高中有机化学基础讲解

高中有机化学基础讲解

一、有机物的结构与性质

1、官能团的定义：决定有机化合物主要化学性质的原子、原子团或化学键。

原子：—X

官能原子团（基）：—OH、—CHO（醛基）、—COOH（羧基）、C6H5—

团

化学键： C=C — 、C≡ C —

2、常见的各类有机物的官能团，结构特点及主要化学性质 (1)烷烃

A) 官能团：无 ；通式：CnH2n+2；代表物：CH4

B) 结构特点：键角为109°28′，空间正四面体分子。烷烃分子中的每个C原子的四个价键也都如此。

C) 化学性质：

①取代反应（与卤素单质、在光照条件下）

CH4 + Cl2

光

光 ， ，……。 CH3Cl + HCl CH3Cl + ClCH2Cl2 + HCl 2

CO2 + 2H2O

点

②燃烧 CH4 + 2O2③热裂解 CH4

高温 C + 2H

2

隔绝空气

(2)烯烃：

C=C A) 官能团： ；通式：CnH2n(n≥2)；代表物：H2C=CH2

B) 结构特点：键角为120°。双键碳原子与其所连接的四个原子共平面。 C) 化学性质：

①加成反应（与X2、H2、HX、H2O等）

催化剂

CH2=CH2 + HXCH3CH2X

催化剂

nCH2=CH2 CH2—CH2

n ②加聚反应（与自身、其他烯烃）

CH2=CH2 + 3O点燃2CO2 + ③燃烧 2

2H2O

(3)炔烃：

A) 官能团：—C≡C— ；通式：CnH2n—2(n≥2)；代表物：HC≡CH B) 结构特点：碳碳叁键与单键间的键角为180°。两个叁键碳原子与其所连接的两个原子在同一条直线上。 C) 化学性质：（略） (4)苯及苯的同系物：

A) 通式：CnH2n—6(n≥6)；代表物： B)结构特点：苯分子中键角为120°，平面正六边形结构，6个C原子和6个H原子共平面。 C)化学性质：

①取代反应（与液溴、HNO3、H2SO4等） Fe或FeBr3 —Br

+ HBr+ Br2 浓H2SO4

+ H2O + HNO3 —60℃

②加成反应（与H2、Cl2等） Cl Cl Cl Ni 紫外线 + 3H2

△ Cl Cl Cl

(5)醇类：

A) 官能团：—OH（醇羟基）； 代表物： CH3CH2OH、HOCH2CH2OH

B) 结构特点：羟基取代链烃分子（或脂环烃分子、苯环侧链上）的氢原子而得到的产物。结构与相应的烃类似。 C) 化学性质：

①羟基氢原子被活泼金属置换的反应

2CH3CH2OH + 2Na2CH3CH2ONa +

HOCH2CH2OH + 2Na

H↑

△ ②跟氢卤酸的反应 CHCHOH + HBrCH3CH2Br + H2O 32

③催化氧化（α—H）

Cu或Ag

2CH3CH2OH + O2

△

2H2O

Cu或Ag

2CH3CHCH3 + O2

△

2H2O

OH 2CH3CHO + 2CH3CCH3 + O Cu或Ag

HOCH3CH2OH + O2△

OHC—CHO+

NaOCH2CH2ONa + H2↑

（与官能团直接相连的碳原子称为α碳原子，与α碳原子相邻的碳原子称为β碳原子，依次类推。与α碳原子、β碳原子、……相连的氢原子分别称为α氢原子、β氢原子、……）

浓 H2SO4 ④酯化反应（跟羧酸或含氧无机酸）CH3COOH + CH3CH2OH △

CH3COOCH2CH3 + H2O

(6)醛酮 O O O A) 官能团： 、HCHO 、—C—H (或—CHO)—C、— (或—CO—) ；代表物：CH3CHOCHC—CH3—3 B) 结构特点：醛基或羰基碳原子伸出的各键所成键角为120°，该碳原子跟其相连接的各原子在同一平面上。 C) 化学性质：

