第16讲有机物的组成、结构和性质.ppt
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1、专题五 有机化学基础(选考),第16讲 有机物的组成、结构和性质,一、有机化合物,有机化合物,有机物的命名烷、烯、炔、醇、苯的同系物,同分异构种类,立体异构,对映异构,顺反异构,(中学中以信息 形式出现),碳链异构碳原子连接顺序不同,结构异构,官能团异构,位置异构官能团的位置不同,类型异构官能团不同,有机化合物,组成和结构规律,有机化学重要反应,四大基本反应类型,取代反应,加成反应,聚合反应,消去反应,其他氧化、还原反应、显色反应等,有机物结构式的推导:,相对分子质量,分子式,物理方法,化学方法,结构式,二、规律与方法(一)有机化合物的命名1.烷烃的命名 烷烃的系统命名可概括为:选主链,称某烷
2、;编 号位,定支链;取代基,写在前,注位置,短线 连;不同基,简到繁,相同基,合并算。2.烯烃和炔烃的命名(1)选主链:将含有 或CC的最长碳 链作为主链,称为“某烯”或“某炔”;(2)编号定位:从距离 或CC最近的 一 端对主链碳原子进行编号;,(3)定名称:将支链作为取代基,写在“某烯”或“某炔”的前面,并用阿拉伯数字标明 或 CC的位置。CH3 如:HC C CH2 CH CH3 4 甲基 1 戊炔。3.苯的同系物的命名 苯的同系物的命名是以苯作母体的。苯分子中的氢 原子被甲基取代后生成甲苯,被乙基取代后生成乙 苯()。如果两个氢原子被两个甲基 取代后,则生成二甲苯。由于取代基位置不同,
3、二 甲苯可有三种同分异构体,根据甲基在苯环上的位,置不同,可用“邻”、“间”、“对”来表示。4.醇的命名(1)将含有与OH相连的碳原子的最长碳链作为 主链,称“某醇”;(2)从距离OH最近的一端对主链碳原子编号;(3)将取代基写在前面,并标出OH的位置,写 出名称。如:5甲基 2 己醇,,(二)同分异构体的类型、书写与判断 1.同分异构体的种类(1)碳链异构:如CH3CH2CH2CH3与 CH3CHCH3。CH3(2)官能团位置异构:如CH3CH2CH2OH与 CH3CHCH3。OH(3)官能团异构(类别异构),常见的官能团异构,CH2,H2C,CH2,2.同分异构体的书写规律(1)具有官能团
4、的有机物,一般的书写顺序:碳链异构官能团位置异构官能团类别异构。(2)芳香族化合物同分异构体的书写要注意两个 方面:,烷基的类别与个数,即碳链异构。若有2个侧链,则存在邻、间、对三种位置异构。O(3)酯(RCO R,R是烃基):按R中 所含碳原子数由少到多,R中所含碳原子数由多 到少的顺序书写。(4)书写同分异构体时注意常见原子的价键数 在有机物分子中碳原子的价键数为4,氧原子的价键 数为 2,氮原子的价键数为3,卤原子、氢原子的价 键数为1,不足或超过这些价键数的结构都是不存 在的。,3.同分异构体数目的判断方法(1)基元法 例如,丁基有4种同分异构体,则丁醇、戊醛、戊 酸等都有4种同分异构
5、体(碳链异构)。(2)替代法 例如,二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体,四 氯苯也有3种(将H替代Cl);又如CH4的一氯代物 只有1种,新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有 1种。,(三)重要的有机反应类型与主要有机物之间的关系,【例1】已知:,考点一 同分异构体,KMnO4,H+,下图为一系列有机物的相互转化关系,其中B和C按 12反应生成Z,F和E按12反应生成W,W和Z互为同分异构体。,回答下列问题:(1)写出反应和的反应类型:、。(2)写出A中含氧官能团的名称:、。(3)1 mol F最多可与 mol NaOH溶 液反应。(4)写出的化学反应方程式:。,(5)与B互为同分异构体
