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第一章 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法 2
第一節(jié) 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2
第二節(jié) 研究有機(jī)化合物的一般方法 7
第二章 烴 11
第一節(jié) 烷烴 11
第二節(jié) 烯烴 炔烴 15
第三節(jié) 芳香烴 21
第三章 烴的衍生物 26
第一節(jié) 鹵代烴 26
第二節(jié) 醇 酚 28
第三節(jié) 醛 酮 40
第四節(jié) 羧酸 酸衍生物 44
第五節(jié) 有機(jī)合成 53
第四章 生物大分子 62
第一節(jié) 糖類 62
第二節(jié) 蛋白質(zhì) 66
第三節(jié) 核酸 70
第五章 合成高分子 71
第一節(jié) 合成高分子的基本方法 71
第二節(jié) 高分子材料 75
第一章 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法
第一節(jié) 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
一、有機(jī)化合物的分類方法
有機(jī)化合物從結(jié)構(gòu)上有兩種分類方法：
一是按照構(gòu)成有機(jī)化合物分子的碳的骨架來分類；二是按反映有機(jī)化合物分子中的官能團(tuán)來分類。
1.依據(jù)碳骨架分類
2.依據(jù)官能團(tuán)分類
決定有機(jī)化合物特性的原子或原子團(tuán)叫官能團(tuán)。
有機(jī)化合物類別 官能團(tuán) 代表物
烴 烷烴 —— 甲烷 CH4
烯烴 碳碳雙鍵 乙烯 CH2=CH2
炔烴 碳碳三鍵 乙炔
芳香烴 —— 苯
烴 的 衍 生 物 鹵代烴 碳鹵鍵 溴乙烷 CH3CH2Br
醇 羥基 -OH 乙醇 CH3CH2OH
酚 羥基 -OH 苯酚
醚 醚鍵 乙醚 CH3CH2OCH2CH3
醛 醛基 乙醛
酮 酮羰基 丙酮
羧酸 羧基 乙酸
酯 酯基 乙酸乙酯
胺 氨基 -NH2 甲胺 CH3NH2
酰胺 酰胺基 乙酰胺 CH3CONH2
酸酐 酸酐 乙酸酐
二、有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵
在有機(jī)化合物的分子中，碳原子通過共用電子對(duì)與其他原子形成不同類的共價(jià)鍵，共價(jià)鍵的類型和極性對(duì)有機(jī)化合物的性質(zhì)有很大的影響。
有機(jī)化合物的共價(jià)鍵有兩種基本類型：σ鍵和π鍵。
1.共價(jià)鍵的類型
（1）σ鍵
甲烷分子中的C-H鍵和乙烷中的C-C都是σ鍵。
通過σ鍵連接的原子或原子團(tuán)，可繞鍵軸旋轉(zhuǎn)而
不會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍵的破壞。
（2）π鍵
在乙烯分子中，兩個(gè)碳原子未參與雜化的p軌道以
“肩并肩”的形式從側(cè)面重疊，形成了π鍵。
π鍵的軌道重疊程度比σ鍵的小，所以不如σ鍵牢固，比較容易斷裂而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通過π鍵連接的原子或原子團(tuán)不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)。
共價(jià)鍵的類型與有機(jī)反應(yīng)的類型密切相關(guān)，例如，甲烷中有C-H σ鍵，能發(fā)生取代反應(yīng)；乙烯和乙炔分子的雙鍵和三鍵中含有π鍵，它們都能發(fā)生加成反應(yīng)。
2.共價(jià)鍵的極性與有機(jī)反應(yīng)
由于不同的成鍵原子間電負(fù)性的差異，共用電子對(duì)會(huì)發(fā)生偏移。偏移的程度越大，共價(jià)鍵極性越強(qiáng)，在反應(yīng)中越容易發(fā)生斷裂。因此有機(jī)化合物的官能團(tuán)及其鄰近的化學(xué)鍵往往是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性部位。
乙醇與鈉能發(fā)生反應(yīng)放出氫氣，原因在于乙醇分子中的氫氧鍵極性較強(qiáng)，能夠發(fā)生斷裂。
由于羥基中氧原子的電負(fù)性較大，乙醇分子中的碳氧鍵極性也較強(qiáng)，在乙醇與氫溴酸的反應(yīng)中，碳氧鍵發(fā)生斷裂。
共價(jià)鍵斷裂需要吸收能量，而且有機(jī)化合物分子中共價(jià)鍵斷裂的位置存在多種可能。相對(duì)于無機(jī)反應(yīng)，有機(jī)反應(yīng)一般反應(yīng)速率較小，副反應(yīng)較多，產(chǎn)物比較復(fù)雜。
三、有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象
同分異構(gòu)現(xiàn)象在有機(jī)化合物中十分普遍，這也是有機(jī)化合物數(shù)量非常龐大的原因之一。化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象，具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互為同分異構(gòu)體。
同分異構(gòu)現(xiàn)象主要有構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)。構(gòu)造異構(gòu)主要包括由碳骨架不同而產(chǎn)生的碳架異構(gòu)，由官能團(tuán)的位置不同而產(chǎn)生的位置異構(gòu)，以及由官能團(tuán)不同而產(chǎn)生的官能團(tuán)異構(gòu)。
立體異構(gòu)有順反異構(gòu)和對(duì)映異構(gòu)。
即：
異構(gòu)類別 實(shí)例
碳架異構(gòu) C4H10： 正丁烷 異丁烷
位置異構(gòu) C4H8： 1-丁烯 2-丁烯
C6H4Cl2： 鄰二氯苯 間二氯苯 對(duì)二氯苯
官能團(tuán)異構(gòu) C2H6O： 乙醇 二甲醚
順反異構(gòu) 順-2-丁烯與反-2-丁烯： 順-2-丁烯 反-2-丁烯
對(duì)映異構(gòu) 氯溴碘代甲烷與其對(duì)映異構(gòu)體 氯溴碘代甲烷對(duì)映異構(gòu)體的分子結(jié)構(gòu)模型
第二節(jié) 研究有機(jī)化合物的一般方法
下面是研究有機(jī)化合物一般要經(jīng)過的幾個(gè)基本步驟：
一、分離、提純
1.蒸餾
蒸餾是分離、提純液態(tài)有機(jī)物的常用方法。當(dāng)液態(tài)有機(jī)物含有少量雜質(zhì)，而且該有機(jī)物熱穩(wěn)定性較高，與雜質(zhì)的沸點(diǎn)相差較大時(shí)(一般約大于30℃)，就可以用蒸餾法提純此液態(tài)有機(jī)物。
如可用蒸餾法分離氯氣與甲烷反應(yīng)得到的液體混合物。
2.萃取
萃取包括液-液萃取和固-液萃取。
液-液萃取是利用有機(jī)物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將有機(jī)物
從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過程。
液-液萃取是分離、提純有機(jī)物常用的方法，分液漏斗是萃取操作的常用玻
璃儀器。一般是用有機(jī)溶劑從水中萃取有機(jī)物，常用的與水不互溶的有機(jī)溶劑
有乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷等。
將萃取后兩種互不相溶的液體分開的操作叫做分液。
固-液萃取是用有機(jī)溶劑從固體物質(zhì)中溶解出待分離組分的過程。
分離、提純后的有機(jī)物經(jīng)過純度鑒定后，可用于進(jìn)行元素組成的分析、相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定和分子結(jié)構(gòu)的鑒定。
如可用CCl4萃取碘水中的碘。
3.重結(jié)晶
重結(jié)晶是提純固體有機(jī)化合物的常用方法，是利用被提純物質(zhì)與雜質(zhì)在同一溶劑中的溶解度不同而將雜質(zhì)除去。
如提純苯甲酸（雜質(zhì)NaCl），可采用重結(jié)晶的方法來提純苯甲酸。
4.色譜法：
當(dāng)樣品隨著流動(dòng)相經(jīng)過固定相時(shí)，因樣品中不同組分在兩相間的分配不同而實(shí)現(xiàn)分離，這樣的一類分離分析方法被稱為色譜法。
色譜法有紙色譜、薄層色譜、氣相色譜和高效液相色譜等多種色譜方法。
二、確定實(shí)驗(yàn)式-元素分析
1.定義：元素的定性、定量分析是用化學(xué)方法測(cè)定有機(jī)化合物的元素組成，以及各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
2.原理：將一定量的有機(jī)物燃燒，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無機(jī)物，并作定量測(cè)定，通過無機(jī)物的質(zhì)量推算出組成該有機(jī)物各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后計(jì)算出該有機(jī)物分子所含元素原子最簡(jiǎn)單的整數(shù)比，即確定其實(shí)驗(yàn)式。
元素分析只能確定組成分子的各原子最簡(jiǎn)單的整數(shù)比。有了實(shí)驗(yàn)式，還必須知道該未知物的相對(duì)分子質(zhì)量，才能確定它的分子式。目前有許多測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的方法，質(zhì)譜法是最精確、快捷的方法。
三、確定分子式-質(zhì)譜法
質(zhì)譜是快速、精確測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的重要方法，測(cè)定時(shí)只需要很少量的樣品。
它用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等。這些分子離子、碎片離子因質(zhì)量不同、電荷不同，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)行為不同。
計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析后，得到他們的相對(duì)質(zhì)量與電荷數(shù)的比值，即質(zhì)荷比。
以質(zhì)荷比為橫坐標(biāo)，以各離子的相對(duì)豐度為縱坐標(biāo)記錄測(cè)試結(jié)果，就得到有機(jī)化合物的質(zhì)譜圖。
上圖中最右邊的分子離子峰()表示的是未知物質(zhì)A的相對(duì)分子質(zhì)量。
所以未知物A的相對(duì)分子質(zhì)量為46，實(shí)驗(yàn)式C2H6O的式量是46，所以未知物A的實(shí)驗(yàn)式和分子式都是C2H6O。但是，符合此分子式的結(jié)構(gòu)式應(yīng)有兩種：
二甲醚 乙醇
究竟它是二甲醚還是乙醇 只有鑒定分子結(jié)構(gòu)才能夠確定。與鑒定有機(jī)物結(jié)構(gòu)有關(guān)的物理方法有紅外光譜、紫外光譜、核磁共振譜等。
四、確定分子結(jié)構(gòu)-波譜分析
1.紅外光譜
有機(jī)化合物收到紅外線照射時(shí)，能吸收與它的某些化學(xué)鍵或官能團(tuán)的震動(dòng)頻率相同的紅外線，通過紅外光譜儀的記錄形成該有機(jī)化合物的紅外光譜圖。
譜圖中不同的化學(xué)鍵或者官能團(tuán)的吸收頻率不同，因此分析有機(jī)化合物的紅外光譜圖，可獲得分子中所含有的化學(xué)鍵或者官能團(tuán)的信息。
例如，上面例題中未知物A的紅外光譜圖(如下圖)上發(fā)現(xiàn)有O-H鍵、C-H鍵和C-O鍵的振動(dòng)吸收。
因此，可以初步推測(cè)該未知物A是含羥基的化合物，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可寫為C2H5-OH。
未知物A的紅外光譜
2.核磁共振氫譜
氫原子核具有磁性，如果用電磁波照射含氫元素的化合物，其中的氫核會(huì)吸收特定頻率電磁波的能量而產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，用核磁共振儀可以記錄到有關(guān)信號(hào)。
處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收電磁波的頻率不同，相應(yīng)的信號(hào)在譜圖中出現(xiàn)的位置也不同，具有不同的化學(xué)位移（用δ表示），而且吸收峰的面積與氫原子數(shù)
成正比。
未知物A(C2H5-OH)的核磁共振氫譜有三個(gè)峰(如下圖)，峰面積之比是1:2:3，它們分別為羥基的一個(gè)氫原子，亞甲基( -CH2- )上的二個(gè)氫原子和甲基上的三個(gè)氫原子的吸收峰。
未知物A的核磁共振氫譜
而二甲醚(CH3OCH3)中的六個(gè)氫原子均處于相同的化學(xué)環(huán)境中，只有一種氫原子，應(yīng)只有一個(gè)吸收峰(如下圖)。
二甲醚的核磁共振氫譜
從上述未知物A的紅外光譜和核磁共振氫譜可知：
（1）紅外光譜圖表明有羥基、鍵和烴基鍵紅外吸收峰；
（2）核磁共振氫譜有三種類型氫原子的吸收峰。
因此，未知物A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式應(yīng)該是CH3CH2OH，而不是CH3OCH3。
3. X射線衍射譜
