高二化学 有机物的总结

有机物是有机化合物的简称，所有的有机物都含有碳元素。但是并非所有含碳的化合物都是有机化合物，比如CO,CO2。除了碳元素外有机物还可能含有其他几种元素。如H、N、S等。虽然组成有机物的元素就那么几种（碳最重要），但到现在人类却已经发现了超过3000万种有机物。而它们的特性更是千变万化。因此，有机化学是化学中一个相当重要的研究范畴。

甲烷

甲烷分子式CH4。最简单的有机化合物。甲烷是没有颜色、没有气味的气体，沸点-161.4℃，比空气轻，它是极难溶于水的可燃性气体。甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花会发生爆炸。化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反应。

甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

413kJ/mol、109°28′，甲烷分子是正四面体空间构型，上面的结构式只是表示分子里各原子的连接情况，并不能真实表示各原子的空间相对位置。

甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时脱离，可致窒息死亡。皮肤接触液化本品，可致冻伤。

烯烃

烯烃是指含有C=C键（碳-碳双键）（烯键）的碳氢化合物。属于不饱和烃，分为链烯烃与环烯烃。按含双键的多少分别称单烯烃、二烯烃等。

链单烯烃分子通式为CnH2n，常温下C2—C5为气体,是非极性分子，不溶或微溶于水。双键基团是烯烃分子中的功能基团，具有反应活性，可发生氢化、卤化、水合、卤氢化、次卤酸化、硫酸酯化、环氧化、聚合等加成反应，还可氧化发生双键的断裂，生成醛、羧酸等。

可由卤代烷与氢氧化钠反应制得：

RCH2CH2X + NaOH —— RHC=CH2 + NaX + H2O （X为氯、溴、碘）

也可由醇失水或由邻二卤代烷与锌反应制得。小分子烯烃主要来自石油裂解气。环烯烃在植物精油中存在较多，许多可用作香料。 烯类是有机合成中的重要基础原料，用于制聚烯烃和合成橡胶。

炔烃

炔烃是一种有机化合物。属于不饱和烃。其官能团为碳碳三键(C≡C)。通式为CnH2n-2简单的炔烃化合物有乙炔(C2H2)，丙炔(C3H4)等。因为乙炔在燃烧时放出大量的热，炔常被用来做焊接时的原料。

乙炔用电石和水制取。

CaC2+H2O→C2H2+CaO

苯

最简单的芳烃。分子式C6H6。为有机化学工业的基本原料之一。无色、易燃、有特殊气味的液体。熔点5.5℃，沸 点80.1℃，相对密度0.8765 （20／4℃）。在水中的溶解度很小，能与乙醇、乙醚、二硫化碳等有机溶剂混溶。能与水生成恒沸混合物，沸点为69.25℃，含苯 91.2％。因此，在有水生成的反应中常加苯蒸馏，以将水带出。苯在燃烧时产生浓烟。苯是一种无色、具有特殊芳香气味的液体，能与醇、醚、丙酮和四氯化碳互溶，微溶于水。苯具有易挥发、易燃的特点，其蒸气有爆炸性。经常接触苯，皮肤可因脱脂而变干燥，脱屑，有的出现过敏性湿疹。长期吸入苯能导致再生障碍性贫血。

