3.4

羧酸

羧酸衍生物

第二課時(shí)羧酸衍生物

班級(jí)：

姓名：

小組：

小組評(píng)價(jià)：

教師評(píng)價(jià)：

【預(yù)習(xí)目標(biāo)】

預(yù)習(xí)羧酸衍生物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

【使用說(shuō)明】

1.閱讀教材74到79頁(yè)，再依據(jù)導(dǎo)學(xué)案問(wèn)題提示，進(jìn)一步研讀教材，并用鉛筆標(biāo)記問(wèn)題答案。

2.在研讀教材基礎(chǔ)上，獨(dú)立填寫(xiě)預(yù)習(xí)案，規(guī)范要書(shū)寫(xiě)。

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.能從酯基和酰胺基的成鍵方式的角度，了解酯和酰胺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類，理解酯和酰胺的化學(xué)性質(zhì)。

2.能結(jié)合乙酸乙酯和酰胺水解反應(yīng)的原理，能推理出酯類物質(zhì)水解反應(yīng)后的產(chǎn)物。

【情境導(dǎo)學(xué)】

很多鮮花和水果都是有香味的，你知道發(fā)出香味的物質(zhì)是什么嗎，學(xué)完本課，你將了解。

【預(yù)習(xí)案】

一、酯

1．酯的組成與結(jié)構(gòu)

(1)酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)寫(xiě)為。

其中：①R和R′可以相同，也可以不同。

②R是烴基，也可以是H，但R′只能是烴基。

③羧酸酯的官能團(tuán)是。

(2)飽和一元羧酸CnH2n＋1COOH與飽和一元醇CmH2m＋1OH生成酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

CnH2n＋1COOCmH2m＋1，其組成通式為

(n≥2)。

(3)命名：根據(jù)生成酯的酸和醇命名為某酸某酯。

如：CH3COOCH2CH3；

HCOOCH2CH2CH3。

2．酯的存在與物理性質(zhì)

(1)存在：酯類廣泛存在于自然界中，低級(jí)酯存在于各種水果和花草中。如蘋(píng)果里含有戊酸戊酯，菠蘿里含有丁酸乙酯，香蕉里含有乙酸異戊酯等。

(2)物理性質(zhì)

低級(jí)酯是具有

氣味的液體，密度一般比水，并難溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有機(jī)溶劑中。

【實(shí)驗(yàn)探究】

3．酯的化學(xué)性質(zhì)

(1)酯的水解反應(yīng)原理

酯化反應(yīng)形成的鍵，即酯水解反應(yīng)斷裂的鍵。請(qǐng)用化學(xué)方程式表示水解反應(yīng)的原理：。

(2)酯在酸性或堿性條件下的水解反應(yīng)

①在酸性條件下，酯的水解是可逆反應(yīng)。乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解的化學(xué)方程式為

②在堿性條件下，酯水解生成羧酸鹽和醇，水解反應(yīng)是不可逆反應(yīng)。乙酸乙酯在氫氧化鈉存在下水解的化學(xué)方程式為CH3COOC2H5＋NaOH

③酯在堿性條件下的水解程度比在酸性條件下水解程度。

【歸納總結(jié)】

酯化反應(yīng)與酯的水解反應(yīng)的比較

酯化反應(yīng)

酯的水解反應(yīng)

反應(yīng)關(guān)系

CH3COOH＋C2H5OH

CH3COOC2H5＋H2O

催化劑

濃硫酸

稀硫酸或NaOH溶液

催化劑的其他作用

吸水、提高CH3COOH和C2H5OH的轉(zhuǎn)化率

NaOH中和酯水解生成的羧酸、提高酯的水解率

加熱方式

酒精燈火焰加熱

熱水浴加熱

反應(yīng)類型

酯化反應(yīng)、取代反應(yīng)

水解反應(yīng)、取代反應(yīng)