X射線是一種波長很短（約10-10m）的電磁波，它和晶體中的原子相互作用可以產(chǎn)生衍射譜圖。經(jīng)過計(jì)算可以從中獲得分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)數(shù)據(jù)，包括鍵長、鍵角等分子結(jié)構(gòu)信息。
第二章 烴
第一節(jié) 烷烴
一、烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
1.烷烴的結(jié)構(gòu)：烷烴的結(jié)構(gòu)與甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取sp3雜化，以伸向四面體四個(gè)頂點(diǎn)方向的sp3雜化軌道與其他碳原子或氫原子結(jié)合，形成σ鍵。
烷烴分子中的共價(jià)鍵全部是單鍵。
2.烷烴的通性
像甲烷、乙烷、丙烷這些結(jié)構(gòu)相似、分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的化合物互稱同系物。
有機(jī)物 烷烴
通式 CnH2n+2
代表物 甲烷(CH4)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 CH4
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) C－C單鍵，鏈狀，飽和烴
空間結(jié)構(gòu) 正四面體
物理性質(zhì) 無色無味的氣體或液體，氣體比空氣輕，難溶于水，液體密度比水小； 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度一般隨著分子中碳原子數(shù)的增加而升高。 存在狀態(tài)由氣態(tài)逐漸過渡到液態(tài)、固態(tài)。
用途 優(yōu)良燃料，化工原料
3.烷烴的性質(zhì)（甲烷為例）：
（1）氧化反應(yīng)（燃燒）
CH4+2O2CO2+2H2O（淡藍(lán)色火焰，無黑煙）
（2）取代反應(yīng)
有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)在被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)。
一氯甲烷（沸點(diǎn)：-24.2°C）
二氯甲烷（沸點(diǎn)：39.8°C）
三氯甲烷（沸點(diǎn)：61.7°C）
四氯化碳（沸點(diǎn)：76.5°C）
常溫下不能被酸性高錳酸鉀氧化，也不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及溴的四氯化碳溶液反應(yīng)。
4.烷烴的命名
烴分子失去一個(gè)氫原子所剩余的原子團(tuán)叫做烴基。烷烴失去一個(gè)氫原子剩余的原子團(tuán)就叫烷基，以英文縮寫字母R表示。例如，甲烷分子失去一個(gè)氫原子后剩余的原子團(tuán)“—CH3”叫做甲基，乙烷(CH3CH3)分子失去一個(gè)氫原子后剩余的原子團(tuán)“—CH2CH3”叫做乙基。丙烷(CH3 CH2CH3)分子中有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，因此丙基有兩種不同的結(jié)構(gòu)。
正丙基 異丙基
烷烴可以根據(jù)分子里所含碳原子數(shù)目來命名。碳原子數(shù)在十以內(nèi)的用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸來表示。例如，CH4叫甲烷，C5H12叫戊烷。碳原子數(shù)在十以上的用數(shù)字來表示。例如，C17H36叫十七烷。
當(dāng)烷烴分子中的碳原子數(shù)大于3時(shí)，烷烴分子不再只有直鏈結(jié)構(gòu)，在主鏈上可能存在烷基直鏈，產(chǎn)生同分異構(gòu)體，且烷烴的碳原子數(shù)越多其同分異構(gòu)體的數(shù)目越多。如丁烷有兩種同分異構(gòu)體-正丁烷和異丁烷；戊烷有三種同分異構(gòu)體-正戊烷、異戊烷和新戊烷。戊烷的三種異構(gòu)體，可用“正”“異”“新”來區(qū)別，這種命名方法叫習(xí)慣命名法。
由于烷烴分子中碳原子數(shù)目越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，同分異構(gòu)體的數(shù)目也越多，習(xí)慣命名法在實(shí)際應(yīng)用上有很大的局限性。因此，在有機(jī)化學(xué)中廣泛采用系統(tǒng)命名法。下面以帶支鏈的烷烴為例，初步介紹系統(tǒng)命名法的命名步驟。
（1）選定分子中最長的碳鏈為主鏈，按主鏈中碳原子數(shù)目稱作“某烷”。
（2）選主鏈中離支鏈最近的一端為起點(diǎn)，用l，2，3等阿拉伯?dāng)?shù)字依次給主鏈上的各個(gè)碳原子編號(hào)定位，以確定支鏈在主鏈中的位置。例如：
（3）將支鏈的名稱寫在主鏈名稱的前面，在支鏈的前面用阿拉伯?dāng)?shù)字注明它在主鏈上所處的位置，并在數(shù)字與名稱之間用一短線隔開。例如，用系統(tǒng)命名法對(duì)異戊烷命名：
2—甲基丁烷
（4）如果主鏈上有相同的支鏈，可以將支鏈合并起來，用“二”“三”等數(shù)字表示支鏈的個(gè)數(shù)。兩個(gè)表示支鏈位置的阿拉伯?dāng)?shù)字之間需用“，”隔開。
下面以2，3—二甲基己烷為例，對(duì)一般烷烴的命名可圖示如下：
如果主鏈上有幾個(gè)不同的支鏈，把簡(jiǎn)單的寫在前面，把復(fù)雜的寫在后面。例如：
2—甲基—4—乙基庚烷
第二節(jié) 烯烴 炔烴
烯烴
1.烯烴的結(jié)構(gòu)
烯烴的官能團(tuán)是碳碳雙鍵。
乙烯是最簡(jiǎn)單的烯烴。其分子中的碳原子均采取sp2雜化，碳原子與氫原子之間均以單鍵（σ鍵）相連接，碳原子與碳原子之間以雙鍵（1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵）相連接，相鄰兩個(gè)鍵之間的鍵角約為120°，分子中所有原子處于同一平面內(nèi)。
乙烯是無色稍有氣味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。
乙烯的分子結(jié)構(gòu)示意圖
2.烯烴的通性
有機(jī)物 烯烴
通式 CnH2n（只含一個(gè)雙鍵）
代表物 乙烯(C2H4)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 CH2= CH2
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 碳碳雙鍵，鏈狀，不飽和烴
空間結(jié)構(gòu) 乙烯所有原子處于同一平面內(nèi)
物理性質(zhì) 無色稍有氣味的氣體或液體，氣體比空氣輕，難溶于水，液體密度比水小； 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度一般隨著分子中碳原子數(shù)的增加而升高。
3.烯烴的化學(xué)性質(zhì)（乙烯為例）
（1）氧化反應(yīng)
①燃燒
C2H4+3O22CO2+2H2O（火焰明亮，有黑煙）
②被酸性KMnO4溶液氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色。
（2）加成反應(yīng)
①與鹵素單質(zhì)反應(yīng)
有機(jī)物分子中的不飽和碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)叫做加成反應(yīng)。
②與氫氣反應(yīng)
③與水反應(yīng)
工業(yè)上可以利用乙烯與水的加成反應(yīng)制取乙醇。
（3）聚合反應(yīng)
4.幾種簡(jiǎn)單烯烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和分子結(jié)構(gòu)模型
乙烯 丙烯 1-丁烯 1-戊烯
5.烯烴的立體異構(gòu)
通過碳碳雙鍵連接的原子或原子團(tuán)不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致其空間排列方式不同，產(chǎn)生順反異構(gòu)現(xiàn)象。
一種是相同的原子或原子團(tuán)位于雙鍵同一側(cè)的順式結(jié)構(gòu)；
另一種是相同的原子或原子團(tuán)位于雙鍵兩側(cè)的反式結(jié)構(gòu)。這兩種不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物互為順反異構(gòu)體，他們的化學(xué)性質(zhì)基本相同，而物理性質(zhì)有一定的差異。
順-2-丁烯 反-2-丁烯
熔點(diǎn)/℃ -138.9 -105.5
沸點(diǎn)/℃ 3.7 0.9
密度/（g·cm3） 0.621 0.604
二、1,3-丁二烯
1. 二烯烴的幾種形式
累積二烯烴 H2C=C=CH2 (不穩(wěn)定)
二烯烴 共軛二烯烴 H2C=CH-CH=CH2 (穩(wěn)定)
孤立二烯烴 H2C=CH(CH2)n CH=CH2 n ≥ 1
2. 1,3-丁二烯的化學(xué)性質(zhì)
①1 mol 1,3-丁二烯與1 mol Br2加成
不存在
②加聚反應(yīng)
n CH2=CH-CH=CH2
三、炔烴
1.炔烴的結(jié)構(gòu)
炔烴的官能團(tuán)是碳碳三鍵。乙炔的分子式為C2H2，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，其分子式為直線型結(jié)構(gòu)，相鄰兩個(gè)鍵之間的夾角為180°。
乙炔（俗稱電石氣）是最簡(jiǎn)單的炔烴。
（1）物理性質(zhì)：乙炔是無色、無味的氣體，微溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。
（2）結(jié)構(gòu)：碳原子均采取sp雜化，碳原子和氫原子之間均以單鍵（σ鍵）相連接，碳原子和碳原子之間以三鍵（1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵）相連接。
乙炔的結(jié)構(gòu)式和分子結(jié)構(gòu)模型
乙炔分子中的σ鍵和π鍵
2.炔烴的通性
有機(jī)物 炔烴
通式 CnH2n-2（只含一三鍵）
代表物 乙炔(C2H2)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 碳碳三鍵，鏈狀，不飽和烴
空間結(jié)構(gòu) 乙炔所有原子處于同一直線上
物理性質(zhì) 無色無味的氣體或液體，氣體比空氣輕，難溶于水，液體密度比水小； 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度一般隨著分子中碳原子數(shù)的增加而升高。
3.乙炔的化學(xué)性質(zhì)
（1）實(shí)驗(yàn)室制乙炔
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握實(shí)驗(yàn)室制乙炔的原理；
2.理解實(shí)驗(yàn)室制乙炔的除雜問題及除雜原理；
3.了解實(shí)驗(yàn)室制乙炔的注意事項(xiàng)。
實(shí)驗(yàn)原理： CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2
實(shí)驗(yàn)儀器： 圓底燒瓶、分液漏斗、鐵架臺(tái)、
雙孔橡皮塞、導(dǎo)管、燒杯
實(shí)驗(yàn)藥品： 電石、飽和氯化鈉水溶液、
CuSO4溶液、溴的四氯化碳溶液，酸性高錳酸鉀溶液
實(shí)驗(yàn)操作：
按圖組裝實(shí)驗(yàn)裝置，并檢驗(yàn)裝置氣密性；
②圓底燒瓶?jī)?nèi)加入電石適量，分液漏斗中加入飽和食鹽水，控制開關(guān)，使飽和食鹽水緩緩滴入，與電石反應(yīng)；
觀察圓底燒瓶?jī)?nèi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
關(guān)閉分液漏斗開關(guān)，停止反應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：圓底燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生劇烈的反應(yīng)，溴的四氯化碳溶液和高錳酸鉀溶液褪色，集氣瓶?jī)?nèi)的水被壓入量筒中。
注意事項(xiàng)：
①發(fā)生裝置不能用啟普發(fā)生器，因?yàn)榉磻?yīng)劇烈，放熱多，生成的Ca(OH)2呈糊狀易堵塞球形漏斗的下端；
②得到平穩(wěn)的乙炔氣流：常用飽和氯化鈉溶液代替水；分液漏斗控制流速；導(dǎo)管口加
棉花，防止泡沫噴出。
③生成的乙炔有臭味的原因：夾雜著H2S、PH3等特殊臭味的氣體，可用CuSO4溶液除去雜質(zhì)氣體。
（2）氧化反應(yīng)
（3）加成反應(yīng)
①與Br2反應(yīng)
②與H2反應(yīng)
③與HCl反應(yīng)
④與H2O反應(yīng)
（4）加聚反應(yīng)
第三節(jié) 芳香烴
一、苯
1.苯的結(jié)構(gòu)
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
C6H6 --- 或 （凱庫勒式）
球棍模型 比例模型 空間結(jié)構(gòu)
（1）平面正六邊形結(jié)構(gòu) （2）6個(gè)碳原子均采取sp2雜化，每個(gè)碳碳鍵鍵長相等，都是139pm，介于單鍵和雙鍵之間的獨(dú)特的鍵。 （3）鍵角為120° （4）苯分子中的12個(gè)原子同在一平面上
2.苯的物理性質(zhì)
