有机化学基础知识整理.docx

《有机化学基础知识整理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化学基础知识整理.docx（17页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、有机化学基础知识整理有机化学知识整理 1.甲烷的空间结构为正四面体型结构。 烷烃的化学性质：烷烃在常温下比较稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂起反应。 取代反应： 有机物分子中的原子或原子团被其它原子或原子团所替代的反应。 如：Cl2与甲烷在光照条件下可以发生取代反应，生成CH3Cl,CH2Cl2,CHCl3,CCl4及HCl的混合物。 取代反应，包括硝化、磺化、酯化及卤代烃或酯类的水解等。 氧化：烷烃可以燃烧，生成CO2及H2O 高温分解、裂化裂解。 2-+-根、基：根：带电的原子或原子团，如：SO4，NH4，Cl。 基：电中性的原子或原子团，一般都有未成对电子。如氨基NH2、硝基NO2、羟基O

2、H。 4 同系物：结构相似，在分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。 判断方法：所含有的官能团种类和数目相同，但碳原子数不等。 结构相似的理解：同一类物质，即含有相同的官能团，有类似的化学性质。 组成上相差“CH2”原子团：组成上相差指的是分子式上是否有n个CH2的差别，而不限于分子中是否能真正找出CH2的结构差别来。 乙烯分子为 C2H4 ，结构简式为CH2CH2，6个原子共平面，键角为120。 规律：碳碳双键周围的六个原子都共平面。 乙烯的实验室制法： 反应中浓H2SO4与酒精体积之比为3:1。 反应应迅速升温至170C，因为在140时发生了如下的副反应。 反应加碎瓷片

3、，为防止反应液过热达“爆沸”。浓H2SO4的作用：催化剂，脱水剂。 烯烃的化学性质 加成反应：有机物分子中的双键或叁键发生断裂，加进(结合)其它原子或原子团的反应。 .与卤素单质反应，可使溴水褪色，CH2CH2+Br2CH2BCH2Br .当有催化剂存在时,也可与H2O、H2、HCl、HCN等加成反应。 氧化反应: I.燃烧 +II.使KmnO4/H褪色 .催化氧化：2CH2CH2+O2 2CH3CHO 有机反应中,氧化反应可以看作是在有机分子上加上氧原子或减掉氢原子，还原反应可看作是在分子内加上氢原子或减掉氧原子。以上可简称为“加氧去氢为氧化；加氢去氧为还原”。 聚合：小分子的烯烃或烯烃的取

4、代衍生物在加热和催化剂作用下，通过加成反应结合成高分子化合物的反应，叫做加成聚合反应，简称加聚反应。 乙炔：HCCH ，键角为180，规律：叁键周围的4个原子都在一条直线上。 乙炔的化学性质: 第1页 乙炔的氧化反应: I.燃烧:火焰明亮,产生浓烟,产物为水及二氧化碳 II. 由于“CC”的存在，乙炔可被酸性KmnO4溶液氧化并使其褪色 加成反应： 炔烃的加成反应是由于“CC”的不饱和性引起的，其加成可以控制条件使其仅停留在加1mol的反应物，也可以使叁键与2mol反应物发生加成反应。 I.加X2(可以使溴水褪色)。 MgCl2II. 加HCl: HCCH+HClCHClCH2III.加H2

5、： IV加H2O：乙炔的实验室制法： 反应原理：CaC2+2H2O C2H2+Ca(OH)2 发生装置：使用“固+液气”的制取装置。 收集方法：排水集气法。 注意： (工业制乙醛的方法) 苯：C6H6，有两种写结构简式的方法：及凯库勒式，苯分子中的12个原子在一平面上，规律：与苯环直接相连的第一原子与苯环共处同一平面。 芳香烃的化学性质：“易取代，难加成”。 取代反应：包括卤代、硝化及磺化反应 卤代： I 只有与液溴反应，不与溴水发生反应。本反应的实际催化剂是Fe与Br2反应生成 FeBr3。 II 导管末端离吸收液有一定距离，目的防止HBr极易溶于水而使吸收液倒吸，也可以改为一倒扣于水面的漏

