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有机反应类型的判断

来源:作者:陈桂芳 点击:所属专题: 有机反应类型

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结构类型性质是有机化学重要的三角关系,典型的官能团发生典型的化学反应 ( 类型 ) ,体现有机物典型的化学性质。可见,反应类型是联系有机物结构和性质的桥梁,它在有机化学学习中的地位非常重要,也是高考考查的热点。下面对有机反应类型知识进行梳理。 一、重要的有

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“结构—类型—性质”是有机化学重要的三角关系,典型的官能团发生典型的化学反应(类型),体现有机物典型的化学性质。可见,反应类型是联系有机物结构和性质的桥梁,它在有机化学学习中的地位非常重要,也是高考考查的热点。下面对有机反应类型知识进行梳理。

一、重要的有机反应类型 

常见的有机反应类型有取代、加成、消去、聚合 (加聚和缩聚)、氧化和还原反应等,掌握有机反应类型要注意:

一是概念的从属问题,即有的概念从属另外一个概念,如酯化反应、水解反应均属于取代反应。

二是概念的专用性问题,如有机反应中的氧化(或还原)反应特指有机分子中加氧去氢(或加氢去氧)反应,再如一般不将有单质参加和生成的取代反应描述为置换反应。

三是概念隐含的机理问题,如醇的消去反应是指消去-OH和β-H且引入碳碳双键(或三键)的反应,而不是指一般的脱水反应(如醇脱水成醚、羧酸脱水成酸酐等)。

二、有机反应类型的判断方法

1、根据物质类别(或官能团)判断 

各类有机物都有典型的官能团,都能发生特定的化学反应。如饱和烃 (典型结构C-H)主要发生取代反应,不饱和烃(典型结构C=C)主要发生加成和氧化反应,卤代烃(典型结构-X)主要发生取代、消去反应,醇类(典型结构-OH)主要发生取代、消去反应和氧化反应,醛类(典型结构-CHO)主要发生还原反应、氧化反应,羧酸(典型结构-COOH)主要发生酯化反应等。熟练掌握官能团的特征反应,是正确判断反应类型的前提。

例1 某有机物A的结构简式如下图所示,

有机反应类型的判断

(1) A物质不能发生的反应类型为(  )

A 、取代反应  B、氧化反应  C、消去反应  D、还原反应    E、酯化反应   F、加成反应  G、水解反应

(2) 取Na、NaOH和新制Cu(OH)2分别与等物质的量的A配成的溶液在一定条件下充分反应,最多消耗Na、NaOH和新制Cu(OH)2三种物质的量之比为          

分析:

第(1)问是根据物质类别(或官能团)判断反应类型,酯化反应从属于取代反应,卤代烃和醇发生消去反应的充分条件是必定存在β-H ,故A物质不能发生消去反应,苯环能发生加成反应,卤代烃和酯才能发生水解反应,答案选C、G。

第(2)从消耗试剂量的角度考查常见有机反应, 因为,1molA消耗3mol Na、2mol NaOH,1mol R-CHO+2mol Cu(OH)2→1mol RCOOH+1mol Cu2O+21mol H2O,再考虑醛的氧化产物1mol RCOOH和原分子中1mol COOH与Cu(OH)2反应,故1molA消耗3mol Cu(OH)2,所以n(Na):n(NaOH) :n[Cu(OH)2]=3:2:3。

2、根据反应条件判断 

反应条件是判断反应类型的又一“题眼”。若条件是酸性高锰酸钾,反应多为氧化反应;若条件是浓硫酸/加热,多发生消去或酯化反应;若条件是氢氧化钠水(醇)溶液,多是卤代烃发生水解(消去)反应;若条件是氯化氢(氢气),多是不饱键(如碳碳双键、碳碳三键)发生加成反应等,有些反应类型还可以根据题目 “信息”判断。

例2   涉及苯环取代基有下列反应:

①C6H6+R-X→C6H5R+HX(在催化剂作用下)

有机反应类型的判断

以下是用苯作为原料制备一系列化合物的转化关系图,回答问题:

有机反应类型的判断

⑴ 写出A转化为B的化学方程式:                            

⑵ 图中苯转化为E,E转化为F省略了条件,请填写反应条件和对应物质。

⑶上述转化中涉及到9个反应,其中不属于取代反应的有        个。

分析:

解题的前提应首先根据反应条件判断反应类型,信息①的反应类型是取代反应(CH3Cl中的-CH3取代苯环上的-H),信息②的反应类型是还原反应(-NO2去氧加氢生成-NH2),故B物质是间硝基甲苯,所以A是硝基甲苯,A→B:有机反应类型的判断

要判断E、F物质,必须挖掘题中的隐含信息:苯环上先引入-NO2,再引入的取代基(-CH3)进入硝基的间位;苯环上先引入卤原子(-Br),再引入的取代基(-SO3H),则进入其对位。故只有先引入卤原子(卤原子水解变成羟基),后上的硝基才在其对位。所以⑵生成 E的条件“Br2/ Fe(催化剂)”,E的结构简式为 有机反应类型的判断 ,生成F的条件“浓硫酸、浓硝酸/加热”,F的结构简式为有机反应类型的判断  。

  ⑶ 在上述反应中,苯环的卤代、硝化磺化、烷基化(信息反应①),卤代烃的水解均可视为取代反应,第一条合成线路最后一个反应为还原反应,第二条合成线路最后一个反应为加成反应(苯环加氢成环己烷),故不是取代反应有2个。

3、根据数量关系判断 

反应物和生成物在分子式(或分子量)隐含的数量关系是判断反应类型的隐含特征。若反应物和n mol氢气发生加成反应,则生成物的分子式多2n个H原子(分子量多2n);若一元醇被氧气氧化成醛或酮,则醛或酮的分子式少2个H原子(分子量少2);若一元醛被氧化成羧酸,则羧酸的分子式多1个O原子(分子量多16)。读者还可对酯化反应、消去反应、加聚反应的数量关系进行总结,以加深对反应类型的理解。

例3  已知 有机反应类型的判断

有机反应类型的判断

现有只含C、H、O的化合物A─F,有关它们的某些信息,已注明在下面的方框内。

    有机反应类型的判断

⑴  指出反应类型:   C→D           E→F          

⑵  写出A─E的结构简式                           

分析:

⑴结合题目信息和反应条件容易判断,A为烯烃, B为醛,C是羧酸,D是酯,E是烯酯,F是聚烯酯。所以,C→D是酯化反应,E→F是加聚反应。

⑵根据信息“F的C 原子数为10、D的相对分子质量是202”得到启示,要理清反应前后的碳 原子数和相对分子质量的变化关系。有如下推理:设 A 为CxHy,有12x+y=82,故A 为C6H10。若A含n个RCH=CH2结构,则A与H2/CO生成B(分子中含6+n个碳且有n个-CHO,相对分子质量增加30n),B与氢氧化铜生成C(分子中含6+n个碳且有n个-COOH,相对分子质量增加16n) 。据信息知D为酯,E必含C=C且通过加聚生成高聚物F,因为发生加聚的单体与高聚物的链节含有相同的化学组成,所以E、D也含10个碳! 所以C与含[10-(6+n)]个碳的醇生成D (羧基全被酯化,相对分子质量是202) 。

讨论:

当n=1,即A含一个RCH=CH2结构, 则C是 含7个碳的一元羧酸,C必和含3个碳的醇酯化生成10个碳原子的酯D。此时M(醇)=202+18-(82+30+16)=82,不存在。

当n=2,即A二个RCH=CH2结构,则C为含8个碳的二元羧酸,它可和2分子甲醇或1分子乙二醇酯化得到10个碳原子的酯D,此时M(醇)=202+36-(82+60+32)=64,故该醇是2分子CH3OH(甲醇相对分子质量为32)。当n≥2不合理舍弃。

A的分子式为C6H10,含2个-CH=CH2(只能在碳链的端点)且无支链,可确定A的结构简式是CH2=CHCH2CH2CH=CH2,其它物质的结构简式依次可以确定。

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