無色、帶有特殊氣味、液體，有毒，密度小于水，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，熔點(diǎn)5.5℃，沸點(diǎn)80.1℃。用冷水冷卻苯會(huì)凝結(jié)成無色晶體。苯是良好的有機(jī)溶劑。
3.苯的化學(xué)性質(zhì)
（1）氧化反應(yīng)：
①燃燒：
現(xiàn)象：苯燃燒時(shí)發(fā)出明亮的帶有濃煙的火焰，這是由于苯分子里碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很大的緣故．
②不能使高錳酸鉀溶液褪色。說明苯環(huán)中不含碳碳雙鍵。
（2）取代反應(yīng)：
①苯與溴的取代：
（溴苯，密度大于水的無色液體）
②硝化反應(yīng)：
（硝基苯：無色油狀液體，密度大于水，易溶于有機(jī)溶劑，不溶于水，有苦杏仁味）
③磺化反應(yīng)
－SO3H叫磺酸基，苯分子里的氫原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反應(yīng)叫磺化反應(yīng)。
（3）加成反應(yīng)
在有催化劑鎳的存在下，苯加熱至180℃-250℃，苯可以與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，生成環(huán)己烷
（環(huán)己烷，無色液體不是平面型分子，有“船式”和“椅式”）
4.苯的毒性
苯有毒，對(duì)中樞神經(jīng)和血液有較強(qiáng)的作用。嚴(yán)重的急性苯中毒可以引起抽搐，甚至失去知覺，慢性苯中毒能損害造血功能。長期吸入苯及其同系物的蒸氣，會(huì)引起肝的損傷，損壞造血器官及神經(jīng)系統(tǒng)，并能導(dǎo)致白血病。空氣中苯蒸氣的容許量各國都有不同的規(guī)定，從每立方米幾毫克到幾百毫克不等。
二、苯的同系物
1.定義：苯分子里的氫原子被烷基取代后的產(chǎn)物。
2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：只能含有一個(gè)苯環(huán)；苯的同系物中的取代基必須是烷烴的取代基。
3.苯的同系物是芳香烴，芳香烴不一定是苯的同系物。
4.芳香烴：分子中含有一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的烴。
芳香族化合物：分子中含有一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的化合物。
5.通式：CnH2n-6 （n≥6）
6.重要的苯的同系物：
苯的同系物 名稱 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 密度/（g·cm-3）
甲苯 -95 111 0.867
乙苯 -95 136 0.867
鄰二甲苯 （1，2-二甲苯） -25 144 0.880
間二甲苯 （1，3-二甲苯） -48 139 0.864
對(duì)二甲苯 （1，4-二甲苯） 13 138 0.861
7.物理性質(zhì)
甲苯、二甲苯、乙苯通常情況下是無色液體，有特殊氣味，密度小于1，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑
沸點(diǎn)：取決于取代基的集中程度：側(cè)鏈越短、取代基越分散，其沸點(diǎn)越低；反之則沸點(diǎn)越高。例如沸點(diǎn)順序：鄰二甲苯＞間二甲苯＞對(duì)二甲苯
8.化學(xué)性質(zhì)
（1）取代反應(yīng)：
①鹵代反應(yīng)：
反應(yīng)條件不同產(chǎn)物不同：
氣態(tài)鹵素單質(zhì)、光照條件下發(fā)生烷基上的取代；
液態(tài)鹵素、FeX3條件下發(fā)生的是苯環(huán)上的取代，甲基活化鄰對(duì)位上的氫，可發(fā)生鄰位上的取代、對(duì)位上的取代或鄰對(duì)位三個(gè)氫全取代。
②硝化反應(yīng)：
（2，4，6-三硝基甲苯）
三硝基甲苯，又叫梯恩梯TNT，淡黃色晶體（針狀），不溶于水。是一種烈性炸藥，但其撞擊并不會(huì)爆炸，必須引燃才會(huì)爆炸，因此又叫安全炸藥（硝化甘油撞擊爆炸），廣泛應(yīng)用于國防、采礦、筑路、水利建設(shè)等。
30℃時(shí)苯環(huán)上的氫原子被硝基取代，主要得到鄰硝基甲苯和對(duì)硝基甲苯兩種一取代產(chǎn)物
（2）氧化反應(yīng)：
①燃燒：
現(xiàn)象：火焰明亮產(chǎn)生濃重的黑煙
②能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。
被酸性高錳酸鉀氧化的條件：與苯環(huán)直接相連的碳上有氫原子。
與苯環(huán)直接相連的碳上無氫原子就不能被氧化，被氧化的一定是苯環(huán)相連的第一個(gè)碳變成-COOH。
3.加成反應(yīng)：
第三章 烴的衍生物
第一節(jié) 鹵代烴
一、溴乙烷
1.溴乙烷的結(jié)構(gòu)
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
C2H5Br CH3-CH2Br
官能團(tuán) 比例模型 球棍模型 空間構(gòu)型
溴原子/碳溴鍵/-Br 分子中有兩個(gè)四面體結(jié)構(gòu)單元
二、鹵代烴的物理性質(zhì)
1.狀態(tài)：標(biāo)況下，除CH3Cl為氣態(tài)，其余大多為液態(tài)或固態(tài)
2.溶解性：難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑
3.密度：液態(tài)鹵代烴均大于水
4.熔沸點(diǎn)遞變規(guī)律
①鹵代烴的同系物的沸點(diǎn)隨烴基中碳原子的增加而升高，且均高于相應(yīng)烷烴。
②鹵代烴同分異構(gòu)體的沸點(diǎn)隨烴基中支鏈的增多而降低。
③同一烴基的不同鹵代烴的沸點(diǎn)隨鹵素原子相對(duì)原子質(zhì)量增大而增大。如RF三、鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
☆鹵代烴發(fā)生化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)（簡(jiǎn)單了解即可）
在鹵代烴分子中，由于鹵素原子的電負(fù)性比碳原子的大，使C-X的電子向鹵素原子偏移，進(jìn)而使碳原子帶部分正電荷（δ+），鹵原子帶部分負(fù)電荷（δ-），這樣就形成一個(gè)極性較強(qiáng)的共價(jià)鍵：。因此，鹵代烴在化學(xué)反應(yīng)中，C-X鍵容易斷裂。
1、水解反應(yīng)（取代反應(yīng)）
BrCH2CH2Br + 2NaOH HOCH2CH2OH + 2NaBr
【課本實(shí)驗(yàn)3-1】【鹵代烴鹵原子的檢驗(yàn)】如何證明溴乙烷（CH3CH2Br）中含有溴元素？
①取10-15滴溴乙烷置于試管中，再加入1mL 5% NaOH溶液；
②震蕩后，加熱試管內(nèi)混合物，靜置；
③冷卻，取上層溶液移入另一支盛有1mL稀硝酸的試管中；
④加入2滴硝酸銀溶液，觀察現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：試管中有淺黃色沉淀生成（有AgBr生成）
2.消去反應(yīng)（）
概念：有機(jī)化合物在一定的條件下，從一個(gè)分子中脫去一個(gè)或幾個(gè)小分子（如H2O 、HX），而生成不飽和鍵化合物的反應(yīng)。
原理：
3. 加成反應(yīng)和加成聚合反應(yīng)（鹵代烯烴的某些性質(zhì)和烯烴的相似）。
例如：四氟乙烯加成聚合生成聚四氟乙烯（不粘鍋）
第二節(jié) 醇 酚
一、乙醇
1.乙醇的結(jié)構(gòu)
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
C2H6O CH3CH2OH / C2H5OH
官能團(tuán) 球棍模型 比例模型 鍵線式
羥基 -OH
2.乙醇的物理性質(zhì)
乙醇俗稱酒精，無色、透明而具有特殊香味的液體，密度比水小，20℃時(shí)密度是0.79g/cm3，沸點(diǎn)78℃。乙醇易揮發(fā)，能溶解多種無機(jī)物和有機(jī)物，能跟水以任意比互溶。
醫(yī)用酒精：含乙醇體積含量75%的酒精。
工業(yè)酒精：含乙醇含量約95%的酒精。
無水酒精：含乙醇含量99.5%以上的酒精。
制取無水酒精：通常是向工業(yè)酒精中加新制的生石灰，加熱蒸餾。
檢驗(yàn)乙醇中是否含水：可用無水硫酸銅粉末，看是否變藍(lán)，若變藍(lán)，則含水。
3.乙醇的化學(xué)性質(zhì)
（1）置換反應(yīng)：2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑
（2）取代反應(yīng)：
①分子間脫水：如果把乙醇與濃硫酸的混合液共熱的溫度控制在140℃，乙醇將以另一種方式脫水，即每?jī)蓚€(gè)醇分子間脫去一個(gè)水分子，反應(yīng)生成的是乙醚：
②與溴化氫混合加熱：
CH3CH2OH + HBr CH3CH2Br + H2O
（3）消去反應(yīng)(分子內(nèi)脫水)
能發(fā)生消去反應(yīng)的醇必須滿足：
①至少有2個(gè)碳原子，如CH3OH不能發(fā)生消去反應(yīng)；
②與—OH直接相鄰的C原子上必須有H，
如：、、CH3OH等不能發(fā)生消去反應(yīng)。
（4）氧化反應(yīng)
①燃燒：C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
②催化氧化：在銅或銀做催化劑的時(shí)候醇可以被氧化為醛或酮
22 + 2H2O
乙醇的催化氧化反應(yīng)規(guī)律
羥基(-OH)上的氫原子與羥基相連碳原子上的氫原子脫去，氧化為醛。
醇的催化氧化條件是：連有羥基(-OH)的碳原子上必須有氫原子，否則該醇不能被催化氧化。
（5）強(qiáng)氧化劑反應(yīng)：醇還可以被酸性KMnO4溶液或酸性K2Cr2O7溶液氧化，其氧化過程可分為兩步：CH3CH2OH → CH3CHO → CH3COOH
在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，通常把有機(jī)物分子中失去H或加入O的反應(yīng)叫做氧化反應(yīng)；
與氧化反應(yīng)相反，在有機(jī)化學(xué)中，有機(jī)物分子中加入H或失去O的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)。
4.實(shí)驗(yàn)室制乙烯
（1）原料：無水乙醇、濃硫酸
（2）反應(yīng)原理：
（3）發(fā)生裝置：“液+液 (加熱)”類型的反應(yīng)裝置。如圖
（4）收集方法：排水法
（5）操作注意事項(xiàng)
①乙醇和濃硫酸按照1:3的比例混合可提高乙醇的利用率，混合時(shí)應(yīng)注意濃硫酸延玻璃棒緩緩倒入乙醇中邊加邊攪拌，濃硫酸過量的原因是促進(jìn)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。
②溫度計(jì)要測(cè)量反應(yīng)物的溫度，所以溫度計(jì)要插入液面以下，但不要接觸燒瓶?jī)?nèi)壁，也不要接觸碎瓷片。
③碎瓷片的作用：防止暴沸。以此類推，當(dāng)溫度高于混合液體中某一成分的沸點(diǎn)時(shí)，都要加碎瓷片，以防液體暴沸。
④要迅速升溫到170℃，防止在140℃時(shí)生成副產(chǎn)物乙醚。
⑤制乙烯時(shí)，反應(yīng)溶液變黑的原因是乙醇與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并使制得的乙烯氣體中含有二氧化碳和二氧化硫的雜質(zhì)氣體。
⑥實(shí)驗(yàn)結(jié)束后先將導(dǎo)管撤離水槽，再將酒精燈熄滅。
⑦在制取乙烯的反應(yīng)中，濃硫酸是催化劑、脫水劑，濃硫酸在反應(yīng)過程中易將乙醇氧化，最后生成CO2、CO、C等(因此試管中液體變黑)，而硫酸本身被還原成SO2。
⑧欲得純凈的C2H4氣體，可先用NaOH（aq）吸收CO2、SO2、CH3CH2OH（溶于水），再用濃H2SO4吸收H2O（g）。
二、醇
1.定義：醇是羥基與烴基上的碳原子相連的化合物，或者說醇是烴分子中飽和碳原子上的氫原子被羥基取代所得到的化合物。
2.通式：飽和一元醇的通式為CnH2n+1OH（n≥1)
碳原子數(shù)相同的飽和一元醇與飽和一元醚互為同分異構(gòu)體。
3.分類：
4.醇的命名
（1）將含有與羥基（-OH)相連的碳原子的最長碳鏈作為主鏈，根據(jù)碳原子的數(shù)目稱為某醇。
（2）從距離羥基最近的一端給主鏈上的碳原子依次編號(hào)定位。
（3）羥基的位置用阿拉伯?dāng)?shù)字表示；羥基的個(gè)數(shù)用“二”“三”等表示。
例如：3CH3 - 2CH2 - 1CH2OH 1-丙醇
2-丙醇
丙三醇
苯甲醇
5. 醇的物理性質(zhì)
（1）低級(jí)的飽和一元醇為無色的中性液體，具有特殊的氣味和辛辣的味道。
（2）醇的物理性質(zhì)和碳原子數(shù)的關(guān)系：
①1～3個(gè)碳原子：無色中性液體，具有特殊的氣味和辛辣味道；
②4～11個(gè)碳原子：油狀液體，可以部分溶于水；
③12個(gè)碳原子以上：無色無味蠟狀固體，難溶于水．
（3）醇的沸點(diǎn)變化規(guī)律：
①同C數(shù)醇，-OH越多，沸點(diǎn)越高；
②醇C數(shù)越多，沸點(diǎn)越高；
③對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量接近的醇和烷烴相比，因?yàn)榇挤肿又辛u基的氧原子與另一醇分子羥基的氫原子之間存在相互吸引作用(氫鍵)，醇的沸點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于烷烴的沸點(diǎn)；
④醇的密度一般比水的密度要小；
