内容正文:
专题03 官能团与有机化学反应 烃的衍生物
考点01 有机化学反应类型
▎必记点
1.反应条件↔反应类型对应表:
试剂/条件
反应类型
X₂/光照
烷烃或芳烃侧链卤代
Br₂/催化剂(Fe)
苯环上卤代
H₂/Ni
C=C、C≡C、苯环、—CHO加成
浓HNO₃+浓H₂SO₄
苯环硝化
稀NaOH+Δ
酯水解、卤代烃水解、酚/酸中和
浓NaOH/乙醇+Δ
卤代烃消去
稀H₂SO₄+Δ
酯水解、糖类水解
浓H₂SO₄+Δ
酯化、醇消去、醇分子间成醚
KMnO₄/H⁺
不饱和物氧化
溴水/溴-CCl₄
不饱和物加成
Cu(OH)₂/Δ或[Ag(NH₃)₂]OH/Δ
醛的氧化
水浴加热
银镜、酯水解、二糖水解、苯硝化
无需外加条件
烯/炔+Br₂、KMnO₄氧化烯/炔/苯同系物/醛/酚、苯酚溴代
2.官能团→反应类型对应:
官能团
主要反应
—X
取代(水解)、消去
—OH(醇)
取代、消去、氧化、酯化
—OH(酚)
弱酸性、显色、取代
C=C、C≡C
加成、氧化、加聚
—CHO
加成(还原)、氧化
—COOH
酸性、酯化
—COOR
水解
—NO₂
Fe+HCl还原成—NH₂
⚠️ 易错点
1.浓NaOH/乙醇→消去;稀NaOH/水→水解(醇/水溶剂决定反应类型)
2.浓H₂SO₄ 170℃醇消去;140℃醇成醚
3.光照取代侧链;催化剂(Fe)取代苯环
一句话速记
条件+官能团=反应类型;醇为溶剂消去,水为溶剂水解。
考点02 卤代烃的性质与制备
▎必记点
1.官能团:—X(碳卤键);饱和一卤代烃通式 CₙH₂ₙ₊₁X
2.溴乙烷物性:无色液体,沸点38.4℃,密度>水,难溶于水
3.水解反应(取代):CH₃CH₂Br + NaOH —(H₂O,Δ)→ CH₃CH₂OH + NaBr
4.消去反应:
CH₃CH₂Br + NaOH —(乙醇,Δ)→ CH₂=CH₂↑ + NaBr + H₂O
5.水解 vs 消去对比:
项目
水解反应
消去反应
试剂
NaOH水溶液
NaOH醇溶液
条件
常温或加热
加热
实质
—X被—OH取代
脱HX
产物
醇
烯/炔
结构要求
一般无
邻位C有H
6.能消去结构要求: (1)C数≥2 (2)—X邻位C有H
7.不能消去举例:CH₃X、新戊基卤[(CH₃)₃C—CH₂Br]、苯环上的—X
8.二元卤代烃消去产物:可生成单双键、双双键或三键
9.卤素检验三步: ① NaOH水溶液+Δ水解 ② 稀HNO₃酸化 ③ 加AgNO₃
AgCl白、AgBr浅黄、AgI黄
10.制备方法: (1)烷烃/侧链光照取代:CH₃CH₃ + Cl₂ —光→ CH₃CH₂Cl + HCl (2)苯环催化卤代:C₆H₆ + Br₂ —Fe→ C₆H₅Br + HBr (3)不饱和烃加成HX/X₂
⚠️ 易错点
1.卤代烃不能直接用AgNO₃检验(共价键不电离)
2.加AgNO₃前必须HNO₃酸化,否则生Ag₂O黑沉淀
3.溴乙烷沸点低需水浴加热(防暴沸)
4.苯环上卤原子不能消去,水解也难
5.检验卤素时HNO₃酸化目的:中和剩余NaOH
6.二元卤代烃水解可制二元醇;芳香卤代烃可制芳香醇
一句话速记
水溶液水解出醇,醇溶液消去出烯;邻位有H才能消去;卤素检验:水解→酸化→AgNO₃。
考点03 醇和酚
▎必记点
1.乙醇五大反应(断键位置):
反应
断键
方程式
类型
+Na
①O—H
2CH₃CH₂OH+2Na→2CH₃CH₂ONa+H₂↑
置换
+HBr
②C—O
C₂H₅OH+HBr→C₂H₅Br+H₂O
取代
浓H₂SO₄ 170℃
②⑤
CH₃CH₂OH→CH₂=CH₂↑+H₂O
消去
浓H₂SO₄ 140℃
①或②
2CH₃CH₂OH→CH₃CH₂OCH₂CH₃+H₂O
取代(成醚)
O₂/Cu Δ
①③
2CH₃CH₂OH+O₂→2CH₃CHO+2H₂O
氧化
2.苯酚关键反应:
反应
方程式/现象
+Na
2C₆H₅OH+2Na→2C₆H₅ONa+H₂↑
+NaOH
C₆H₅OH+NaOH→C₆H₅ONa+H₂O
+Br₂水
C₆H₅OH+3Br₂→2,4,6-三溴苯酚↓+3HBr
+FeCl₃
显紫色(检验酚)
+HCHO