二、油脂

1．油脂的結(jié)構(gòu)和分類

(1)概念

油脂是由

和

生成的酯，屬于酯類化合物。

(2)結(jié)構(gòu)

①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：。

②官能團(tuán)：酯基，有的在其烴基中可能含有碳碳不飽和鍵。

(3)分類

油脂

(4)常見(jiàn)高級(jí)脂肪酸

名稱

飽和脂肪酸

不飽和脂肪酸

軟脂酸

硬脂酸

油酸

亞油酸

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

C15H31COOH

C17H35COOH

C17H33COOH

C17H31COOH

思維拓展

：酯和油脂的區(qū)別

(1)酯是由酸(有機(jī)羧酸或無(wú)機(jī)含氧酸)與醇相互作用失去水分子形成的一類化合物的總稱。而油脂僅指高級(jí)脂肪酸與甘油所生成的酯，因而它是酯中特殊的一類物質(zhì)。

(2)天然油脂大多數(shù)是混合甘油酯，都是混合物，無(wú)固定的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，而一般酯類是純凈物，有固定的熔、沸點(diǎn)等。

2．油脂的性質(zhì)

(1)物理性質(zhì)

①密度：比水的。

②溶解性：難溶于，易溶于。

③熔、沸點(diǎn)：天然油脂都是混合物，沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)。

(2)化學(xué)性質(zhì)

①水解反應(yīng)

a．硬脂酸甘油酯在酸性條件下水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為

＋3H2O3C17H35COOH＋。

b．硬脂酸甘油酯在NaOH溶液中水解的化學(xué)方程式為

＋3NaOH3C17H35COONa＋。油脂在堿性溶液中的水解反應(yīng)又稱為

反應(yīng)，工業(yè)上常用來(lái)制取肥皂。

是肥皂的有效成分。

②油脂的氫化

油酸甘油酯與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)的化學(xué)方程式為

＋3H2，這一過(guò)程又稱為油脂的，也可稱為油脂的。這樣制得的油脂叫，通常又稱為。

③肥皂的制取

a．生產(chǎn)流程

b．鹽析

工業(yè)上利用油脂在堿性條件下的水解生成(肥皂的主要成分)，反應(yīng)完畢后加食鹽進(jìn)行，因?yàn)槁然c能降低高級(jí)脂肪酸鈉的溶解度，使混合液分成上下兩層，上層為高級(jí)脂肪酸鈉鹽，下層為

和的混合液。

④脂肪、油、礦物油三者的比較

物質(zhì)

油脂

礦物油

脂肪

油

組成多種高級(jí)脂肪酸的甘油酯

多種烴(石油及其分餾產(chǎn)品)

含飽和烴基多

含不飽和烴基多

性質(zhì)

固態(tài)或半固態(tài)

液態(tài)

液態(tài)

具有酯的性質(zhì)，能水解，有的油脂兼有烯烴的性質(zhì)

具有烴的性質(zhì)，不能水解

鑒別

加含酚酞的NaOH溶液，加熱，紅色變，不再分層

加含酚酞的NaOH溶液，加熱，用途

營(yíng)養(yǎng)素可食用，化工原料如制肥皂、甘油

燃料、化工原料

特別提醒?、僦参镉团c裂化汽油均含碳碳雙鍵，能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。

②區(qū)別油脂(酯)與礦物油(烴)的一般方法是加含酚酞的NaOH溶液，加熱，紅色變淺，最后不分層的為油脂(酯)，否則為礦物油(烴)。

3．甲酸酯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

甲酸酯的結(jié)構(gòu)為，分子中含有一個(gè)酯基和一個(gè)醛基，所以甲酸酯除了能發(fā)生水解反應(yīng)外，還可以發(fā)生醛的特征反應(yīng)，如

反應(yīng)、與

反應(yīng)。由此可知，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)及與新制的Cu(OH)2反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀的有醛、甲酸、甲酸酯等含有醛基的物質(zhì)。

三、酰胺

1．胺的結(jié)構(gòu)