⑤甲醇、乙醇、丙醇均可與水以任意比例互溶，這是因?yàn)樗鼈兣c水形成氫鍵。
6.幾種特殊的醇
(1)甲醇：分子式：CH4O；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH3OH
又稱木精或是木醇，無色透明液體，易溶于水。有劇毒，少量即可致人失明甚至死亡，是重要的化工原料之一。
(2)乙二醇：分子式：C2H6O2；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：
物理性質(zhì)和用途：無色粘稠有甜味的液體，沸點(diǎn)198℃，熔點(diǎn)-11.5℃，密度是1.109g/mL，易溶于水和乙醇，它的水溶液凝固點(diǎn)很低，可用作內(nèi)燃機(jī)的抗凍劑，同時(shí)也是制造滌綸的重要原料。
(3)丙三醇：分子式：C3H8O3；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：
物理性質(zhì)和用途：俗稱甘油，是無色粘稠有甜味的液體，密度是1.261g/mL，沸點(diǎn)是290℃．它的吸濕性強(qiáng)，能跟水、酒精以任意比混溶，它的水溶液的凝固點(diǎn)很低。
甘油用途廣泛，可用于制造硝化甘油（一種烈性炸藥的主要成分，同時(shí)可以作為治療心絞痛的藥物的主要成分之一），還用于制造油墨、印泥、日化產(chǎn)品、用于加工皮革，用作防凍劑和潤滑劑等。
7.醇的化學(xué)性質(zhì)（醇的官能團(tuán)：羥基 —OH）
（1）置換反應(yīng)：與活潑金屬單質(zhì)的反應(yīng)（堿金屬）
2CH3CH2CH2OH + 2Na → 2CH3CH2CH2ONa + H2↑
（2）取代反應(yīng)：
①分子之間脫水：醇與醇分子之間脫去一分子水，得到醚：
②與HBr反應(yīng)：
（3）氧化反應(yīng)：
①燃燒：CnH2n+1—OH + 3n/2O2 nCO2 + (n+1)H2O
②催化氧化：
醇的催化氧化反應(yīng)規(guī)律
a.與羥基(-OH)相連碳原子上有兩個(gè)氫原子的醇(-OH在碳鏈末端的醇)，被氧化生成醛。
b.與羥基(-OH)相連碳原子上有一個(gè)氫原子的醇(-OH在碳鏈中間的醇)，被氧化生成酮。
c.與羥基(-OH)相連碳原子上沒有氫原子的醇不能被催化氧化。
不能形成 雙鍵，不能被氧化成醛或酮。
③與高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)
（4）消去反應(yīng)：
三、苯酚
1.苯酚的結(jié)構(gòu)
分子中羥基與苯環(huán)（或其他芳香環(huán)）中的碳原子直接相連的有機(jī)物稱為酚，最簡(jiǎn)單的酚是苯酚。
分子式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 空間結(jié)構(gòu)
C6H6O 或 苯酚中至多有13個(gè)原子處于同一個(gè)平面上。
官能團(tuán) 球棍模型 比例模型
羥基-OH
2.苯酚的物理性質(zhì)：無色晶體，露置在空氣中會(huì)部分氧化而呈粉紅色，熔點(diǎn)43℃，有特殊氣味、易溶于有機(jī)溶劑、不易溶于冷水，常溫下苯酚的溶解度是9.2g，但溫度達(dá)到65℃以上即可與水混溶。
苯酚有毒，其濃溶液對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕性．使用時(shí)注意，若不小心粘在皮膚上，應(yīng)立即用酒精洗滌，再用水沖洗，苯酚的水溶液是乳濁液。
3.苯酚的化學(xué)性質(zhì)
苯酚的化學(xué)性質(zhì)，主要是由羥基和苯環(huán)之間的相互影響所決定。
（1）苯酚的酸性：苯酚具有弱酸性，俗稱石炭酸，但不能使指示劑變色
①置換反應(yīng)-苯酚與金屬鈉的反應(yīng)
苯酚與鈉的反應(yīng)比醇與鈉的反應(yīng)要容易，表明苯環(huán)對(duì)酚羥基上的氫原子影響大于乙基對(duì)醇羥基上的氫原子的影響，使酚羥基上氫原子的更為活潑。
②苯酚與NaOH反應(yīng)
a.向盛有少量苯酚晶體的試管中加入2mL蒸餾水，振蕩試管，觀察到溶液變渾濁；
b.再向試管中逐滴加入5%的NaOH溶液并振蕩試管，觀察到試管又變澄清；
c.再向試管中加入稀鹽酸，觀察到溶液又變渾濁。
③苯酚的酸性大小比較
向澄清的苯酚鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，可以看到澄清的苯酚鈉溶液又變渾濁，這是因?yàn)橐兹苡谒谋椒逾c在碳酸的作用下，重新又生成了苯酚。
因此我們得出苯酚酸性：CH3COOH > H2CO3 > 苯酚 > HCO3－
不論向苯酚鈉溶液中通入少量或過量二氧化碳，都生成苯酚和碳酸氫鈉，因?yàn)楸椒涌梢耘cNa、NaOH、Na2CO3反應(yīng)，不能與NaHCO3反應(yīng)
（2）苯環(huán)上的取代反應(yīng)：
向苯酚稀溶液中加入過量飽和溴水，立即生成白色的2，4，6—三溴苯酚沉淀。該反應(yīng)很靈敏，常用于苯酚的定性檢驗(yàn)和定量測(cè)定。
（3）氧化反應(yīng)
①燃燒： + 7O2 6CO2 + 3H2O
②露置在空氣中會(huì)因少量氧化而顯粉紅色（苯醌），可以使高錳酸鉀溶液褪色
（4）還原反應(yīng)（加成）： ＋ 3H2
（5）顯色反應(yīng)：苯酚跟Fe3+溶液作用能顯示紫色-定性檢驗(yàn)苯酚的存在。
（6）縮聚反應(yīng)：
酚醛樹脂，俗稱“電木”，不易燃燒，具有良好的電絕緣性，被廣泛用于電閘、電燈開關(guān)、燈口、電話機(jī)等電器。
4.苯酚的用途
苯酚是一種重要的化工原料，可用來制造酚醛塑料（俗稱電木）、合成纖維（如錦綸）、醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥等．粗制的苯酚可用于環(huán)境消毒。純凈的苯酚可配成洗劑和軟膏，有殺菌和止痛效用，藥皂中也摻入少量的苯酚。
5.醇與酚的比較
類別 脂肪醇 芳香醇 苯酚
實(shí)例 CH3CH2OH
官能團(tuán) 醇羥基 -OH 醇羥基 -OH 酚羥基 -OH
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) -OH與鏈烴基相連 -OH與苯環(huán)側(cè)鏈碳原子相連 -OH與苯環(huán)直接相連
主要化學(xué)性質(zhì) （1）與鈉置換；（2）取代反應(yīng)； （3）消去反應(yīng)；（4）氧化反應(yīng)； （1）弱酸性；（2）取代反應(yīng)；（3）顯色反應(yīng)；（4）加成反應(yīng)；（5）縮聚反應(yīng)（6）氧化反應(yīng)；
特性 灼熱的銅絲插入醇中有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生（生成醛或酮） 與Fe3+溶液顯色反應(yīng)呈紫色
第三節(jié) 醛 酮
一、醛類
1、醛的結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)
（1）醛的分類（簡(jiǎn)單了解即可）
（2）醛的結(jié)構(gòu)：飽和一元醛的通式CnH2nO(n1)或CnH2n+1CHO （以乙醛為例）
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
C2H4O CH3CHO
官能團(tuán) 球棍模型 比例模型
醛基/
（3）醛的物理性質(zhì)
①標(biāo)況下：醛類除了甲醛是氣體外，其余醛類都是無色液體或是固體。
②溶解性：和-OH一樣，都是親水基，碳原子數(shù)少的能和水互溶；易溶于乙醇、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。
2.醛的化學(xué)性質(zhì)
（1）加成反應(yīng)（還原）：
①醛基可與加成，但不與加成。
②與HCN加成（）
☆原理：醛基的碳氧雙鍵中，氧原子的電負(fù)性較大，碳氧雙鍵中的電子偏向氧原子，使氧原子帶部分負(fù)電荷，碳原子帶部分正電荷，從而使醛基具有較強(qiáng)的極性。
（2）氧化反應(yīng)：
a.燃燒：
b.催化氧化：2CH3CHO+O22CH3COOH
c.被氧化劑氧化：
Ⅰ【銀鏡反應(yīng)】
【銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)】
①銀氨溶液的制法：在潔凈的試管中加入1mL 2％的AgNO3溶液，然后邊振蕩試管邊逐滴滴入2％氨水，至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液。
反應(yīng)原理：
Ag++NH3·H2O = AgOH↓+NH4+ AgOH+2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]++OH－+2H2O
②再滴入3滴乙醛，振蕩后將試管放在熱水浴中溫?zé)幔^察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：試管內(nèi)壁出現(xiàn)銀鏡。
Ⅱ【與新制氫氧化銅反應(yīng)】
CH3CHO+2Cu(OH)2 +NaOH CH3COONa+Cu2O↓（磚紅色沉淀）+3H2O
【實(shí)驗(yàn)】與氫氧化銅懸濁液反應(yīng)：
①氫氧化銅制備：在試管里加入2mL 10％的NaOH溶液，加入5滴 5％的CuSO4溶液，得到新制的Cu(OH)2。
②振蕩后加入0.5mL乙醛溶液，加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：出現(xiàn)磚紅色沉淀（Cu2O）。
Ⅲ.被酸性、溴水氧化，使其褪色。
CH3CHO CH3COOH
CH3CHO+H2O+Br2CH3COOH+2HBr
d.縮聚反應(yīng)【酚醛樹脂】
二、酮類 （結(jié)構(gòu)：，飽和一元酮的通式CnH2nO(n3)）
1.丙酮（最簡(jiǎn)單的酮）的結(jié)構(gòu)
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
C3H6O —— CH3COCH3
官能團(tuán) 球棍模型 比例模型
羰基/
2.丙酮的物理性質(zhì)：無色透明的液體，沸點(diǎn)56.2℃，易揮發(fā)，能與水、乙醇等互溶，并能溶解多種有機(jī)化合物，是良好的有機(jī)溶劑。
3.酮的化學(xué)性質(zhì)
（1）加成反應(yīng)
醛、酮結(jié)構(gòu)上都含有羰基 ，故都可以發(fā)生加成反應(yīng)
三、物質(zhì)的鑒別
1.各類有機(jī)化合物的鑒別方法
有機(jī)物 烯烴、炔烴 酚 醛
方法 ①溴的四氯化碳溶液褪色； ②高錳酸鉀溶液，紫色褪去。 ①遇氯化鐵溶液產(chǎn)生紫色 ②苯酚與溴水生成2，4，6—三溴苯酚白色沉淀。 ①銀鏡反應(yīng)； ②與新制氫氧化銅反應(yīng)生成磚紅色沉淀
2.使溴水和酸性高錳酸鉀褪色的物質(zhì)
物質(zhì) 發(fā)生反應(yīng)
使溴水褪色 烯烴 加成反應(yīng)
炔烴 加成反應(yīng)
醛類 氧化反應(yīng)
酚類（有鄰對(duì)位其中一個(gè)） 取代反應(yīng)（生成白色沉淀）
苯、CCl4、溴苯等（常見溶劑） 物理萃取褪色
使KMnO4褪色 烯烴 均為氧化反應(yīng)
炔烴
苯的同系物（苯環(huán)所連C上有H）
醇（羥基所連C上有H）
醛
酚
第四節(jié) 羧酸 酸衍生物
一、羧酸
1.羧酸的結(jié)構(gòu)和分類
由烴基和羧基相連構(gòu)成的有機(jī)物統(tǒng)稱為羧酸，羧酸共同的官能團(tuán)為羧基（－COOH）。飽和一元羧酸的通式為CnH2nO2或CnH2n+1COOH（n≥1)。羧酸的分類如下：
2.幾種常見羧酸的物理性質(zhì)
（1）甲酸俗稱蟻酸，它是無色、有刺激性氣味的液體，有腐蝕性，能跟水混溶。
甲酸的結(jié)構(gòu)為：
在甲酸分子中既有醛基又有羧基，因此甲酸即有羧酸的性質(zhì)，又有醛的性質(zhì)，例如它可以發(fā)生酯化反應(yīng)，同時(shí)又可以和新制的Cu(OH)2、銀氨溶液反應(yīng)。
甲酸和新制Cu(OH)2反應(yīng)，若加熱則發(fā)生氧化反應(yīng)，不加熱為酸堿中和反應(yīng)。
（2）乙酸（CH3COOH），俗稱冰醋酸，是一種具有強(qiáng)烈刺激性氣味的無色液體，沸點(diǎn)118℃，熔點(diǎn)17℃，易溶于水和乙醇。沸點(diǎn)：乙酸＞水＞乙醇
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
C2H4O2 —— CH3COOH
官能團(tuán) 球棍模型 比例模型
羧基
（3）乙二酸俗稱草酸，它是沒有顏色的透明晶體，能溶于水或乙醇。
（4）苯甲酸屬于芳香酸，是一種無色晶體，易升華，微溶于水，易溶于乙醇。苯甲酸可以用于合成香料、藥物等，苯甲酸鈉是常用的食品防腐劑。
（5）沸點(diǎn)比相應(yīng)的醇的沸點(diǎn)要高；碳原子數(shù)目小于4的羧酸可以與水互溶，隨著碳鏈的增長，溶解度迅速減小。
3.羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸在水溶液中可以電離出H+，表現(xiàn)出酸的通性；同時(shí)羧酸也可和醇發(fā)生酯化反應(yīng)。
（1）弱酸性
　
①使指示劑變色
②與活潑金屬反應(yīng)：2CH3COOH+Zn=(CH3COO)2Zn+H2↑
③與堿性氧化物反應(yīng)：CaO+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+H2O
④與堿反應(yīng)：2CH3COOH+Cu(OH)2=(CH3COO)2Cu+2H2O； (CH3COO)2Cu易溶于水
⑤與鹽(Na2CO3)反應(yīng)：2CH3COOH+CO32-=2CH3COO－+CO2↑+H2O
說明：根據(jù)已有知識(shí)及上述和鹽反應(yīng)情況，可總結(jié)出如下酸性強(qiáng)弱順序：
