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5.3 课时1 有机物基团间的相互影响 重要有机物之间的相互转化
【学习目标】 1.比较常见官能团的结构和特征反应,能举例说明有机物中基团之间的相互影响。 2.能从官能团入手揭示一定条件下有机物之间的相互转化关系。
【合作探究】
有机物的化学性质主要取决于有机物中所含的官能团,所以有机物之间的相互转化主要就是官能团之间的转化。我们知道事物之间总是相互联系、相互影响、相互制约的,那么有机物的基团之间是否存在相互影响呢
　有机物基团间的相互影响
1.有机物基团间的影响
(1)实验探究乙醇与苯酚中—OH的差异
实验步骤 实验现象 及结论 解释
① 用pH计分别测混合前后pH的变化,①中的pH变化较小,说明乙醇与苯酚中—OH的活性不同,不同的烃基对—OH的影响不同 在苯酚分子中,由于苯环对羟基的影响,使羟基中的氢原子变得更容易电离,表现出一定的酸性,电离方程式为+H+
②
　　(2)苯和苯酚溴代反应的比较
苯 苯酚
反应物 液溴、苯 浓溴水、苯酚
反应条件 催化剂 不需催化剂
被取代的氢原子个数 1 3
反应速率 慢 快
结论 苯酚比苯更易发生苯环上的取代反应
解释 苯酚中由于羟基对苯环的影响,使得处于酚羟基邻、对位的苯环氢更活泼,更易被取代
2.反应条件对反应产物的影响
反应 条件 实例
温度 CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
溶剂 CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O　
有机物分子中原子(或原子团)间的相互影响会导致化学性质的不同。下列叙述正确而且能说明上述观点的是(　　)。
A.1-丙醇可被氧化得丙醛,而2-丙醇不能
B.苯酚能与氢氧化钠溶液反应,而乙醇不能
C.甲酸可发生银镜反应,而乙酸不能
D.乙烯能与溴发生加成反应使溴水褪色,而苯不能
归纳总结 有机物基团间的相互影响 苯的同系物中侧链与苯环的相互影响侧链使苯的同系物比苯更易发生苯环上的取代反应苯环使含α-H的侧链易被酸性KMnO4氧化酚类中苯环和羟基的相互影响羟基使处于羟基邻、对位的苯环氢更易被取代苯环使羟基氢更易电离,表现弱酸性
羧酸中羰基和羟基的相互影响羰基使羟基中氢更易电离,表现弱酸性羟基使羰基中的碳氧双键难以发生加成反应酰胺基中羰基和氨基的相互影响羰基使酰胺基没有碱性氨基使酰胺基中的碳氧双键难以发生加成反应
训练1　下列有关性质实验中,能说明苯环对侧链产生影响的是(　　)。
A.苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能和烧碱溶液反应
B.苯酚可和溴水反应生成白色沉淀,而苯不能和溴水反应生成白色沉淀
C.苯酚可和氢气发生加成反应,而乙醇不能和氢气发生加成反应
D.甲苯可和硝酸发生三元取代,而苯很难和硝酸发生三元取代
　重要有机物之间的相互转化
有机化合物之间的转化关系:
有关化学方程式及反应类型如下:
①　　　　　　　　　　　;
②　　　　　　　　　　　;
③　　　　　　　　　　　;
④　　　　　　　　　　　;
⑤　　　　　　　　　　　;
⑥　　　　　　　　　　　;
⑦　　　　　　　　　　　;
⑧　　　　　　　　　　　;
⑨　　　　　　　　　　　;
⑩　　　　　　　　　　　;
　　　　　　　　　　　;
　　　　　　　　　　　。
有机物可经过多步反应转变为,其各步反应的反应类型是(　　)。
A.加成→消去→脱水
B.消去→加成→消去
C.加成→消去→加成
D.取代→消去→加成
归纳总结 1.官能团的引入 (1)卤原子的引入 ①烃与卤素单质的取代反应。如: CH3CH3+Cl2 HCl+CH3CH2Cl +Br2+HBr +Cl2HCl+ CH2CH—CH3+Cl2HCl+CH2CH—CH2Cl ②不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。如: +Br2 CH2CHCH3+Br2CH2Br—CHBrCH3 CH2CHCH3+HBrCH3—CHBrCH3(或BrCH2CH2CH3) CH≡CH+HClCH2CHCl