6、斗。 III 导管口附近有白雾生成：产生的HBr吸收空气中的水蒸气而形成的氢溴酸小液滴。 IV 检验是否生成HBr气体的方法：向吸收液中加入AgNO3溶液，并用HNO3酸化溶液，观察是否有淡黄色沉淀生成。 V 本实验导管足够长，起两方面作用：首先是导气，另外可以使由于反应液较热而挥发出的苯及Br2在沿长导管上行的过程中被冷凝而流回反应瓶，防止反应物的损失，此作用可称为“冷凝回流”作用。 VI 最终生成的溴苯呈褐色，因为其中溶解了并没有参加反应的Br2单质，提纯的方法：水洗、碱洗、水洗、干燥。 硝化： 第2页 I 在试管中先加入HNO3，再将H2SO4沿管壁缓缓注入浓HNO3中，振荡混匀，冷却至

7、5060之下，再滴入苯。 II 水溶温度应低于60，若温度过高，可导致苯挥发，HNO3分解，及生成苯磺酸等副反应发生。 III III生成的硝基苯中因为溶有HNO3及浓H2SO4等而显黄色，为提纯硝基苯可用NaOH溶液及蒸溜水在分液漏斗中洗涤混合物。 IV纯净的硝基苯无色有苦杏仁味的油状液体。 中毒：硝基苯与皮肤接触或其蒸气被人体吸收均引起中毒，使用时应特别的小心。 IV 同于测链对苯环的影响，使甲苯的取代反应比苯更溶易进行。磺化： 加成反应： 氧化反应： I 燃烧：生成CO2及H2O，由于碳氢比过高，因而碳颗粒不完全燃烧，产生浓烟。 II 苯不使酸性KmnO4溶液褪色。 +III 由于苯环对

8、侧链的影响，苯的同系物如甲苯、乙苯等能被KmnO4/H氧化而使其褪色。 乙醇的化学性质： 与金属反应产生H2：2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2(置换,取代) 除Na之外K、Mg、Al等也可与金属反应，此反应可用于消耗其它化学反应残余的废钠。 消去反应： 醇发生消去反应的条件，与OH碳相邻的碳原子上有氢原子存在，如CH3OH、 (CH3)3CCH2OH不可能发生消去反应。 与无机酸反应 .C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O(取代) 其中HBr可用浓H2SO4及NaBr代替,可能有产生Br2的副反应发生 IIC2H5OH+HONO2C2H5ONO2+H2O 区分硝基化合物

9、与硝酸酯的方法：若硝基中N原子直接与碳原子相边，则该化合物为硝基化合物，如C2H5NO2；若硝基中的N原子通过氧原子而与碳原子相连接，则该化合物称为酯，如C2H5ONO2 与有机酸的反应：CH3COOH + HOC2H5 CH3COOC2H5 + H2O I 酯化反应规律：“酸脱羟基醇脱氢”，包括有机酸和无机含氧酸与醇的反应。 II 吸收酯的试剂为饱和的Na2CO3溶液，也是分离CH3COOH及CH3COOC2H5所用的试液。其可以充分吸收CH3COOH，使酯香味得以显出；可以有效降低酯的溶解度，使分离更彻底。 氧化反应： I. 燃烧：C2H5OH+3O22CO2+3H2O 第3页 II催化氧

10、化： 2C2H5OH+O2 或：C2H5OH+CuO2CH3CHO+2H2O CH3CHO+H2O+Cu 催化氧化对醇的结构的要求：与OH直接相边的碳原子上必须有H原子，有2个或3个氢原子被氧化成醛，只有1个氢原子被氧化成酮。而(CH3)3COH 不能被催化氧化。 +另外乙醇还可以被强氧化剂如KmnO4(H),K2Cr2O7(H)等氧化。 A.酚：羟基与苯环直接相连是酚，羟基连在苯环上的侧链碳原子的为芳香醇。 B.苯酚的物理性质：苯酚在常温下是可燃、腐蚀性强、有毒的固体。不纯品在光和空气作用下变为淡红或红色。 与大约8%水混合可液化。可吸收空气中水分并液化。有特殊臭味和燃烧味极稀的溶液具有甜味