HCl>CH3COOH>H2CO3> >HCO3-->H2O>—OH
（2）酯化反應(yīng)：酸脫羥基、醇脫氫
同位素示蹤法表示反應(yīng)原理：
①反應(yīng)機(jī)理為羧酸失羥基，醇失氫
②濃H2SO4在此反應(yīng)中作用：催化劑，吸水劑
③此反應(yīng)類型為取代反應(yīng)，另外此反應(yīng)也是可逆的。
類似反應(yīng)：像這樣的羧酸和醇的反應(yīng)叫做酯化反應(yīng)。
4.實(shí)驗(yàn)室制乙酸乙酯
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握實(shí)驗(yàn)室制乙酸乙酯的原理；
2.理解實(shí)驗(yàn)室制乙酸乙酯的除雜問題及除雜原理；
3.了解實(shí)驗(yàn)室制乙酸乙酯的注意事項(xiàng)。
實(shí)驗(yàn)原理：
實(shí)驗(yàn)儀器：酒精燈、鐵架臺(tái)、試管、燒杯、橡膠塞、導(dǎo)管
實(shí)驗(yàn)藥品：乙醇、乙酸、濃H2SO4、飽和Na2CO3溶液
實(shí)驗(yàn)操作：
（1）放入12mL 95%乙醇，在震搖下分批加入12mL濃硫酸使混合均勻，并加入幾粒沸石，再加入冰醋酸。
（2）小火加熱，直到不再有液體餾出為止。
（3）分離產(chǎn)物。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）液面上方有無色油狀液體產(chǎn)生；（2）試管中有氣泡產(chǎn)生；（3）有香味逸出。
注意事項(xiàng)：
（1）加藥品順序：乙醇→濃硫酸→醋酸。
（2）導(dǎo)管出口在液面上方：防倒吸。
（3）濃硫酸的作用：催化劑、吸水劑。
（4）長導(dǎo)管作用：冷凝。
（5）飽和碳酸鈉溶液的作用：溶解乙醇，中和乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度。
二、羧酸衍生物
（一）酯
1.酯的結(jié)構(gòu)：酯是羧酸分子中羧基上的羥基被烴氧基取代后的產(chǎn)物。酯是一種羧酸衍生物，其分子由酰基與烴氧基相連而組成。
（1）乙酸乙酯的結(jié)構(gòu)
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
C4H8O2 —— CH3COOCH2CH3
官能團(tuán) 球棍模型 比例模型
酯基
2.羧酸酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。分子式相同的羧酸、酯、羥基醛、羥基酮是同分異構(gòu)體。
3.羧酸酯的物理性質(zhì)
低級(jí)酯是具有芳香氣味的液體，密度一般比水小，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。
酯類廣泛存在于自然界，如蘋果里面含有戊酸戊酯，菠蘿里面含有丁酸乙酯，香蕉里含有乙酸異戊酯等。
4.羧酸酯的化學(xué)性質(zhì)：酯的水解
（1）酯類在堿性溶液中水解生成羧酸鹽，水解程度較大。
　　
　　
（2）酯在稀酸條件下水解是可逆的
（二）油脂
1.油脂：由高級(jí)脂肪酸和甘油形成的酯叫油脂，油脂的主要成分是高級(jí)脂肪酸的甘油三酯。
2.油脂的組成和結(jié)構(gòu)
R1、R2、R3代表高級(jí)脂肪酸的烴基
油脂不屬于高分子化合物，都是混合物，天然油脂大多是混甘油酯。
3.油脂的分類
按常溫下的狀態(tài)分：油 （常溫下呈液態(tài)，如植物油脂）；脂肪 （常溫下呈固態(tài)，如
動(dòng)物油脂）。
種類 物理性質(zhì) 代表物 代表物分子
油脂 油 熔點(diǎn)較低 植物油 不飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯 含有碳碳雙鍵，能發(fā)生加成反應(yīng)， 能發(fā)生水解反應(yīng)
脂 熔點(diǎn)較高 動(dòng)物脂肪 飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯 能發(fā)生水解反應(yīng)
(1) 按油脂分子中烴基是否相同分：
天然油脂大都為混甘油酯，包含兩層意義，一是同一分子中的不同，二是天然油脂是由不同分子組成的混合物。
(2) 根據(jù)油脂結(jié)構(gòu)中的R代表高級(jí)脂肪酸的烴基是否相同分：
①高級(jí)脂肪酸有飽和脂肪酸，如硬脂酸（C17H35COOH）和軟脂酸（C15H31COOH）
②不飽和脂肪酸如油酸（C17H33COOH）和亞油酸（C17H31COOH）。
4. 油脂的飽和程度對(duì)其熔點(diǎn)的影響。
油：常溫下呈液態(tài)，主要成分油酸甘油酯，熔點(diǎn)較低；
脂肪：常溫下呈固態(tài)，主要成分是飽和甘油酯（軟脂酸甘油酯、硬脂酸）甘油酯，熔點(diǎn)較高。
5.油脂的性質(zhì)
（1）物理性質(zhì)：不溶于水，易溶于汽油，乙醚，苯等有機(jī)溶劑。
純凈的油脂是無色、無嗅、無味的物質(zhì)，室溫下可呈固態(tài)，也可呈液態(tài)，油脂的密度比水小，難溶于水，而易溶于汽油、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。
（2）化學(xué)性質(zhì)
官能團(tuán)：油【碳碳雙鍵、酯基】；脂【酯基】
①水解反應(yīng)
在酸性或堿性條件下，油脂可水解生成相應(yīng)的酸或鹽和甘油。如：
工業(yè)目的是制高級(jí)脂肪酸和甘油。人體內(nèi)消化吸收脂肪，給機(jī)體提供能量。
②皂化反應(yīng)：油脂在堿性條件下的水解反應(yīng)叫皂化反應(yīng)。
硬脂酸甘油酯 硬脂酸鈉 甘油
肥皂的制備：油脂、NaOH溶液→ 高級(jí)脂肪酸鈉鹽、甘油、水→ 高級(jí)脂肪酸鈉鹽（上層）、 甘油、食鹽混合液（下層）
鹽析：原理—加入無機(jī)鹽使某些有機(jī)物降低溶解度，屬于物理變化。
③油脂的氫化（加成/硬化）
油酸甘油脂（油） 硬脂酸甘油脂（脂肪）
6.油脂的用途
“硬化油”性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)，便于運(yùn)輸；可用作制造肥皂、脂肪酸、甘油、人造奶油等的原料。
（三）酰胺
1.胺
烴基取代氨分子中的氫原子而形成的化合物叫做胺，一般可寫作R-NH2。
甲胺的結(jié)構(gòu)
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
CH5N —— CH3 NH2
官能團(tuán) 球棍模型 比例模型
氨基
（2）胺的化學(xué)性質(zhì)
①堿性—與酸反應(yīng)生成鹽
②還原性—氨基氧化生成羥氨基、亞硝酸和硝基
（3）胺的用途很多，甲胺和苯胺都是合成醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料等的重要原料。
4.酰胺
（1）酰胺是羧酸分子中羥基被氨基所替代得到的化合物。
（2）乙酰胺的結(jié)構(gòu)
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
C2H5NO —— CH3CONH2
官能團(tuán) 球棍模型 比例模型
酰胺基
常見的酰胺
苯甲酰胺（ ）
N,N-二甲基甲酰胺（ ）
（4）酰胺的化學(xué)性質(zhì)
酰胺在酸或堿存在并加熱的條件下可以發(fā)生水解反應(yīng)。如果水解時(shí)加入堿，生成的酸就會(huì)變成鹽，同時(shí)有氨氣逸出。
（5）酰胺常被用作溶劑和化工原料。例如N,N-二甲基甲酰胺是良好的溶劑，可以溶解很多有機(jī)化合物和無機(jī)化合物，是生產(chǎn)多種化學(xué)纖維的溶劑，也用于合成農(nóng)藥、醫(yī)藥等。
第五節(jié) 有機(jī)合成
一、有機(jī)合成的主要任務(wù)
1．有機(jī)合成的概念
有機(jī)合成指利用簡(jiǎn)單、易得的原料，通過有機(jī)反應(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)化合物的過程方法。
2．有機(jī)合成的任務(wù)
通過有機(jī)反應(yīng)構(gòu)建目標(biāo)化合物官能團(tuán)和碳的骨架的轉(zhuǎn)化。
3．碳鏈的增長
（1）羥醛縮合反應(yīng)(其中至少一種有α-H)
（2）醛、酮與氫氰酸的加成反應(yīng)
CH3CHO＋HCN―→
（3）鹵代烴與NaCN的反應(yīng)
（4）鹵代烴與炔鈉的反應(yīng)
2CH3C≡CH＋2Na2CH3C≡CNa＋H2
CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→CH3C≡CCH2CH3＋NaCl
4．碳鏈的縮短
（1）脫羧反應(yīng)：(同一個(gè)C上鏈接兩個(gè)—COOH，不穩(wěn)定易發(fā)生脫羧反應(yīng))
R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3
（2）氧化反應(yīng)：
（與苯環(huán)直接相連的C上要有H）
（3）水解反應(yīng)：酯的水解
（4）烴的裂化或裂解反應(yīng)：
5．環(huán)狀碳骨架的形成
（1）二烯烴成環(huán)反應(yīng)
（2）乙炔制取苯
6.官能團(tuán)的引入
（1）引入碳碳雙鍵
①一元鹵代烴在強(qiáng)堿的醇溶液中消去HX
②醇在濃硫酸存在的條件下消去H2O
③炔烴加氫氣（或HX）
（2）引入碳碳三鍵
①二元鹵代烴在強(qiáng)堿的醇溶液中消去兩分子的HX
②一元鹵代烯烴在強(qiáng)堿的醇溶液中消去HX
（3）引入鹵原子
①烷烴的取代反應(yīng)
②α-H的取代反應(yīng)
③烯烴、炔烴的加成反應(yīng)（HX、X2）
④芳香烴苯環(huán)上與X2的取代反應(yīng)
⑤芳香烴側(cè)鏈上的取代反應(yīng)
⑥醇與HX的取代反應(yīng)
（4）引入羥基
①烯烴與水加成反應(yīng)
②鹵代烴的堿性水解反應(yīng)
③醛的加氫還原反應(yīng)
④酮的加氫還原反應(yīng)
⑤酯的酸性或堿性水解
⑥苯氧離子與酸反應(yīng)、
（5）引入醛基或羰基
①醇的催化氧化
②炔烴與水的加成反應(yīng)（同一個(gè)C上連接雙鍵和羥基不穩(wěn)定，異構(gòu)成穩(wěn)定的化合物）
（6）引入羧基
①羧酸鹽酸化
CH3COONa + H+→CH3COOH + Na+
②苯的同系物被酸性高錳酸鉀氧化（C上至少有一個(gè)氫原子）
③烯烴的氧化
（鏈狀）
③醛的催化氧化（醛與KMnO4、新制的Cu(OH)2懸濁液、銀氨溶液反應(yīng)酸化后生成羧酸）
④酯的水解（酸性水解不徹底，堿性水解較完全）
⑤-CN的酸性水解
CH3CH2CNCH3CH2COOH
（7）引入酯基
①酯化反應(yīng)
＋2H2O
（8）引入硝基
①硝化反應(yīng)
（9）引入醚鍵（醇的分子間脫水）
CH3CH2-OH + HO-CH2CH3 → CH3CH2OCH2CH3 + H2O
注意：
①官能團(tuán)引入順序原則：后引入官能團(tuán)的反應(yīng)條件不能與讓先引入的官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。
②官能團(tuán)的消除：新官能團(tuán)的引入是舊官能團(tuán)的消除。
7.官能團(tuán)的衍變
（1）一元合成路線
（2）二元合成路線
（3）芳香化合物合成路線
（4）改變官能團(tuán)位置
①CH3CH2CH2Cl→CH3CH＝CH2→CH3CHClCH3
②CH3CH2CH2OH →CH3CH＝CH2 →CH3CHClCH3→CH3CH(OH)CH3
（5）改變官能團(tuán)數(shù)量
CH3CH2OHCH2＝CH2ClCH2CH2ClHO—CH2CH2—OH
8.官能團(tuán)的保護(hù)
在有機(jī)合成中，含有多個(gè)官能團(tuán)的有機(jī)物在進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，非目標(biāo)官能團(tuán)也可能受到反應(yīng)試劑或條件的影響而產(chǎn)生副反應(yīng)，此時(shí)需要將該官能團(tuán)保護(hù)起來，先將其轉(zhuǎn)化為不受影響的其他官能團(tuán)，反應(yīng)完畢后再復(fù)原。常見的官能團(tuán)保護(hù)有以下幾點(diǎn)：
（1）酚羥基的保護(hù)
這里第1步與CH3I反應(yīng)將—OH轉(zhuǎn)化為—OCH3，第4步與HI反應(yīng)，再轉(zhuǎn)化—OH是防止羥基第2步被氧化。
（2）醇羥基的保護(hù)
（3）醛、酮、羰基的保護(hù)
（4）羧基的保護(hù)
（5）氨基的保護(hù)
（6）雙鍵的保護(hù)
二、有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施
1．有機(jī)合成的過程
2. 有機(jī)合成遵循的原則
（1）起始原料要價(jià)廉、易得、簡(jiǎn)單，通常采用四個(gè)碳以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。
（2）盡量選擇步驟最少的合成路線、使得反應(yīng)過程中副反應(yīng)少、產(chǎn)率高。
（3）符合“綠色化學(xué)”的要求。操作簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低，易于實(shí)現(xiàn)、原料利用率高、污染少，盡量實(shí)現(xiàn)零排放。
（4）按照一定的反應(yīng)順序和規(guī)律引入官能團(tuán)，不能臆造不存在的反應(yīng)事實(shí)。
3．有機(jī)合成的方法
（1）順合成法：其思維程序是：原料→中間產(chǎn)物→產(chǎn)品（“→”表示每一步反應(yīng)）。
①直線型
a.