①加成反应（加氢、氢化或还原反应）

O OH 催化剂 催化剂

+ HCH3CHCH3 CH3CHO + H2CH3CH2OH CH 3—C—CH3 2△

△

②氧化反应（醛的还原性）

点燃 催化

2CH3CHO + 5O24CO2 + 4H2O 2CH3CHO + O22CH3COOH

△

H—C—H + 4[Ag(NH3)2OH]△

CH3CHO + 2Cu(OH)2

(7)羧酸

O (NH4)2CO3 + 4Ag↓ + 6NH3

CH3COOH + Cu2O↓ + H2O （费林反

O A) 官能团： —C—OH (或—COOH)；代表物：CH3COOH B) 结构特点：羧基上碳原子伸出的三个键所成键角为120°，该碳原子跟其相连接的各原子在同一平面上。 C) 化学性质：

2CH2CH3COONa + H2O + ①具有无机酸的通性 3COOH + Na2CO3浓 H2SO4 ②酯化反应 3COOH + CH3CH2OH CH CH3COOCH2CH3 + H2O （酸脱羟基，醇脱

△

氢） (8)酯类 O A) 官能团：—C —O—R （或—COOR）（R为烃基）； 代表物： CH3COOCH2CH3 B) 结构特点：成键情况与羧基碳原子类似

C) 化学性质：

水解反应（酸性或碱性条件下）

稀 H2SO4

CHCOOH + CHCHOH CH3COOCH2CH3 + H2O 332

△ △ CH3COOCH2CH3 + NaOH

CH3CH2OH

(9)氨基酸

CH3COONa +

CH2COOH

NH2 A) 官能团：—NH2、—COOH ； 代表物： B) 化学性质： 因为同时具有碱性基团—NH2和酸性基团—COOH，所以氨基酸具有酸性和

碱性。

3、常见糖类、蛋白质和油脂的结构和性质 (1)单糖

A) 代表物：葡萄糖、果糖（C6H12O6）

B) 结构特点：葡萄糖为多羟基醛、果糖为多羟基酮

C) 化学性质：①葡萄糖类似醛类，能发生银镜反应、费林反应等；②具有多元醇的化学性质。 (2)二糖

A) 代表物：蔗糖、麦芽糖（C12H22O11）

B) 结构特点：蔗糖含有一个葡萄糖单元和一个果糖单元，没有醛基；麦芽糖含有两个葡萄糖单元，有醛基。 C) 化学性质：

①蔗糖没有还原性；麦芽糖有还原性。 ②水解反应 +

H 2CHO H+

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C12H22O11 + H2O6126

麦芽葡萄蔗糖 果糖 葡萄

(3)多糖

A) 代表物：淀粉、纤维素 [ (C6H10O5)n ]

B) 结构特点：由多个葡萄糖单元构成的天然高分子化合物。淀粉所含的葡萄糖单元比纤维素的少。

C) 化学性质：

①淀粉遇碘变蓝。

H2SO4

(C6H nC6H12O6 ②水解反应（最终产物均为葡萄糖） 10O5)n + nH2O

△

淀粉 葡萄

(4)蛋白质

A) 结构特点：由多种不同的氨基酸缩聚而成的高分子化合物。结构中含有羧基和氨基。 B) 化学性质：

①两性：分子中存在氨基和羧基，所以具有两性。

②盐析：蛋白质溶液具有胶体的性质，加入铵盐或轻金属盐浓溶液能发生盐析。盐析是可逆的，采用多次盐析可分离和提纯蛋白质（胶体的性质）

③变性：蛋白质在热、酸、碱、重金属盐、酒精、甲醛、紫外线等作用下会发生性质改变而凝结，称为变性。变性是不可逆的，高温消毒、灭菌、重金属盐中毒都属变性。 ④颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时呈黄色。 ⑤灼烧产生烧焦羽毛气味。

⑥在酸、碱或酶的作用下水解最终生成多种α—氨基酸。 (5)油脂

A)组成：油脂是高级脂肪酸和甘油生成的酯。常温下呈液态的称为油，呈固态的称为脂，统称油脂。天然油脂属于混合物，不属于高分子化合物。 B) 代表物：

C17H35COOCC17H33COOC油酸甘油酯： H 硬脂酸甘油酯： C17H35COOCC1733COOCC17H35COOCH CHCOOCH

17

33

R1—COOCH2 C) 结构特点：油脂属于酯类。天然油脂多为混甘油酯。分子结构为： R2—COOCH R3—COOCH2

R表示饱和或不饱和链烃基。R1、R2、R3可相同也可不同，相同时为单甘油酯，不同时

为混甘油酯。 D) 化学性质：

①氢化：油脂分子中不饱和烃基上加氢。如油酸甘油酯氢化可得到硬脂酸甘油酯。 ②水解：类似酯类水解。酸性水解可用于制取高级脂肪酸和甘油。碱性水解又叫作皂化反应（生成高级脂肪酸钠），皂化后通过盐析（加入食盐）使肥皂析出（上层）。 5、重要有机化学反应的反应机理 (1)醇的催化氧化反应

