有机化学知识点归纳
一、有机物的结构与性质
1、官能团的定义:决定有机化合物主要化学性质的原子、原子团或化学键。
(1)烷烃
A) 官能团:无 ;通式:CnH2n+2;代表物:CH4
B) 结构特点:键角为109°28′,空间正四面体分子。烷烃分子中的每个C原子的四个价键也都如此。 C) 物理性质:1.常温下,它们的状态由气态、液态到固态,且无论是气体还是液体,均为无色。
一般地,C1~C4气态,C5~C16液态,C17以上固态。
2.它们的熔沸点由低到高。
3.烷烃的密度由小到大,但都小于1g/cm^3,即都小于水的密度。
4.烷烃都不溶于水,易溶于有机溶剂 D) 化学性质:
①取代反应(与卤素单质、在光照条件下) CH4 + Cl2②燃烧 ③热裂解
光
光
CH3Cl + HCl ,CHCH2Cl2 + HCl ,……。 3Cl + Cl2
点燃
CO2 + 2H2O C + 2H2
化学键: C=C 、— C ≡ C —
官能团
原子:—X
原子团(基):—OH、—CHO(醛基)、—COOH(羧基)、C6H5— 等
2、常见的各类有机物的官能团,结构特点及主要化学性质
CH4 + 2O2
CH4
高温 隔绝空气
催化剂
C16H34 C8H18 + C8H16
加热、加压
④烃类燃烧通式:
yy点燃CxHt?(x?)O2??????xCO2?H2O
42yzy点燃?)O2??????xCO2?H2O 422CaO △
⑤烃的含氧衍生物燃烧通式: CxHyOz?(x?
E) 实验室制法:甲烷:CH3COONa?NaOH?CH4??Na2CO3
注:1.醋酸钠:碱石灰=1:3 2.固固加热 3.无水(不能用NaAc晶体) 4.CaO:吸水、稀释NaOH、不是催化剂
(2)烯烃:
C=C ;通式:CnH2n(n≥2);代表物:H2C=CH2 A) 官能团: B) 结构特点:键角为120°。双键碳原子与其所连接的四个原子共平面。 C) 化学性质:
①加成反应(与X2、H2、HX、H2O等)
CH2=CH2 + Br2CH2=CH2 + HX
CCl4 催化剂
BrCH2CH2Br CH3CH2X
催化剂
CH2—CH2
n
CH2=CH2 + H2O
催化剂
加热、加压
CH3CH2OH
②加聚反应(与自身、其他烯烃) nCH2=CH2③燃烧 CH2=CH2 + 3O2
点燃
2CO2 + 2H2O 催化剂
④氧化反应 2CH2 = CH2 + O2 2CH3CHO
⑤烃类燃烧通式:CxHy?(x?yy点燃)O2??????xCO2?H2O 42浓H2SO4D) 实验室制法:乙烯:CH3CH2OH170℃H2CCH2↑+H2O
注:1.V酒精:V浓硫酸=1:3(被脱水,混合液呈棕色)2. 排水收集(同Cl2、HCl)控温170℃(140℃:乙醚) 3.碱石灰除杂SO2、CO2 4.碎瓷片:防止暴沸
E) 反应条件对有机反应的影响:
BrCH2=CH-CH3+HBrCH2=CH-CH3+HBr
CH3CHCH3(氢加在含氢较多碳原子上,符合马氏规则)
CH3-CH2-CH2-Br(反马氏加成)
F)温度不同对有机反应的影响:
CH2CHCHCH2+ Br2BrBr80℃CH2CHCHCH2
CH2CHCHCH2+ Br2(3)炔烃:
60℃BrCH2CHBrCHCH2
A) 官能团:—C≡C— ;通式:CnH2n—2(n≥2);代表物:HC≡CH
B) 结构特点:碳碳叁键与单键间的键角为180°。两个叁键碳原子与其所连接的两个原子在同一条直线上。 C) 物理性质:纯乙炔为无色无味的易燃、有毒气体。微溶于水,易溶于乙醇、苯、丙酮等有机溶剂。工业品乙炔带轻微大蒜臭。由碳化钙(电石)制备的乙炔因含磷化氢等杂质而有恶臭。
C) 化学性质:
①氧化反应:
a.可燃性:2C2H2+5O2 → 4CO2+2H2O
现象:火焰明亮、带浓烟 , 燃烧时火焰温度很高(>3000℃),用于气焊和气割。其火焰称为氧炔焰。
b.被KMnO4氧化:能使紫色酸性高锰酸钾溶液褪色。
