内容正文:
专题5 药物合成的重要原料——卤代烃、胺、酰胺
01 思维导图
02 考点速记
第一单元 卤代烃
一、卤代烃
1.概念:烃分子中的一个或多个氢原子被 取代后所生成的化合物。
2.结构:卤代烃可用R—X表示(X表示卤素原子), 是卤代烃的官能团。
3.分类
分类依据
种类
取代 的不同
氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃
分子中
一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃
的不同
饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香卤代烃
4.物理性质
常温下,卤代烃中除少数为气体外,大多为 或 ,卤代烃 溶于水,可溶于大多数 。某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂。
5.化学性质
(1)取代反应(水解反应)
实验操作
实验现象
1-溴丙烷中加入NaOH溶液,加热,振荡静置后,液体分层,取上层清液滴入过量稀HNO3,再向其中滴加AgNO3溶液,试管中有 生成
有关的化
学方程式
C3H7Br+NaOHC3H7OH+NaBr
NaBr+AgNO3AgBr↓+NaNO3
(2)消去反应
实验操作
实验现象
实验结论
反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液
由实验可知:1-溴丙烷与氢氧化钠的醇溶液共热反应,化学方程式为 。
二、卤代烃在有机合成中的桥梁作用
1.卤代烃的制备方法
(1)取代反应
(2)不饱和烃烯烃或炔烃的加成反应
如CH3—CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br;
CH3—CHCH2+HBr或
CH3—CH2—CH2Br;CH≡CH+HClCH2CHCl。
2.桥梁作用的具体体现
三、卤代烃的化学性质和检验
1.卤代烃消去反应与水解反应的比较
卤代烃在官能团卤素原子的作用下化学性质较活泼,在其他试剂作用下,碳卤键很容易断裂而发生取代反应和消去反应。
消去反应
水解反应
反应条件
NaOH醇溶液,加热
NaOH水溶液、加热
实质
消去HX分子,形成不饱和键
—X被—OH取代
键的变化
C—X与C—H断裂形成(或—C≡C—)与H—X
C—X断裂形成C—OH
对卤代烃的要求
(1)含有两个或两个以上的碳原子,如CH3Br不能发生消去反应
(2)与卤素原子相连的碳原子相邻碳原子上有氢原子(含有β-H)。如、(CH3)3CCH2Br都不能发生消去反应,而CH3CH2Cl可以
含有—X的卤代烃绝大多数都可以发生水解反应
化学反应特点
有机物碳骨架不变,官能团由—X变为或—C≡C—
有机物碳骨架不变,官能团由—X变为—OH
主要产物
烯烃或炔烃
醇(或酚)
2.卤代烃中卤素原子的检验
(1)实验原理
R—X+H2OR—OH+HX
HX+NaOHNaX+H2O
HNO3+NaOHNaNO3+H2O
AgNO3+NaXAgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素(氯、溴、碘)。
(2)实验操作
①取少量卤代烃加入试管中;②加入NaOH溶液;③加热;④冷却;⑤加入稀硝酸酸化;⑥加入AgNO3溶液。
【易错提醒】卤代烃中卤素原子检验的误区
(1)卤代烃分子中虽然含有卤素原子,但C—X键在加热时,一般不易断裂。在水溶液中不电离,无X-(卤素离子)存在,所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液,得不到卤化银(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。检验卤代烃的卤素原子,一般是先将其转化成卤素离子,再进行检验。
(2)检验的步骤可总结为水解(或消去)——中和——检验。
四、卤代烃在有机合成中的桥梁作用
1.利用卤代烃的取代反应可实现烷烃或烯烃向醇、醛、羧酸的转化
如乙烯转化为乙酸的转化途径为
乙烯溴乙烷乙醇乙醛乙酸。
反应①的化学方程式为CH2CH2+HBrCH3CH2Br。
2.利用卤代烃的消去反应,可实现烃的衍生物中官能团的种类和数量发生变化
如乙醇转化为乙二醇的转化途径为
乙醇乙烯1,2-二溴乙烷乙二醇。
反应③的化学方程式为
+2NaOH+2NaBr。
3.利用卤代烃的消去反应与水解反应还可以实现官能团位置的变化
【易错提醒】卤代烃反应的注意点:
(1)有两个相邻碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的产物。
例如:发生消去反应的产物为
CH2CH—CH2—CH3或CH3—CHCH—CH3。
(2)二元卤代烃发生消去反应后,可在有机物中引入三键。
例如:CH3—CH2CHCl2+2NaOH
CH3—C≡CH↑+2NaCl+2H2O。
第二单元 胺和酰胺
一.胺的结构与性质
(1)胺的组成和结构:
烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺,胺也可以看作是烃分子中的氢原子被氨基所替代得到的化合物,按照氢被取代的数目,依次分为一级胺RNH2、二级胺R2NH()、三级胺R3N()(—R代表烃基)。
例如,甲烷分子中的一个氢原子被一个氨基取代后,生成的化合物叫甲胺(CH3—NH2);苯分子中的一个氢原子被一个氨基取代后,生成的化合物叫苯胺()。
(2)胺的物理性质
①状态:低级脂肪胺,如甲胺、二甲胺和三甲胺等,在常温下是气体,丙胺以上是液体,十二胺以上为固体。芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体,并有毒性。
②溶解性:低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性,随着碳原子数的增加,胺的水溶性逐渐下降。
(3)胺的化学性质——碱性
①胺类化合物具有碱性RNH2+H2ORNH+OH-,如苯胺能与盐酸反应,生成易溶于水的苯胺盐酸盐。
RNH2+HClRNH3Cl
RNH3Cl+NaOHRNH2+NaCl+H2O
②胺与氨相似,分子中的氮原子上含有孤电子对,能与H+结合而显碱性,另外氨基上的氮原子比较活泼,表现出较强的还原性。
(4)胺的制取
卤代烃氨解:RX+NH3 →RNH2+HX
用醇制备:工业上主要用醇与氨合成有机胺:ROH+NH3 →RNH2+H2O。醛、酮在氨存在下催化还原也可得到相应的胺。
(5)胺的用途:胺的用途很广,是重要的化工原料。例如,甲胺和苯胺都是合成医药、农药和染料等的重要原料
二、酰胺的结构与性质
(1)酰胺的组成和结构
酰胺是羧酸分子中羟基被氨基所替代得到的化合物。其结构一般表示为,其中的叫做酰基,叫做酰胺基。
(2)几种常见酰胺及其名称
结构简式
名称
乙酰胺
苯甲酰胺
N,N二甲基甲酰胺
N-甲基-N-乙基苯甲酰胺
结构简式
名称
N-甲基乙酰胺
N-甲基苯甲酰胺
N,N-二甲基乙酰胺
N,N二甲基苯甲酰胺
(3)化学性质
①水解反应:酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应,如果水解时加入碱,生成的酸就会变成盐,同时有氨气逸出。
酸性(HCl溶液)、加热条件下
RCONH2+H2O+HClRCOOH+NH4Cl
碱性(NaOH溶液)、加热条件下
RCONH2+NaOHRCOONa+NH3↑
②酸碱性:酰胺一般是近中性的化合物,但在一定条件下可表现出弱酸性或弱碱性。
③酰胺可以通过羧酸铵盐的部分失水,或从酰卤、酸酐、酯的氨解来制取。
(4)应用:酰胺常被用作溶剂和化工原料。例如,N,N二甲基甲酰胺是良好的溶剂,可以溶解很多有机化合物和无机化合物,是生产多种化学纤维的溶剂,也用于合成农药、医药等.