制酚醛树脂
+H₂(Ni)
生成环己醇
3.醇/芳香醇/酚对比:
类别
脂肪醇
芳香醇
酚
—OH位置
链烃基
苯环侧链C
直连苯环
官能团
醇羟基
醇羟基
酚羟基
与Na
√
√
√
与NaOH
×
×
√
与FeCl₃
×
×
显紫色
主反应
取代、消去、氧化、酯化、加成
同左
弱酸性、取代、显色、加成
⚠️ 易错点
1.醇消去需α-C的邻位C有H;CH₃OH、新戊醇不能消去
2.醇催化氧化需α-C上有H(连—OH的C上有H)
3.苯酚+CO₂只生成NaHCO₃(酸性:H₂CO₃>苯酚>HCO₃⁻)
4.苯酚易被空气氧化变红,需密封保存
5.苯酚+溴水不需加热,生成白色沉淀
一句话速记
乙醇五反应记断键;酚弱酸性能与NaOH反应;FeCl₃显紫鉴酚;溴水生成三溴白沉。
考点04 醛和酮
▎必记点
1.醛基:—CHO(不可写—COH)
2.加成(还原):RCHO + H₂ —(Ni,Δ)→ RCH₂OH
3.氧化反应:
反应
方程式
催化氧化
2RCHO+O₂→(催)2RCOOH
银镜
RCHO+2Ag(NH₃)₂OH→Δ RCOONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O
Cu(OH)₂
RCHO+2Cu(OH)₂→Δ RCOOH+Cu₂O↓+2H₂O
溴水
RCHO+Br₂+H₂O→RCOOH+2HBr
KMnO₄
RCHO→RCOOH
4.HCHO特殊:1mol HCHO含2mol —CHO
5.酮:R—CO—R’,通式CₙH₂ₙO(n≥3)
6.酮的性质:能加氢成醇;不能被银氨/Cu(OH)₂氧化
⚠️ 易错点
1.—CHO与H₂能加成,与HX/X₂不加成(区别于C=C)
2.银镜反应需水浴加热+碱性条件
3.Cu(OH)₂悬浊液须新制+加碱过量+煮沸
4.检验不饱和醛中C=C:先除醛基再加溴水/KMnO₄;或直接用Br₂的CCl₄溶液
5.酮不发生银镜反应
一句话速记
醛能加氢、银镜、Cu(OH)₂、氧化成酸;酮无银镜无Cu(OH)₂,能加氢。
考点05 糖类和核酸
▎必记点
1.糖类分类:
类别
代表物
分子式
水解
单糖
葡萄糖、果糖
C₆H₁₂O₆
不水解
二糖
蔗糖、麦芽糖
C₁₂H₂₂O₁₁
1分子水解出2单糖
多糖
淀粉、纤维素
(C₆H₁₀O₅)ₙ
最终→葡萄糖
2.还原性糖(能银镜/Cu(OH)₂):葡萄糖、麦芽糖、果糖
3.非还原性糖:蔗糖、淀粉、纤维素
4.水解条件: (1)蔗糖:稀H₂SO₄(1:5),水浴加热 (2)纤维素:90%浓H₂SO₄,小火微热
5.能发生银镜反应的物质:醛类、甲酸、甲酸酯、甲酸盐、葡萄糖、麦芽糖、果糖
6.淀粉水解程度判断:
银氨溶液
碘水
结论
无银镜
变蓝
未水解
有银镜
变蓝
部分水解
有银镜
不变蓝
完全水解
⚠️ 易错点
1.检验水解产物前必须先加NaOH中和H₂SO₄,否则银镜不出
2.验证是否还含淀粉直接取水解液加碘水,不可先中和(碘+NaOH反应)
3.果糖含酮基但能银镜(碱性条件下异构化)
4.蔗糖无还原性,但水解产物有
一句话速记
单糖二糖多糖看水解;还原性糖能银镜;淀粉碘水变蓝;检验产物先中和后银镜。
考点06 羧酸及其衍生物
▎必记点
1.官能团:—COOH;饱和一元羧酸通式 CₙH₂ₙO₂
2.酸性强弱:
HCl > 乙二酸 > 甲酸 > 苯甲酸 > 乙酸 > H₂CO₃ > 苯酚 > HCO₃⁻ > C₂H₅OH
3.乙酸酸性反应:
反应物
方程式
Na
2CH₃COOH+2Na→2CH₃COONa+H₂↑
Na₂O
Na₂O+2CH₃COOH→2CH₃COONa+H₂O
NaOH
CH₃COOH+NaOH→CH₃COONa+H₂O
Na₂CO₃
2CH₃COOH+Na₂CO₃→2CH₃COONa+CO₂↑+H₂O
NaHCO₃
CH₃COOH+NaHCO₃→CH₃COONa+CO₂↑+H₂O
4.羟基氢活泼性对比:
项目
乙醇
苯酚
乙酸
酸性
中性
极弱酸
弱酸
与Na
√
√
√
与NaOH
×
√
√
与Na₂CO₃
×
√(无气)
√(CO₂)
与NaHCO₃
×
×
√(CO₂)