3CH≡CH + 10KMnO4 + 2H2O→6CO2↑+ 10KOH + 10MnO2↓所以可用酸性KMnO4溶液或溴水区别炔烃与烷烃。
②加成反应:可以跟Br2、H2、HX等多种物质发生加成反应。 如:现象:溴水褪色或Br2的CCl4溶液褪色 与H2的加成CH≡CH+H2 → CH2=CH2
③取代反应:连接在C≡C碳原子上的氢原子相当活泼,易被金属取代,生成炔烃金属衍生物叫做炔化物。 CH≡CH + Na → CH≡CNa +
NH3
12H2↑
CH≡CH + 2Na → CNa≡CNa +
190℃~220℃
NH3
1H2↑ 2 CH≡CH + NaNH2 → CH≡CNa + NH3 ↑
CH≡CH + Cu2Cl2(2AgCl) → CCu≡CCu( CAg≡CAg )↓ + 2NH4Cl +2NH3 ( 注意:只有在三键上含有氢原子时才会发生,用于鉴定端基炔RH≡CH)。
D) 乙炔实验室制法: CaC2+2H-OH→Ca(OH)2+CH≡CH↑ 注:1.排水收集 无除杂 2.不能用启普发生器
3.饱和NaCl:降低反应速率 4. 导管口放棉花:防止微溶的Ca(OH)2泡沫堵塞导管
(4)苯及苯的同系物:
A) 通式:CnH2n—6(n≥6);代表物: B)结构特点:苯分子中键角为120°,平面正六边形结构,6个C原子和6个H原子共平面。
C)物理性质:在常温下是一种无色、有特殊气味的液体,易挥发。苯不溶于水,密度比水。如用冰冷却,可凝成无色晶体。苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。
C)化学性质:
①取代反应(与液溴、HNO3、H2SO4等)
+ Br2
Fe或FeBr3 —Br + HBr ↑ 注:V苯:V溴=4:1 长导管:冷凝 回流 导气 防倒吸 NaOH除杂
现象:导管口白雾、浅黄色沉淀(AgBr)、CCl4:褐色不溶于水的液体(溴苯)
—NO2 + H 2O
注:先加浓硝酸再加浓硫酸 冷却至室温再加苯
50℃-60℃ 【水浴】 温度计插入烧杯 除混酸:NaOH 硝基苯:无色油状液体 难溶 苦杏仁味 毒
硝化反应:
浓H2SO4
+ HNO3
60℃
磺化反应:
+ HO-SO3H △ —SO3H+H2O CH3 CH3 NO2 O2N +3HO-NO2 催化剂 +3H2O ②加成反应(与H2、Cl2等)
NO2 Cl Cl Cl Cl 注:三硝基甲苯,淡黄色晶体,不溶于水,烈性炸药。
Cl Ni 紫外线 + 3H 2 + 3Cl2 △
Cl D)侧链和苯环相互影响:侧链受苯环易氧化,苯环受易取代。 (5)卤代烃:
A)官能团:—X 代表物:CH3CH2Br
B)物理性质:基本上与烃相似,低级的是气体或液体,高级的是固体。它们的沸点随分子中碳原子和卤素原子数目的增加(氟代烃除外)和卤素原子序数的增大而升高。比相应的烃沸点高。密度降低(卤原子百分含量降低)。
C)化学性质:
①取代反应(水解)
CH3CH2Br + H2O NaOH CH3CH2OH + HBr CH3CH2Br + NaOH H 2 O CH3CH2OH + NaBr
②消去反应(邻碳有氢):
注:NaOH作用:中和HBr 加快反应速率
检验—X:加入硝酸酸化的AgNO3 观察沉淀
?? CH2=CH2↑+HBr CH3CH2Br??醇注:相邻C原子上有H才可消去
加H加在H多处,脱H脱在H少处(马氏规律) 醇溶液:抑制水解(抑制NaOH电离)
(6)醇类:
A) 官能团:—OH(醇羟基);通式: CnH2n+2O(一元醇 / 烷基醚);代表物: CH3CH2OH
B) 结构特点:羟基取代链烃分子(或脂环烃分子、苯环侧链上)的氢原子而得到的产物。结构与相应的烃类似。 C)物理性质(乙醇):无色、透明,具有特殊香味的液体(易挥发),密度比水小,能跟水以任意比互溶(一般不能做萃取剂)。是一种重要的溶剂,能溶解多种有机物和无机物。
C) 化学性质:
①置换反应(羟基氢原子被活泼金属置换)
2CH3CH2OH + 2Na
2CH3CH2ONa + H2↑ HOCH2CH2OH + 2Na