b.
②平面型
a.
b.
（2）逆合成法：此法是采用逆向思維方法，從產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向已知原料，其思維程序是：
（“ ”表示逆推過程）
剖析目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)，官能團(tuán)
從目標(biāo)分子開始，逆推至中間物
逐步倒推到原料，并要考慮如何從簡(jiǎn)便的原料開始合成出目標(biāo)分子。
對(duì)目標(biāo)分子A，可能的中間物（B、C、D、E）或起始原料（F、G……O、P）。
從頭完成反應(yīng)式，重要的條件要注明，如反應(yīng)的溫度、催化劑、溶劑等。
目標(biāo)分子拆分的一般方法-割切法
割切法：從目標(biāo)分子的官能團(tuán)，可能的成斷鍵位置進(jìn)行切割，符合化學(xué)反應(yīng)事實(shí)。
（3）綜合比較法：此法是采用綜合思維的方法，將正向或逆向推導(dǎo)出的幾種合成途徑進(jìn)行比較，從而得到最佳的合成路線。
4. 設(shè)計(jì)合理的有機(jī)合成路線
第四章 生物大分子
第一節(jié) 糖類
一、糖類的組成和分類
1.定義：一般多羥基醛或多羥基酮，以及水解后能生成多羥基醛的由C、H、O組成的有機(jī)物。
糖被稱為“碳水化合物”，糖類的通式為Cn(H2O)m注意兩點(diǎn)：（糖類定義易錯(cuò)點(diǎn)）
①該通式只能說明糖類是由C、H、O三種元素組成的，并不能反映糖類的結(jié)構(gòu)；
②少數(shù)屬于糖類的物質(zhì)不一定符合此通式，如鼠李糖的分子式為C6H12O5；反之，符合這一通式的有機(jī)物不一定屬于糖類，如甲醛CH2O、乙酸C2H4O2等．
③H、O不是以H2O的形式存在
2.糖的分類：糖類根據(jù)其能否水解以及水解產(chǎn)物的多少
類別 單糖 二糖 多糖
特點(diǎn) 不能再水解成更小的糖分子 一分子二糖能水解成兩分子單糖 一分子多糖能水解成多分子單糖
化學(xué)式 C6H12O6 C12H22O11 （C6H10O5）n
常見物質(zhì) 葡萄糖、果糖 蔗糖、麥芽糖 淀粉、纖維素
二、單糖
1.葡萄糖
葡萄糖是自然界中分布最廣的單糖，因最初是從葡萄汁中分離得到而得名。
（1）結(jié)構(gòu)：
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是：CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO或CH2OH（CHOH）4CHO。
每個(gè)葡萄糖分子中含有5個(gè)羥基（—OH）和一個(gè)醛基（—CHO），是一種多羥基醛。
（2）物理性質(zhì)：無色晶體，易溶于水，水溶液有甜味。
（3）化學(xué)性質(zhì)：兼有醇和醛的化學(xué)性質(zhì)
①羥基性質(zhì)：
氧化（燃燒、催化氧化、高錳酸鉀）、消去、取代（HX、分子間脫水、酯化）、置換
a.取代反應(yīng)：
CH2OH－(CHOH)4－CHO+5CH3COOHH(CHOOCCH3)5CHO(五乙酸葡萄糖酯) + 5H2O
②醛基性質(zhì)：
氧化反應(yīng)：燃燒、催化氧化、與弱氧化劑反應(yīng)（銀氨溶液和氫氧化銅懸濁液）、高錳酸鉀溶液、溴水溶液
a.與新制的氫氧化銅懸濁液的反應(yīng)
將葡萄糖與新制的氫氧化銅懸濁液混合加熱，葡萄糖被氧化為葡萄糖酸，氫氧化銅（+2價(jià)）則被還原生成紅色的氧化亞銅（+1價(jià)）沉淀。
CH2OH(CHOH)4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOHCH2OH(CHOH)4COONa + Cu2O↓ + 3H2O
葡萄糖酸鈉 氧化亞銅
這個(gè)反應(yīng)的現(xiàn)象明顯，常被用來檢驗(yàn)病人的尿液中是否含有葡萄糖，以確定病人是否患有糖尿病。
b.與銀氨溶液反應(yīng)——銀鏡反應(yīng)
CH2OH(CHOH)4CHO + 2Ag（NH3）2OH 2Ag↓+ CH2OH(CHOH)4COONH4 + 3NH3 + H2O
③還原反應(yīng)（加成反應(yīng)）：
CH2OH－(CHOH)4－CHO + H2CH2OH－(CHOH)4－CH2OH(己六醇)
④發(fā)酵得酒精：
（2）葡萄糖的用途：
①是一種重要的營養(yǎng)物質(zhì)，它在人體組織中進(jìn)行氧化反應(yīng)，放出熱量，以供維持人體生命活動(dòng)所需要的能量；
②用于制鏡業(yè)、糖果制造業(yè)；
③用于醫(yī)藥工業(yè)．體弱多病和血糖過低的患者可通過靜脈注射葡萄糖溶液的方式來迅速補(bǔ)充營養(yǎng)
2.果糖
比蔗糖甜度高，在水果和蜂蜜中含量較高，廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)藥的生產(chǎn)中。
純凈的果糖為無色晶體，吸濕性強(qiáng)，通常為粘稠性液體，易溶于水、乙醇和乙醚。
果糖：CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CO—CH2OH多羥基酮，屬于酮糖，和葡萄糖互為同分異構(gòu)體。
3.核糖與脫氧核糖
核糖與脫氧核糖分別是生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)核糖核酸(RNA)與脫氧核糖核酸(DNA)的重要組成部分。他們都是含有5個(gè)碳原子的單糖-戊糖。
三、二糖
1.蔗糖
（1）分子式：C12H22O11
（2）物理性質(zhì)：無色晶體，易溶于水，較難溶于乙醇，甜味僅次于果糖
（3）化學(xué)性質(zhì)：無醛基，無還原性，但水解產(chǎn)物有還原性。
能水解產(chǎn)生兩種單糖
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)
（4）存在：大多數(shù)植物體中，甜菜和甘蔗中含量最豐富，最常用的甜味劑，也是自然界中分布最廣的一種二糖。
2.麥芽糖
（1）分子式: C12H22O11(與蔗糖同分異構(gòu))
（2）物理性質(zhì): 白色晶體, 易溶于水,有甜味(不及蔗糖).
（3）化學(xué)性質(zhì):
①有還原性: 能發(fā)生銀鏡反應(yīng)(分子中含有醛基),是還原性糖.
②水解反應(yīng): 產(chǎn)物為葡萄糖一種.