烴基取代氨分子中的氫原子而形成的化合物叫做胺，胺也可以看作是烴分子中的原子被

所替代得到的化合物。根據(jù)取代烴基數(shù)目不同，胺有三種結(jié)構(gòu)通式：

2．胺的性質(zhì)

(1)物理性質(zhì)

低級(jí)脂肪胺，如甲胺、二甲胺和三甲胺等，在常溫下是氣體，丙胺以上是液體，十二胺以上為固體。芳香胺是無(wú)色高沸點(diǎn)的液體或低熔點(diǎn)的固體，并有毒性。

低級(jí)的伯、仲、叔胺都有較好的水溶性。

隨著碳原子數(shù)的增加，胺的水溶性逐漸下降。

(2)化學(xué)性質(zhì)(胺的堿性)

RNH2＋H2O??RNH＋OH－；

RNH2＋HCl??RNH3Cl；

RNH3Cl＋NaOH??RNH2＋NaCl＋H2O。

3．酰胺

(1)酰胺的結(jié)構(gòu)

酰胺是羧酸分子中

被

所替代得到的化合物，其結(jié)構(gòu)一般表示為，其中的叫做?；?，叫做。

(2)幾種常見(jiàn)酰胺及其名稱

N-甲基乙酰胺　　　　N，N-二甲基乙酰胺

N-甲基-N-乙基苯甲酰胺

N-甲基苯甲酰胺

(3)酰胺的性質(zhì)(水解反應(yīng))

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。

RCONH2＋H2O＋HCl；

RCONH2＋NaOH。

【課堂檢測(cè)】

1．下列有關(guān)酯的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A．密度一般比水小

B．官能團(tuán)是酯基且分子中只有一個(gè)酯基

C．低級(jí)酯多有香味

D．難溶于水

答案　B

2．在乙酸乙酯、乙醇、乙酸水溶液共存的化學(xué)平衡體系中加入含重氫的水，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，可以發(fā)現(xiàn)，除了水外，體系中含有重氫的化合物是()

A．只有乙醇

B．只有乙酸

C．乙酸乙酯、乙醇、乙酸

D．只有乙醇和乙酸

答案　D

解析　酯化反應(yīng)的原理：酸脫羥基，醇脫氫；而酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，酯化反應(yīng)生成的H—OH中的羥基來(lái)自羧酸、氫原子來(lái)自醇。向體系中加入含重氫的水，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，重水中的—OD進(jìn)入了乙酸，D原子進(jìn)入乙醇，所以最終含有重氫的化合物是乙酸和乙醇。

3．(2020·成都月考)我國(guó)學(xué)者研制了一種納米反應(yīng)器，用于催化草酸二甲酯(DMO)和氫氣反應(yīng)獲得EG。反應(yīng)過(guò)程示意圖如下：

下列說(shuō)法不正確的是()

A．Cu納米顆粒將氫氣解離成氫原子

B．反應(yīng)過(guò)程中生成了EG和甲醇

C．DMO分子中只有碳氧單鍵發(fā)生了斷裂

D．EG和甲醇不是同系物

答案　C

解析　由圖可知，氫氣轉(zhuǎn)化為H原子，Cu納米顆粒作催化劑，故A正確；DMO中C—O、C==O均斷裂，則反應(yīng)過(guò)程中生成了EG和甲醇，故B正確；DMO為草酸二甲酯，EG為乙二醇，則C—O、C==O均斷裂，故C錯(cuò)誤；EG與甲醇中—OH數(shù)目不同，二者不是同系物，故D正確。

4．(2020·黑龍江省七臺(tái)河田家炳高級(jí)中學(xué)高二期中)膽固醇是人體必需的生物活性物質(zhì)，分子式為

C27H46O，一種膽固醇酯是液晶材料，分子式為

C34H50O2，生成這種膽固醇酯的羧酸是()