NaOCH2CH2ONa + H2↑
△ ②酸性(跟氢卤酸的反应) CH3CH2OH + HBrCH3CH2Br + H2O ③催化氧化(α—H)
2CH3CH2OH + O22CH3CHCH3 + O2
OH
Cu或Ag △ Cu或Ag △
2CH3CHO + 2H2O 2CH3CCH3 + 2H2O
O
HOCH3CH2OH + O2
Cu或Ag △
OHC—CHO+ 2H2O
现象:铜丝表面变黑
浸入乙醇后变红
液体有特殊刺激性气味
浓 H2SO4 ④酯化反应(跟羧酸或含氧无机酸) CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOCH2CH3 + H2O △ 注:1.【酸脱羟基醇脱氢】(同位素示踪法) 2. 碎瓷片:防止暴沸 3.浓硫酸:催化 脱水 吸水 4.饱和Na2CO3:便于分离和提纯 ⑤消去反应(分子内脱水):
CH3CH2OH CH2 = CH2↑+ H2O
170℃
浓硫酸 140℃
浓硫酸
⑥取代反应(分子间脱水):C2H5OH+C2H5OH (7)酚类:
C2H5OC2H5+H2O
乙醚:无色 无毒 易挥发 液体 麻醉剂
—OH
A) 官能团: ; 通式:CnH2n-6O(芳香醇 / 酚)
B)物理性质:纯净的本分是无色晶体,但放置时间较长的苯酚往往是粉红色的,这是由于苯酚被空气中的氧气氧化所致。具有特殊的气味,易溶于乙醇等有机溶剂。室温下微溶于水,当温度高于65℃的时候,能与水混容。
C)化学性质:
①酸性:苯酚与氢氧化钠溶液反应 —OH
+ NaOH — ONa + H2O
②苯酚钠溶液中通入二氧化碳 —ONa
OH |
2 + 3Br
④显色反应:
无论少量过量一定生成NaHCO3
+ CO2 + H2O
— OH + NaHCO3
—OH ③苯酚的定性检验定量测定方法:
OH
Br––
–– Br ↓ + 3HBr
| Br |
酸性:H2CO3>>HCO3-
加入Fe3+ 溶液呈紫色。
⑤制备酚醛树脂(电木): (8)醛酮
O
O
A)官能团: (或—CHO)、 — C — (:CnH2nO;代表物:CH3CHO —C—H 或—CO—) ;通式(饱和一元醛和酮)B)结构特点:醛基或羰基碳原子伸出的各键所成键角为120°,该碳原子跟其相连接的各原子在同一平面上。 C )物理性质(乙醛):无色无味,具有刺激性气味的液体,密度比水小,易挥发,易燃,能跟水,乙醇等互溶。 D)化学性质:
①加成反应(加氢、氢化或还原反应)
CH3CHO + H2
催化剂 △
CH3CH2OH
O
CH3—C—CH3 + H2
催化剂 △
OH CH3CHCH3
②氧化反应(醛的还原性)
2CH3CHO + 5O2
点燃
4CO2 + 4H2O
△
催化剂
2CH3CHO + O22CH3COOH
银镜:用稀硝酸洗
CH3CHO + 2[Ag(NH3)2OH]
O
CH3COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O (银镜反应)
H—C—H + 4[Ag(NH3)2OH]
CH3CHO + 2Cu(OH)2
(9)羧酸
O
△
△
(NH4)2CO3 + 4Ag↓ + 6NH3 + 2H2O
CH3COOH + Cu2O↓ + H2O (费林反应)
A) 官能团: :CnH2nO2;代表物:CH3COOH —C—OH (或—COOH);通式(饱和一元羧酸和酯)
B) 结构特点:羧基上碳原子伸出的三个键所成键角为120°,该碳原子跟其相连接的各原子在同一平面上。
C)物理性质(乙酸):具有强烈刺激性气味,易挥发,易溶于水和乙醇,温度低于熔点时,凝结成晶体,纯净的醋酸又称为冰醋酸。
D) 化学性质:
①具有无机酸的通性: 2CH3COOH + Na2CO3
2CH3COONa + H2O + CO2↑
浓 H2SO4 ②酯化反应:CH 3COOH + CH3CH2OH CH3COOCH2CH3 + H2O (酸脱羟基,醇脱氢) △
③缩聚反应:(苯二甲酸与乙二醇发生酯化反应)