11、。在室温下水中溶解度是9.3g，当温度高于65时能与水混溶。易溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡士林、强碱水溶液。 C.苯酚的化学性质： 弱酸性：弱于碳酸称石炭酸，不使酸碱指标剂变红。是苯环上相连羟基的性质，而羟基不仅是苯酚的特征官能团，它还是醇的特征官能团。其电离能力介于H2CO3的第一及第二级电离之间。+ Na2CO3 实验步骤 试管中取少许苯酚加热熔化后，加入少许金属钠 试管中取少量苯酚浑浊液逐滴加入NaOH 在上述澄清苯酚钠溶液中缓慢通入CO2 在上述浑浊溶液中再滴加NaOH +NaOH +H2O +CO2+H2O问题解析 苯酚可和金属钠反应放出H2 苯酚可与强碱NaOH反应显弱

12、酸性生成苯酚钠 通入CO2生成H2CO3比苯酚酸性强又析出苯酚使溶液变浑 上述实验生成的苯酚又和NaOH作用生成苯酚钠 + NaHCO3 + NaHCO3 现象 有气体产生经点燃有轻微的爆鸣声 苯酚溶液最后变为澄清透明 苯酚化学性质实验现象与问题解析 澄清溶液又复变为浑浊 浑浊液又变澄清 小结：由于乙醇和苯酚均具有相同的官能团羟基，因而有相同化学性质的一面；但乙醇上的羟基不显酸性，而苯酚羟基上的氢原子比较活泼，可发生极微弱电离而显弱酸性，它们又具有不同化学性质的一面。这是由于两种化合物中羟基相连的烃基不同，影响了羟基上的氢原子活泼性也不同。 苯酚、碳酸、乙醇其酸性大小的顺序应是： H2CO3

13、C2H5OH 苯酚的取代反应，发生在苯环上。用于定量检验苯酚含量的多少。 第4页 苯酚与苯取代反应的比较： 反应物 反应条件 苯酚 溴水和苯酚溶液 不用催化剂 不加热 一次反应可取代苯基上三个氢原子 取代苯环上氢原子多少 反应速度 反应装置 瞬时完成 试管中反应 初始缓慢后来速度加快 烧瓶中反应，长导管兼作冷凝之用 一般情况取代苯环上一个氢原子 苯 液溴和纯苯 以少量Fe粉作催化剂 初始微热或不加热 小结：在苯酚与溴的取代反应中，由反应物浓度、反应条件、取代氢原子多少、反应速度可知：苯酚比苯的取代反应容易进行得多，这是由于苯酚中苯环上连接的羟基能使苯基上的氢原子更加活泼，促使苯基上所发生取代反

14、应更容易进行的必然结果。 总结：在苯酚的分子中，苯基影响了与其相连的羟基上的氢原子促使其较易电离，显示了比醇中羟基上的氢原子有较明显的酸性；而羟基则反过来能影响与其相连的苯基上的氢原子更活泼、更容易发生取代反应。这是分子中官能团相互影响，相互制约的有力证明，它们是矛盾的又是统一的，二者存在于同一物质之中。 氧化反应：苯酚易被氧化，露置在空气中会因少量氧少而显粉红色。 3+3-+显色反应：苯酚与FeCl2溶液作用显示紫色。6C6H5OH+FeFe(C6H5O)6+6H I 其它酚类也有类似的显色反应 II 反应发生后：溶液由弱酸性变为强酸性。 缩聚反应： 长导管作用：冷凝水蒸气，HCHO与HCl

15、溶于冷凝水一起回流，冷凝的苯酚随着水一起回流。 卤代烃: 烃分子中的氢被卤素取代的产物。 分类： 不饱和卤代烃 脂肪卤代烃 卤代烃 饱和卤代烃 芳香卤代烃 物理性质：多为液体，少数为气体，不溶于水，是好的有机溶剂。室温下除低级卤代烃如CH3Cl，CH3Br，C2H5Cl及CH2=CHCl为气体外，其余的是液体或固体。一卤代烷的密度小于1，多卤代烷的密度大于1，一卤代烷的碳数越多，密度越小。 化学性质：取代反应： 第5页 消去反应：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，而生成含有不饱和键的化合物的反应。条件：卤代烃的碳上有氢。 卤代烃水解反应和消去反应的对比 结构特点 反应实

