有机化学反应类型归纳及命名 - 副本

1、有机化学反应类型归纳及复习一、取代反应1.概念:有机物分子里某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。2.能发生取代反应的官能团有:醇羟基(-OH 、卤原子(-X 、羧基(-COOH 、酯基(-COO -、肽键(-CONH -等。(1烷烃卤代条件:光照,卤素为纯卤素,如氯气,溴蒸气(不能是溴水产物:卤代烃(R-X + 卤化氢(HX (2苯及苯的同系物卤代条件:催化剂(Fe ,纯卤素:苯环上的氢被取代光照;纯卤素:苯环侧链上的氢被取代(3卤代烃水解条件:NaOH 水溶液。其中水是反应物,NaOH 能促进水解平衡向右移动C 2H 5-Br + H -OH /NaOH C 2H 5OH + H

2、Br ;生成的HBr 能与NaOH 继续反应:NaOH+HBr NaBr+H 2O 两个方程式综合起来,也可以写成:C 2H 5-Br + NaOH C 2H 5OH + NaBr (4醇: 成醚:CH 3CH 2-OH+H-O-CH 2CH 3C140/浓硫酸CH 3CH 2-O-CH 2CH 3+H 2O 卤化:CH 3CH 2OH +H Br CH 3CH 2Br + H 2O (5酚:卤代、硝化(6羧酸酯化:条件:浓硫酸;加热 R-COO-H + H-O-R /浓硫酸R-COO-R + H 2O (7酯水解条件:酸性水解或碱性水解;碱性水解生成了盐,要通过酸化变成酸溶液,然后经过蒸馏得

3、到有机酸。 CH 3COOC 2H 5+H 2O /浓硫酸CH 3COOH +C 2H 5OH ;RCOOR +NaOH RCOONa +R OH 3.能发生取代反应的有机物种类如下图所示: 二、加成反应1.能发生加成反应的官能团:双键、三键、苯环、羰基(醛、酮等。(1C=C 与H 2、X 2、HX 、H 2O :(2C C 与H 2、X 2、HX 、H 2O :(3苯与H 2(4醛、酮与氢气加成:(5油脂氢化:2.加成反应有两个特点:反应发生在不饱和的键上,不饱和键中不稳定的共价键断裂,然后不饱和原子与其它原子或原子团以共价键结合。加成反应后生成物只有一种(不同于取代反应。说明:1.羧基和酯

4、基中的碳氧双键不能发生加成反应。2.醛、酮的羰基只能与H 2发生加成反应。3.共轭二烯有两种不同的加成形式。 三、消去反应1.概念:有机物在适当的条件下,从一个分子中脱去一个小分子(如水、HX 等,生成不饱和(双键或三键化合物的反应。如:实验室制乙烯。2.能发生消去反应的物质:醇、卤代烃;能发生消去反应的官能团有:醇羟基、卤素原子。(1卤代烃消去HX 在卤代烃的消去反应中,碱是反应物,醇是提供反应环境的溶剂,同时反应物中的碱能与HBr 发生反应,使反应不断向生成乙烯的方向移动。对于2-溴丁烷来说,发生消去反应时,生成含取代基较多的烯烃,这样的烯烃对称性好,分子比较稳定。也就是说主要从含氢原子较

5、少的碳原子上消去氢原子。在醇的消去反应中,浓硫酸既起催化剂的作用,又起脱水剂的作用,也能促进反应不断的向生成乙烯的方向进行。 CH 2 HBr NaOH 醇溶液 CH 2 CH 2 + HBrCH 2(2醇消去H 2O :CH 3CH 2OH C170/浓硫酸CH 2=CH 2+H 2O 3.反应机理:相邻消去发生消去反应,必须是与羟基或卤素原子直接相连 的碳原子的邻位碳上必须有氢原子,否则不能发生消去反应。如CH 3OH ,没有邻位碳原子,不能发生消去反应。加成反应和消去反应是对立统一的关系:饱和化合物通过消去反应,生成不饱和的化合物,腾出空位子,再通过加成反应,引入所需要的官能团。 四、聚

