《烃的含氧衍生物》PPT课件.ppt

基础化学,授课教员张欣荣杨峰,基础化学,第一节醇酚,第七章烃的含氧衍生物,据我国周礼记载，早在周朝就有酿酒和制醋作坊，可见人类制造和使用有机物有很长的历史。,从结构上看，酒、醋、苹果酸、柠檬酸等有机物，可以看作是烃分子里的氢原子被含有氧原子的原子团取代而衍生成的，它们被称为烃的含氧衍生物。,烃的含氧衍生物种类很多，可分为醇、酚、醛、羧酸和酯等。烃的含氧衍生物的性质由所含官能团决定。利用有机物的性质，可以合成具有特定性质而自然界并不存在的有机物，以满足我们的需要。,烃分子中的氢原子可以被羟基（OH）取代而衍生出含羟基化合物。,羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物称为醇；羟基与苯环直接相连而形成的化合物称为酚。,CH3CH2OH,乙醇,2丙醇,苯酚,邻甲基苯酚,饱和一元醇的命名,（2）编号,（1）选主链,（3）写名称,选含OH的最长碳链为主链,从离OH最近的一端起编号,取代基位置取代基名称羟基位置母体名称（羟基位置用阿拉伯数字表示；羟基的个数用“二”、“三”等表示。）,资料卡片,苯甲醇,乙二醇,1，2，3丙三醇,（或甘油、丙三醇）,练习,写出下列醇的名称,2甲基1丙醇,2丁醇,2，3二甲基3戊醇,一、醇,1醇的分类,1）根据羟基所连烃基的种类,2）根据醇分子结构中羟基的数目，醇可分为一元醇、二元醇、三元醇,乙二醇和丙三醇都是无色、黏稠、有甜味的液体，都易溶于水和乙醇，是重要的化工原料。,饱和一元醇通式：CnH2n+1OH或CnH2n+2O,乙二醇可用于汽车作防冻剂，丙三醇可用于配制化妆品。,思考与交流,结论：相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远远高于烷烃。,原因：由于醇分子中羟基的氧原子与另一醇分子羟基的氢原子间存在着相互吸引作用，这种吸引作用叫氢键。,甲醇、乙醇、丙醇均可与水以任意比例混溶，这是因为甲醇、乙醇、丙醇与水形成了氢键。,学与问,乙二醇的沸点高于乙醇，1，2，3丙三醇的沸点高于1，2丙二醇，1，2丙二醇的沸点高于1丙醇，其原因是：由于羟基数目增多，使得分子间形成的氢键增多增强。,思考与交流,处理反应釜中金属钠的最安全、合理的方法是第（3）种方案，向反应釜中慢慢加入乙醇，由于乙醇与金属钠的反应比水与钠的反应缓和，热效应小，因此是比较安全，可行的处理方法。,2、乙醇的结构,从乙烷分子中的1个H原子被OH（羟基）取代衍变成乙醇,3、乙醇的物理性质,1）无色、透明、有特殊香味的液体；2）沸点78；3）易挥发；4）密度比水小；5）能跟水以任意比互溶；6）能溶解多种无机物和有机物。,4、乙醇的化学性质,1）与金属钠反应（取代反应）,2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2,2）消去反应,脱去OH和与OH相邻的碳原子上的1个H,断键位置:,浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂,制乙烯实验装置,为何使液体温度迅速升到170？,酒精与浓硫酸体积比为何要为13？,放入几片碎瓷片作用是什么？,用排水集气法收集,浓硫酸的作用是什么？,温度计的位置？,混合液颜色如何变化？为什么？,有何杂质气体？如何除去？,1、放入几片碎瓷片作用是什么？,防止暴沸,2、浓硫酸的作用是什么？,催化剂和脱水剂,3、酒精与浓硫酸体积比为何要为13？,因为浓硫酸是催化剂和脱水剂，为了保证有足够的脱水性，硫酸要用98%的浓硫酸，酒精要用无水酒精，酒精与浓硫酸体积比以13为宜。,4、温度计的位置？,温度计感温泡要置于反应物的,中央位置因为需要测量的是反应物的温度。,5、为何使液体温度迅速升到170？,因为无水酒精和浓硫酸混合物在170的温度下主要生成乙烯和水，而在140时乙醇将以另一种方式脱水，即分子间脱水，生成乙醚。,6、混合液颜色如何变化？为什么？,烧瓶中的液体逐渐变黑。因为浓硫酸有多种特性。