C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6
(麥芽糖) (葡萄糖)
（4）存在：存在于發(fā)芽的谷粒和麥芽中，甜度約為蔗糖的1/3，飴糖就是麥芽糖的粗制品
（5）制備：2(C6H10O5)n+nH2OnC12 H 22 O11
(淀粉) (麥芽糖)
四、多糖
1.多糖：能水解生成多個(gè)分子單糖的糖類。淀粉和纖維素是最重要的多糖，淀粉和纖維素的分子式可以表示為(C6H10O5)n，淀粉和纖維素分子中所包含的葡萄糖單元數(shù)目，即n值不同，所以不互為同分異構(gòu)體，二者的組成和結(jié)構(gòu)不同。
2.高分子化合物：即相對(duì)分子質(zhì)量很大的化合物，通常相對(duì)分子質(zhì)量在104以上。從結(jié)構(gòu)上來說，高分子化合物通過加聚或縮聚而成。淀粉、纖維素等則屬于天然高分子化合物。
(一)淀粉
1.結(jié)構(gòu)：淀粉是一種多糖，屬天然高分子化合物，由葡萄糖單元構(gòu)成的天然高分子化合物．n值小于纖維素（幾百-幾千）。
2.物理性質(zhì)：白色粉末，不溶于冷水，在熱水中部分溶解
3.雖然屬糖類，但它本身沒有甜味，在唾液淀粉酶的催化作用下，水解生成麥芽糖，故咀嚼后有甜味，最終水解為葡萄糖。
淀粉在體內(nèi)的水解過程：
(C6H10O5)n (C6H10O5)m C12H22O11 C6H12O6
淀粉 糊精 麥芽糖 葡萄糖
淀粉能使碘水變藍(lán)，可用碘水定性檢驗(yàn)淀粉的存在
4.化學(xué)性質(zhì)：
（1）無還原性，為非還原糖
（2）水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖
（C6H10O5）n + n H2O n C6H12O6
淀粉 葡萄糖
判斷淀粉水解程度的實(shí)驗(yàn)方法。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 結(jié)論
加入碘水 銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)
變藍(lán)色 無銀鏡生成 尚未水解
變藍(lán)色 有銀鏡生成 部分水解
不變藍(lán)色 有銀鏡生成 已完全水解
在用稀H2SO4作催化劑使蔗糖、淀粉或纖維素水解而進(jìn)行銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)前，必須加
入適量的NaOH溶液中和稀H2SO4，使溶液呈堿性，才能再加入銀氨溶液并水浴加熱。
5.存在：植物種子、塊根、谷類中。
6.用途：制造葡萄糖和酒精。
(二)纖維素
1.結(jié)構(gòu)：由葡萄糖單元構(gòu)成的天然高分子化合物。
2.物理性質(zhì)：白色、無味的固體，不溶于水和有機(jī)溶劑
3.纖維素是綠色植物通過光合作用生成的，是構(gòu)成植物細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)。一切植物中都含有纖維素，但不同的植物所含纖維素的多少不同。纖維素是白色、沒有氣味和味道的纖維狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，是一種多糖。不溶于水，但能水解，水解的最終產(chǎn)物是葡萄糖。
（C6H10O5）n + n H2O n C6H12O6
纖維素 葡萄糖
4.化學(xué)性質(zhì)：
（1）無還原性，為非還原糖
（2）水解，但比淀粉難,水解產(chǎn)生葡萄糖，催化劑：濃硫酸
（3）能發(fā)生酯化反應(yīng)：與HNO3、乙酸反應(yīng)分別生成硝酸酯、乙酸酯
5.存在：棉花、木材中
6.用途：造紙，制造硝酸纖維(火棉、膠棉)、醋酸纖維、人造絲、人造棉、炸藥。
第二節(jié) 蛋白質(zhì)
一、氨基酸
1.氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
（1）定義：羧酸分子里烴基上的氫原子被氨基取代后得到的化合物叫氨基酸。氨基酸分子中含有氨基和羧基，屬于取代羧酸。
自然界中存在的氨基酸有幾百種，但組成生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸一般只有20種。其中8種氨基酸在人體內(nèi)不能合成，必須通過食物供給，這些氨基酸稱為必需氨基酸。
（2）蛋白質(zhì)最終都水解得到α-氨基酸。指出離羧基最近的碳原子上的氫原子叫α氫原羧酸分子里的α氫原子被氨基取代的生成物叫α-氨基酸。組成蛋白質(zhì)的氨基酸幾乎都是α-氨基酸。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可以表示為：
（3）甘氨酸（α-氨基乙酸）和幾種常見的氨基酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：
（4）天然氨基酸均為無色晶體，熔點(diǎn)較高，多在200～300℃熔化時(shí)分解。一般能溶于
水，而難溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。
2.氨基酸的兩性
（1）由于氨基酸中既含有—NH2又含有—COOH，因此氨基酸表現(xiàn)出兩性。
①與酸反應(yīng)：HOOCCH2NH2+HCl→HOOCCH2NH3Cl
②與堿反應(yīng)：H2NCH2COOH+NaOH→H2NCH2COONa+H2O
3.成肽反應(yīng)
縮合反應(yīng)：氨基酸分子間能發(fā)生縮合反應(yīng)形成化合物。
縮聚反應(yīng)：
肽鍵：羧基和氨基脫水縮合形成的，連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)（—NH—CO—）稱為肽鍵。
二肽：由兩個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物（由三個(gè)或三個(gè)以上氨基酸分子縮合而成的，含多個(gè)肽鍵的化合物稱為多肽）。
氨基酸在酸或堿的存在下加熱，通過一分子的氨基與另一分子的羧基間脫去一分子水，縮合形成含有肽鍵的化合物，叫做成肽反應(yīng)。成肽反應(yīng)是分子間脫水反應(yīng)，屬于取代反應(yīng)。
一般多肽與蛋白質(zhì)在分子量上有區(qū)別。當(dāng)分子量小于10000時(shí)是多肽；當(dāng)分子量大于10000時(shí)是蛋白質(zhì)。
二、蛋白質(zhì)
1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
（1）存在：蛋白質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi)，是組成細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)．動(dòng)物的肌肉、皮膚、發(fā)、毛、蹄、角等的主要成分都是蛋白質(zhì)．植物的種子、莖中含有豐富的蛋白質(zhì)．酶、激素、細(xì)菌、抵抗疾病的抗體等，都含有蛋白質(zhì)．
（2）組成元素：C、H、O、N、S等．蛋白質(zhì)是天然高分子化合物．
（3）結(jié)構(gòu)：天然蛋白質(zhì)是由多種α—氨基酸形成的高分子化合物，其典型結(jié)構(gòu)為存在著肽鍵，即：結(jié)構(gòu)。其官能團(tuán)為：肽鍵、氨基、羧基。
（4）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是整個(gè)多肽鏈的三維構(gòu)象，它是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步折疊卷曲形成復(fù)雜的球狀分子結(jié)構(gòu)。具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈叫亞基。
蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中亞基的立體排布、亞基間的相互作用與布局稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)的兩性：蛋白質(zhì)是由氨基酸縮聚而成，但其分子中仍有多余的羧基與氨基，所以會(huì)使蛋白質(zhì)具有酸、堿性。
5.化學(xué)性質(zhì)：
（1）水解：同多肽, 肽鍵斷裂，“酸加羥基氨加氫”，得α—氨基酸
這里我們需要注意的是，不同的蛋白質(zhì)水解最終生成各種氨基酸，但只有天然蛋白質(zhì)水解均生成α-氨基酸。
（2）蛋白質(zhì)的鹽析-可逆的物理變化：向蛋白質(zhì)溶液中加入某些濃的無機(jī)輕金屬鹽溶液后，可使蛋白質(zhì)凝聚而從溶液中析出。采用多次鹽析的方法可以分離或提純蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析后，性質(zhì)不改變，析出的蛋白質(zhì)加水后又可重新溶解。因此，鹽析是可逆的。例如，向雞蛋白溶液中加入可溶鹽（(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等）的飽和溶液，有沉淀生成，再加入水，生成的沉淀又溶解。
（3）蛋白質(zhì)的變性：在某些物理因素或化學(xué)因素的影響下，蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生理功能發(fā)生改變的現(xiàn)象。
通過實(shí)驗(yàn)得出在蛋白質(zhì)溶液中加入重金屬鹽、醛或加熱均會(huì)使蛋白質(zhì)凝結(jié)成沉淀。此過程不可逆。
物理因素：加熱、加壓、攪拌、振蕩、超聲波、紫外線和放射線等；
化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、乙醇、甲醛等。
（4）顯色反應(yīng)
向蛋白質(zhì)溶液中加入濃硝酸會(huì)有白色沉淀產(chǎn)生，加熱后沉淀會(huì)變黃色。
蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)是檢驗(yàn)蛋白質(zhì)的方法之一，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是硝酸作用于含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)使它變成黃色的硝基化合物。顏色反應(yīng)是檢驗(yàn)蛋白質(zhì)的方法之一。一般蛋白質(zhì)中含有苯環(huán)。
（5）灼燒蛋白質(zhì)時(shí)，有燒焦羽毛的味．利用此性質(zhì)，可用來鑒別蛋白質(zhì)與纖維素(纖維素燃燒后，產(chǎn)生的是無味的CO2和H2O)。
三、酶
酶是一類由細(xì)胞產(chǎn)生的，對(duì)生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的有機(jī)化合物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)。
酶具有如下特點(diǎn)
（1）條件溫和，不需加熱。
（2）具有高度的專一性。
（3）具有高效催化作用，一般是普通催化劑的107倍。
第三節(jié) 核酸
一、核酸的組成
1.核酸是一類含磷的生物高分子化合物，相對(duì)分子量可達(dá)十幾萬至幾百萬。核酸在生物體的生長、繁殖、遺傳、 變異等生命現(xiàn)象中起著決定性的作用，核酸具有酸性，故而得名。
2.根據(jù)天然核酸組成中所含戊糖的不同，可分為：
脫氧核糖核酸（DNA）：生物遺傳信息的載體；還指揮著蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞的分裂和制造新的細(xì)胞。
（2）核糖核酸（RNA）：根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。
3.組成
核酸是由許多核苷酸單體形成的聚合物。
因此，核酸可以看成磷酸、戊糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成的生物大分子。
堿基與戊糖縮合形成核苷，核苷與磷酸縮合形成了組成核酸的基本單元-核苷酸，核苷酸聚合可以得到核酸：
二、核酸的結(jié)構(gòu)
1.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，有以下特點(diǎn)：
（1）由兩條多聚核苷酸鏈組成；
（2）兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)；
（3）每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)；
（4）兩條鏈上的堿基通過氫鍵作用;
（5）A-T,G-C，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。
2.RNA分子一般呈單鏈狀結(jié)構(gòu)，有以下特點(diǎn)：
（1）以核苷酸為基本構(gòu)成單位
（2）A-U,G-C，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。
三、核酸的生物功能
核酸是生物體遺傳信息的載體。有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息，被稱為基因。
RNA則主要負(fù)責(zé)傳遞、翻譯和表達(dá)DNA所攜帶的遺傳信息。在細(xì)胞繁殖分裂過程中，會(huì)發(fā)生DNA分子的復(fù)制，使核酸攜帶的遺傳信息通過DNA復(fù)制被精確地傳遞給下一代，并通過控制蛋白質(zhì)的合成來影響生物體特定性狀的發(fā)生和發(fā)育。
第五章 合成高分子
第一節(jié) 合成高分子的基本方法
一、高分子化合物
1.高分子的合成：利用有機(jī)物相互反應(yīng)的性能，得到相對(duì)分子質(zhì)量較大的高分子的過程。高分子的相對(duì)分子質(zhì)量比一般有機(jī)物大得多，通常在104以上；高分子的相對(duì)分子質(zhì)量是一個(gè)平均值。
2.描述高分子化合物分子結(jié)構(gòu)的幾個(gè)概念：結(jié)構(gòu)式、鏈節(jié)、聚合度、單體、聚合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量
聚合反應(yīng)
CH2=CH2 單體
—CH2—CH2— 鏈節(jié)
n 聚合度
高分子化合物,簡(jiǎn)稱高分子,又叫聚合物或高聚物。 n值一定時(shí)，有確定的分子組成和相對(duì)分子質(zhì)量，聚合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量=鏈節(jié)的相對(duì)分子質(zhì)量×n。 一塊高分子材料是由若干n值不同的高分子材料組成的混合物。
3.有機(jī)高分子化合物的基本性質(zhì)
（1）溶解性：線型高分子能溶解在適當(dāng)?shù)娜軇├铮芙膺^程比小分子緩慢，體型高分子則不容易溶解，只有一定程度的脹大。
（2）熱塑性和熱固性：線型高分子具有熱塑性，體型高分子具有熱固性。
（3）強(qiáng)度：高分子材料的強(qiáng)度一般都比較大。
（4）電絕緣性：高分子化合物里的原子是以共價(jià)鍵結(jié)合的，一般不易導(dǎo)電，所以是很好的電絕緣材料。此外，有的高分子材料還具有耐化學(xué)腐蝕、耐熱、耐磨、耐油、不透水等性能，但是，高分子材料也有不耐高溫、易燃燒、易老化、廢棄后不易分解等缺點(diǎn)。
二、加成聚合反應(yīng)
1.定義：由許多小分子通過加成反應(yīng)變成一個(gè)有機(jī)高分子化合物，既屬于加成反應(yīng)又屬于聚合反應(yīng)，叫做加成聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱加聚反應(yīng)。
2.加聚反應(yīng)特點(diǎn)
（1）單體必須是含有雙鍵、參鍵等不飽和鍵的化合物以及部分環(huán)狀化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等化合物。
（2）發(fā)生加聚反應(yīng)的過程中，沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成跟單體的化學(xué)組成相同。聚合物相對(duì)分子質(zhì)量為單體相對(duì)分子質(zhì)量的整數(shù)倍。
