内容正文:
第三章
烃的衍生物
第4节 羧酸 羧酸衍生物
课时2 羧酸衍生物
PART 01
酯
一、酯
酯:羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物。
R
结构简式: RCOOR′ 或 CnH2n+1COOCmH2m+1 。
与饱和一元羧酸、羟醛互为同分异构体,若饱和一元酯的烃基-CnH2n+1有a种,烃基-CmH2m+1有b种,则酯CnH2n+1COOCmH2m+1的结构共有a×b种。
如:酯C4H9COOC5H11有几种结构?
4×8=32种
密码:1124817
饱和一元酯通式为:CnH2nO2(n≥2), Ω=1
注意:(1)R和R′可以相同,也可以不同
(2)R是烃基,也可以是H,但R′只能是烃基
2.有机化合物X的分子式为C5H10O2,则不能与Na2CO3溶液反应且有香味的X的同分异构体(不考虑立体异构)有( )
A.8种 B.9种 C.10种 D.11种
【答案】 B【解析】 有机化合物X的分子式为C5H10O2,则不能与Na2CO3溶液反应且有香味的X的同分异构体应该属于酯,若为甲酸酯,则形成酯的醇为丁醇,丁醇有4种结构,则甲酸丁酯有4种;若为乙酸酯,则形成酯的醇为丙醇,丙醇有2种结构,则乙酸丙酯有2种;若为丙酸酯,则丙酸只有1种,而形成酯的醇只有乙醇,故此类酯有1种;若为丁酸酯,形成酯的酸除羧基外烷基有2种结构,则形成的酯有2种。综上,形成的酯有4+2+1+2=9(种)。
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二、酯的命名
酯的命名:根据反应物称为“某酸某酯”
A酸 + B醇 = A酸B酯+ 水
丙酸乙酯
CH3CH2COOCH2CH3
二乙酸乙二酯
乙酸乙酯
乙二酸二乙酯
甲酸正丙酯
三、酯的存在与物理性质
酯类广泛存在于自然界中,低级酯存在于各种水果和花草中,如苹果里含有戊酸戊酯,菠萝里含有丁酸乙酯,香蕉里含有乙酸异戊酯等。
物理性质:低级酯是具有芳香气味的液体,密度一般比水小,并难溶于水,易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中,可用作饮料、糖果、化妆品中的香料和有机溶剂。
戊酸戊酯
丁酸乙酯
乙酸异戊酯
四、酯的化学性质
酯在酸或碱存在条件下,均能发生水解反应生成相应的羧酸和醇,酯的水解反应是酯化反应的逆反应。
(1)在酸性条件下水解,是可逆反应(也是取代反应)
(2)在碱性条件下水解,是 。
CH3COOC2H5 + NaOH
CH3COOC2H5 + H2O
稀硫酸
CH3COOH + C2H5OH
不可逆反应
CH3COONa+C2H5OH
—OOCH
+ H2O
—OH
+ CHOOH
—OOCH
+ 2NaOH
—ONa
+ CHOONa + H2O
稀硫酸
甲酸苯酯在碱性条件下水解(不是取代反应)
环境 中性 酸性 碱性
温度 常温 加热 常温 加热 常温 加热
速度 无变化 无变化 酯减少较慢 酯减少较快 酯层消失较快 酯层消失快
结论 ①酯在碱性条件下水解速率最快,其次是酸性条件,中性条件下几乎不水解, 在强碱溶液中,酯的水解趋于完全。
②温度越高,酯水解程度越大(水解反应是吸热反应)。
酯的水解是可逆反应,酸性条件下浓硫酸可作催化剂,碱性条件下水解生成的羧酸与碱反应,从而完全反应,故酯在碱性条件下水解的程度大于酸性条件。
四、酯的化学性质
PART 02
油脂
一、油脂的概述
油脂是重要的营养物质,我们日常生活中食用的油脂,其成分主要是高级脂肪酸与甘油形成的酯,属于酯类化合物。