6、,属于酚类且苯环上只有 两个互为对位取代基的化合物有4种,请写出另外两种同分异构体的结构简式:,。解析 根据乙烯和水反应可推出E为乙醇,由题目所给信息可推出F为酸,又因为按12反应生成Z,F和E按12反应生成W,W和Z互为同分异构体,可知W、,Z为二元酯,再根据A的反应条件可猜想,反应为酯的水解,再根据E的两次氧化马上推出E、D、C是乙醇、乙醛、乙酸。答案(1)加成反应 取代或酯化反应(2)酯基(醇)羟基(3)2(4)2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O(5),催化剂,1.同分异构体的常见题型及解法 对同分异构体的考查,题目类型多变。常见题型有:限定范围书写或补写,解题时要看清所
7、限范围,分析已知的几个同分异构体的结构特点,对比联想找出规律补写,同时注意碳的四价原则和官能团存在位置的要求。判断是否是同分异构体。做此类题时要先看分子式相同,再看结构不同。对结构不同要从两个方面来考虑:一是原子或原子团连接顺序;二是原子的空间位置。判断取代产物,同分异构体种类的数目。其分析方法是分析有机物的结构特点,确定不同位置的氢原子种数,再确定取代产物同分异构体的数目。2.同分异构体的判断方法 首先,在理解同分异构体的概念上,务必理清下列几个方面:必须紧紧抓住分子式相同这一前提。分子式相同的化合物其组成元素、最简式、相对分子质量一定相同。这三者必须同时具备,缺一不可。如:(1)CH3CH
8、3与HCHO,CH3CH2OH与HCOOH都是相对分子质量相等和结构不同的化合物,但它们彼此不能互称为同分异构体。,(2)最简式相同、结构不同的化合物,不一定是同分异构体。如CHCH和C6H6最简式都是CH,淀粉和纤维素的最简式C6H10O5相同,但n值不同,不是同分异构体。其次,要紧紧抓住结构不同这一核心。中学阶段结构不同应指:(1)碳链骨架不同,称为碳链异构;(2)官能团在碳链上的位置不同,称为位置异构;(3)官能团种类不同,称为类别异构或官能团异构;(4)分子中原子或原子团排列不同,空间结构不同,称为空间异构。,关于同分异构体的书写:先考虑类别异构,再写碳链异构,然后写官能团位置异构。碳
9、链异构书写常采用“减链法”,其要点为(1)选择最长的碳链为主链,找出中心对称线。(2)主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布由邻到间。,(2009上海,28)环氧氯丙烷是制备环氧树脂的主 要原料,工业上有不同的合成路线,以下是其中 的两条(有些反应未注明条件)。,完成下列填空:(1)写出反应类型:反应,反应。,(2)写出结构简式:X,Y。(3)写出反应的化学方程式:。(4)与环氧氯丙烷互为同分异构体,且属于醇类的 物质(不含 C OH 及 C C OH 结构)有 种。,Cl,OH,Cl,Cl,OH-,OH,与环氧氯丙烷互为同分异构体的醇类化合物除了不稳定的 C OH和 C C OH结构
10、外还有三种,分别为 OH、CH2 CH CHCl、CH2 C CH2。,Cl,Cl,OH,OH,Cl,答案(1)取代反应 加成反应(2)CH2 CH CH2 CH2 CH CH2(3)CH3COOCH2CH CH2+H2O CH3COOH+HOCH2CH CH2(4)3,OH,OH,OH,OH,Cl,Cl,OH-,【例2】(2009广东,25)叠氮化合物应用广泛,如 NaN3可用于汽车安全气囊,PhCH2N3可用于合 成化合物V(见下图,仅列出部分反应条件,Ph-代表苯基)。,考点二 有机反应类型,(1)下列说法不正确的是(填字母)。A.反应、属于取代反应 B.化合物I可生成酯,但不能发生氧化