A．C6H5CH2COOH

B．C6H7COOH

C．C7H5COOH

D．C6H5COOH

答案　D

解析　醇的分子式為C27H46O，酯的分子式為C34H50O2，結(jié)合酯化反應(yīng)可知C27H46O＋羧酸―→C34H50O2＋H2O，由原子守恒可知，羧酸中碳原子為34－27＝7，氫原子為50＋2－46＝6，氧原子為2＋1－1＝2，則羧酸為C6H5COOH，故選D。

5．(2020·湖南省株洲二中高二期末)對(duì)氨基苯甲酸可用甲苯為原料合成。已知：①苯環(huán)上的硝基可被還原為氨基：＋3Fe＋6HCl―→＋3FeCl2＋2H2O，產(chǎn)物苯胺還原性強(qiáng)，易被氧化；②—CH3為鄰、對(duì)位取代定位基，而—COOH為間位取代定位基。則由甲苯合成對(duì)氨基苯甲酸的步驟合理的是()

A．甲苯XY對(duì)氨基苯甲酸

B．甲苯XY對(duì)氨基苯甲酸

C．甲苯XY對(duì)氨基苯甲酸

D．甲苯XY對(duì)氨基苯甲酸

答案　A

解析　由甲苯制取產(chǎn)物時(shí)，需發(fā)生硝化反應(yīng)引入硝基，再還原得到氨基，將甲基氧化才得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化為羧基應(yīng)在硝基被還原前，否則生成的氨基也被氧化，故先將甲基氧化為羧基，再將硝基還原為氨基。—CH3為鄰、對(duì)位取代定位基；而—COOH為間位取代定位基，產(chǎn)物中的氨基在羧基的對(duì)位。如果先氧化甲基成羧基，發(fā)生硝化反應(yīng)時(shí)，硝基在羧基的間位，所以先用—CH3的對(duì)位取代效果，在甲基的對(duì)位引入硝基，再將甲基氧化成羧基，最后將硝基還原成氨基，所以步驟為甲苯XY對(duì)氨基苯甲酸，即合理選項(xiàng)為A。

6．A、B、C、D、E均為有機(jī)物，它們具有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

已知：C能與NaHCO3發(fā)生反應(yīng)，C、D相對(duì)分子質(zhì)量相等，E能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，相對(duì)分子質(zhì)量為74。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)寫(xiě)出C的名稱：__________。E中含有的官能團(tuán)(寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)：____________、____________。寫(xiě)出有機(jī)物B可能發(fā)生的兩種反應(yīng)類型：____________________。

(2)寫(xiě)出反應(yīng)②的化學(xué)方程式：______________________________________________；

該反應(yīng)加熱的目的是_____________________________________。

(3)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)______________________________________。

答案(1)甲酸　—CHO　—COOR　酯化反應(yīng)、催化氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)(寫(xiě)出兩種即可)

(2)HCOOH＋C2H5OHHCOOC2H5＋H2O　加快反應(yīng)速率，蒸出產(chǎn)物使平衡右移，提高酯的產(chǎn)量

(3)

解析　C能與NaHCO3發(fā)生反應(yīng)，說(shuō)明C中含有羧基，E能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，說(shuō)明E中含有醛基。再結(jié)合圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系及反應(yīng)條件可推知，反應(yīng)②為酯化反應(yīng)，E為甲酸某酯，且相對(duì)分子質(zhì)量為74，C、D的相對(duì)分子質(zhì)量相等，均為＝46，則C為HCOOH，D為CH3CH2OH，E為HCOOCH2CH3。由框圖轉(zhuǎn)化關(guān)系及B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可推知，A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。有機(jī)物B中含有羧基、羥基、苯環(huán)，羧基、羥基可以發(fā)生酯化反應(yīng)，即取代反應(yīng)，醇羥基可以發(fā)生消去反應(yīng)生成碳碳雙鍵，還可以被氧化為醛基，苯環(huán)可以與H2在一定條件下發(fā)生加成反應(yīng)。