能与溴水发生加成反应,而乙烷不能与溴水发生加成反应
C.苯酚可以与NaOH溶液反应,而乙醇不能与NaOH溶液反应
D.苯酚与溴水可直接反应,而苯与液溴反应则需要FeBr3作催化剂
解析:选B。甲苯中苯环对—CH3的影响,使 —CH3可被KMnO4(H+)氧化为—COOH,从而使KMnO4溶液褪色,A正确;乙烯能与溴水发生加成反应,是因为含碳碳双键引起的,B错误;苯环对羟基产生影响,使羟基中氢原子更易电离,表现出弱酸性,C正确;苯酚中,羟基对苯环产生影响,使苯酚分子中羟基邻、对位氢原子更活泼,更易被取代,D正确。
4.没食子儿茶素的结构简式如图,它是目前尚不能人工合成的纯天然的抗氧化剂。下列有关该物质的叙述正确的是( )
A.分子式为C15H12O5
B.1 mol该物质与4 mol NaOH恰好完全反应
C.该物质在浓硫酸作用下可发生消去反应
D.该物质可以和溴水发生取代反应和加成反应
解析:选C。分子式为C15H14O5,A项错误;从它含有的官能团来看,属于酚类、醇类和醚类,其中的3个酚羟基可以与NaOH反应,醇羟基与NaOH不反应,1 mol该物质与3 mol NaOH恰好完全反应,B项错误;该物质在浓硫酸的作用下,醇羟基可以发生消去反应,C项正确;该物质可以与溴水发生取代反应(取代苯环上的氢原子),但不能与溴水发生加成反应,D项错误。
1.(2023·湖北高考)湖北蕲春李时珍的《本草纲目》记载的中药丹参,其水溶性有效成分之一的结构简式如图。下列说法正确的是( )
A.该物质属于芳香烃
B.可发生取代反应和氧化反应
C.分子中有5个手性碳原子
D.1 mol该物质最多消耗9 mol NaOH
解析:选B。该物质中除C、H外还含有O元素,不属于芳香烃,A错误;该分子中含有的羧基、酯基、酚羟基均能发生取代反应,含有的碳碳双键、酚羟基均能发生氧化反应,B正确;该分子中含有4个手性碳原子,如图“*”所示:
,C错误;1 mol该物质含有7 mol酚羟基、2 mol羧基、2 mol酯基,最多能消耗11 mol NaOH,D错误。
2.(2023·辽宁高考)冠醚因分子结构形如皇冠而得名,某冠醚分子c可识别K+,其合成方法如下。下列说法错误的是( )
A.该反应为取代反应
B.a、b均可与NaOH溶液反应
C.c核磁共振氢谱有3组峰
D.c可增加KI在苯中的溶解度
解析:选C。该反应为,为取代反应,A项正确;a中含有酚羟基,能与NaOH溶液反应,b含有碳氯键,能与NaOH溶液发生水解反应,B项正确;c为对称结构,含有如所示4种等效氢原子,核磁共振氢谱有4组峰,C项错误;c可识别K+,因此可增加KI在苯中的溶解度,D项正确。
3.(2022·浙江6月选考)染料木黄酮的结构如图,下列说法正确的是( )
A.分子中存在3种官能团
B.可与HBr反应
C.1 mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗4 mol Br2
D.1 mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗2 mol NaOH
解析:选B。根据结构简式可知分子中含有酚羟基、酮羰基、醚键和碳碳双键,共4种官能团,A错误;含有碳碳双键,能与HBr发生加成反应,B正确;酚羟基含有4个邻位或对位H,另外碳碳双键能和单质溴发生加成反应,所以最多消耗单质溴5 mol,C错误;分子中含有3个酚羟基,所以最多消耗3 mol NaOH,D错误。
4.
(2022·山东高考)γ崖柏素具天然活性,有酚的通性,结构如图。关于γ崖柏素的说法错误的是( )
A.可与溴水发生取代反应
B.可与NaHCO3溶液反应
C.分子中的碳原子不可能全部共平面
D.与足量H2加成后,产物分子中含手性碳原子
解析:选B。γ崖柏素有酚的通性,酚羟基的邻位氢原子能和溴水发生取代反应,故A正确;—COOH能和NaHCO3溶液反应,γ崖柏素没有羧基,所以不能和NaHCO3溶液反应,故B错误;γ崖柏素分子中含有连接三个碳原子的饱和碳原子,该分子中所有碳原子不能共平面,故C正确;连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,该分子与足量氢气加成后的产物为,环上有2个手性碳原子,故D正确。
5.(2022·福建高考)络塞维是中药玫瑰红景天中含有的一种天然产物,分子结构见下图。关于该化合物下列说法正确的是( )
A.不能发生消去反应
B.能与醋酸发生酯化反应
C.所有原子都处于同一平面
D.1 mol络塞维最多能与3 mol H2反应
解析:选B。该化合物的分子中,与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,可发生消去反应,A错误;该化合物含有羟基,可与醋酸发生酯化反应,B正确;该化合物的结构中含有饱和碳原子,不可能所有原子处于同一平面上,C错误; 1 mol络塞维最多能与4 mol H2反应,其中苯环消耗3 mol H2,碳碳双键消耗1 mol H2,D错误。
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