16、质 反应条件 反应特点 结论 水解反应 一般是一个碳原子上只有一个X 一个X被OH取代 强碱的水溶液，常温或加热 消去反应 与X相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子 从碳链上脱去HX分子 强碱的醇溶液，加热 有机的碳架结构不变，X变为OH，无其有机物碳架结构不变，产物中有碳碳双键或碳碳叁它副反应 键生成，可能有其它副反应发生 溴乙烷在不同的条件下发生不同类型的反应 卤代烃的中卤原子的检验方法： 取少量卤代烃；加入NaOH水溶液或醇溶液；加热煮沸；冷却；加入硝酸酸化；加入硝酸银溶液。根据沉淀的颜色可确定卤素的种类。 醛类的化学性质： 加成反应: ：CH3CHO+H2 CH3CH2OH 乙醛的加

17、成发生在C=O键上，这个加成反应同时也是还原反应。C=O双键的加成不如C=C容易，通常情况下C=O双键与溴水、水、HX等很难加成，通常CO双键加成：H2、HCN CC双键加成：H2、X2、HX、H2O 氧化反应 燃烧： 乙醛被空气中的氧气氧化 2CH3CHO + O2 2CH3COOH 使酸性KmnO4溶液褪色。如果向乙醛溶液中滴入酸性高锰酸钾溶液或溴水会褪色。 银镜反应： 银氨溶液：稀AgNO3溶液中滴加稀氨水至沉淀恰好消失。 + +-Ag+NH3H2O = AgOH+NH4AgOH+2NH3H2O = Ag(NH3)2+OH+2H2O +Ag(NH3)2银氨络(合)离子 CH3CHO +

18、2Ag(NH3)2OH CH3COONH4 + 2Ag+ 3NH3 + H2O +-+ CH3CHO + 2Ag(NH3)2 + 2OHCH3COO + NH4 + 2Ag+ 3NH3 + H2O CH3CHO +2 Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O 氧化产物是铵盐不是羧酸 工业上是用含醛基的物质葡萄糖来把银镀在保温瓶胆上 a、做银镜反应的试管要洁净 b、往AgNO3溶液中逐滴滴加氨水直至沉淀恰好消失，银镜反应的银氨溶液要求现用现配,且配制时不充许NH3H2O过量，即先取AgNO3溶液后滴加稀氨水，使生成的AgOH刚好完全溶解为止，否则将产生易爆炸的物质。 c、

19、实验条件是水浴加热，不能直接煮沸，加热时静置试管， 第6页 d、乙醛与氢氧化银氨溶液反应时，1mol乙醛可以还原出2molAg来，而甲醛的反应则可以置换出4molAg，因为第一步生成的甲酸中仍然有醛基存在而进一步发生反应。 与新制的Cu (OH )2悬浊液反应，要求：Cu(OH)2悬浊液为新制，且NaOH为过量。 CH3CHO+2Cu(OH)2NaOHCH3COOH+Cu2O+2H2O氧化产物是羧酸，此反应可用来检验是否患有糖尿病，以上两反应均可用来检验醛基的存在。银氨溶液、新制的氢氧化铜悬浊液均为弱氧化剂，将少量Br2水滴入乙醛溶液中发生氧化反应褪色而不是加成反应。 A.乙醛的制备方法： 乙

20、炔水化法：乙烯氧化法：乙醇的催化氧化：B乙酸的制取： 通过上述方法制得乙醛。丁烷直接氧化法：烃的衍生物的性质比较: 分子通式 结构通式 官能团 结构特点 代表物简式 醇 CnH2n+2O R-OH -OH -OH直接跟链烃基相连 C2H5OH 酚 C6H5-OH -OH -OH直接与苯环相连 C6H5-OH 俗名石炭酸，(纯净)无色晶体,特殊气味,氧化显粉红色,20水里溶解度不大,T65时,能跟水以任意比互溶.易溶于乙醇,有毒 醛 CnH2nO R-CHO -CHO CO有不饱和性 CH3CHO 羧酸 CnH2nO2 R-COOH -COOH COOH能部分电+离，产生H CH3COOH 酯

