化学自习室移动版

在有机物中,各类物质(同系物)都有其各自的官能团，也各有其特定的性质,而且各官能团间存在着一定的相互衍生关系(如下图所示),因而有机化学又叫官能团化学。

在进行有机物分子结构的判定、物质的推断与合成时,所需知识其实尽在各类官能团的组成、结构、性质及其衍变关系中,现摘要简述于下：

1.官能团的引入与消除

官能团的引入即官能团的生成或制备。例如

(1)－OH的引入：①烯烃与水加成， ②醛加氢还原，③卤代烃水解，④酯水解。

(2)－X的引入：①烃与X₂取代，②不饱和烃与HX或X₂加成，③醇与HX取代。

(3)双键的引入：①某些醇或卤代烃的消去，②某些醇氧化成醛或酮。

(4)－COOH的引入：①苯环上烃基侧链的氧化，②醛的氧化，③酯水解。

官能团的消除即官能团的化学转化。例如，①通过加成可消除不饱和键；②通过消去、氧化或酯化可消除羟基；③通过氧化或还原可消除醛基。

2.官能团类别的判定

例如，(1)能使溴水褪色的有机物含有不饱和键或酚羟基；(2)能发生银镜反应的物质含有醛基；(3)能与钠产生氢气的有机物含有羟基或羧基；(4)能与碳酸钠或碳酸氢钠生成二氧化碳的有机物含有羧基；(5)能与氢氧化钠反应的有机物含有酚羟基或羧基；(6)能发生酯化反应的物质含有羟基和羧基。

3.官能团数目的确定

例如，(1)可由“－CHO～2Ag”确定－CHO的数目；

(2)由“2－OH—→H₂”确定－OH的数目；

(3)由“NaOH～－COOH”确定－COOH的数目；

(4)据与H₂、X₂、HX等的加成比确定双键或三键的数目； (5)据不饱和度(缺H数)确定官能团的类别及数目：①缺2个H的有烯烃、环烷烃、醛或酮，②缺4个H的有炔烃或二烯烃，③缺8个H的有苯及其同系物，④不缺H的有烷烃、醇、醚。

4.官能团位置的确定与改变

(1)若氧化成醛或酸,则含有“－CH₂OH”；若氧化为酮，则含有“－CH－OH”；若不能被氧化，则含有“－C－OH”。

(2)由消去反应产物可确定“－OH”或“－X”的位置。

(3)由取代产物的种数可确定H的个数及碳架结构。

(4)由加氢后的碳架结构可确定“C=C”或“C≡C”的位置。

通过某种手段(结合信息)可改变官能团的位置。

5.官能团的保护与解保护

官能团间只要能相互衍变,必要时就可以把某官能团消除,并随时在原位置引入该官能团,以实现其他官能团的转化而不影响该官能团。

6.官能团数目的增减

利用官能团间的衍生关系,可实现某些官能团数目的增减。例如,利用下列转化关系,可使一卤代烃或一元醇或一元醛分别转化为二卤代烃或二元醇或二元醛：

7.有机物增减碳链及成环

可增加碳链的反应有：含不饱和双键或三键的有机物与HCN的加成、酯化反应、聚合(加聚、缩聚)反应、信息给出等。

可减少碳链的反应有：烃的裂化和裂解、苯的同系物氧化、酯水解、聚合物解聚、烯烃臭氧分解、葡萄糖在酒化酶作用下分解为乙醇等。

可成环的反应有：不饱和有机物(双烯、炔、醛等)聚合、二元醇分子间及分子内脱水、羟基酸分子间及分子内脱水、氨基酸分子间及分子内脱水、二元酸与二元醇酯化等。

8.有机物合成路线的选择与评价

实现官能团间的转化,可有多种途径,可以是题中给出的,也可以是根据已有知识或所给信息自行设计的。无论何种途径,都要从有关官能团的类别、位置、衍生关系、反应条件、原料的来源、产率、操作、安全、环境保护等多角度进行分析与评估,优选出符合题意的方案。

9.鉴别有机物时的常用试剂

有溴水、酸性高锰酸钾溶液、氯化铁溶液、氢氧化铜悬浊液、银氨溶液等。用水(溶液)作为鉴别试剂时，要特别注意有机物的溶解性及密度。

10.有机物间的式量关系

(1)由M(O)=M(CH₄)知：①M(C_n酸或酯)=M(C_n+1醇)。如,甲酸与乙醇、乙酸与丙醇、丙烯酸与丁烯醇、苯甲酸与苯乙醇等。②M(C_n烷烃)=M(C_n-1醛)或M(C_n醛)= M(C_n烷烃)+14。如，M(乙烷)= M(甲醛)= M(乙醛)－14。

(2)由饱和一元羧酸(CnH₂nO₂)和醛(C_nH_2nO)的通式知：

①M(C_2n酸或酯)=2M(C_n醛),且该羧酸和醛的最简式相同。如,M(乙酸)=2M(甲醛)、M(丁酸)=2M(乙醛)。

②M(C_3n苯及其同系物)=3M(C_n炔) ,且二者的最简式相同。如，M(苯)=3M(乙炔)、M(丙苯)=3M(丙炔)。

(4)在酯化反应中

①若发生n元酯化,则M(酯)= M(酸)+M(醇)+ n M(水)；若还具有以下转化关系：

则M(酯)>M(酸)>M(醇)>M(醛),且M(酸)=M(醛)+16、M(酸)=M(醇)+14、M(醇)=M(醛)+2、M(酯)=2M(酸)-32= 2M(醇)-4=2M(醛)。

②若为“某醇+乙酸→乙酸某酯”,则每形成一个酯基，由醇到酯式量增加42(引入一个羰基和一个－CH₂－)；

若为“某醇+甲酸→甲酸某酯”,则每形成一个酯基，由醇到酯式量增加28(引入一个羰基)；

若为“某酸+乙醇→某酸乙酯”,则每形成一个酯基，由酸到酯式量增加28(引入两个―CH₂―)；

若为“某酸+甲醇→某酸甲酯”,则每形成一个酯基，由酸到酯式量增加14(引入一个―CH₂―)。