(5)氨、胺、酰胺和铵盐的比较
氨
胺
酰胺
铵盐
化学组成
NH3
R—NH2或R—NRR′(R和R′可以是氢原子或烃基)
(R和R′可以是氢原子或烃基)
阳离子是NH
结构
三角锥形
具有氨基(或被取代的氨基)和R(烃基)的结构的组合
和R(烃基)的结构的组合
NH是正四面体结构
化学性质
具有还原性和碱性
具有碱性,可以和盐酸、硝酸等酸性物质反应,也可以发生取代反应
酰胺化合物能够发生水解反应,生成盐或氨气
铵盐都能溶于水,受热都分解,盐溶液都水解,能够和强碱发生反应
相互转化
氨气和胺都具有碱性,都能与酸反应生成铵盐,铵盐和酰胺与碱溶液共热都能产生氨气
第三单元 有机合成设计
一、有机合成的基本程序
1.有机合成的基本流程:
2.合成路线的核心:合成路线的核心在于构建目标化合物分子的 和引入必需的 。
二、碳骨架的构建
1.碳链的增长:
(1)卤代烃的取代反应。
①溴乙烷与氰化钠在酸性条件下的反应。
,
。
②溴乙烷与丙炔钠的反应。
。
(2)醛酮的加成反应。
①丙酮与HCN的反应。
。
②乙醛与HCN的反应。
。
③羟醛缩合(以乙醛为例)。
。
2.碳链的减短:
(1)与酸性KMnO4溶液的氧化反应。
①烯烃、炔烃的反应。
。
②苯的同系物的反应。
。
(2)脱羧反应。
无水醋酸钠与氢氧化钠的反应。
。
三、官能团的引入和转化
1.官能团的引入
类别
反应物
化学方程式
碳碳双键
CH3CH2OH
CH3CH2Br
卤素原子
CH2CH2与HCl
CH3CH2OH与HBr
羟基
CH2CH2
与H2O
CH3CH2Cl
CH3CH2Cl+NaOHCH3CH2OH+NaCl
CH3CHO与H2
CH3CHO+H2CH3CH2OH
羧基
RCH2CHCH2
CH3CH2CN
羰基
2.官能团的转化
官能团的转化可以通过取代、 、 、氧化、 等反应实现。
四、有机合成中碳骨架的建立
1.常见增长碳链的方法
(1)醛、酮的加成
①与HCN加成:
。
②醛、酮与RLi加成:
。
③醛、酮与RMgX加成:
+RMgX。
(2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应:
。
(3)卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa等取代:RCl+NaCNRCN+NaCl。
(4)卤代烃与活泼金属作用:2CH3Cl+2NaCH3—CH3+2NaCl。
2.常见减短碳链的方式:
3.成环与开环的反应:
(1)成环。
如羟基酸分子内酯化:
(内酯)+H2O
二元酸和二元醇分子间酯化成环:
+(环酯)+2H2O
(2)开环。
如环酯的水解反应:
+2H2O+
某些环状烯烃的氧化反应:
HOOC(CH2)4COOH
【易错提醒】碳链构建的注意问题
(1)通过羟醛缩合增长碳链时,至少一种分子中含有α-H才能完成该反应。
(2)脱羧反应是制取烃类物质的一种重要的方法,这个过程同时是一个碳链减短的反应过程。
知识点二 官能团的引入、转化、消除和保护
1.官能团的引入:
(1)卤素原子的引入方式。
加成反应
①与HX的加成
CH2CH2+HBrCH3—CH2Br
CH≡CH+HBrCH2CHBr
②与X2的加成
CH2CH2+X2
CH≡CH+X2
CH≡CH+2X2
取代反应
烷烃、芳香烃的取代反应
CH4+Cl2CH3Cl+HCl
+Br2+HBr
烯烃、羧酸的α-H取代
CH3—CHCH2+Cl2+HCl
RCH2COOH+Cl2+HCl
醇与卤代烃的取代
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
(2)羟基的引入方式。
加成反应
烯烃与水加成
CH2CH2+H2OCH3—CH2OH
醛、酮与H2加成
CH3CHO+H2CH3CH2OH
醛、酮与HCN加成
+HCN
羟醛缩合
+H—CH2CHO
水解反应
卤代烃的水解
+NaOH+NaBr
酯的水解
+H2OCH3COOH+C2H5OH
酚钠水溶液与酸
+H2O+CO2+NaHCO3
(3)碳碳双键的引入方式。
消去反应
醇的消去
CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
卤代烃的消去
CH3CH2Cl+NaOHCH2CH2↑+NaCl+H2O
邻二卤代烃的消去
+ZnCH2CH2+ZnCl2
炔烃与H2的加成
CH≡CH+H2CH2CH2
2.官能团的转化与衍变:
根据合成需要(有时题目信息中会明确某些衍变途径)可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物向目标产物递进。常见的有三种方式:
(1)官能团种类的改变,如醇醛羧酸。
(2)官能团数目的改变,如
CH3CH2OHCH2CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH。
(3)官能团位置的改变,如
3.从分子中消除官能团的方法:
(1)经加成反应消除不饱和键。
(2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消去—OH。
(3)经加成或氧化反应消除—CHO。
(4)经水解反应消去酯基。
(5)通过消去或水解反应可消除卤素原子。
4.官能团的保护
有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。
(1)酚羟基的保护
因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。
(2)碳碳双键的保护
碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
例如,已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下:
+Br2 +Zn+ZnBr2
(3)氨基(—NH2)的保护
例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
(4)醛基的保护
醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为:
Ⅰ.