油脂是高级脂肪酸与甘油(丙三醇)所生成的酯(甘油三酯),是酯中特殊的一类物质。
油脂结构中R、R′和R′′代表高级脂肪酸的烃基,烃基中可能含有碳碳不饱和键。
酯基
饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸
软脂酸 硬脂酸 油酸 亚油酸
C15H31COOH C17H35COOH C17H33COOH C17H31COOH
二、油脂的分类
1.按常温下的状态分类:
动物油脂中含有较多的饱和脂肪酸,呈固态,称为脂肪;
植物油脂中含有较多的不饱和脂肪酸,呈液态,称为油;
天然油脂大多数是混合甘油酯,都是混合物,无固定的熔点、沸点,而一般酯类是纯净物,有固定的熔、沸点等。油脂的平均相对分子质量较大,但天然油脂不是高分子化合物。
植物油
脂肪
2.按高级脂肪酸的种类:
简单甘油酯(R、R′、R′′相同),混合甘油酯(R、R′、R′′不同)。
三、油脂物理性质
物理性质
色味
黏度
密度
溶解性
熔沸点
纯净的油脂无色、无味,但一般油脂因溶有维生素和色素等而有颜色和气味
较大,触摸时有明显的油腻感
比水小,在0.9~0.95 g.cm-3之间
天然油脂都是混合物,没有恒定的熔点、沸点
难溶于水,易溶于汽油、乙醚、氯仿等有机溶剂
CH2
O
CH
CH2
O
O
R
O
C
R′
O
C
R′′
O
C
而高级脂肪酸中又有不饱和的(油酸),因此许多油脂又兼有烯烃的化学性质,可以发生加成反应
由于油脂是高级脂肪酸的甘油酯,其化学性质与乙酸乙酯的相似,能够发生水解反应
四、油脂化学性质
植物油烃基中可能含有碳碳不饱和键,能与溴水发生加成反应
①硬脂酸甘油酯在酸性条件下水解反应
CH2
O
CH
CH2
O
O
C17H35
O
C
C17H35
O
C
C17H35
O
C
3H2O
浓硫酸
CH2
O
H
CH
CH2
O
H
O
H
3C17H35
OH
O
C
四、油脂化学性质
(1)水解反应
②硬脂酸甘油酯在碱性条件下水解反应
(1)水解反应
皂化反应:油脂+3氢氧化钠→3高级脂肪酸钠+甘油
△
四、油脂化学性质
工业上常用来取肥皂,肥皂的有效成分便是高级脂肪酸钠。
许多油脂又兼有烯烃的化学性质,可以发生加成反应,也称为油脂的氢化或硬化,由此制得的油脂叫人造脂肪,也成为硬化油,硬化后则不易被空气氧化变质。请同学们写出油酸甘油酯氢化反应的化学方程式。
油酸甘油酯
硬脂酸甘油酯
(2)油脂的氢化(硬化)
CH2
O
CH
CH2
O
O
C17H33
O
C
C17H33
O
C
C17H33
O
C
3H2
催化剂
CH2
O
CH
CH2
O
O
C17H35
O
C
C17H35
O
C
C17H35
O
C
人造脂肪
(硬化油)
四、油脂化学性质
1.前不久,各大媒体在显著的位置刊登了关于900t致癌大米的报道,主要是变质大米中存在的黄曲霉素使人体中的特殊基因发生突变,有转变成肝癌的可能性。它的结构如图,和1mol该化合物反应的H2或NaOH的最大值分别是
A.6mol,2mol B.7mol,2mol
C.6mol,1mol D.7mol,1mol
课 堂 练 习
A
【化学与生活】肥皂的制取原理
油脂
酒精、NaOH溶液
加热
肥皂、甘油、水等的混和液
皂化
加入细食盐
加热、搅拌
分层
盐析
(1)酒精的作用:
(2)皂化反应完成的判断:
溶解油脂,使反应充分
(3)盐析:加入无机盐使某些有机物溶解度减小而析出的过程,属于物理变化。
加填充剂(硅酸钠等)
压滤、干燥成型
下层:甘油、食盐水、酒精等→分馏
上层:高级脂肪酸钠
成品肥皂
溶液完全互溶不分层
脂肪、油、矿物油三者,如何区分呢?