（3）加聚反應(yīng)類型
3.由單體寫高聚物：注意支鏈一定要支出去
4.由高聚物推單體
（1）
→ 單體：CH2=CH2 邊鍵沿箭頭指向匯合，箭頭相遇成新鍵，鍵尾相遇按虛線部分?jǐn)噫I成單鍵。
→單體： 凡鏈節(jié)主鏈只在C原子并存在有C=C雙鍵結(jié)構(gòu)的高聚物，其規(guī)律是“見雙鍵、四個(gè)C；無雙鍵、兩個(gè)C”劃線斷開，然后將半鍵閉合，即雙鍵互換。
（2）
鏈節(jié)主鏈 單變雙、雙變單、超過四鍵中間斷
找到高聚物的單體
單體為：NC—CH=CH2 CH2=CH—CH=CH2 CH2=CH—C6H5
三、縮合聚合反應(yīng)
1.定義：與加聚反應(yīng)不同，在生成聚合物的同時(shí)，還伴有小分子副產(chǎn)物（如：H2O等）的生成。這類由單體分子間通過縮合反應(yīng)生成高分子的反應(yīng)我們稱之為“縮聚反應(yīng)”。
（1）乙酸與乙醇酯化反應(yīng)
（2）兩個(gè)甘氨酸分子形成二肽
乙酸和乙醇分別是一元酸和一元醇，如果用二元酸和二元醇代替發(fā)生酯化反應(yīng)，如己二酸和乙二醇在酸催化下發(fā)生酯化反應(yīng)，就會(huì)得到連接成鏈的聚合物（簡(jiǎn)稱聚酯）：
2.縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)
（1）縮聚反應(yīng)的單體往往是具有雙官能團(tuán)（如—OH、—COOH、—NH2、—X及活潑氫原子等）或多官能團(tuán)的小分子；
（2）縮聚反應(yīng)生成聚合物的同時(shí)，還有小分子副產(chǎn)物（如H2O、NH3、HCl等）生成；
（3）所得聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成不同；
（4）縮聚物結(jié)構(gòu)式要在方括號(hào)外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團(tuán)（這與加聚物不同，而加聚物的端基不確定，通常用橫線“—”表示。）如：
3.縮聚反應(yīng)類型
（1）酸與醇形成的聚酯類：
（2）氨基酸脫水形成的多肽類 ：
（3）酚與醛形成酚醛樹脂
4.縮聚反應(yīng)找單體：先看它的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，分析它是通過哪一類有機(jī)化學(xué)反應(yīng)縮合的；然后根據(jù)縮合反應(yīng)中斷鍵和成鍵的特點(diǎn)，逆向分析尋找單體。
縮聚物單體的推斷方法常用“切割法”，如下圖示：
（1）斷酯結(jié)構(gòu)中的碳氧單鍵，還原成相應(yīng)的酸與醇；
（2）斷肽鍵中的碳氮單鍵，還原成相應(yīng)的氨基酸。
第二節(jié) 高分子材料
一、高分子材料的分類
1.高分子材料按照用途和性能可分為通用高分子材料和功能高分子材料。
（1）通用高分子材料：塑料、合成纖維、合成橡膠、粘合劑、涂料
（2）功能高分子材料：高分子分離膜、液晶高分子、導(dǎo)電高分子、醫(yī)用高分子、高吸水性樹脂等。
2.高分子化合物的命名
（1）合成高分子化合物一般在單體名稱前加上“聚”。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯等；如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，酚醛樹脂等。
樹脂含義：指未加工處理的聚合物。
（2）合成橡膠的名稱通常在單體名稱后加上“橡膠”。如丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。
（3）合成纖維的名稱常用“綸”。如滌綸
3.三大合成材料：塑料、合成纖維、合成橡膠
二、通用高分子材料
（一）塑料
1.塑料的組成：合成樹脂、添加劑
塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成樹脂。在塑料的組成中除了合成樹脂外，還有根據(jù)需要加入的具有某些特定用途的加工助劑以改進(jìn)其性能。如提高柔韌性的增塑劑，改進(jìn)耐熱的熱穩(wěn)定性，防止塑料老化的防老化劑，賦予塑料的著色劑等。
2.塑料的主要性能
（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)中鏈節(jié)連接方式分類，可以有線型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)，線性結(jié)構(gòu)又可分為帶支鏈和不帶支鏈的結(jié)構(gòu)。
（2）溶解性
①有機(jī)高分子化合物都不溶于水；
②線型結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子能溶解在適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑中，但溶解過程比小分子緩慢；
③而體型結(jié)構(gòu)的高分子在有機(jī)溶劑中也不易溶解，有的只是有一定程度的脹大。
（3）受熱
①線型結(jié)構(gòu)的高分子具有熱塑性。根據(jù)這一性質(zhì)制成的高分子材料具有良好的可塑性，能制成薄膜、拉成絲或壓制成各種形狀，用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活等。
②有些體型高分子一經(jīng)加工成型就不會(huì)受熱熔化，因而具有熱固性。
3.分類：
（1）熱塑性塑料—聚乙烯
聚乙烯具有廣泛的應(yīng)用，按合成方法可分為高壓法聚乙烯和低壓法聚乙烯。
②影響高分子化合物熔點(diǎn)、密度的因素：高分子鏈之間的作用力與鏈的長短有關(guān)
高分子鏈越長——相對(duì)分子質(zhì)量越大——分子間的作用力越大——熔點(diǎn)、密度越高
③熔沸點(diǎn)還與高分子鏈之間的疏密遠(yuǎn)近有關(guān)
鏈與鏈之間越密——鏈之間的作用力越大——熔點(diǎn)、密度越高
高壓聚乙烯主鏈比低壓聚乙烯短，相對(duì)分子質(zhì)量小，高壓聚乙烯主鏈帶有長短不一的支鏈，支鏈結(jié)構(gòu)有礙碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)和鏈之間的接近，鏈之間的作用力比低壓聚乙烯低，熔點(diǎn)和密度也就較低。
（2）熱固性塑料—酚醛樹脂
①組成：用酚類（如苯酚）與醛類（如甲醛）在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子化合物。
②形成：
在酸催化下，等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛反應(yīng)，苯酚鄰位或?qū)ξ坏臍湓优c甲醛的羰基加成生成鄰（或?qū)ξ唬┝u甲基苯酚，然后羥甲基苯酚之間相互脫水縮合成線型結(jié)構(gòu)高分子。
在堿催化下，等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛或過量的甲醛與苯酚反應(yīng)，生成羥甲基苯酚、二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等，然后加熱繼續(xù)反應(yīng)，就可以生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂。
③實(shí)驗(yàn)室酚醛樹脂的制備及性質(zhì)
【目的】通過甲醛和苯酚形成酚醛樹脂的過程，加深對(duì)縮聚反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。
【用品】大試管、帶有長玻璃管(約30cm)的橡皮塞、試管夾、量筒、燒杯、石棉網(wǎng)、酒精燈、溫度計(jì)、蒸發(fā)皿。
苯酚、甲醛(40％)、濃鹽酸(37％)、濃氨水(28％)。
【原理】酚醛樹脂用苯酚和甲醛為原料，在酸或堿的催化作用下縮聚而成。苯酚過量，在酸性催化劑作用下，縮聚成線型結(jié)構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂。甲醛過量，在堿性催化劑作用下，縮聚成體型結(jié)構(gòu)的熱固性酚醛樹脂。
【操作】
1．用鹽酸作為催化劑
在一個(gè)大試管里加入苯酚2g，注入3mL甲醛溶液和3滴濃鹽酸混合后，用帶有玻璃管的橡皮塞塞好，放在沸水浴里加熱約15min。待反應(yīng)物接近沸騰時(shí)，液體變成白色渾濁狀態(tài)。從水浴中取出試管，用玻璃棒攪拌反應(yīng)物，稍冷。將試管中的混合物倒入蒸發(fā)皿中，傾去上層的水，下層就是縮聚成線型結(jié)構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂（米黃色中略帶粉色）。它能溶于丙酮、乙醇等溶劑中。
2．用濃氨水作催化劑
在另一個(gè)試管里加入2.5g苯酚，注入3～4mL40％甲醛溶液，混勻后再加1mL濃氨水，振蕩混合，也用帶有玻璃管的橡皮塞塞好，水浴中加熱（裝置如圖5－1）。約15min后，試管里逐漸出現(xiàn)白色的渾濁狀態(tài)，暫停加熱。待發(fā)生的氣泡稍少時(shí)，再繼續(xù)加熱，過一會(huì)兒，就變成黏稠的半流動(dòng)性液體。將所得黏稠物倒入一瓷蒸發(fā)皿里，在50℃溫度下烘1h后，再繼續(xù)在70～80℃下烘8h，即能縮合成體型固體酚醛樹脂(淡黃色)，它不溶于任何溶劑。
分組編號(hào) 1濃鹽酸 2濃氨水
實(shí)驗(yàn)步驟 2g苯酚+3ml40%的甲醛+ 3滴濃鹽酸 苯酚+甲醛+濃氨水
沸水浴加熱15分
洗凈、烘干
產(chǎn)品外觀 淡粉紅色固體 淡黃色固體
加熱實(shí)驗(yàn) 軟化（熱塑性） 不軟化（熱固性）
酒精溶解 溶解 不溶解
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 線性結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
（3）幾種常見的塑料：
名 稱 性 能 用 途
聚 丙 烯 機(jī)械強(qiáng)度好，電絕緣性好，耐化學(xué)腐蝕，質(zhì)輕，無毒 耐油性差，低溫發(fā)脆，容易老化 可制薄膜、日常用品、 管道、包裝材料等
聚苯乙烯 電絕緣性好，透光性好，耐水、耐化學(xué)腐蝕，無毒 室溫下硬、脆，溫度較高時(shí)變軟，耐溶劑性差 可制高頻絕緣材料，電視、雷達(dá)部件，醫(yī)療衛(wèi)生用具，合成纖維、涂料，還可制成泡沫塑料用于防震、防濕、隔音、包裝墊材等
聚 甲 基 丙烯 酸 甲 酯（有機(jī)玻璃） 透光性好，質(zhì)輕，耐水，耐酸、堿，抗霉，易加工 耐磨性較差，能溶于有機(jī)溶劑 可制飛機(jī)、汽車用玻璃，光學(xué)儀器、醫(yī)療器械等
酚 醛 塑 料（俗稱電木） 絕緣性好，耐熱，抗酸 可作電工器材、汽車部件、涂料、日常用品等，用玻璃纖維增強(qiáng)的酚醛塑料可用于宇航領(lǐng)域
聚四氟乙烯 耐低溫、高溫，耐化學(xué)腐蝕，耐溶劑性好，電絕緣性好 可制電器、航空、化學(xué)、醫(yī)藥、冷凍等工業(yè)的耐腐蝕、耐高溫、耐低溫的制品
（二）纖維
1.纖維分類：
天然纖維（棉花、蠶絲、麻、羊毛）；
再生纖維（用木材、秸稈等農(nóng)副產(chǎn)品為原料經(jīng)加工處理的人造絲、人造棉）；
合成纖維（用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品等不含天然纖維的物質(zhì)為原料，經(jīng)過化學(xué)合成和加工制得的纖維）
2.合成纖維：合成纖維包括聚酯（滌綸）、聚酰胺（尼龍）、聚烯烴（腈綸、維綸、丙綸、氯綸）。
滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸被稱為合成纖維的六大綸。
3.合成纖維性能：
合成纖維工業(yè)創(chuàng)立于20世紀(jì)40年代，由于其性能優(yōu)異，原料來源豐富，價(jià)格便宜，用途廣泛，生產(chǎn)不受氣候等自然條件的限制，使其得到了非常迅速的發(fā)展。
具有強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、質(zhì)輕保暖等優(yōu)點(diǎn)。衣物、工業(yè)（隔音、隔熱、絕緣、包裝材料）漁業(yè)（漁網(wǎng)、纜繩）、醫(yī)療（輸液管、縫合線、止血棉等）、航空等都離不開合成纖維。
4.合成纖維中目前產(chǎn)量占第一位的是聚酯纖維—滌綸
滌綸是應(yīng)用最廣泛的合成纖維品種，大量用于服裝與床上用品（如運(yùn)動(dòng)服、被套、睡袋等）、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物（降落傘、飛行服、太空服），以及工業(yè)用纖維制品（過濾材料、絕緣材料、輪胎簾子線、傳送帶）等。
5.聚酰胺纖維
尼龍66的合成原理：
（三）合成橡膠
1.橡膠分類：
天然橡膠（三葉樹膠（順）、杜仲樹膠（反））；
合成橡膠（丁苯橡膠、順丁橡膠、合成天然橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠）
2.合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性，絕緣性、耐油和耐高溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活中。
3.性質(zhì)：
耐磨、耐寒、耐油、耐熱、耐燃、耐腐蝕性、耐老化等方面有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
橡膠的相對(duì)分子質(zhì)量比塑料、合成纖維都要高，一般在105—106范圍內(nèi)。
橡膠是一類具有彈性的物質(zhì)，當(dāng)施以外力時(shí)形狀將發(fā)生改變，去除外力又恢復(fù)原來的形狀。
4.共同點(diǎn)：各種高聚物分子中均存在不飽和鍵
5.丁苯橡膠是目前世界上產(chǎn)量最高的合成橡膠，它是由丁二烯和苯乙烯共聚而成的彈性體。
6.順丁橡膠：彈性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地帶使用，主要用于制造輪胎、膠鞋、膠帶等。產(chǎn)量居世界第二位。
1，3-丁二烯為原料，在催化劑存在下，得到順式聚1，3-丁二烯的線型結(jié)構(gòu)。
硫化劑的作用是打開順式聚1，3-丁二烯的雙鍵，以-S-S-鍵將順丁橡膠的線型結(jié)構(gòu)連接為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，得到既有彈性又有強(qiáng)度的橡膠。但交聯(lián)程度不宜過大，否則會(huì)失去彈性。
二、功能高分子材料
1．功能高分子材料的涵義：
功能高分子材料是指既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又有某些特殊功能的高分子材料，例如用于傳感器的形狀記憶高分子；用于吸水保水的高吸水性材料等。
2．幾種功能高分子材料：
（1）高吸水性樹脂—親水性高聚物（分子鏈帶有許多親水原子團(tuán)）合成方法
①對(duì)淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的高分子鏈上再接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力。
②以帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的烯類單體進(jìn)行聚合，得到含親水基團(tuán)的高聚物。
例如：丙烯酸鈉：
③應(yīng)用： 可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤；制作嬰兒紙尿褲。
（2）高分子材料—離子膜：
高分子分離膜的特點(diǎn)是能夠有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另一些物質(zhì)分離掉。主要應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水等廢液處理和海水淡化工程等；
分離膜功能示意圖如下：
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