在加热的条件下，无水酒精和浓硫酸混合物的反应除可生成乙烯等物质以外，浓硫酸还能将无水酒精氧化生成碳的单质等多种物质，碳的单质使烧瓶内的液体带上了黑色。,7、有何杂质气体？如何除去？,由于无水酒精和浓硫酸发生的氧化还原反应，反应制得的乙烯中往往混有H2O、CO2、SO2等气体。可将气体通过碱石灰。,8、为何可用排水集气法收集？,因为乙烯难溶于水，密度比空气密度略小。,学与问,CH3CH2OH,CH3CH2Br,反应条件,化学键的断裂,化学键的生成,反应产物,NaOH、乙醇溶液、加热,CBr、CH,CO、CH,C=C,C=C,CH2=CH2、HBr,CH2=CH2、H2O,浓硫酸、加热到170,3）取代反应,4）氧化反应,有机物分子中加入氧原子或失去氢原子的反应叫做氧化反应。,乙醇,乙醛,乙酸,分子间脱水,与HX反应,与金属反应,消去反应,催化氧化,小结,练习：对于司机酒后驾车者，可对其呼出的气体进行检验而查出，所利用的化学反应如下：2CrO3（红色）3C2H5OH3H2SO4Cr2(SO4)3（绿色）3CH3CHO6H2O，被检测的气体成分是：，上述反应中氧化剂是：，还原剂是：,第二章分子结构与性质,第一节醇酚,第七章烃的含氧衍生物,二、酚,1、定义：羟基跟苯环直接相连的化合物。,2、结构：,苯环和羟基会相互影响，将决定苯酚的化学性质,3、物理性质,无色晶体；具有特殊气味；常温下难溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。650C以上时，能与水混溶；有毒，可用酒精洗涤。,医院常用的“来苏水”消毒剂便是苯酚钠盐的稀溶液。,放置时间长的苯酚往往是粉红色，因为空气中的氧气就能使苯酚慢慢地氧化成对-苯醌。,小资料,形成浑浊的液体,浑浊的液体变为澄清透明的液体,澄清透明的液体又变浑浊,实验33,4、化学性质,1）弱酸性,苯酚能与碱反应，体现出它的弱酸性。因此，苯酚俗称石炭酸。,说明：苯酚酸性很弱，比碳酸还弱。,2）与溴反应,（可用于苯酚定性检验与定量测定）,浓溴水与苯酚在苯环上发生取代反应。这说明羟基对苯环产生了影响，使取代更易进行。溴取代苯环上羟基的邻、对位。（与甲苯相似）该反应很灵敏，可用于苯酚的定性检验不能用该反应来分离苯和苯酚,*3）苯酚的显色反应,遇FeCl3溶液显紫色。这一反应可用于检验苯酚或Fe3+的存在。,溴水与苯酚反应,液溴与纯苯,不用催化剂,FeBr3作催化剂,一次取代苯环上三个氢原子,一次取代苯环上一个氢原子,瞬时完成,初始缓慢，后加快,苯酚与溴取代反应比苯容易,酚羟基对苯环影响，使苯环上氢原子变得活泼,苯酚与苯取代反应的比较,学与问,苯酚分子中苯环上连有一羟基，由于羟基对苯环的影响，使得苯酚分子中苯环上的氢原子比苯分子中的氢原子更活泼，因此苯酚比苯更易发生取代反应。,乙醇分子中OH与乙基相连，OH上H原子比水分子中H原子还难电离，因此乙醇不显酸性。而苯酚分子中的OH与苯环相连，受苯环影响，OH上H原子易电离，使苯酚显示一定酸性。由此可见：不同的烃基与羟基相连，可以影响物质的化学性质。,5、苯酚的用途,苯酚是一种重要的化工原料，可用来制造酚醛塑料（俗称电木）、合成纤维（如锦纶）、医药、染料、农药等。粗制的苯酚可用于环境消毒。纯净的苯酚可配成洗剂和软膏，有杀菌和止痛效用。药皂中也掺入少量的苯酚。,酚醛树脂的合成,1、怎样分离苯酚和苯的混合物,加入NaOH溶液分液在苯酚钠溶液中加酸或通入CO2,2、如何鉴别苯酚,B利用与浓溴水生成三溴苯酚白色沉淀,A利用与三价铁离子的显色反应,巩固练习,第二节醛,第三章烃的含氧衍生物,1、醛基,2、醛的定义：,结构式,结构简式,不能写成,电子式,分子里由烃基跟醛基相连而构成的化合物。,饱和一元醛的通式：CnH2n+1CHO或CnH2nO,CHO,COH,一、醛基和醛,3、常见的醛：,甲醛：,无色有刺激性气味的气体，它的水溶液（又称福尔马林）具有杀菌、防腐性能。,苯甲醛,肉桂醛,1、物理性质,2、分子结构：,结构简式,甲基+醛基=乙醛,二、乙醛,（课本P56）,学与问,乙醛分子结构中含有两类不同位置的氢原子，因此在核磁共振氢谱中有两组峰，峰的面积与氢原子数成正比。