Ⅱ.R—CHO
再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。
03 素养提升
◆能力特训
考点一 卤代烃
1.有机物在日常生活中有广泛的用途。下列有关有机物的说法错误的是
A.氯乙烷可以用来镇痛和局部麻醉 B.聚乙炔可用于制备导电高分子材料
C.苯甲酸钠可用作食品防腐剂 D.聚氯乙烯可用作食品包装材料
2.一氯乙烯(CH2=CHCl)和一氯乙炔(CH≡CCl)都是烃的一氯代物,下列有关说法错误的是
A.键长:C-Cl>C-H
B.CH≡CCl是直线形分子
C.CH2=CHCl中,σ键与π键数目之比为4:1
D.C的杂化轨道中s成分:CH2=CHCl<CH≡CCl
3.下列关于各实验装置图的叙述正确的是
A.装置①:实验室制取乙烯
B.装置②:检验1-溴丁烷的中的溴原子
C.装置③:验证乙炔的还原性
D.装置④:验证溴乙烷发生消去反应可生成烯烃
4.下列化合物中,既能发生水解反应,又能发生消去反应。且消去反应只生成一种烯烃的是
A. B.
C. D.
5.“原子经济性”是“绿色化学”的核心理念之一、理想的“原子经济性”反应中,原料分子中的所有原子全部转变成所需产物,不产生副产物,实现零排放。以下反应中符合“原子经济性”的是
A.丙烷与氯气反应制2-氯丙烷 B.溴乙烷与NaOH醇溶液共热制乙烯
C.氯乙烯在一定条件下制聚氯乙烯 D.乙醇催化氧化制乙醛
6.在有机合成中,常会将官能团消除或增加,下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是
A.乙烯→乙二醇:
B.溴乙烷→乙醇:
C.1-溴丁烷→1-丁炔:
D.乙烯→乙炔:
7.H2O(l)、NH3(l)均可自耦电离:2H2O(l)⇌OH-+ H3O+、2NH3(l) ⇌+。下列反应与→CH3CH2OH+HBr原理不同的是
A.CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑ B.SiCl4+8NH3(l)=Si(NH2)4 +4NH4Cl
C.3Cl2 + 8NH3=6NH4Cl+N2 D.PCl3+3H2O=H3PO3+ 3HCl
考点二 胺、酰胺
8.下列说法正确的是
A.向硫酸铜溶液中加入过量氨水,最终没有沉淀生成,说明反应前后浓度未改变
B.向溶液中分别滴加等浓度的稀盐酸可以鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液
C.酰胺在酸或碱存在并加热的条件下都可以发生水解反应且均有氨气逸出
D.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点高
9.某国产饮料中含有烟酰胺,烟酰胺又称维生素B3,是一种水溶性维生素,早期常用于减轻和预防皮肤在早期衰老过程中产生的肤色黯淡、发黄、菜色。烟胺酸可溶于乙醇或甘油,不溶于乙醚,主要存在于谷类外皮和绿叶蔬菜中。下列关于烟酰胺说法正确的是
A.烟酰胺的分子式是C6H7N2O
B.烟酰胺的分子中含有羰基和氨基两种官能团
C.此有机物可以发生加成反应和水解反应
D.可用乙醚将烟酰胺从绿叶蔬菜中提取出来
10.下列化学方程式书写正确的是
A.
B.乙醛与新制氢氧化铜反应:
C.乙酰胺中加入稀硫酸:
D.丙醛与氰化氢反应:
11.下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
酰胺在酸或碱存在并加热时可水解
氨基酸有两性,能发生反应生成肽键
B
酸性:乙酸>丙酸
推电子效应:
C
沸点:邻羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛
对羟基苯甲酸的空间对称性好,沸点低
D
取少量卤代烃涂改液,向其中加入足量硝酸银溶液,溶液出现白色沉淀
涂改液所含卤代烃中存在氯元素
A.A B.B C.C D.D
12.苯甲酰胺可用于合成农药和医药,其分子结构如图。下列有关苯甲酰胺的说法正确的是
A.分子式为C7H8NO
B.分子中含1个手性碳原子
C.与对硝基甲苯互为同分异构体
D.在碱性条件下加热水解,可生成苯甲酸盐和氨
考点三 有机合成
13.已知: ,若要合成 ,所用的起始原料可以为
A.1,3-戊二烯和丙炔 B.1,3-戊二烯和2-丁炔
C.2,3-二甲基-1,3-戊二烯和乙炔 D.2-甲基-1,3-丁二烯和2-丁炔
14.卤代烃能够发生下列反应:2CH3CH2Br+2Na→CH3CH2CH2CH3+2NaBr,下列有机物可以与钠反应合成环戊烷的是
A.BrCH2CH2CH2CH2CH2Br B.
C. D.CH3CH2CH2CH2Br
15.下列有机合成路线设计合理的是
A.
B.
C.
D.
16.以为原料制备,依次涉及的反应为
A.加成→消去→加成 B.消去→加成→消去
C.取代→消去→加成 D.取代→加成→消去
17.一种高分子丙的合成路线如下。下列说法正确的是
A.物质M可以是
B.丙水解可重新生成乙分子和M
C.乙分子中至少有13个碳原子共平面
18.已知,则有机物可以由下列哪组物质反应生成
A.①④ B.①③ C.②③ D.②④
19.高分子是一种人工合成的多肽,其合成路线如图:
下列说法不正确的是
A.中都是杂化 B.高分子水解可得到和
C.高分子中存在氢键 D.高分子的合成过程中进行了官能团保护
20.有机物甲()可以通过如图路线合成(分离方法和其他产物已经略去):下列说法不正确的是
A.甲能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应一定条件
B.步骤Ⅰ的反应方程式是:
C.步骤Ⅲ的反应类型是氧化反应
D.在合成甲过程中步骤Ⅰ和Ⅳ的目的是保护氨基
◆易错点辨析
1.溴乙烷可以通过两种途径制取,一种方法是可以用乙烷与溴蒸气发生取代反应制备,另一种方法是可以用乙烯与溴化氢加成制备,哪一种方法更好?为什么?
2.卤代烃属于烃吗?卤代烃中的卤素如何存在?
3.乙醇得到乙二醇需要经历哪些反应?
4.卤代烃的水解可以实现官能团位置的改变吗?为什么?
5.工业上用电石-乙炔法生产氯乙烯的反应如下:
CaO+3CCaC2+CO↑
CaC2+2H2OHC≡CH↑+Ca(OH)2
HC≡CH+HClCH2CHCl
电石-乙炔法的优点是流程简单,产品纯度高,而且不依赖于石油资源。电石-乙炔法的缺点是什么?
6.乙烯和氯气反应可制得ClCH2CH2Cl,ClCH2CH2Cl加热分解得到氯乙烯和氯化氢。
设计一种以乙烯和氯气为原料制取氯乙烯的方案(其他原料自选),用化学方程式表示(不必注明反应条件)。要求:①反应产生的氯化氢必须用于氯乙烯的制备;②不再产生其他废液。
7.尿素H2NCONH2的水解产物是什么?
8.烟酰胺分子()中含有的含氧官能团是什么?
9.烟酰胺()在酸性条件下水解产物是什么?
10.烟酰胺()在碱性条件下水解产物是什么?
11.洗涤丝绸质衣物,能否选用肥皂或洗衣粉进行清洗?为什么?
12.甲胺与乙酰胺分子中均有—NH2,二者互为同系物吗?为什么?
13.酰胺与酯类化学性质有什么相似性?
14.写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式。
15.下列反应中:A.酯化反应 B.乙醛与HCN加成 C.乙醇与浓硫酸共热到140 ℃ D.1-溴丙烷与NaCN作用 E.持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物 F.重油裂化为汽油 G.乙烯的聚合反应 H.乙苯被酸性KMnO4溶液氧化。可使碳链增长的反应有哪些?可使碳链减短的反应有哪些?
(2)如图是一些常见有机物的转化关系。
其中属于取代反应的有哪些?加成反应有哪些?
(1)醇中—OH的消去反应与卤代烃中—X的消去反应条件有何区别?二者有何相似之处?