③醇与氢卤酸的取代反应。如: R—OH+HXR—X+H2O (2)羟基的引入 ①醇羟基的引入 a.烯烃与水加成生成醇。如: CH2CH2+H2OCH3CH2OH b.卤代烃在强碱水溶液中水解生成醇。如: CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr c.醛或酮与氢气加成生成醇。如: CH3CHO+H2CH3CH2OH CH3COCH3+H2CH3CH(OH)CH3 d.酯水解生成醇。如: RCOOR'+H2ORCOOH+R'OH ②酚羟基的引入 a.酚钠盐溶液中通入CO2生成酚。如: +H2O+CO2+NaHCO3 b.苯的卤代物水解后酸化生成苯酚,如: +2NaOH +NaCl+H2O、+HCl+NaCl (3)双键的引入 ①碳碳双键的引入 a.醇的消去反应,如: CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O b.卤代烃的消去反应,如: CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O c.炔烃与氢气、卤化氢、卤素单质加成(控制物质的量)可得到碳碳双键。如: CH≡CH+HClCH2CHCl ②碳氧双键的引入 醇的催化氧化。如: 2R1CH2OH+O22R1CHO+2H2O +O2+2H2O
(4)羧基的引入 ①醛被弱氧化剂氧化成酸。如: CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O CH3COONa+HClCH3COOH+NaCl ②醛被氧气氧化成酸。如: 2CH3CHO+O22CH3COOH ③酯或酰胺在酸性条件下水解。如: CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+CH3CH2OH CH3CONH2+H++H2OCH3COOH+N ④含侧链的芳香烃(与苯环相连的C原子上有H原子)被强氧化剂氧化。如: 2.官能团的消除 (1)通过加成反应消除碳碳双键或碳碳三键等不饱和键。如: CH2CH2+H2CH3—CH3 CH≡CH+2H2CH3—CH3 (2)通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(—OH)。如: CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O RCOOH+R'OHRCOOR'+H2O (3)通过加成反应或氧化反应消除醛基(—CHO)。如: CH3CHO+H2CH3CH2OH 2CH3CHO+O22CH3COOH (4)通过消去反应或水解反应消除卤素原子。如: CH3CH2Cl+NaOHCH2CH2↑+NaCl+H2O CH3CH2Cl+NaOH CH3CH2OH+NaCl
训练2　是一种有机烯醚,可由链烃X通过下列路线制得。下列说法正确的是(　　)。
A.Y中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键
B.X的结构简式是CH2CHCH2CH3
C.该有机烯醚不能发生加聚反应
D.①②的反应类型均为取代反应
课堂小结
【随堂检测】
1.下列能在有机化合物分子中引入卤素原子的反应是(　　)。
①在空气中燃烧　②取代反应　③加成反应　④水解反应
A.①② B.①②③
C.②③ D.①②③④
2.在有机合成中,常需将官能团消除或增加,下列合成路线不简洁的是(　　)。
A.乙烯→乙二醇:CH2CH2CH2Br—CH2BrCH2OH—CH2OH
B.溴乙烷→乙醇:CH2Br—CH3CH2CH2CH3CH2OH
C.1-溴丁烷→1-丁炔:CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2CH3CH2 C≡CH
D.乙烯→乙炔:CH2CH2CH≡CH
3.已知:乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。可经三步反应制得,则与该三步反应相对应的反应类型依次是(　　)。
A.水解反应、加成反应、氧化反应
B.加成反应、水解反应、氧化反应
C.水解反应、氧化反应、加成反应
D.加成反应、氧化反应、水解反应
4.有机物分子基团间相互影响导致化学性质不同,下列叙述说明侧链对苯环有影响的是(　　)。
A.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色而苯不能
B.苯酚能与Na2CO3溶液反应而乙醇不能
C.苯酚能与3 mol H2加成得到环己醇
D.苯酚能与浓溴水反应生成三溴苯酚
参考答案
合作探究·提素养
任务1　有机物基团间的相互影响
新知生成
核心突破