[O－H2O CH3—CH—OHCH—CH—O—H┊ 3 | | ] ┄

H OH

O 3—C—H CH

说明：若醇没有α—H，则不能进行催化氧化反应。

(2)酯化反应O

浓H2 SO4

CH3—C—OH + H—O—CH2CH3 CH3COOCH2CH3 + H2O

△

说明：酸脱羟基而醇脱羟基上的氢，生成水，同时剩余部分结合生成酯。

二、有机化学反应类型

1、取代反应

指有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团取代的反应。 常见的取代反应：

⑴烃（主要是烷烃和芳香烃）的卤代反应；⑵芳香烃的硝化反应；⑶醇与氢卤酸的反应、醇的羟基氢原子被置换的反应；⑷酯类（包括油脂）的水解反应；⑸酸酐、糖类、蛋白质的水解反应。

2、加成反应

指试剂与不饱和化合物分子结合使不饱和化合物的不饱和程度降低或生成饱和化合物的反应。

常见的加成反应：⑴烯烃、炔烃、芳香族化合物、醛、酮等物质都能与氢气发生加成反应（也叫加氢反应、氢化或还原反应）；⑵烯烃、炔烃、芳香族化合物与卤素的加成反应；⑶烯烃、炔烃与水、卤化氢等的加成反应。 3、聚合反应

指由相对分子质量小的小分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。参加聚合反应的小分子叫作单体，聚合后生成的大分子叫作聚合物。 常见的聚合反应：

加聚反应：指由不饱和的相对分子质量小的小分子结合成相对分子质量大的高分子的反应。 较常见的加聚反应：

催化剂

nCH ①单烯烃的加聚反应 2=CH2CH2—CH2 n

CH2—CH2 n CH2—CH2 n

在方程式中，—CH2—CH2—叫作链节， 中n叫作聚合度，CH2=CH2叫作单体， 叫作加聚物（或高聚物）

CH3 CH3

催化剂

nCH2=C—CH2—C=CH—n CH=CH

②二烯烃的加聚反应

4、氧化和还原反应

(1)氧化反应：有机物分子中加氧或去氢的反应均为氧化反应。 常见的氧化反应：

R ①有机物使酸性高锰酸钾溶液褪色的反应。如：R—CH=CH—R′、R—C—≡C—R′、

(具有α—H)、—OH、R—CHO能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 ②醇的催化氧化（脱氢）反应

Cu或Ag Cu或Ag

2RCH2OH + O22RCHO + 2H2O

△ 2R—CH—R′+ O2△ 2R—C—R′+ 2H2O

O OH 催化

2RCOOH 醛的氧化反应2RCHO + O 2

③醛的银镜反应、费林反应（凡是分子中含有醛基或相当于醛基的结构，都可以发生此类

反应）

(2)还原反应：有机物分子中去氧或加氢的反应均为还原反应。

【习题】

1、胆固醇是人体必需的生物活性物质，分子式为C25H45O。一种胆固醇酯是液晶材料，分子式为C32H49O2，合成这种胆固醇酯的酸是( )

A. C6H13COOH B. C6H5COOH C. C7H15COOH D. C6H5CH2COOH 2、某有机物的结构简式为：

，它在一定条件下可能发生的反应有( ) HOCH2— —CH2CHO

CH2COOH

①加成 ②水解 ③酯化 ④氧化 ⑤中和

A. ②③④ B. ①③⑤ C. ①③④⑤ D. ②③④⑤ 3、维生素C的结构简式为：

HO—C C—OH

HO—CH2—CH—C=O O OH 有关它的叙述错误的是（ ）

A.是一个环状的酯类化合物 B.易起氧化及加成反应

C.可以溶解于水 D.在碱性溶液中能稳定地存在

4、A、B、C、D都是含碳、氢、氧的单官能团化合物，A水解得到B和C，B氧化可以得到C或D，D氧化也得到C。若M(X)表示X的摩尔质量，则下式正确的是（ ）

A. M(A) = M(B) + M(C) B. 2M(D) = M(B) + M(C) C. M(B) < M(D) < M(C) D. M(D) < M(B) < M(C)