6、合反应聚合反应是指小分子互相作用生成高分子的反应。聚合反应包括加聚和缩聚反应。1.加聚反应:由不饱和的单体加成聚合成高分子化合物的反应。反应是通过单体的自聚或共聚完成的。 加聚反应的复习可通过类比、概括,层层深入,寻求反应规律的方法复习。发生加聚反应的官能团是碳碳双键:加聚反应的实质是:加成反应。 加聚反应的反应机理是:碳碳双键断裂后,小分子彼此拉起手来,形成高分子化合物。 .单烯烃的加聚(1乙烯的加聚: (2氯乙烯的加聚: (3丙烯的加聚:(42-丁烯的加聚: 小结:烯烃加聚的基本规律: .二烯烃的加聚 二烯烃单体自聚时,单体的两个双键同时打开,单体之间直接连接形成含有一个新双键的链节而成为

7、高分子化合物。2.缩聚反应:有机物单体间通过失去水分子或其它小分子形成高分子化合物的反应叫缩聚反应。该类反应的单体一般具有两个或两个以上的官能团。醇羟基和羧基酯化而缩聚(1二元羧酸和二元醇的缩聚,如合成聚酯纤维: (2醇酸的酯化缩聚:此类反应若单体为一种,则通式为: 若有两种或两种以上的单体,则通式为: 五、氧化反应与还原反应1.氧化反应:有机物分子里“加氧”或“去氢”的反应。能发生氧化反应的物质和官能团:烯(碳碳双键、醇、酚、苯的同系物、含醛基的物质等。常见的氧化反应:醇的氧化醇醛醛的氧化醛酸 醇可以被催化氧化(即去氢氧化。其氧化机理可以表示如下: 也可以表示成:2Cu+O22CuO由此可以

8、看出,醇被氧化的过程中,Cu是起催化剂的作用,氧化的关键是与羟基直接相连的碳原子上必须要有氢原子,如果与羟基直接相连的碳原子上没有氢原子则不能被氧 化。即:(此反应不能发生(R1、R2、R3代表烃基,可以相同也可以不同如果与羟基直接相连的碳原子上有两个氢原子即羟基在主链链端的碳原子上,则被催化氧化为醛;如果与羟基直接相连的碳原子上只有一个氢原子即羟基在中间碳上,则被催化氧化为酮。例如: (R 、R 1、R 2代表烃基,可以相同也可以不同有机物的燃烧氧化、与酸性高锰酸钾溶液的强氧化剂氧化。醛类及其含醛基的有机物与新制Cu (OH 2悬浊液、银氨溶液的反应2.常见的氧化剂有氧气、酸性高锰酸钾、二氧

9、化锰、臭氧、银氨溶液和新制Cu (OH 2悬浊液能被酸性KMnO 4氧化的:烯、炔、二烯、油脂(含C=C 的苯的同系物、酚、醛、葡萄糖等。烯烃的氧化a.在稀、冷KMnO4(中性或碱性溶液中生成邻二醇b.在酸性高锰酸钾溶液中,继续氧化,双键位置发生断裂, 得到酮和羧酸的混合物,如:炔烃与氧化剂(KMnO 4或O 3反应,产物均为羧酸或CO 2能被银氨溶液或新制备的Cu(OH2悬浊液氧化的:醛类、甲酸及甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖。醛的氧化:由于醛的羰基碳上有一个氢原子,所以醛比酮容易氧化,使用弱的氧化剂都能使醛氧化。利用两者氧化性能的区别,可以很迅速的鉴别醛或酮:a 费林试剂(Fehling:以酒石酸

10、盐为络合剂的碱性氢氧化铜溶液(绿色,能与醛作用,铜被还原成红色的氧化亚铜沉淀。b 托伦斯试剂(Tollens:硝酸银的氨溶液,与醛反应,形成银镜。坎尼扎罗(Cannizzaro 反应 不含 氢原子的醛在浓碱存在下可以发生歧化反应,即两个分子醛相互作用,其中一分子醛还原成醇,一个氧化成酸:臭氧化反应: CHR=CR 'R "+O 3RCH =O +R C =OR” KMnO 4O H 2CH 3CH 2C=CHCH 3CH 3OH CH 3CH 2CCH 3O CH 3COOH +,RCHO NaOH Cu(OH2RCOONa Cu 2OO H 2+23RCHO Ag(NH 3

11、2OHRCOONH 4Ag O H 2NH 3+2+23HCHO NaOHHCOONa HCH 2OH 2浓+ 2. 还原反应:有机物分子中加入氢原子或脱去氧原子的反应常见的还原反应有:烯、炔、苯及其同系物、醛、酮、酚、油脂等的催化加氢。 在催化剂(Ni 、Cu 、Pt 、Pd 等存在下,烯烃与氢加成得到烷烃;醛、酮与氢气加成得到醇,产率高。(分子中其它不饱和键,如-NO2、-CN 、C=C 、 C C 等同时被还原 这种反应称为催化加氢。 例如:六、中和反应、裂化反应及其它反应1.醇、酚、酸分别与Na 、NaOH 、Na 2CO 3、NaHCO 3的反应;显色反应等。(酚、羧酸与氢氧化钠溶液