5.气体生成量: ① 1mol —COOH + Na₂CO₃ → 0.5mol CO₂ ② 1mol —COOH + NaHCO₃ → 1mol CO₂ ③ 1mol —COOH/—OH + Na → 0.5mol H₂
6.酯化反应:CH₃COOH + CH₃CH₂OH ⇌(浓H₂SO₄,Δ) CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O
机理:酸脱—OH,醇脱—H
7.酯化实验关键:
操作
作用
试剂顺序
乙醇→浓硫酸→冰醋酸
浓H₂SO₄
催化剂+吸水剂
饱和Na₂CO₃
中和乙酸+溶解乙醇+降酯溶解度
碎瓷片
防暴沸
长导管
导气+冷凝+防倒吸
乙醇过量
提高乙酸转化率
8.酯水解:
(1)酸性:RCOOR’ + H₂O ⇌ RCOOH + R’OH(可逆)
(2)碱性:RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH(彻底)
9.四种羰基稳定性:
官能团
—CHO
C=O(酮)
—COOH
—COOR
稳定性
不稳
不稳
稳定
稳定
加H₂
能
能
不能
不能
10.胺:RNH₂+HCl→RNH₃Cl,碱性
11.酰胺水解: (1)酸性:RCONH₂+H₂O+HCl→RCOOH+NH₄Cl (2)碱性:RCONH₂+NaOH→RCOONa+NH₃↑
⚠️ 易错点
1.酯化反应酸脱羟基醇脱氢(同位素示踪证明)
2.导管不可插入Na₂CO₃液面下(防倒吸)
3.不用NaOH代替Na₂CO₃(酯水解彻底)
4.甲酸某酯HCOOR含醛基,能银镜反应
5.1mol酚酯在NaOH中消耗2mol NaOH
6.区分苯酚与乙酸用NaHCO₃(乙酸有气泡)
7.酯化用冰醋酸+无水乙醇(无水)
一句话速记
羧酸>碳酸>苯酚>HCO₃⁻>醇;酯化酸脱羟基醇脱氢;酸水解可逆碱水解彻底。
考点07 氨基酸和蛋白质
▎必记点
1.氨基酸定义:羧酸烃基上H被—NH₂取代的化合物
2.官能团:同时含 —COOH 和 —NH₂
3.α-氨基酸通式:H₂N—CHR—COOH(α-C连—NH₂)
4.手性:除甘氨酸外,α-氨基酸均有手性碳,天然为L型
5.重要氨基酸:
俗名
结构
系统名
甘氨酸
H₂N—CH₂—COOH
氨基乙酸
丙氨酸
CH₃—CH(NH₂)—COOH
2-氨基丙酸
谷氨酸
HOOC—(CH₂)₂—CH(NH₂)—COOH
2-氨基戊二酸
6.两性反应:
(1)+HCl:—NH₂+HCl→—NH₃Cl(强酸中显阳离子)
(2)+NaOH:—COOH+NaOH→—COONa+H₂O(强碱中显阴离子)
7.成肽反应(取代/缩合):
HOOC—R—NH₂ + HOOC—R’—NH₂ → HOOC—R—NH—CO—R’—NH₂ + H₂O
肽键:—CO—NH—(不可写—CNHO—)
8.n个氨基酸成肽规律:生成(n-1)个肽键+(n-1)个H₂O
9.蛋白质组成元素:C、H、O、N、S(部分含P、Fe等)
10.蛋白质性质:
(1)两性
(2)水解:蛋白质→多肽→α-氨基酸
(3)胶体性质:丁达尔、不透半透膜
11.盐析/变性/渗析对比:
项目
渗析
盐析
变性
操作
半透膜+水
加轻金属盐/铵盐
加热、紫外、重金属盐、强酸碱、乙醇等
可逆性
可逆
可逆
不可逆
活性
保留
保留
失去
应用
提纯
分离提纯
消毒、灭菌
12.酶:生物催化剂,多数为蛋白质
13.酶催化特点: ① 条件温和 ② 高度专一(一酶一反应) ③ 高效(速率比普通催化剂高10⁷~10¹³倍)
⚠️ 易错点
1.肽键写法:—CO—NH—,不写—CNHO—
2.甘氨酸无手性碳(R=H)
3.盐析可逆,变性不可逆
4.重金属盐(如Pb²⁺、Hg²⁺)使蛋白质变性,可解中毒用喝鸡蛋清
5.检验蛋白质:浓HNO₃显黄色或灼烧有烧焦羽毛气味
6.蛋白质属天然有机高分子
一句话速记
氨基酸两性+成肽;肽键—CO—NH—;n个成肽得(n-1)肽键+(n-1)水;盐析可逆变性不可逆;酶催化温和、专一、高效。
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