(2)怎样才能实现由溴乙烷到乙二醇的转化?请用流程图表示。
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专题5 药物合成的重要原料——卤代烃、胺、酰胺
01 思维导图
02 考点速记
第一单元 卤代烃
一、卤代烃
1.概念:烃分子中的一个或多个氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物。
2.结构:卤代烃可用R—X表示(X表示卤素原子),—X是卤代烃的官能团。
3.分类
分类依据
种类
取代卤素的不同
氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃
分子中卤素原子的个数
一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃
烃基的不同
饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香卤代烃
4.物理性质
常温下,卤代烃中除少数为气体外,大多为液体或固体,卤代烃不溶于水,可溶于大多数有机溶剂。某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂。
5.化学性质
(1)取代反应(水解反应)
实验操作
实验现象
1-溴丙烷中加入NaOH溶液,加热,振荡静置后,液体分层,取上层清液滴入过量稀HNO3,再向其中滴加AgNO3溶液,试管中有浅黄色沉淀生成
有关的化
学方程式
C3H7Br+NaOHC3H7OH+NaBr
NaBr+AgNO3AgBr↓+NaNO3
(2)消去反应
实验操作
实验现象
实验结论
反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液褪色
生成的气体分子中含有碳碳不饱和键
由实验可知:1-溴丙烷与氢氧化钠的醇溶液共热反应,化学方程式为CH3CH2CH2Br+NaOHCH2CHCH3↑+NaBr+H2O。
二、卤代烃在有机合成中的桥梁作用
1.卤代烃的制备方法
(1)取代反应
(2)不饱和烃烯烃或炔烃的加成反应
如CH3—CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br;
CH3—CHCH2+HBr或
CH3—CH2—CH2Br;CH≡CH+HClCH2CHCl。
2.桥梁作用的具体体现
三、卤代烃的化学性质和检验
1.卤代烃消去反应与水解反应的比较
卤代烃在官能团卤素原子的作用下化学性质较活泼,在其他试剂作用下,碳卤键很容易断裂而发生取代反应和消去反应。
消去反应
水解反应
反应条件
NaOH醇溶液,加热
NaOH水溶液、加热
实质
消去HX分子,形成不饱和键
—X被—OH取代
键的变化
C—X与C—H断裂形成(或—C≡C—)与H—X
C—X断裂形成C—OH
对卤代烃的要求
(1)含有两个或两个以上的碳原子,如CH3Br不能发生消去反应
(2)与卤素原子相连的碳原子相邻碳原子上有氢原子(含有β-H)。如、(CH3)3CCH2Br都不能发生消去反应,而CH3CH2Cl可以
含有—X的卤代烃绝大多数都可以发生水解反应
化学反应特点
有机物碳骨架不变,官能团由—X变为或—C≡C—
有机物碳骨架不变,官能团由—X变为—OH
主要产物
烯烃或炔烃
醇(或酚)
2.卤代烃中卤素原子的检验
(1)实验原理
R—X+H2OR—OH+HX
HX+NaOHNaX+H2O
HNO3+NaOHNaNO3+H2O
AgNO3+NaXAgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素(氯、溴、碘)。
(2)实验操作
①取少量卤代烃加入试管中;②加入NaOH溶液;③加热;④冷却;⑤加入稀硝酸酸化;⑥加入AgNO3溶液。
【易错提醒】卤代烃中卤素原子检验的误区
(1)卤代烃分子中虽然含有卤素原子,但C—X键在加热时,一般不易断裂。在水溶液中不电离,无X-(卤素离子)存在,所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液,得不到卤化银(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。检验卤代烃的卤素原子,一般是先将其转化成卤素离子,再进行检验。
(2)检验的步骤可总结为水解(或消去)——中和——检验。
四、卤代烃在有机合成中的桥梁作用
1.利用卤代烃的取代反应可实现烷烃或烯烃向醇、醛、羧酸的转化
如乙烯转化为乙酸的转化途径为
乙烯溴乙烷乙醇乙醛乙酸。
反应①的化学方程式为CH2CH2+HBrCH3CH2Br。
2.利用卤代烃的消去反应,可实现烃的衍生物中官能团的种类和数量发生变化
如乙醇转化为乙二醇的转化途径为
乙醇乙烯1,2-二溴乙烷乙二醇。
反应③的化学方程式为
+2NaOH+2NaBr。
3.利用卤代烃的消去反应与水解反应还可以实现官能团位置的变化
【易错提醒】卤代烃反应的注意点:
(1)有两个相邻碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的产物。
例如:发生消去反应的产物为
CH2CH—CH2—CH3或CH3—CHCH—CH3。
(2)二元卤代烃发生消去反应后,可在有机物中引入三键。
例如:CH3—CH2CHCl2+2NaOH
CH3—C≡CH↑+2NaCl+2H2O。
第二单元 胺和酰胺
一.胺的结构与性质
(1)胺的组成和结构:
烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺,胺也可以看作是烃分子中的氢原子被氨基所替代得到的化合物,按照氢被取代的数目,依次分为一级胺RNH2、二级胺R2NH()、三级胺R3N()(—R代表烃基)。
例如,甲烷分子中的一个氢原子被一个氨基取代后,生成的化合物叫甲胺(CH3—NH2);苯分子中的一个氢原子被一个氨基取代后,生成的化合物叫苯胺()。
(2)胺的物理性质
①状态:低级脂肪胺,如甲胺、二甲胺和三甲胺等,在常温下是气体,丙胺以上是液体,十二胺以上为固体。芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体,并有毒性。
②溶解性:低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性,随着碳原子数的增加,胺的水溶性逐渐下降。
(3)胺的化学性质——碱性
①胺类化合物具有碱性RNH2+H2ORNH+OH-,如苯胺能与盐酸反应,生成易溶于水的苯胺盐酸盐。
RNH2+HClRNH3Cl
RNH3Cl+NaOHRNH2+NaCl+H2O
②胺与氨相似,分子中的氮原子上含有孤电子对,能与H+结合而显碱性,另外氨基上的氮原子比较活泼,表现出较强的还原性。
(4)胺的制取
卤代烃氨解:RX+NH3 →RNH2+HX
用醇制备:工业上主要用醇与氨合成有机胺:ROH+NH3 →RNH2+H2O。醛、酮在氨存在下催化还原也可得到相应的胺。
(5)胺的用途:胺的用途很广,是重要的化工原料。例如,甲胺和苯胺都是合成医药、农药和染料等的重要原料
二、酰胺的结构与性质
(1)酰胺的组成和结构
酰胺是羧酸分子中羟基被氨基所替代得到的化合物。其结构一般表示为,其中的叫做酰基,叫做酰胺基。
(2)几种常见酰胺及其名称
结构简式
名称
乙酰胺
苯甲酰胺
N,N二甲基甲酰胺
N-甲基-N-乙基苯甲酰胺
结构简式
名称
N-甲基乙酰胺
N-甲基苯甲酰胺
N,N-二甲基乙酰胺
N,N二甲基苯甲酰胺
(3)化学性质
①水解反应:酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应,如果水解时加入碱,生成的酸就会变成盐,同时有氨气逸出。
酸性(HCl溶液)、加热条件下
RCONH2+H2O+HClRCOOH+NH4Cl
碱性(NaOH溶液)、加热条件下
RCONH2+NaOHRCOONa+NH3↑
②酸碱性:酰胺一般是近中性的化合物,但在一定条件下可表现出弱酸性或弱碱性。
③酰胺可以通过羧酸铵盐的部分失水,或从酰卤、酸酐、酯的氨解来制取。
(4)应用:酰胺常被用作溶剂和化工原料。例如,N,N二甲基甲酰胺是良好的溶剂,可以溶解很多有机化合物和无机化合物,是生产多种化学纤维的溶剂,也用于合成农药、医药等.