21、CnH2nO2 R-COO-R -COO- RCO和OR间键易断 CH3COOC2H5 代表物物性 俗称酒精,无色透明有特殊香味液体,易挥发,能跟水以任意比互溶. 强刺激性气味液无色,有刺激体,T16.6性气味液体,时,凝结为晶易挥发,能跟体,又名冰醋水,乙醇互溶. 酸.易溶于水和乙醇. 低级酯是有芳香气味的液体,存在天各种水果和花草中.难溶于水, 易溶于有机溶剂,1 第7页 +Na(醇弱酸性 性质 消去；氧化酚,白） 述） 醛 酯化+FeCl3显紫+HX(卤代) 色 加入Na有H2检验; 方法 酯化有芳香味 加入FeCl3显 紫色；加入浓溴水白 还原：加氢加成醇 氧化：弱氧化剂羧酸 加入银氨

22、溶液加热有银镜；加Cu(OH)2加热有Cu2O红色 酸类通性 酯化反应 水解羧酸和醇 加入指示剂变难溶于水比色；加Cu(OH)2轻；加入强碱， 得蓝溶液 加热香味消失 21常见酯的生成方法取代反应。 基本的方法： 生成环酯： 生成聚酯： (4)一元酸与多元醇反应： I 硝酸甘油酯 II 硬酯酸甘油酯 第8页 22酯类的化学性质： 乙酸乙酯的水解： 有机常用知识点归纳： 一、最简式相同的有机物 1 CH：C2H2和C6H6 2 CH2：烯烃和环烷烃 3 CH2O：甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖 4 CnH2nO：饱和一元醛与二倍于其碳原子数和饱和一元羧酸或酯；举一例：乙醛与丁酸及其异构体 二、同分

23、异构体 1醇醚 CnH2n+2Ox 2醛酮环氧烷 CnH2nO 3羧酸酯羟基醛 CnH2nO2 4氨基酸硝基烷 三、能发生取代反应的物质及反应条件 1 烷烃与卤素单质：卤素蒸汽、光照； 2 苯及苯的同系物与卤素单质：Fe作催化剂； 浓硝酸：5060水浴；浓硫酸作催化剂 浓硫酸：7080水浴； 3 卤代烃水解：NaOH的水溶液； 4 醇与氢卤酸的反应：新制的氢卤酸； 5 酯类的水解：无机酸或碱催化； 6 酚与浓溴水 四、能发生加成反应的物质 1 烯烃的加成：卤素、H2、卤化氢、水 2 炔烃的加成：卤素、H2、卤化氢 3 苯及苯的同系物的加成：H2 第9页 4 苯乙烯的加成：H2、卤化氢、水、卤素

24、单质 5 不饱和烃的衍生物的加成： 6 含醛基的化合物的加成：H2、HCN等 7 酮类物质的加成：H2 8 油酸、油酸盐、油酸某酯、油的加成。 五、能与氢气加成的： 、C=C、发生加成） 能与NaOH反应的：COOH、 、 、 、C=O的物质均能发生银镜反应。 1 所有的醛； 2 甲酸、甲酸盐、甲酸某酯； 注：能和新制Cu(OH)2反应的除以上物质外，还有酸性较强的酸，发生中和反应。 七、能与溴水反应而使溴水褪色或变色的物质 A有机物 1 不饱和烃； 2 不饱和烃的衍生物 3 石油产品； 4 苯酚及其同系物 5 含醛基的化合物 6 天然橡胶 B无机物 1 2价硫； 2 4价硫； 第10页 3

25、2价铁： 6FeSO43Br22Fe2(SO4)32FeBr3 6FeCl23Br24FeCl32FeBr3 变色 2FeI23Br22FeBr32I2 H2O4Zn、Mg等单质 如MgBr2=MgBr2 (此外，其中亦有Mg与H、Mg与HBrO的反应) 51价的碘 变色 6NaOH等强碱：Br22OH=BrBrOH2O 7AgNO3 八、能萃取溴而使溴水褪色的物质 上层变无色的：卤代烃、CS2； 下层变无色的：直馏汽油、煤焦油、苯及苯的同系物、液态环烷烃、低级酯、液态饱和烃等 九、能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质 A有机物 1 不饱和烃； 2 苯的同系物； 3 不饱和烃的衍生物； 4 含醛基的有机物； 5 石油产品； 6 煤产品； 7 天然橡胶。 B无机物 1 2价硫的化合物； 2 4价硫的化合物； 3 双氧水 +第11页