12、等发生中和反应。2.要注意醇、酚和羧酸中羟基性质的比较:(注:画表示可以发生反应 羟基种类 重要代表物 与Na 与NaOH与Na 2CO 3与NaHCO 3醇羟基 乙醇 酚羟基 苯酚 (不出CO 2羧基乙酸利用上述关系可以确定某些有机物的结构。 3. 裂化反应 裂化就是在一定条件下,把相对分子质量大的、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程。将不能用作轻质燃料的常减压馏分油加工成汽油、柴油等轻质燃料和副产品气体等,从而提高汽油的质量和产量。 裂化可分为热裂化和催化裂化两类。热裂化和催化裂化其主要目的是为了获得质量较高的汽油,由于催化裂化可避免热裂化中炭化结焦,已有取代热裂化的趋势。

13、裂解 :裂解即是在无氧时,在较高温度下,高级烷烃分解的过程。裂解的目的主要为了获得乙烯、丙烯、丁二烯、丁烯、乙炔等。裂解反应需要在较高温度下进行。CH 3CH=CH 2H 2Pt / CCH 3CH 2CH 3H 2Ni+4.显色反应:主要掌握FeCl3遇苯酚显紫色;浓硝酸遇含苯环的蛋白质显黄色(黄蛋白实验;碘水遇淀粉显蓝色。七、酯化反应(属于取代反应1.酯化反应的脱水方式:羧酸和醇的酯化反应的脱水方式是:“酸脱羟基醇脱氢”,羧酸分子中羧基上的羟基跟醇分子中羟基上的氢原子结合成水,其余部分结合成酯。这种反应的机理可通过同位素原子示踪法进行测定。2.酯化反应的类型:.一元羧酸和一元醇生成链状小分

14、子酯的酯化反应,如: II.二元羧酸(或醇和一元醇(或酸的酯化反应二元羧酸和一元醇按物质的量11反应二元羧酸和一元醇按物质的量12反应III.二元羧酸和二元醇的酯化反应(1生成小分子链状酯,如: (2生成环状酯 (3生成聚酯,如: IV.羟基酸的酯化反应(1分子间反应生成小分子链状酯,如: (2分子间反应生成环状酯,如:(3分子内酯化反应生成内酯(同一分子中的-COOH 和-OH 脱水而形成的酯,如: V .无机酸和醇酯化生成酯,例如: 综上所述,酯的种类有:小分子链状酯、环酯、聚酯、内酯、硝酸酯、酚酯。【总结】有机反应基本类型基本类型有机物类别取代反应卤代反应 饱和烃、苯和苯的同系物、酚等

15、酯化反应醇、羧酸、糖类等某些水解反应 卤代烃、酯、糖(二糖、多糖、蛋白质等 硝化反应 苯和苯的同系物等 磺化反应 苯和苯的同系物等加成反应 烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等 消去反应卤代烃、醇等 氧化反应燃烧绝大多数有机物酸性KMnO 4溶液 烯烃、炔烃、苯的同系物、酚、醛等 直接(或催化氧化 酚、醇、醛、葡萄糖等 还原反应醛、葡萄糖聚合反应加聚反应(实为加成反应 烯烃等缩聚反应 多元醇与多元羧酸;氨基酸等显色反应苯酚遇FeCl 3溶液显紫色、淀粉遇碘溶液呈蓝色、蛋白质(分子中含苯环与浓HNO 3反应后显黄色等有机物之间的类别异构关系1.分子组成符合C n H2n(n3的类别异构体:烯烃和环烷

16、烃;2.分子组成符合C n H2n-2(n4的类别异构体:炔烃和二烯烃;3.分子组成符合C n H2n+2O(n3的类别异构体:饱和一元醇和醚;4.分子组成符合C n H2n O(n3的类别异构体:饱和一元醛和酮;5.分子组成符合C n H2n O2(n2的类别异构体:饱和一元羧酸和酯;6.分子组成符合C n H2n-6O(n7的类别异构体:苯酚的同系物、芳香醇及芳香醚7.分子组成符合C n H2n+2O2N(n2的类别异构体:氨基酸和硝基化合物最简式相同的有机物1.CH:C2H2和C6H62.CH2:烯烃和环烷烃3.CH2O:甲醛、乙酸、甲酸甲酯4.CnH2nO:饱和一元醛(或饱和一元酮与二

