高中化学选修五系列7羧酸、酯.doc

魔法化学

烃的含氧衍生物—羧酸　酯
一、羧酸、酯的结构与性质

1．羧酸
(1)概念：由烃基(或氢原子)与羧基相连构成的有机化合物，可表示为R—COOH，官能团为—COOH，饱和一元羧酸的分子通式为CnH2nO2(n≥1)。
(2)分类

(3)物理性质
①乙酸
气味：强烈刺激性气味，状态：液体，溶解性：易溶于水和乙醇。
②低级饱和一元羧酸一般易溶于水且溶解度随碳原子数的增加而降低。
(4)化学性质(以乙酸为例)
①酸的通性：
乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，在水溶液中的电离方程式为：CH3COOHH＋＋CH3COO－。

②酯化反应：
酸脱羟基，醇脱氢。CH3COOH和CH3CHOH发生酯化反应的化学方程式为：
CH3COOH＋C2HOHCH3CO18OCH2CH3＋H2O。
2．酯
(1)酯：羧酸分子羧基中的—OH被—OR取代后的产物。可简写为RCOOR′，官能团为。
(2)物理性质

(3)化学性质

特别提醒
酯的水解反应为取代反应。在酸性条件下为可逆反应；在碱性条件下，能中和产生的羧酸，反应能完全进行。
要点提取
甲酸酯与酚酯
(1)甲酸酯(HCOOR)具有醛基、酯基的双重性质；
(2)酚酯()具有酯基、酚羟基的双重性质，1 mol酚酯基能消耗2 mol NaOH。
(4)酯在生产、生活中的应用
①日常生活中的饮料、糖果和糕点等常使用酯类香料。
②酯还是重要的化工原料。
3．乙酸乙酯的制备
(1)实验原理
CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O。
(2)实验装置

(3)反应特点

(4)反应条件及其意义
①加热，主要目的是提高反应速率，其次是使生成的乙酸乙酯挥发而收集，使平衡向正反应方向移动，提高乙醇、乙酸的转化率。
②以浓硫酸作催化剂，提高反应速率。
③以浓硫酸作吸水剂，提高乙醇、乙酸的转化率。
④可适当增加乙醇的量，并有冷凝回流装置，可提高产率。
(5)注意事项
①加入试剂的顺序为C2H5OH―→浓H2SO4―→CH3COOH。
②用盛饱和Na2CO3溶液的试管收集生成的乙酸乙酯，一方面消耗蒸发出来的乙酸、溶解蒸发出来的乙醇；另一方面降低乙酸乙酯的溶解度，有利于酯的分离。
③导管不能插入到饱和Na2CO3溶液中，以防止倒吸回流现象的发生。
④加热时要用小火均匀加热，防止乙醇和乙酸大量挥发、液体剧烈沸腾。
⑤装置中的长导管起导气和冷凝回流作用。
⑥充分振荡试管，然后静置，待液体分层后，分液得到的上层液体即为乙酸乙酯。