(5)氨、胺、酰胺和铵盐的比较
氨
胺
酰胺
铵盐
化学组成
NH3
R—NH2或R—NRR′(R和R′可以是氢原子或烃基)
(R和R′可以是氢原子或烃基)
阳离子是NH
结构
三角锥形
具有氨基(或被取代的氨基)和R(烃基)的结构的组合
和R(烃基)的结构的组合
NH是正四面体结构
化学性质
具有还原性和碱性
具有碱性,可以和盐酸、硝酸等酸性物质反应,也可以发生取代反应
酰胺化合物能够发生水解反应,生成盐或氨气
铵盐都能溶于水,受热都分解,盐溶液都水解,能够和强碱发生反应
相互转化
氨气和胺都具有碱性,都能与酸反应生成铵盐,铵盐和酰胺与碱溶液共热都能产生氨气
第三单元 有机合成设计
一、有机合成的基本程序
1.有机合成的基本流程:
2.合成路线的核心:合成路线的核心在于构建目标化合物分子的碳骨架和引入必需的官能团。
二、碳骨架的构建
1.碳链的增长:
(1)卤代烃的取代反应。
①溴乙烷与氰化钠在酸性条件下的反应。
CH3CH2Br+NaCNCH3CH2CN+NaBr,
CH3CH2CNCH3CH2COOH。
②溴乙烷与丙炔钠的反应。
CH3CH2Br+NaC≡CCH3CH3CH2C≡CCH3+NaBr。
(2)醛酮的加成反应。
①丙酮与HCN的反应。
。
②乙醛与HCN的反应。
CH3CHO+HCNCH3CH(OH)CN。
③羟醛缩合(以乙醛为例)。
CH3CHO+CH3CHOCH3CH(OH)CH2CHO。
2.碳链的减短:
(1)与酸性KMnO4溶液的氧化反应。
①烯烃、炔烃的反应。
CH3COOH+。
②苯的同系物的反应。
。
(2)脱羧反应。
无水醋酸钠与氢氧化钠的反应。
CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3。
三、官能团的引入和转化
1.官能团的引入
类别
反应物
化学方程式
碳碳双键
CH3CH2OH
CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
CH3CH2Br
CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O
卤素原子
CH2CH2与HCl
CH2CH2+HClCH3CH2Cl
CH3CH2OH与HBr
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
羟基
CH2CH2
与H2O
CH2CH2+H2OCH3CH2OH
CH3CH2Cl
CH3CH2Cl+NaOHCH3CH2OH+NaCl
CH3CHO与H2
CH3CHO+H2CH3CH2OH
羧基
RCH2CHCH2
RCH2CHCH2RCH2COOH+CO2↑
CH3CH2CN
CH3CH2CNCH3CH2COOH
羰基
2.官能团的转化
官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应实现。
四、有机合成中碳骨架的建立
1.常见增长碳链的方法
(1)醛、酮的加成
①与HCN加成:
。
②醛、酮与RLi加成:
。
③醛、酮与RMgX加成:
+RMgX。
(2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应:
。
(3)卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa等取代:RCl+NaCNRCN+NaCl。
(4)卤代烃与活泼金属作用:2CH3Cl+2NaCH3—CH3+2NaCl。
2.常见减短碳链的方式:
3.成环与开环的反应:
(1)成环。
如羟基酸分子内酯化:
(内酯)+H2O
二元酸和二元醇分子间酯化成环:
+(环酯)+2H2O
(2)开环。
如环酯的水解反应:
+2H2O+
某些环状烯烃的氧化反应:
HOOC(CH2)4COOH
【易错提醒】碳链构建的注意问题
(1)通过羟醛缩合增长碳链时,至少一种分子中含有α-H才能完成该反应。
(2)脱羧反应是制取烃类物质的一种重要的方法,这个过程同时是一个碳链减短的反应过程。
知识点二 官能团的引入、转化、消除和保护
1.官能团的引入:
(1)卤素原子的引入方式。
加成反应
①与HX的加成
CH2CH2+HBrCH3—CH2Br
CH≡CH+HBrCH2CHBr
②与X2的加成
CH2CH2+X2
CH≡CH+X2
CH≡CH+2X2
取代反应
烷烃、芳香烃的取代反应
CH4+Cl2CH3Cl+HCl
+Br2+HBr
烯烃、羧酸的α-H取代
CH3—CHCH2+Cl2+HCl
RCH2COOH+Cl2+HCl
醇与卤代烃的取代
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
(2)羟基的引入方式。
加成反应
烯烃与水加成
CH2CH2+H2OCH3—CH2OH
醛、酮与H2加成
CH3CHO+H2CH3CH2OH
醛、酮与HCN加成
+HCN
羟醛缩合
+H—CH2CHO
水解反应
卤代烃的水解
+NaOH+NaBr
酯的水解
+H2OCH3COOH+C2H5OH
酚钠水溶液与酸
+H2O+CO2+NaHCO3
(3)碳碳双键的引入方式。
消去反应
醇的消去
CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
卤代烃的消去
CH3CH2Cl+NaOHCH2CH2↑+NaCl+H2O
邻二卤代烃的消去
+ZnCH2CH2+ZnCl2
炔烃与H2的加成
CH≡CH+H2CH2CH2
2.官能团的转化与衍变:
根据合成需要(有时题目信息中会明确某些衍变途径)可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物向目标产物递进。常见的有三种方式:
(1)官能团种类的改变,如醇醛羧酸。
(2)官能团数目的改变,如
CH3CH2OHCH2CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH。
(3)官能团位置的改变,如
3.从分子中消除官能团的方法:
(1)经加成反应消除不饱和键。
(2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消去—OH。
(3)经加成或氧化反应消除—CHO。
(4)经水解反应消去酯基。
(5)通过消去或水解反应可消除卤素原子。
4.官能团的保护
有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。
(1)酚羟基的保护
因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。
(2)碳碳双键的保护
碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
例如,已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下:
+Br2 +Zn+ZnBr2
(3)氨基(—NH2)的保护
例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
(4)醛基的保护
醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为:
Ⅰ.