因此峰面积较大或峰高较高的是甲基氢原子，反之，是醛基上的氢原子。,3、乙醛的化学性质,（1）氧化反应,a、银镜反应,资料卡片,银氨溶液的配制,AgOH+2NH3H2O=Ag(NH3)2OH+2H2O,AgNO3+NH3H2O=AgOH+NH4NO3,b、与新制氢氧化铜反应,c、与氧气反应,Ag+NH3H2O=AgOH+NH4+,AgOH+2NH3H2O=Ag(NH3)2+OH+2H2O,（2）加成反应,同时也是还原反应,还原反应：加氢或失氧,氧化反应：加氧或失氢,有机的氧化还原反应,学与问,（1）,（2）,在有机化学反应里，通常还可以从加氢或去氢来分析氧化还原反应，即加氢就是还原反应去氢就是氧化反应。,CnH2n+2OCnH2nOCnH2nO2,（3）,乙醛能发生氧化反应是由于醛基上的H原子受C=O的影响，活性增强，能被氧化剂所氧化；能发生还原反应是由于醛基上的C=O与C=C类似，可以与H2发生加成反应。,C=O称羰基，是酮的官能团，丙酮是最简单的酮。,科学视野,酮：羰基碳原子与两个烃基相连的化合物。,丙酮,丙酮不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化，但可催化加氢生成醇。,第三节羧酸酯,第三章烃的含氧衍生物,自然界中的有机酸,资料卡片,草酸（乙二酸）,安息香酸（苯甲酸）,一、羧酸,1、定义：,由烃基与羧基相连构成的有机化合物。,2、分类：,烃基不同,羧基数目,芳香酸,脂肪酸,一元羧酸,二元羧酸,多元羧酸,3、乙酸(冰醋酸),1）物理性质,2）结构,结构式：,电子式：,科学探究,碳酸钠固体,乙酸溶液,苯酚钠溶液,乙酸与碳酸钠反应，放出CO2气体，根据强酸制弱酸的原理，说明乙酸的酸性比碳酸强；将产生的CO2气体通入苯酚钠溶液中，生成苯酚，溶液变浑浊，说明碳酸酸性比苯酚强。,Na2CO3+2CH3COOH2CH3COONa+CO2+H2O,3）化学性质,a.乙酸的酸性,b.乙酸的酯化反应,乙酸乙酯,自然界中的有机酸,资料卡片,蚁酸(甲酸),HCOOH,柠檬酸,未成熟的梅子、李子、杏子等水果中,含有草酸、安息香酸等成分,草酸（乙二酸）,安息香酸（苯甲酸）,二、酯,1、定义：,羧酸分子羧基中的OH被OR取代后的产物。,2、简式：,RCOOR,3、化学性质：（水解反应）,自然界中的有机酯,资料卡片,含有：丁酸乙酯,含有：戊酸戊酯,含有：乙酸异戊酯,思考与交流,1）由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低，因此从反应物中不断蒸出乙酸乙酯可提高其产率。,2）使用过量的乙醇，可提高乙酸转化为乙酸乙酯的产率。,根据化学平衡原理，提高乙酸乙酯产率的措施有：,3）使用浓H2SO4作吸水剂，提高乙醇、乙酸的转化率。,第四节有机合成,第三章烃的含氧衍生物,一、有机合成的过程,利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。,1、有机合成的概念,2、有机合成的任务,有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。,有机合成过程示意图,基础原料,辅助原料,副产物,副产物,中间体,中间体,辅助原料,辅助原料,目标化合物,3、有机合成的过程,思考与交流,1、引入碳碳双键的三种方法：,炔烃的不完全加成;卤代烃的消去；醇的消去。,2、引入卤原子的三种方法：,醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的加成；烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。,3、引入羟基的四种方法：,烯烃与水的加成；卤代烃的水解；酯的水解；醛的还原。