17、倍于其碳原子数的饱和一元羧酸或酯;例:乙醛(C2H4O与丁酸及其异构体(C4H8O25.炔烃(或二烯烃与三倍于其碳原子数的苯及苯的同系物;举一例:丙炔(C3H4与丙苯(C9H12有机化合物的水解有机化合物的水解是有机物分子中的某种原子或原子团被水分子的氢原子或氢氧原子团代换的反应。有机化合物的水解速度通常很缓慢,常常需用催化剂(酸或碱。1.卤化物的水解通常用氢氧化钠水溶液作水解剂,反应通式如下:RX+H2O-ROH+HXArX+2H2OArOH+HX+H2O式中R、Ar、X分别表示烷基、芳基、卤素。2.酯的水解油脂在酸或碱催化条件下可以水解. 酸性条件下的水解在酸性条件下水解为甘油(丙三醇高级

18、脂肪酸. 碱性条件下的水解在碱性条件下水解为甘油高级脂肪酸盐. 两种水解都会产生甘油.油脂在碱性条件下的水解反应称为皂化反应.工业上就是利用油脂的皂化反应制取肥皂.3. 淀粉/纤维素水解(C6H10O5n(淀粉/纤维素+nH2OnC6H12O6(葡萄糖4. 蔗糖水解C12H22O11(蔗糖+H2OC6H12O6(果糖+C6H12O6(葡萄糖5. 麦芽糖水解C12H22O11(麦芽糖+H2O2C6H12O6(葡萄糖6.含有肽键的蛋白质或多肽等类物质可以水解生成氨基酸;二肽、多肽的水解,例如H2NCH2CONHCH2COOH+H2O2H2NCH2COOH有机物的系统命名法按有机物的系统命名法主链编

19、号“最低系列”原则和“较优基团后列出”原则(1关于最低系列原则所谓“最低系列”是从碳链不同的方向编号,得到几种不同的编号系列,顺次逐项比较各系列的不同位次,最先遇到的位次最小的即“最低系列”。例如: 该烷烃从左到右编号,甲基的位次分别为2、3、3、8、8、;从右到左编号,甲基的位次分别为2、2、7、7、8。第一个数字都是“2”,故比较第二个数字“3”与“2”.因2<3,故编号应从右到左。该有机物的命名为2,2,7,7,8-五甲基壬烷。若第二个数字仍相同,再继续比较直至遇到位次数字最小者即可。(2关于取代基的列出顺序“较优基团后列出”原则:确定“较优基团”的依据次序规则:(i取代基或官能团

20、的第一个原子,其原子序数大的为“较优基团”;对于同位素,质量数大的为“较优基团”。(ii第一个原子相同，则比较与之相连的第二个原子，依此类推。 常见的原子、基团较优顺序是： 当 主 碳 链 上 有几个取代基或官能团时，这些取代基或官能团的列出顺序将遵循“次序规则”，指定“较优 基团”后列出。 例如， 大小不同的烷基从两端起位置相同时 , 由于 CH2CH3 为“较优基 团” ，则应使较优的基团后列出 ，也就是说，若大小不同的烷基从两端起位置相同时, 则应 使较小的基团有较小的位次， 故该烷烃的名称为 3,6-二甲基-7-乙基壬烷； 而不是 4,7-二甲 基-3-乙基壬烷。 能使酸性高锰酸钾溶液

21、褪色的有机物 （一般高锰酸钾都是硫酸酸化的高锰酸钾溶液） 1分子中含有碳碳双键、碳碳三键的不饱和有机物 如：烯烃（乙烯） 酸性有： 12KMnO4 + 5C2H4 + 18H2SO4 = 6K2SO4 + 12MnSO4 + 10CO2 + 28H2O 碱性且低温有： 2KMnO4 + 5C2H4 + 3H2SO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 5HOCH2CH2OH 与其它烯烃反类似，酸性生成羰基（有 H 则生成酸，没 H 则生成酮）。碱性且低温则生 成 a-二醇。 炔烃： 中性温和条件则有： R-C 三 C-R -R-CO-CO-R(a-二酮） 酸性： R-C 三 C-R -RCOOH 要说的一点是三键的活性没有双键活泼。 2苯的同系物 3含有羟基