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官能团分为化学键类如双键或三键,含氧官能团类如羟基、醚键、醛基、羰基、羧基、酯基,无氧官能团如氨基、硝基、卤素原子.多样性的官能团不仅是认识和掌握有机物性质和反应之源,也是考查学生思维多样性重要素材,因此多官能团有机化合物相关知识成为有机化学考查的重点和热点.
视角一多官能团再现辨认角度
例1北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了S-诱抗素制剂,以保证鲜花盛开,S-诱抗素的分子结构如图,下列关于该分子说法正确的是()
(提示—C—O是羰基)
A.含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基
B.含有苯环、羟基、羰基、羧基
C.含有羟基、羰基、羧基、酯基
D.含有碳碳双键、苯环、羟基、羰基
点拨:三种基本官能团 —O—、—C—O、—C—O—O 如果它们的一端连接氢原子演变成羟基、醛基和羧基, 如果它们两端分别连接烃基构成了醚、酮、酯.从图示可以分析,该有机物的结构中存在3个碳碳双键、1个羰基、1个醇羟基、1个羧基.正确选项( A ).
视角二多官能团多样性角度
例2某有机物的分子结构如图: .现有试剂:①Na;②H2/Ni;③Ag(NH3)2OH;④新制Cu(OH)2;⑤NaOH;⑥KMnO4酸性溶液.能与该化合物中二个或二个以上官能团都发生反应的试剂有()
(A) ①②⑤⑥ (B) ①②④⑥
(C) ①③④⑤ (D) 全部
点拨:在多官能团化合物中,各官能团能独立地体现其固有的化学特性.碳碳双键、三键的性质:氧化反应(使酸性KMnO4溶液褪色),加成反应(与H2、X2、HX、H2O等反应),加聚反应.
卤原子的性质: 水解(强碱的水溶液) , 消去(强碱的醇溶液).
醇羟基的性质: 与活泼金属反应,消去反应(浓硫酸、加热或170℃), 分子间脱水成醚(浓硫酸、加热或140 ℃), 酯化反应(与羧酸浓硫酸、加热),催化氧化(与O2 、Cu或Ag加热).
酚羟基的性质:弱酸性(与NaOH反应,与Na2CO3反应生成NaHCO3),取代反应(浓溴水,取代连—OH碳的邻、对位碳原),苯环的加成反应,显色反应(遇Fe3+发生显色反应),氧化反应(易被空气氧化呈粉红色,使酸性高锰酸钾溶液褪色).
视角三多官能团定量考查角度
例3为某有机物的结构简式.已知酯类在铜铬氧化物(CuO·CuCrO4)催化下,与氢气反应得到醇,羰基双键可同时被还原,但苯环在催化氢化过程中不变,其反应原理如下:在铜铬氧化物催化下,R1COOR2+2H2→R1CH2OH+R2OH关于该化合物的下列说法中,正确的是()
(A) 该有机物的化学式为C20H14O5,该有机物可以属于酯类、酚类、醚类
(B) 该有机物可以与浓溴水发生加成反应
(C) 与足量氢氧化钠溶液充分反应,1 mol该有机物最多可以与5 mol NaOH反应,所得产物也属于醇类物质
(D) 1 mol该有机物在铜铬氧化物催化下仅能与2 mol氢气发生反应
点拨:注意隐含的性质,羧基与酯基中碳氧双键一般不能与氢气加成,卤代苯、酚酯碱性水解生成的酚能与碱反应.
分子的不饱和度为14,所以分子式为:C21H16O5,该有机物可以属于环酯类、酚类,并没有醚的结构;酚基可和溴水取代,因为没有碳碳双键,并不能发生加成反应;1 mol该有机物最多可以与5 mol NaOH反应(其中的酯基可耗3 mol NaOH,生成Na2CO3和酚钠结构);1 mol该有机物在铜铬氧化物催化下能与3 mol氢气发生反应,加成后生成一个醇羟基,一个酚羟基和一个甲醇分子.正确答案( C ).
视角四多官能团种类数量确定角度
例4有机物甲能发生银镜反应,能与钠反应放出H2,甲经催化加氢还原成乙.乙能与乙酸发生酯化反应,生成的酯的相对分子质量比乙的相对分子质量增大了84,据此推断乙可能是()
(A) HOCH2CHO (B) HOCH2CH2OH
(C) HOCH2COOH (D) CH3CH(OH)CH(OH)CH3
点拨:由反应条件确定官能团种类
由R—OH+CH3—COOH浓硫酸CH3COOR+H2O 可推出,乙酸酯的分子量比对应的醇大42;而题中酯的相对分子质量比乙的相对分子质量增大了84,则说明乙中含有两个—OH,而其中一个—OH是由甲中的—CHO加氢生成的,得到—CH2OH,即乙中含有两个—OH、其中一个必须是—CH2OH.正确答案(B).
视角五多官能团性质差异角度
1.酸性强弱差异
(3)某芳香烃衍生物化学式为C8H8O4,已知等量的该芳香烃衍生物分别与Na, NaOH, NaHCO3完全反应时,所需的Na, NaOH, NaHCO3的物质的量之比为3∶2∶1,又知该化合物分子中的一氯取代物有两种,则该芳香烃衍生物的结构简式为:.
点拨:由表对比可以看出这三种羟基对有些反应物具有不同的选择性.
根据A的来源可知,A是乙烯.根据B和溴单质的产物结构简式可知,B是CH3CH2CHO,即B和单质溴发生的是取代反应.反应③是卤代烃的消去反应,所以C的结构简式为CH2=CHCHO.根据反应④的产物可知,该反应是醛基的加成反应.根据反应⑤条件及产物的结构简式可知,这是碳碳双键的氧化反应.由于醛基也极易被氧化,因此设计反应④的目的是防止—CHO在第⑤步被氧化.根据已知信息可知,反应⑥的生成物是HOH2CCH(OH)CHO.