卤代反应

反应过程中，卤素分子在苯和催化剂的共同作用下异裂，X+进攻苯环，X-与催化剂结合。

以溴为例：反应需要加入铁粉，铁在溴作用下先生成三溴化铁。

在工业上，卤代苯中以氯和溴的取代物最为重要。

硝化反应

苯和硝酸在浓硫酸作催化剂的条件下可生成硝基苯

硝化反应是一个强烈的放热反应，很容易生成一取代物，但是进一步反应速度较慢。

磺化反应

用浓硫酸或者发烟硫酸在较高温度下可以将苯磺化成苯磺酸。

苯环上引入一个磺酸基后反应能力下降，不易进一步磺化，需要更高的温度才能引入第二、第三个磺酸基。这说明硝基、磺酸基都是钝化基团，即妨碍再次亲电取代进行的基团。

烷基化反应

在AlCl3催化下苯环上的氢原子可以被烷基(烯烃)取代生成烷基苯，这种反应称为烷基化反应，又称为傅-克烷基化反应。例如与乙烯烷基化生成乙苯

在反应过程中，R基可能会发生重排：如1-氯丙烷与苯反应生成异丙苯，这是由于自由基总是趋向稳定的构型。

加成反应

苯环虽然很稳定，但是在一定条件下也能够发生双键的加成反应。通常经过催化加氢，镍作催化剂，苯可以生成环己烷。

此外由苯生成六氯环己烷（六六六）的反应可以在紫外线照射的条件下，由苯和氯气加成而得。

氧化反应

苯和其他的烃一样，都能燃烧。当氧气充足时，产物为二氧化碳和水。

但是在一般条件下，苯不能被强氧化剂所氧化。但是在氧化钼等催化剂存在下，与空气中的氧反应，苯可以选择性的氧化成顺丁烯二酸酐。这是屈指可数的几种能破坏苯的六元碳环系的反应之一。（马来酸酐是五元杂环。）

这是一个强烈的放热反应。

卤代烃

卤代烃

卤代烃

halohydrocarbon

烃分子中的氢原子被卤素（氟、氯、溴、碘）取代后生成的化合物。

命名根据取代卤素的不同，分别称为氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃；也可根据分子中卤素原子的多少分为一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃；也可根据烃基的不同分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香卤代烃等。此外，还可根据与卤原子直接相连碳原子的不同，分为一级卤代烃RCH2X、二级卤代烃R2CHX和三级卤代烃 R3CX。

性质 基本上与烃相似，低级的是气体或液体，高级的是固体。它们的沸点随分子中碳原子和卤素原子数目的增加（氟代烃除外）和卤素原子序数的增大而升高。

卤代烷中的卤素容易被—OH、—OR、—CN、NH3或H2NR取代，生成相应的醇、醚、腈、胺等化合物。

醇

其分子通式为CnH2n+1 OH

alcohols

烃分子中一个或几个氢被羟基取代而生成的一类有机化合物。芳香烃的环上的氢被羟基取代而生成的化合物不属醇类而属酚类。

一般醇为无色液体或固体，含碳原子数低于12的一元正碳醇是液体，12或更多的是固体，多元醇（如甘油）是糖浆状物质。一元醇溶于有机溶剂，三个碳以下的醇溶于水。低级醇的熔点和沸点比同碳原子数的烃高得多，这是由于醇分子中有氢键存在，发生缔合作用。

当有机醇中的羟基被巯基取代时,可称为硫醇,结构通式如图,可称为硫醇.硫醇的化学性质与醇有很多相似之处,醇与醇能生成醚,同样,硫醇与硫醇生成的是硫醚.

在铜催化和加热的条件下脱2H生成醛（链端）或酮（链中）

醛

醛的通式为R-CHO，-CHO为醛基。

醛基是羰基(-CO-)和一个氢连接而成的基团。

醛的反应老考，有银镜反应、有和新制氢氧化铜反应出砖红色沉淀等，都是被氧化生成有机酸。

有机酸

有机酸类 （Organic acids）是分子结构中含有羧基（一COOH）的化合物。

有酸的通性。

可以和醇或酚类酯化。

酚

酚(phenol)，通式为ArOH，是芳香烃环上的氢被羟基(—OH)取代的一类芳香族化合物。最简单的酚为苯酚。

分类

依分子中羟基数分为一元酚、二元酚及多元酚；

羟基在萘环上的称为萘酚，在蒽环上称为蒽酚。

酸性

与普通的醇不同，由于受到芳香环的影响，酚上的羟基(酚羟基)有弱酸性，酸性比醇羟基强。

如苯酚(C6H5OH)自身在水中的电离:

酚可与强碱生成酚盐，如苯酚钠。

易被氧化

在空气中无色的晶体酚易被氧化为红色或粉红色的醌。

配合物

酚在溶液中与三氯化铁可形成配合物，并呈现蓝紫色，可以鉴定三氯化铁或酚。

反应

酚羟基的邻对位易发生各种亲电取代反应；

酚羟基可发生烷基化及酰基化反应。

制备

酚一般可由芳烃磺化后经碱熔融制得；

酚也可由卤代芳烃与碱在高温高压催化下反应制得；

芳香伯胺经重氮盐水解也可制得酚。

七、有机反应类型与对应物质类别

1．取代反应

（1）定义：

有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。

（2）能发生取代反应的物质：

①烷烃：光照条件下与X2取代；

②芳香烃：Fe(FeX3)条件下与X2发生苯环上的取代；与浓硝酸浓硫酸在50～60℃水浴下的硝化反应；与浓硫酸在70～80℃水浴条件下的磺化反应；在光照下与X2发生烷基上的取代；

③醇：与HX取代；与含氧酸酯化；分子间脱水；

注：醇与钠的反应归入置换反应。

④酚：与浓溴水生成2,4,6－三溴苯酚；与浓硝酸生成2,4,6－三硝基苯酚；

注：液态酚与钠的反应仍属于置换反应。

⑤酯：酯的水解；

⑥羧酸：羧酸的酯化反应；

⑦卤代烃：与NaOH溶液共热水解。

（3）典型反应

CH4+Cl2 CH3Cl+HCl

CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O

CH3CH2OH+HOCH2CH3 CH3CH2OCH2CH3

2．加成反应

（1）定义：

有机物分子里不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成别的物质。

（2）能发生加成反应的物质，包括含C＝C、C C、－CHO、羰基、苯环的物质，具体如下：

①烯烃：与H2、X2、HX、H2O、HCN等加成；

②炔烃：与H2、X2、HX、H2O、HCN等加成；

③苯及同系物：与H2在Ni催化下加成、与Cl2在紫外光下加成；

④醛：与HCN、H2等；

⑤酮：H2；

⑥还原性糖：H2；

⑦油酸、油酸盐、油酸某酯、油(不饱和高级脂肪酸甘油酯)的加成：H2、H2O、X2等；

⑧不饱和烃的衍生物，如卤代烯烃、卤代炔烃、烯醇、烯醛、烯酸、烯酸酯、烯酸盐等等。

说明：

一般饱和羧酸、饱和酯不发生加成反应。

（3）典型反应

CH2=CH2+Br2→CH2Br—CH2Br

3．加聚反应

（1）定义：

通过加成聚合反应形成高分子化合物。

（2）特征：①是含C=C双键物质的性质。②生成物只有高分子化合物。

（3）能发生加聚反应的物质：烯、二烯、含C=C的其他类物质。

（4）典型反应

4．缩聚反应

（1）定义： 通过缩合（缩去HX、H2O、NH3等）反应生成高分子化合物的反应。

（2）特征：生成高分子化合物和小分子物质。

（3）能发生缩聚反应的物质

①苯酚与甲醛 ②二元醇与二元酸 ③羟基羧酸 ④氨基酸 ⑤葡萄糖

（4）典型反应

说明：

(1)加聚反应与缩聚反应，是合成高分子化合物的两大反应，但区别很大。

(2)加聚反应是由不饱和的单体聚合成高分子的反应，其产物只有一种高分子化合物。

(3)参加缩聚反应的单体一般含有两种或两种以上能相互作用的官能团(或两个或两个以上易断裂的共价键)的化合物，产物中除一种高分子化合物外，还生成有小分子．如H2O、HCl、NH3等。链节的组成与参加反应的任何一种单体均不相同。