11、反应 C.一定条件下化合物能生成化合物I D.一定条件下化合物能与氢气反应,反应类型 与反应相同(2)化合物发生聚合反应的化学方程式为(不要求写出反应条件)。(3)反应的化学方程式为(要求写 出反应条件)。,(4)化合物与PhCH2N3发生环加成反应生成化合 物V,不同条件下环加成反应还可生成化合物V的同 分异构体。该同分异构体的分子式为,结构简式为。(5)科学家曾预言可合成C(N3)4,其可分解成单 质,用作炸药。有人通过NaN3与NCCCl3反应成 功合成了该物质。下列说法正确的是(填 字母)。A.该合成反应可能是取代反应 B.C(N3)4与甲烷具有类似的空间结构,C.C(N3)4不可能与
12、化合物发生环加成反应D.C(N3)4分解爆炸的化学反应方程式可能为:C(N3)4 C+6N2,解析(1)反应中很显然PhCH2CH3中的H被Cl代替生成PhCHCH3,属取代反应,同样中Cl被N3代替,A正确;可以发生氧化反应,B错误;由合成路线知为PhCH CH2,可与H2O加成生成I,C正确;与H2、Br2均会发生加成反应,D正确。,Cl,(2)为乙烯型,可发生加聚 nPhCH CH2(3)由的条件知发生了烷烃基的取代,因此的 结构简式为PhCH3。(4)PhCH2N3结构简式可写为PhCH2NNN与,PhCCH发生加成反应除生成外,还可生成,加成方式、部位不同。(5)通过信息描述A正确;
13、甲烷为正四面体结构,C(N3)4与甲烷空间结构相同,故B正确;由(4)知C错误;题目中给出了C(N3)4可分解成单质,用作炸药,因此D正确。,答案(1)B(2)nPhCH CH2,(3)PhCH3+Cl2 PhCH2Cl+HCl,光,(4)C15H13N3(5)ABD,催化剂,由反应条件可推测的有机反应类型:1.当反应条件为NaOH醇溶液并加热时,必定为卤代烃的消去反应。2.当反应条件为NaOH溶液并加热时,通常为卤代烃或酯的水解反应。3.当反应条件为浓H2SO4并加热时,通常为醇脱水生成醚或不饱和化合物,或者是醇与酸的酯化反应。,4.当反应条件为稀酸并加热时,通常为酯或淀粉的水解反应。5.当
14、反应条件为催化剂并有氧气时,通常是醇氧化为醛或醛氧化为酸。6.当反应条件为催化剂存在下的加氢反应时,通常为碳碳双键、碳碳三键、苯环或醛基的加成反应。7.当反应条件为光照且与X2反应时,通常是X2与烷烃或苯环侧链烃基上的H原子发生的取代反应,而当反应条件为催化剂且与X2的反应时,通常为苯环上的H原子直接被取代。,(2009天津理综,8)请仔细阅读以下转化关系。,A 是从蛇床子果实中提取的一种中草药有效成 分,是由碳、氢、氧元素组成的酯类化合物;B 称作冰片,可用于医药和制香精、樟脑等;,C 的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子;D 中只含一个氧原子,与Na反应放出H2;F为烃。请回答:(1)
15、B的分子式为。(2)B不能发生的反应是(填序号)。a.氧化反应b.聚合反应 c.消去反应d.取代反应 e.与Br2加成反应,(3)写出D E、E F的反应类型。D E、E F。(4)F的分子式为。化合物H是F的同系物,相对分子质量为56,写出H 所有可能的结构:。(5)写出A、C的结构简式并用系统命名法给F命名:A:、C;F的名称:。(6)写出E D的化学方程式:。,解析 本题是有机合成推断题,要充分利用题目所给信息,尤其是框图中的反应试剂及相对分子质量采用正推、逆推相结合的方法去完成。由D M=151 M=70中的反应试剂可知:E为溴代烃,发生消去反应生成烯烃F,E发生水解反应生成D,D为醇
16、,因为仅含1个氧原子,故D为一元醇。由E F 相对分子质量减小81可知,E中含1个Br;由F的相对分子质量为70可知F的分子式为C5H10,且为烯烃;由于C、D、E、F,氢溴酸,,NaOH/H2O,E,F,KOH/C2H5OH,中所含碳原子数相同,均为5个碳,由A B+C,且为酯类,可知C为含5个碳原子的羧酸,又因D为一元醇,所以C为一元羧酸,且C中含4种氢原子,可知C的结构简式为(CH3)CHCH2COOH,A为D为(CH3)2CHCH2CH2OH,E为(CH3)2CHCH2CH2Br,F为(CH3)2CHCH CH2。,酸化,OH-/H2O,M=102,,2,答案(1)C10H18O(2)