Ⅱ.R—CHO
再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。
03 素养提升
◆能力特训
考点一 卤代烃
1.有机物在日常生活中有广泛的用途。下列有关有机物的说法错误的是
A.氯乙烷可以用来镇痛和局部麻醉 B.聚乙炔可用于制备导电高分子材料
C.苯甲酸钠可用作食品防腐剂 D.聚氯乙烯可用作食品包装材料
【答案】D
【解析】A.氯乙烷沸点低,喷在皮肤表面会迅速汽化,同时吸收大量热,使皮肤迅速冷却起到镇痛的作用,因此可以用来镇痛和局部麻醉,故A正确;
B.聚乙炔分子中含有类似石墨的大π键,能导电,常用于制备导电高分子材料,故B正确;
C.苯甲酸及其盐是食品工业中常见的一种防腐保鲜剂,对霉菌、酵母和细菌有较好的抑制作用,故C正确;
D.聚氯乙烯薄膜受热会释放出有毒物质,不能用于制作食品包装材料,故D错误;
故答案选D。
2.一氯乙烯(CH2=CHCl)和一氯乙炔(CH≡CCl)都是烃的一氯代物,下列有关说法错误的是
A.键长:C-Cl>C-H
B.CH≡CCl是直线形分子
C.CH2=CHCl中,σ键与π键数目之比为4:1
D.C的杂化轨道中s成分:CH2=CHCl<CH≡CCl
【答案】C
【解析】A.原子半径:Cl>H,所以C-Cl键的键长大于C-H键,故A正确;
B.CH≡CCl分子中碳原子的杂化方式为sp杂化,分子的空间构型是直线形,故B正确;
C.CH2=CHCl分子中单键为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,则分子中σ键与π键数目之比为5:1,故C错误;
D.CH2=CHCl分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化,CH≡CCl分子中碳原子的杂化方式为sp杂化,所以CH2=CHCl分子中碳原子杂化轨道中s成分小于CH≡CCl,故D正确;
故选C。
3.下列关于各实验装置图的叙述正确的是
A.装置①:实验室制取乙烯
B.装置②:检验1-溴丁烷的中的溴原子
C.装置③:验证乙炔的还原性
D.装置④:验证溴乙烷发生消去反应可生成烯烃
【答案】D
【解析】A.实验室制取乙烯需要浓硫酸与乙醇混合加热170℃,装置①中温度计不能测得反应溶液的温度,A错误;
B.1-溴丁烷为非电解质,不能电离出溴离子,应先反应消去反应或水解反应生成溴离子,再用硝酸酸化的硝酸银检验,B错误;
C.电石中含有的杂质与水反应产生H2S也具有还原性,能够使酸性KMnO4溶液褪色,因此不能验证乙炔的还原性,C错误;
D.溴乙烷发生消去反应生成烯烃,能够使溴的四氯化碳溶液溶液褪色,而挥发的乙醇不能发生反应,因此可以达到验证反应产物,D正确;
答案选D。
4.下列化合物中,既能发生水解反应,又能发生消去反应。且消去反应只生成一种烯烃的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.该分子中只有一个碳原子,不能发生消去反应,故A错误;
B.该分子中含有氯原子,所以能发生水解反应,且连接氯原子的碳原子相邻碳原子上含有H原子,所以能发生消去反应,且其消去反应产物有一种,故B正确;
C.该分子中连接氯原子碳原子相邻碳原子上不含氢原子,所以不能发生消去反应,故C错误;
D.该分子能发生水解反应和消去反应,但消去反应产物有两种,故D错误;
故选B。
5.“原子经济性”是“绿色化学”的核心理念之一、理想的“原子经济性”反应中,原料分子中的所有原子全部转变成所需产物,不产生副产物,实现零排放。以下反应中符合“原子经济性”的是
A.丙烷与氯气反应制2-氯丙烷 B.溴乙烷与NaOH醇溶液共热制乙烯
C.氯乙烯在一定条件下制聚氯乙烯 D.乙醇催化氧化制乙醛
【答案】C
【分析】根据绿色化学的定义可知,原料分子中的原子全部转变成所需产物,不产生副产物,实现零排放,以此解答该题。
【解析】A.丙烷与氯气反应除生成2-氯丙烷外,还有1-氯丙烷等副产物,同时有HCl生成,原子利用率不是100%,故A不符合“原子经济性”;
B.溴乙烷与NaOH醇溶液共热,除制得乙烯外还产生溴化钠和水,故B不符合“原子经济性”;
C.氯乙烯在一定条件下制聚氯乙烯,原料分子中的所有原子全部转变成所需产物,没有产生副产物,实现零排放,故C符合“原子经济性”;
D.乙醇催化氧化制乙醛,同时生成水,原子没有全部利用,,故D不符合“原子经济性”;
故答案选C。
6.在有机合成中,常会将官能团消除或增加,下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是
A.乙烯→乙二醇:
B.溴乙烷→乙醇:
C.1-溴丁烷→1-丁炔:
D.乙烯→乙炔:
【答案】B
【解析】A.乙烯与溴水发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,然后1,2-二溴乙烷发生水解反应生成乙二醇,A正确;
B.溴乙烷水解生成乙醇,不能生成乙烯,溴乙烷发生消去反应生成乙烯,乙烯与水发生加成反应生成乙醇,B错误;
C.1-溴丁烷发生消去反应生成1-丁烯,1-丁烯与溴水发生加成反应生成,然后发生消去反应生成1-丁炔,C正确;
D.乙烯与双氧水发生加成反应生成HOCH2CH2OH,然后HOCH2CH2OH发生消去反应生成乙炔,D正确;
答案选B。
7.H2O(l)、NH3(l)均可自耦电离:2H2O(l)⇌OH-+ H3O+、2NH3(l) ⇌+。下列反应与→CH3CH2OH+HBr原理不同的是
A.CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑ B.SiCl4+8NH3(l)=Si(NH2)4 +4NH4Cl
C.3Cl2 + 8NH3=6NH4Cl+N2 D.PCl3+3H2O=H3PO3+ 3HCl
【答案】C
【分析】根据题目信息可知,CH3CH2Br和H2O互相交换成分生成CH3CH2OH和HBr,据此作答。
【解析】A.由CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑,CaC2和H2O互相交换成分,生成Ca(OH)2和CH≡CH,与题中反应原理相同,故A不符合题意;
B.由NH3(1)自耦电离,,SiCl4和NH3互相交换成分,生成Si(NH2)4和NH4Cl,原理与题干中相同,故B不符合题意;
C.Cl2和NH3发生反应生成单质N2,反应物之间没有进行成分的互相交换,与题中的反应原理不相同,故C符合题意;
D.PCl3、H2O的反应,二者进行互换成分生成了H3PO3和HCl,与题中的反应原理是相同的,故D不符合题意;
故答案选C。
考点二 胺、酰胺
8.下列说法正确的是
A.向硫酸铜溶液中加入过量氨水,最终没有沉淀生成,说明反应前后浓度未改变
B.向溶液中分别滴加等浓度的稀盐酸可以鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液
C.酰胺在酸或碱存在并加热的条件下都可以发生水解反应且均有氨气逸出
D.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点高
【答案】B
【解析】A.向硫酸铜溶液中加入过量氨水,最终没有沉淀生成,是因为铜离子和过量的一水合氨反应生成了,反应后铜离子的浓度减小,A错误;
B.向碳酸钠溶液中滴加稀盐酸,稀盐酸少量时,碳酸钠和盐酸反应生成碳酸氢钠,盐酸过量时,前面生成的碳酸氢钠再和盐酸反应生成二氧化碳气体,即刚开始无气体,后来才有气体;向碳酸氢钠溶液中滴加稀盐酸,一加就能产生气体,所以向溶液中分别滴加等浓度的稀盐酸可以鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液,B正确;
C.酰胺在酸存在并加热的条件下可以发生水解反应,生成物中有铵盐,无氨气逸出,C错误;
D.邻羟基苯甲醛中含有分子内氢键,分子内氢键可以降低物质的熔沸点,对羟基苯甲醛分子间形成氢键,分子间氢键可以升高物质的熔沸点,因此邻羟基苯甲醛的熔沸点低于对羟基苯甲醛的熔沸点,D错误;
故选B。
9.某国产饮料中含有烟酰胺,烟酰胺又称维生素B3,是一种水溶性维生素,早期常用于减轻和预防皮肤在早期衰老过程中产生的肤色黯淡、发黄、菜色。烟胺酸可溶于乙醇或甘油,不溶于乙醚,主要存在于谷类外皮和绿叶蔬菜中。下列关于烟酰胺说法正确的是
A.烟酰胺的分子式是C6H7N2O
B.烟酰胺的分子中含有羰基和氨基两种官能团
C.此有机物可以发生加成反应和水解反应
D.可用乙醚将烟酰胺从绿叶蔬菜中提取出来
【答案】C
【解析】A.由结构简式可知,烟酰胺的分子式为C6H6N2O,A错误;
B.烟酰胺的分子中含有酰胺基一种官能团,B错误;
C.该有机物中氮环可以发生加成反应,酰胺基能发生水解反应,C正确;
D.烟酰胺不溶于乙醚,溶于乙醇和甘油,故不能用乙醚将烟酰胺从绿叶蔬菜中提取出来,D错误;
故选C。
10.下列化学方程式书写正确的是
A.