题组一　羧酸、酯的结构特点
1、普伐他汀是一种调节血脂的药物，其结构简式如图所示(未表示出其空间构型)。下列关于普伐他汀的性质描述正确的是(双选)(　　)。

A．能与FeCl3 溶液发生显色反应
B．能使酸性KMnO4溶液褪色
C．能发生加成、取代、消去反应
D．1 mol 该物质最多可与1 mol NaOH 反应
解析　有机物分子中没有酚羟基，所以不能与FeCl3 溶液发生显色反应，A不正确；该有机物分子中有碳碳双键，有醇羟基都能被酸性KMnO4 溶液氧化而使其褪色，B正确；分子中有碳碳双键可发生加成反应，有醇羟基、酯基及羧基，可以发生取代反应，醇羟基相连碳原子邻位碳上有氢原子，可以发生消去反应，C正确；该物质分子中有一个酯基和一个羧基，所以可与氢氧化钠发生反应，其物质的量比为1:2，D不正确。
答案　BC
2、由下列5种基团中的2个不同基团两两组合，形成的有机物能与NaOH反应的有(　　)
①—OH　②—CH3　③—COOH　④　⑤—CHO
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
特别注意　HO—与—COOH相连时为H2CO3。
解题方法　①　②　③　④—⑤
组合后看物质是否存在。
答案　D
解析　两两组合形成的化合物有10种，其中—OH与—COOH 组合形成的H2CO3为无机物，不合题意。只有(甲酸)、CH3COOH、COOH、OHC—COOH 5种有机物能与NaOH反应。
3、迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质，其结构简式如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A．迷迭香酸与溴单质只能发生取代反应
B．1 mol迷迭香酸最多能和9 mol 氢气发生加成反应
C．迷迭香酸可以发生水解反应、取代反应和酯化反应
D．1 mol迷迭香酸最多能和5 mol NaOH发生反应
答案　C
解析　该有机物结构中含有酚羟基和碳碳双键，能与溴发生取代反应和加成反应，A项错；1分子迷迭香酸中含有2个苯环、1个碳碳双键，则1 mol迷迭香酸最多能和7 mol氢气发生加成反应，B项错；1分子迷迭香酸中含有4个酚羟基、1个羧基、1个酯基，则1 mol迷迭香酸最多能和6 mol NaOH发生反应，D项错。
题组二 羧酸、酯的化学性质
1、(2013·江苏，12)药物贝诺酯可由乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚在一定条件下反应制得：

下列有关叙述正确的是(　　)。
A．贝诺酯分子中有三种含氧官能团
B．可用FeCl3溶液区别乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚
C．乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚均能与NaHCO3溶液反应
D．贝诺酯与足量NaOH溶液共热，最终生成乙酰水杨酸钠和对乙酰氨基酚钠
解析　贝诺酯分子中只有酯基和肽键两种含氧官能团，A错误；对乙酰氨基酚中有酚羟基，而乙酰水杨酸中没有，可用FeCl3溶液区分，前者显紫色，正确；C项，乙酰水杨酸中含有—COOH可与NaHCO3溶液反应，而对乙酰氨基酚不能与NaHCO3溶液反应，错误；D项，贝诺酯与足量NaOH溶液共热，最终共生成三种产物：CH3COONa、错误。
答案　B
2、(2013·新课标Ⅱ，38)化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一，其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在一定条件下合成：

已知以下信息：
①A的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢；
②C—HRCH2R—CH2CH2OH；
③化合物F苯环上的一氯代物只有两种；
④通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基。
回答下列问题：
(1)A的化学名称为__________。
(2)D的结构简式为__________。
(3)E的分子式为__________。
(4)F生成G的化学方程式为____________，该反应类型为______________。
(5)I的结构简式为__________。
(6)I的同系物J比I相对分子质量小14，J的同分异构体中能同时满足如下条件：①苯环上只有两个取代基，②既能发生银镜反应，又能与饱和NaHCO3溶液反应放出CO2，共有________种(不考虑立体异构)。J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰，且峰面积比为2:2:1，写出J的这种同分异构体的结构简式__________。
解析　由信息①可知A为化学名称为2­甲基­2­氯丙烷。由信息②知B(C4H8)为再根据流程中D能与Cu(OH)2反应，从而确定C为D为E为依据信息③，且F能与Cl2在光照条件下反应，推出F为G为H为
E和H通过酯化反应生成I：。
(6)J比I少一个“CH2”原子团。
由限制条件可知J中含有一个—CHO，一个—COOH，
用—COOH在苯环上移动：，，
用—CH2COOH在苯环上移动：，
用—CH2CH2COOH在苯环上移动：，
用在苯环上移动：，
用一个—CH3在苯环上移动：，
同分异构体的种类共3×6＝18种。
根据对称性越好，氢谱的峰越少，解决最后一个空。
答案　(1)2­甲基­2­氯丙烷(或叔丁基氯)