,二、有机合成的方法,1、有机合成的常规方法,（1）官能团的引入,引入双键（C=C或C=O）,1）某些醇的消去引入C=C,2）卤代烃的消去引入C=C,3）炔烃加成引入C=C,4）醇的氧化引入C=O,引入卤原子（X）,1）烃与X2取代,3）醇与HX取代,2）不饱和烃与HX或X2加成,引入羟基（OH）,1）烯烃与水的加成,2）醛（酮）与氢气加成,3）卤代烃的水解（碱性）,4）酯的水解,（2）官能团的消除,通过加成消除不饱和键,通过消去或氧化或酯化或取代等消除羟基,通过加成或氧化消除醛基,通过消去反应或水解反应可消除卤原子,（3）官能团的衍变,主要有机物之间转化关系图,2、正合成分析法,此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接可间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物。,基础原料,中间体,中间体,目标化合物,正向合成分析法示意图,3、逆合成分析法,是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。,基础原料,中间体,中间体,目标化合物,逆合成分析法示意图,所确定的合成路线的各步反应，其反应条件必须比较温和，并具有较高的产率，所使用物基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。,2C2H5OH,+,草酸二乙酯的合成,复习课,第三章烃的含氧衍生物,一、烃的各类衍生物的重要性质,二、有机反应的主要类型,1、取代反应：有机物分子中某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。,取代反应包括卤代、硝化、磺化、水解、酯化等反应类型。,是原子或原子团与另一原子或原子团的交换；两种物质反应，生成两种物质，有进有出的；该反应前后的有机物的空间结构没有发生变化；取代反应总是发生在单键上；这是饱和化合物的特有反应。,2、加成反应：有机物分子中未饱和的碳原子跟其它原子或原子团直接结合生成别的物质的反应。,加成反应试剂包括H2、X2（卤素）、HX、HCN等。,加成反应发生在不饱和碳原子上；该反应中加进原子或原子团，只生成一种有机物相当于化合反应），只进不出。加成前后的有机物的结构将发生变化，烯烃变烷烃，结构由平面形变立体形；炔烃变烯烃，结构由直线形变平面形；加成反应是不饱和化合物的较特有反应，另外，芳香族化合物也有可能发生加成反应。,3、消去反应：有机物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分子（如：H2O、HX、NH3等）生成不饱和化合物的反应（消去小分子）。,消去反应发生在分子内；发生在相邻的两个碳原子上；消去反应会脱去小分子，即生成小分子；消去后生成的有机物会产生双键或叁键；消去前后的有机物的分子结构变发生变化，它与加成反应相反，因此，分子结构的变化正好与加成反应的情况相反。,4、氧化反应：有机物得氧或失氢的反应。,氧化反应包括：（1）烃和烃的衍生物的燃烧反应；（2）烯烃、炔烃、二烯烃、苯的同系物、醇、醛等与酸性高锰酸钾反应；（3）醇氧化为醛和酮；（4）醛氧化为羧酸等反应。,5、还原反应：有机物加氢或去氧的反应。,6、加聚反应：通过加成反应聚合成高分子化合物的反应（加成聚合）。主要为含双键的单体聚合。,7、缩合（聚）反应：单体间通过缩合反应生成高分子化合物，同时生成小分子（H2O、NH3、HX等）的反应。,缩聚反应主要包括：醇酸缩聚、羟酸缩聚、氨基酸缩聚等。,8、酯化反应（属于取代反应）：酸（有机羧酸、无机含氧酸）与醇作用生成酯和水的反应。,9、水解反应：有机物在一定条件下跟水作用生成两种或多种物质的反应。,水解反应包括卤代烃水解、酯水解、糖(除单糖外)水解、蛋白质水解等。,10、裂化反应：在一定温度下，把相对分子质量大、沸点高的长链烃断裂为相对分子质量小、沸点低的短链烃的反应。,三、有机反应的条件,四、主要有机物之间的转化关系,酯,羧酸,醛,醇,卤代烃,烯,烷,炔,CH3CH3,CH2=CH2,CHCH,CH3CH2Cl,CH3COOH,CH3CH2OH,CH3CHO,CH3COONa,CH3COOCH2CH3,作业题,1、P137第一题；2、P146第四题,本章结束,