例1　B　解析　1-丙醇可以被氧化得丙醛是由于1-丙醇中与羟基相连碳原子上连有2个H原子,2-丙醇可以被氧化生成丙酮是由于2-丙醇中与羟基相连碳原子上只有1个H原子,不是原子团间的相互影响导致的化学性质不同,A项错误;苯酚中由于苯环对羟基的影响,使苯酚中的羟基氢更易电离,使苯酚呈酸性,能与NaOH溶液反应,而乙醇中的羟基氢不会电离,B项正确;甲酸中含有醛基可发生银镜反应,而乙酸不含醛基,不能发生银镜反应,不是原子团间的相互影响导致的化学性质不同,C项错误;乙烯中含碳碳双键,能与溴发生加成反应,苯中不含碳碳双键,不能与溴发生加成反应,体现的是官能团的性质,不是原子团间的相互影响导致的化学性质不同,D项错误。
训练1　A　解析　苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能和烧碱溶液反应,能说明苯环使羟基中的氢原子更易电离,即苯环对侧链产生影响,A项正确;苯酚和溴水反应生成白色沉淀,而苯不能和溴水反应生成白色沉淀,说明羟基使苯酚更易发生取代反应,是侧链对苯环的影响,B项错误;苯酚和氢气发生的加成反应是苯环上发生的反应,不能说明苯环对侧链产生影响,C项错误;甲苯和硝酸发生三元取代,而苯很难和硝酸发生三元取代,说明甲基使甲苯更易发生苯环上的取代,是侧链对苯环的影响,D项错误。
任务2　重要有机物之间的相互转化
新知生成
①CH3CH3+Br2CH3CH2Br+HBr(取代反应)
②CH2CH2+HBrCH3CH2Br(加成反应)
③CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O(消去反应)　④CH2CH2+H2CH3CH3(加成反应)
⑤CH2CH2+H2OCH3CH2OH(加成反应)
⑥CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O(消去反应)
⑦2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(氧化反应)　⑧CH3CHO+H2CH3CH2OH(加成反应、还原反应)　⑨2CH3CHO+O22CH3COOH(氧化反应)　⑩CH≡CH+H2CH2CH2(加成反应)　CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+C2H5OH(水解或取代反应)　CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O(酯化或取代反应)
核心突破
例2　B　解析　对比两者的结构,合成路线可以设计为,各步的反应类型依次为消去反应、加成反应(或还原反应)、消去反应。
训练2　A　解析　链烃X与Br2/CCl4发生加成反应生成Y,Y与NaOH溶液发生水解反应生成Z,Z在浓硫酸、加热时形成有机烯醚,则X为CH2CHCHCH2,Y为BrCH2CHCHCH2Br,Z为HOCH2CHCHCH2OH。Y中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键,A项正确;X的结构简式为CH2CHCHCH2,B项错误;该有机烯醚含有碳碳双键,能发生加聚反应,C项错误;①②的反应类型分别为加成反应、水解(或取代)反应,D项错误。
随堂检测·精评价
1.C　解析　①有机化合物在空气中燃烧,根据原子守恒,不能引入卤素原子;②烷烃或苯的同系物与卤素单质发生取代反应能引入卤素原子,醇与氢卤酸发生取代反应能引入卤素原子;③烯烃、炔烃与卤素单质或卤化氢发生加成反应可引入卤素原子;④水解反应不会引入卤素原子。
2.B　解析　CH2Br—CH3只需与NaOH溶液共热发生水解反应即可制得CH3CH2OH。
3.A　解析　对比两物质的结构简式,可设计合成路线为。
4.D　解析　甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明苯环对侧链的影响使侧链甲基易被氧化,A项不符合题意;由于苯环对羟基的影响,酚羟基中氢原子变得比较活泼,易电离,能与碳酸钠反应,是苯环对侧链的影响,B项不符合题意;苯酚中含有1个苯环,能与3 mol氢气发生加成反应,与侧链羟基无关,C项不符合题意;苯酚与浓溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚,说明羟基对苯环的影响,使处于羟基邻、对位的苯环氢更活泼,更易被取代,D项符合题意。

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