(4)从反应机理上看，加聚反应是不饱和分子中的双键发生的，实质还是加成反应。双键是发生加聚反应的内因。缩聚反应是通过单体中的官能团相互作用经缩合生成小分子，同时又聚合成大分子的双线反应。发生缩聚反应的内因是相互能作用的官能团(或较活动的原子)。

(5)发生加聚反应的单体不一定是一种物质。也可以是两种或两种以上。如丁苯橡胶就是由单体1，3—丁二烯和苯乙烯加聚而成，缩聚反应的单体不一定就是两种，也有一种的，如单糖缩聚成多糖、氨基酸缩聚成多肽，也可以是两种以上的。

5．消去反应

(1)定义：

从一个有机分子中脱去小分子(如H2O，HX等)，而生成不饱和化合物(含双键或叁键)的反应。

(2)能发生消去反应的物质：醇、卤代烃。

(3)典型反应

6．氧化反应

（1）含义：有机物去H或加O的反应．

（2）类型：

①在空气或氧气中燃烧。

②在催化剂存在时被氧气氧化。如：

③有机物被某些非O2的氧化剂氧化。包括：

a.能被酸性KMnO4氧化的是含C＝C、C C、－CHO及部分含－OH的物质，具体包括：

烯、炔、二烯、油脂（含C=C）、苯的同系物、酚、醛、葡萄糖、部分醇等。

说明：

饱和的羧酸、饱和的酯一般不能被酸性高锰酸钾氧化。

b.能被银氨溶液或新制备的Cu(OH)2悬浊液氧化的是含－CHO的物质，包括：

醛类、甲酸及甲酸酯、甲酸盐、葡萄糖、麦芽糖。

RCHO+2Cu(OH)2 RCOOH+Cu2O↓+2H2O

7．还原反应

（1）含义：有机物加H去O的反应。

（2）类型：含C＝C、C C、－CHO、羰基、苯环的物质，包括：

烯、二烯、炔、芳香族化合物、油脂、醛、甲酸及其盐和酯、酮、葡萄糖、麦芽糖等。如：

8．酯化反应（属于取代反应）

（1）定义：酸跟醇起作用，生成酯和水的反应。

（2）能发生酯化反应的物质：羧酸与醇、无机含氧酸与醇、无机含氧酸与纤维素。

（3）典型反应

9．水解反应（属于取代反应）

（1）反应特征：有水参加反应，有机物分解成较小的分子。

（2）能够水解的物质：碳化钙等、

CH3COOC2H5+NaOH CH3COONa+CH3CH2OH

注：

其他水解的物质有CaC2、Al2S3、弱酸根、弱碱的阳离子等。举例如下：

CaC2+2H2O Ca(OH)2↓+H2O

Al2S3+6H2O＝2Al(OH)3↓+3H2S↑

Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+

CO32-+H2O HCO3-+OH-

10. 其它反应

①有机物跟钠反应

②碳化

③氨基酸的两性

④低聚合：

八、常见有机物的鉴别

常见有机物的鉴别试剂、反应现象(或能否反应)如下表：(注：能反应的打“√”，不能反应的略)

碳碳双键 碳碳叁键 甲苯 卤代烃 醇 苯酚 醛 甲酸 乙酸 甲酸酯 葡萄糖 淀粉 蛋白质

Na √ √ √ √

NaOH 水解后加硝酸银 √ √ √ 水解 √

Na2CO3 √ √ √

NaHCO3 √ √

Br2水 √ √ 萃取 白色沉淀 √ √ √ √

H+、KMnO4 √ √ √ 伯仲醇可以 √ √ √ √ √

石芯试剂 √ √

银氨溶液 √ √ √ √

新制Cu(OH)2 常温 溶解 溶解 √

加热 √ √ √ √

FeCl3 √

I2水 √

说明：

能使溴水、H+、KMnO4溶液褪色，且能发生银镜反应的还有葡萄糖溶液。

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