物质 油脂 矿物油
脂肪 油
组成 多种高级脂肪酸的甘油酯 多种烃
(石油及其分馏产品)
含饱和烃基多 含不饱和烃基多
性质 固态或半固态 液态 液态
具有酯的性质,能水解,有的油脂兼有烯烃的性质 具有烃的性质,不能水解
鉴别 加含酚酞的NaOH溶液,加热,红色变 ,不再分层 加含酚酞的NaOH溶液,加热,_______
用途 营养素可食用,化工原料如制肥皂、甘油 燃料、化工原料
浅
无变化
归纳总结
PART 03
胺
(1)定义:烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物,也可看作是烃分子中的氢原子被氨基所替代得到的化合物 。
胺的官能团:—NH2(氨基)、—NH—(亚氨基)、—N—(次氨基)
(2)结构:一般写作R—NH2 。 官能团:-NH2(氨基)
甲胺(氨基):CH3-NH2 二甲胺(亚氨基):(CH3)2NH
三甲胺(次氨基):(CH3)3N 苯胺:
一、胺
注意“氨”“铵”“胺”的区别:
氨指氨气(NH3);铵一般出现在铵盐中;胺指一类含氨基(-NH2)的有机物。
低级胺是气体或易挥发液体,气味与氨相似;
高级胺为固体,胺的沸点比相对分子质量相近的烃高,但比醇和羧酸的沸点低;
芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体,并有毒性;
胺都能与水分子形成氢键,低级胺易溶于水,随碳原子数增加,胺的溶解度迅速降低,6个碳以上的胺难就溶于水。
二、胺的物理性质
胺类化合物与NH3类似,因此胺具有碱性,能电离,能与盐酸等反应,如苯胺能与盐酸反应,生成可溶于水的苯胺盐酸盐。
+H+
N
H
H
H
N
H
H
H
H
[ ]
+
氨气显碱性的实质:N原子上有一对孤对电子,易与H+结合
氨基中氮原子上有一对孤对电子,易与H+结合,因此胺具有碱性。
苯胺
苯胺盐酸盐
NH2
NH3Cl
+HCl
三、胺的化学性质
PART 04
酰胺
酰胺:羧酸分子中羟基被氨基所替代得到的化合物。
一、酰胺
结构简式为:RCOONH2
物理性质:
通常甲酰胺为液体,其它酰胺多为无色晶体,因为酰胺分子之间能形成氢键,其熔、沸点一般较高。
—NH2和—CONH2都是亲水基团,都与水分子间能形成氢键,故低级胺、酰胺都能溶于水,随碳原子数增加,酰胺的溶解度逐渐减小。
如:RCONH2与盐酸和氢氧化钠溶液的反应:
RCONH2+H2O+HCl RCOOH+NH4Cl
△
RCONH2+ NaOH → RCOONa+NH3 ↑
△
+H—OH RCOOH+NH3
R—C—NH2
O
=
酰胺水解反应实质:
二、酰胺的化学性质——水解反应
①酸性条件水解,生成羧酸和铵盐。
②碱性条件下水解,生成羧酸盐和氨气。
δ+
δ-
尿素又称脲、碳酰胺,是机体蛋白质代谢的终末产物,是第一种由无机物人工合成的有机物,结构简式如下: ,试写出尿素CO(NH2)2在不同条件下的水解产物。
CO(NH2)2 + H2O + 2HCl = CO2↑ + 2NH4Cl
CO(NH2)2 + 2NaOH = Na2CO3 + 2NH3↑
二、酰胺的化学性质——水解反应
梳理归纳:氨、胺、酰胺、铵盐对比
氨 胺 酰胺 铵盐
组成元素 N、H C、N、H C、O、N、H N、H及其他元素
结构特点 三角锥形分子 含有氨基(—NH2) 含有酰胺基
(—CONH2) NH4+
正四面体形
化学性质 碱性、还原性 碱性 水解反应
酸或碱存在下加热 受热易分解
与碱共热制氨
应用 制冷剂,生产硝酸和尿素 合成医药、
农药和染料 溶剂和化工原料 生产化肥和炸药
小结:羧酸衍生物
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