B.乙醛与新制氢氧化铜反应:
C.乙酰胺中加入稀硫酸:
D.丙醛与氰化氢反应:
【答案】C
【解析】
A.光照取代苯环的侧连,,故A错误;
B.乙醛与新制氢氧化铜是在碱性环境反应:,故B错误;
C.乙酰胺中加入稀硫酸:,故C正确;
D.丙醛与氰化氢发生加成反应: ,故D错误;
故答案为C。
11.下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
酰胺在酸或碱存在并加热时可水解
氨基酸有两性,能发生反应生成肽键
B
酸性:乙酸>丙酸
推电子效应:
C
沸点:邻羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛
对羟基苯甲酸的空间对称性好,沸点低
D
取少量卤代烃涂改液,向其中加入足量硝酸银溶液,溶液出现白色沉淀
涂改液所含卤代烃中存在氯元素
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.两个陈述均正确,但没有因果关系,A不符合题意;
B.烃基是推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱,所以,乙酸的酸性大于丙酸的酸性,B符合题意;
C.分子间氢键使物质熔沸点升高,分子内氢键使物质熔沸点降低,对羟基苯甲醛中存在分子间氢键,邻羟基苯甲醛中存在分子内氢键,所以沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛,C不符合题意;
D.验证涂改液所含卤代烃中是否含有氯元素时,应加入氢氧化钠溶液共热,充分反应后,应该先加硝酸酸化,再加硝酸银溶液,看是否有白色沉淀产生,直接加硝酸银溶液没有明显现象,D不符合题意;
故选B。
12.苯甲酰胺可用于合成农药和医药,其分子结构如图。下列有关苯甲酰胺的说法正确的是
A.分子式为C7H8NO
B.分子中含1个手性碳原子
C.与对硝基甲苯互为同分异构体
D.在碱性条件下加热水解,可生成苯甲酸盐和氨
【答案】D
【解析】A.分子中含7个C原子、7个H原子、1个N原子、1个O原子,分子式为C7H7NO,故A错误;
B.连接4个不同基团的碳原子为手性碳原子,该分子中不含手性碳原子,故B错误;
C.分子式相同结构不同为同分异构体,对硝基甲苯的分子式为C7H7NO2,与苯甲酰胺不同,故与对硝基甲苯不互为同分异构体,故C错误;
D.含酰胺键,可发生水解反应,碱性条件下水解生成苯甲酸盐和氨,故D正确;
故选D。
考点三 有机合成
13.已知: ,若要合成 ,所用的起始原料可以为
A.1,3-戊二烯和丙炔 B.1,3-戊二烯和2-丁炔
C.2,3-二甲基-1,3-戊二烯和乙炔 D.2-甲基-1,3-丁二烯和2-丁炔
【答案】B
【解析】
根据反应原理,若要合成 ,所用的起始原料可以为: (乙炔)、 (2,3-二甲基一1,3-戊二烯)或 (1,3-戊二烯)、 (2-丁炔),故选B。
14.卤代烃能够发生下列反应:2CH3CH2Br+2Na→CH3CH2CH2CH3+2NaBr,下列有机物可以与钠反应合成环戊烷的是
A.BrCH2CH2CH2CH2CH2Br B.
C. D.CH3CH2CH2CH2Br
【答案】A
【分析】根据题目信息:2CH3CH2Br+2Na→CH3CH2CH2CH3+2NaBr,可知反应的原理为:碳溴键发生断裂,溴原子与钠形成溴化钠,与溴原子相连的碳相连形成新的碳碳键,若形成环状结构,分子中一定含有两个溴原子,据此完成解答。
【解析】A.CH2BrCH2CH2CH2CH2Br分子中含有两个溴原子,与钠发生反应可以生成环戊烷和NaBr,A符合题意;
B.和钠以1:2反应生成1,4-二乙基环丁烷,B不符合题意;
C.分子中含有3个溴原子,不能和钠反应生成环丁烷,C不符合题意;
D.CH3CH2CH2CH2Br与金属钠反应后生成的是CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3,D不符合题意;
故合理选项是A。
15.下列有机合成路线设计合理的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】A.酸性高锰酸钾溶液有强氧化性,氧化醛基的同时也会氧化碳碳双键,A错误;
B.第一步反应,催化剂条件下取代的是苯环上的氢原子,取代侧链上的氢原子应该是光照条件,B错误;
C.第二步反应,卤代烃的消去反应需要氢氧化钠醇溶液加热,C错误;
D.第一步丙炔与水加成反应生成的烯醇不稳定转化为丙酮,第二步反应丙酮与氢气加成得到2-丙醇,D正确;
故选D。
16.以为原料制备,依次涉及的反应为
A.加成→消去→加成 B.消去→加成→消去
C.取代→消去→加成 D.取代→加成→消去
【答案】B
【解析】
发生消去反应生成CH2=C(CH3)CHO,然后和氢气加成生成CH3CH(CH3)CH2OH,在发生消去反应生成目标产物;
故选B。
17.一种高分子丙的合成路线如下。下列说法正确的是
A.物质M可以是
B.丙水解可重新生成乙分子和M
C.乙分子中至少有13个碳原子共平面
D.1mol丙能和3nmolNaOH溶液反应
【答案】A
【解析】
A.物质M可以是,能发生反应n+n→+nCH3OH,A正确;
B.乙到丙有甲醇生成,故应该是丙分子和甲醇反应重新生成乙分子和, B错误;
C.苯是平面结构,苯环处于对位的碳原子及其相连的原子在同一直线上,碳碳单键可以旋转,乙分子中至少有9个碳原子共平面,连接两个苯环的碳原子为四面体结构,乙分子中至多有13个碳原子共平面,故C错误;
D.1mol丙水解产生nmol碳酸和2nmol酚羟基,氢氧化钠溶液足量时,能和4nmolNaOH溶液反应,D错误;
故选A。
18.已知,则有机物可以由下列哪组物质反应生成
A.①④ B.①③ C.②③ D.②④
【答案】A
【解析】题干信息中的反应除了生成目标产物只生成水,则可根据C、N原子守恒判断反应物,产物中含有3个氮原子,则其中一个反应物一定含有三个氮原子,因此其中一个反应物为①,产物中有5个碳原子,①中含有3个碳原子,则另一个反应物中含有2个碳原子,则另一种反应物为④,两者反应也符合题干中的反应规律,故答案选A。
19.高分子是一种人工合成的多肽,其合成路线如图:
下列说法不正确的是
A.中都是杂化 B.高分子水解可得到和
C.高分子中存在氢键 D.高分子的合成过程中进行了官能团保护
【答案】B