(3)C4H8O2

3、有机物A是常用的食用油抗氧化剂，分子式为C10H12O5，可发生如下转化：

已知B的相对分子质量为60，分子中只含一个甲基。C的结构可表示为
(其中：—X、—Y均为官能团)。
请回答下列问题：
(1)根据系统命名法，B的名称为__________。
(2)官能团—X的名称为__________________________________，高聚物E的链节为
_______________________________________________________________。
(3)A的结构简式为______________。
(4)反应⑤的化学方程式为__________________________________________。
(5)C有多种同分异构体，写出其中2种符合下列要求的同分异构体的结构简式________。
Ⅰ.含有苯环　Ⅱ.能发生银镜反应　Ⅲ.不能发生水解反应
(6)从分子结构上看，A具有抗氧化作用的主要原因是__________(填字母)。
a．含有苯环　　b．含有羰基　　c．含有酚羟基
答案　(1)1­丙醇

(写出上述3个结构简式中的任意2个即可)
(6)c
解析　E为高分子化合物，则D有可能是烯烃，B是醇，结合B的相对分子质量为60可推知B为丙醇，分子中只有一个甲基，则B为CH3CH2CH2OH，D为CH2===CH—CH3，E为。C能与NaHCO3溶液反应产生气泡，则含有—COOH，与FeCl3发生显色反应，含有酚羟基，则C的结构简式只能是，则A的结构简式为。
(1)CH3CH2CH2OH的系统命名为1­丙醇。
(2)因为C只有7个碳原子，所以Y只能是—OH，X是—COOH。
(3)由反应条件可基本确定是酯的水解，A的结构简式为。
(4)该反应是—COOH与HCO的反应，产物为CO2和H2O。
(5)不发生水解反应则不含结构COO，能发生银镜反应则含有—。
(6)酚羟基具有还原性，能被O2氧化，因此A可作为抗氧化剂使用。

官能团与反应类型

二、烃的衍生物转化关系及应用

1．由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子化合物H的示意图如下所示：

请回答下列问题：
(1)写出以下物质的结构简式：A________________________________，
F__________________，C____________________。
(2)写出以下反应的反应类型：X________，Y________。
(3)写出以下反应的化学方程式：
A―→B：________________________________________________________________________；
G―→H：________________________________________________________________________。
(4)若环状酯E与NaOH水溶液共热，则发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案　(1)CH2BrCH2Br　CHCH　OHCCHO
(2)酯化反应(或取代反应)　加聚反应

解析　乙烯分子中含有碳碳双键，能和溴发生加成反应，生成1,2­二溴乙烷，则A的结构简式为CH2BrCH2Br；A在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应生成F，则F是乙炔；乙炔和氯化氢发生加成反应生成G，则G是CH2CHCl；G中含有碳碳双键，能发生加聚反应生成高分子化合物H，则H是聚氯乙烯；A也能在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成B，则B是乙二醇；乙二醇被氧化成C，则C是乙二醛；乙二醛继续被氧化，生成乙二酸，则D是乙二酸；乙二酸和乙二醇发生酯化反应生成环状酯E。
2．从冬青中提取出的有机物A可用于合成抗结肠炎药物Y及其他化学品，合成路线如下图：

根据上述信息回答：
(1)请写出Y中含氧官能团的名称：________________________________________________________________________。
(2)写出反应③的反应类型：________________________________________________________________________。
(3)写出下列反应的化学方程式：
①________________________________________________________________________。
⑥________________________________________________________________________。
(4)A的同分异构体I和J是重要的医学中间体，在浓硫酸的作用下I和J分别生成和，鉴别I和J的试剂为______________。
答案　(1)羧基、酚羟基
(2)取代反应
(3)
⑥HCHO＋4Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3＋2H2O＋6NH3＋4Ag↓
(4)FeCl3溶液或溴水
解析　(1)Y中含氧官能团的名称是酚羟基、羧基。
(2)根据已知推断H中含硝基，所以反应③的反应类型是取代反应。
(3)由反应⑦知B为甲醇，根据反应①的条件推断A中含酯基，由Y的结构简式倒推A的结构简式，所以反应①的化学方程式为液反应的化学方程式为HCHO＋4Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3＋2H2O＋6NH3＋4Ag↓。
(4)由I、J生成的产物的结构简式判断，I中含有酚羟基，J中含有醇羟基，所以区别二者的试剂是FeCl3溶液或溴水。

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