17、be(3)取代反应 消去反应(4)C5H10 CH2 CHCH2CH3、,(CH3)2CHCH2COOH 3 甲基 1 丁烯 H2O(6)(CH3)2CHCH2CH2Br+NaOH(CH3)2CHCH2CH2OH+NaBr,CH2 C(CH3)2,(5),、,【例3】(2009全国理综,30)化合物A相对分子质量为86,碳的质量分数为55.8%,氢为7.0%,其余为氧。A的相关反应如下所示:,考点三 有机物的组成和结构的判断,已知R CH CHOH(烯醇)不稳定,很快转化为R CH2CHO。,根据以上信息回答下列问题:(1)A的分子式为;(2)反应的化学方程式是;(3)A的结构简式是;(4)反
18、应的化学方程式是;(5)A有多种同分异构体,写出四个同时满足()能发生水解反应,()能使溴的四氯化碳溶液褪 色两个条件的同分异构体的结构简式:、;,解析(1)化合物A中C、H、O的物质的量之比为:即A的最简式为:C2H3O,由相对分子质量为86,即(CH3O)n的相对分子质量为86可得:43n=86,n=2,故A的分子式为C4H6O2。(2)由A水解得到的C能与Cu(OH)2反应可知,C为烯醇转化成的醛,故A的结构简式为CH3COOCH CH2,C为CH3CHO,D为CH3COOH。,(6)A的另一种同分异构体,其分子中所有碳原子 在一条直线上,它的结构简式为。,反应的化学方程式是:CH3CH
19、O+2Cu(OH)2 CH3COOH+Cu2O+2H2O。(3)A的结构简式在(2)中已推出为:CH3COOCH CH2(4)A B,可知B的结构简式为:B水解得D(CH3COOH)和E,E的结构简式为:,反应的化学方程式是,聚合,+nH2O+nCH3COOH。(5)由题中要求知:A的同分异构体中含有官能团 CO和,其可能的结构简式为:HCOOCH CHCH3,HCOOCH2CH CH2,HCOOC CH2,H2C CHCOOCH3(6)由A的同分异构体分子中所有碳原子在一条直线上知,A结构简式中含有官能团 C C,符合要求的A的同分异构体为:HOH2C C C CH2OH,稀H2SO4,O,
20、CH3,答案(1)C4H6O2(2)CH3CHO+2Cu(OH)2 CH3COOH+Cu2O+2H2O(3)CH3COOCH CH2(4)+nCH3COOH。(5)HCOOCH CHCH3 HCOOCH2CH CH2 H2C CHCOOCH3 HCOOC CH2 CH3(6)HOH2C C C CH2OH,+nH2O,稀H2SO4,有机物组成和结构的规律 1.烃类物质中,烷烃CnH2n+2(n1)随分子中碳原子数目的增多,含碳量增大;炔烃CnH2n-2(n2)和二烯烃CnH2n-2(n3)、苯及其同系物CnH2n-6(n6)随碳原子数目的增多,其含碳量减小;烯烃CnH2n(n2)和环烷烃CnH
21、2n(n3)的含碳量为一常数(85.71%)。2.一般来说,一个特定结构的烃分子中有多少种不同结构的氢原子,其一卤代物就有多少种同分异构体。,3.实验式相同的有机物,无论以何种比例混合,混合物中各元素的质量分数都为常数。4.烃及烃的含氧衍生物中,氢原子个数一定为偶数,相对分子质量亦为偶数。5.烷烃与比它少一个碳原子的饱和一元醛的相对分子质量相等,饱和一元醇与比它少一个碳原子的饱和一元羧酸的相对分子质量相等。6.常见的有机物中,实验式为CH的是乙炔、苯、苯乙烯;实验式为CH2的是单烯烃和环烷烃;实验式为CH2O的是甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖等。,(2009山东理综,33)下图中X是一种具
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