【解析】A.中都含有氨基,都是杂化,故A正确;
B.由结构简式可知,高分子Y一定条件下发生水解反应生成和,故B错误;
C.由结构简式可知,高分子X中含有的酰胺基能形成氢键,故C正确;
D.由结构简式可知,E分子和高分子Y中都含有氨基,则高分子Y的合成过程中进行了官能团氨基的保护,故D正确;
故选B。
20.有机物甲()可以通过如图路线合成(分离方法和其他产物已经略去):下列说法不正确的是
A.甲能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应一定条件
B.步骤Ⅰ的反应方程式是:
C.步骤Ⅲ的反应类型是氧化反应
D.在合成甲过程中步骤Ⅰ和Ⅳ的目的是保护氨基
【答案】B
【分析】
步骤Ⅰ中中的一个H被取代生成和HCl,发生的是取代反应;步骤Ⅱ是在一定条件下和CO、HCl反应生成,步骤Ⅲ中加入银氨溶液可以氧化醛基为羧基再经酸化得到戊,其结构式为:,步骤IV是在一定条件下水解即可得到物质甲。
【解析】A.甲中含有氨基、羧基和苯环,氨基显碱性可与盐酸反应,羧基显酸性可与氢氧化钠反应,A正确;
B.反应I为氨基中H原子被取代,同时生成HCl,反应方程式为:+HCl,B错误;
C.反应III中银氨溶液与醛基发生氧化还原反应,醛基被氧化,经酸化后得到羧基,为氧化还原反应,C正确;
D.-NH2易被氧化,反应III中加入了氧化剂氧化醛基,反应I中氨基反应生成肽键,IV中水解生成氨基,所以步骤I和IV在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化,D正确;
故选B。
◆易错点辨析
1.溴乙烷可以通过两种途径制取,一种方法是可以用乙烷与溴蒸气发生取代反应制备,另一种方法是可以用乙烯与溴化氢加成制备,哪一种方法更好?为什么?
【解析】第二种方法更好,因第一种方法会产生多种副产物,但是第二种方法没有副产物发生。
2.卤代烃属于烃吗?卤代烃中的卤素如何存在?
【解析】卤代烃含有卤素原子,不是烃,卤代烃中的卤素以卤素原子的形式存在。
3.乙醇得到乙二醇需要经历哪些反应?
【解析】乙醇先发生消去反应得到乙烯,然后乙烯与溴单质加成得到1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷水解即可得到乙二醇。
4.卤代烃的水解可以实现官能团位置的改变吗?为什么?
【解析】不能,卤代烃的水解只能实现官能团种类的变化,不能实现官能团位置的改变。
5.工业上用电石-乙炔法生产氯乙烯的反应如下:
CaO+3CCaC2+CO↑
CaC2+2H2OHC≡CH↑+Ca(OH)2
HC≡CH+HClCH2CHCl
电石-乙炔法的优点是流程简单,产品纯度高,而且不依赖于石油资源。电石-乙炔法的缺点是什么?
【解析】根据流程可知,反应需要高温,因此缺点之一是高能耗,需要氯化汞作催化剂,汞是重金属,因此缺点之二是会污染环境。
6.乙烯和氯气反应可制得ClCH2CH2Cl,ClCH2CH2Cl加热分解得到氯乙烯和氯化氢。
设计一种以乙烯和氯气为原料制取氯乙烯的方案(其他原料自选),用化学方程式表示(不必注明反应条件)。要求:①反应产生的氯化氢必须用于氯乙烯的制备;②不再产生其他废液。
【解析】乙烯和氯气反应可制得ClCH2CH2Cl,ClCH2CH2Cl加热分解得到氯乙烯和氯化氢,产生的氯化氢可以与乙炔反应又生成氯乙烯,因此方案为CH2CH2+Cl2ClCH2CH2Cl、ClCH2CH2ClCH2CHCl+HCl、HC≡CH+HClCH2CHCl。
7.尿素H2NCONH2的水解产物是什么?
【解析】
酸性水解:CO2+NH4Cl
碱性水解:Na2CO3+2NH3
8.烟酰胺分子()中含有的含氧官能团是什么?
【解析】酰基()和酰胺基()。
9.烟酰胺()在酸性条件下水解产物是什么?
【解析】烟酰胺在酸性条件下水解生成和铵盐。
10.烟酰胺()在碱性条件下水解产物是什么?
【解析】酰胺在碱性条件下水解生成羧酸盐和氨气。
11.洗涤丝绸质衣物,能否选用肥皂或洗衣粉进行清洗?为什么?
【解析】丝绸本质上是蛋白质,里面含有肽键,即酰胺键。肥皂或洗衣粉水溶液呈碱性,在碱性条件下,酰胺键易水解。所以洗涤丝绸,不能用肥皂或洗衣粉(pH约为10),最好用洗发水。
12.甲胺与乙酰胺分子中均有—NH2,二者互为同系物吗?为什么?
【解析】不是。因为二者不是同类物质,结构不相似,且不相差若干个CH2。
13.酰胺与酯类化学性质有什么相似性?
【解析】二者均可以在酸性、碱性条件下发生水解反应。
14.写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式。
【解析】①CH2CH2+H2OCH3CH2OH;
②2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O;
③2CH3CHO+O22CH3COOH;
④C2H5OH+HBrCH3CH2Br+H2O;
⑤CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O;
⑥CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O。
15.下列反应中:A.酯化反应 B.乙醛与HCN加成 C.乙醇与浓硫酸共热到140 ℃ D.1-溴丙烷与NaCN作用 E.持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物 F.重油裂化为汽油 G.乙烯的聚合反应 H.乙苯被酸性KMnO4溶液氧化。可使碳链增长的反应有哪些?可使碳链减短的反应有哪些?
【解析】B、D、G;E、F、H
(2)如图是一些常见有机物的转化关系。
其中属于取代反应的有哪些?加成反应有哪些?
【解析】取代反应有⑦⑧⑨;加成反应有①②⑤。
(1)醇中—OH的消去反应与卤代烃中—X的消去反应条件有何区别?二者有何相似之处?
【解析】①醇中—OH消去反应的条件为浓硫酸,加热,而卤代烃中—X的消去反应条件为碱的醇溶液,加热。
②二者发生消去反应时的结构特征都必须含有β-H。
(2)怎样才能实现由溴乙烷到乙二醇的转化?请用流程图表示。
【解析】CH3CH2BrCH2CH2CH2Br—CH2BrHOCH2CH2OH
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