[大庆市第五十六中学 (163813)]
视角一多官能团再现辨认角度
例1北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了S-诱抗素制剂,以保证鲜花盛开,S-诱抗素的分子结构如图,下列关于该分子说法正确的是()
(提示—C—O是羰基)
A.含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基
B.含有苯环、羟基、羰基、羧基
C.含有羟基、羰基、羧基、酯基
D.含有碳碳双键、苯环、羟基、羰基
点拨:三种基本官能团 —O—、—C—O、—C—O—O 如果它们的一端连接氢原子演变成羟基、醛基和羧基, 如果它们两端分别连接烃基构成了醚、酮、酯.从图示可以分析,该有机物的结构中存在3个碳碳双键、1个羰基、1个醇羟基、1个羧基.正确选项( A ).
视角二多官能团多样性角度
例2某有机物的分子结构如图: .现有试剂:①Na;②H2/Ni;③Ag(NH3)2OH;④新制Cu(OH)2;⑤NaOH;⑥KMnO4酸性溶液.能与该化合物中二个或二个以上官能团都发生反应的试剂有()
(A) ①②⑤⑥ (B) ①②④⑥
(C) ①③④⑤ (D) 全部
点拨:在多官能团化合物中,各官能团能独立地体现其固有的化学特性.碳碳双键、三键的性质:氧化反应(使酸性KMnO4溶液褪色),加成反应(与H2、X2、HX、H2O等反应),加聚反应.
卤原子的性质: 水解(强碱的水溶液) , 消去(强碱的醇溶液).
醇羟基的性质: 与活泼金属反应,消去反应(浓硫酸、加热或170℃), 分子间脱水成醚(浓硫酸、加热或140 ℃), 酯化反应(与羧酸浓硫酸、加热),催化氧化(与O2 、Cu或Ag加热).
酚羟基的性质:弱酸性(与NaOH反应,与Na2CO3反应生成NaHCO3),取代反应(浓溴水,取代连—OH碳的邻、对位碳原),苯环的加成反应,显色反应(遇Fe3+发生显色反应),氧化反应(易被空气氧化呈粉红色,使酸性高锰酸钾溶液褪色).
视角三多官能团定量考查角度
例3为某有机物的结构简式.已知酯类在铜铬氧化物(CuO·CuCrO4)催化下,与氢气反应得到醇,羰基双键可同时被还原,但苯环在催化氢化过程中不变,其反应原理如下:在铜铬氧化物催化下,R1COOR2+2H2→R1CH2OH+R2OH关于该化合物的下列说法中,正确的是()
(A) 该有机物的化学式为C20H14O5,该有机物可以属于酯类、酚类、醚类
(B) 该有机物可以与浓溴水发生加成反应
(C) 与足量氢氧化钠溶液充分反应,1 mol该有机物最多可以与5 mol NaOH反应,所得产物也属于醇类物质
(D) 1 mol该有机物在铜铬氧化物催化下仅能与2 mol氢气发生反应
点拨:注意隐含的性质,羧基与酯基中碳氧双键一般不能与氢气加成,卤代苯、酚酯碱性水解生成的酚能与碱反应.
分子的不饱和度为14,所以分子式为:C21H16O5,该有机物可以属于环酯类、酚类,并没有醚的结构;酚基可和溴水取代,因为没有碳碳双键,并不能发生加成反应;1 mol该有机物最多可以与5 mol NaOH反应(其中的酯基可耗3 mol NaOH,生成Na2CO3和酚钠结构);1 mol该有机物在铜铬氧化物催化下能与3 mol氢气发生反应,加成后生成一个醇羟基,一个酚羟基和一个甲醇分子.正确答案( C ).
视角四多官能团种类数量确定角度
例4有机物甲能发生银镜反应,能与钠反应放出H2,甲经催化加氢还原成乙.乙能与乙酸发生酯化反应,生成的酯的相对分子质量比乙的相对分子质量增大了84,据此推断乙可能是()
(A) HOCH2CHO (B) HOCH2CH2OH
(C) HOCH2COOH (D) CH3CH(OH)CH(OH)CH3
点拨:由反应条件确定官能团种类
由R—OH+CH3—COOH浓硫酸CH3COOR+H2O 可推出,乙酸酯的分子量比对应的醇大42;而题中酯的相对分子质量比乙的相对分子质量增大了84,则说明乙中含有两个—OH,而其中一个—OH是由甲中的—CHO加氢生成的,得到—CH2OH,即乙中含有两个—OH、其中一个必须是—CH2OH.正确答案(B).
视角五多官能团性质差异角度
1.酸性强弱差异
(3)某芳香烃衍生物化学式为C8H8O4,已知等量的该芳香烃衍生物分别与Na, NaOH, NaHCO3完全反应时,所需的Na, NaOH, NaHCO3的物质的量之比为3∶2∶1,又知该化合物分子中的一氯取代物有两种,则该芳香烃衍生物的结构简式为:.
点拨:由表对比可以看出这三种羟基对有些反应物具有不同的选择性.
根据A的来源可知,A是乙烯.根据B和溴单质的产物结构简式可知,B是CH3CH2CHO,即B和单质溴发生的是取代反应.反应③是卤代烃的消去反应,所以C的结构简式为CH2=CHCHO.根据反应④的产物可知,该反应是醛基的加成反应.根据反应⑤条件及产物的结构简式可知,这是碳碳双键的氧化反应.由于醛基也极易被氧化,因此设计反应④的目的是防止—CHO在第⑤步被氧化.根据已知信息可知,反应⑥的生成物是HOH2CCH(OH)CHO.
[大庆市第五十六中学 (163813)]