剖析反應(yīng)規(guī)律 構(gòu)建有機(jī)反應(yīng)模板

周維清

摘 要：剖析了中學(xué)教材中重要的有機(jī)反應(yīng)的規(guī)律，構(gòu)建每類反應(yīng)的模板，以便學(xué)生能快速準(zhǔn)確地書寫有機(jī)反應(yīng)方程式.

關(guān)鍵詞：模板;反應(yīng)規(guī)律;有機(jī)化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2022）04-0136-04

1 加成反應(yīng)

有機(jī)物分子中雙鍵（或三鍵）兩端的原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)叫做加成反應(yīng).反應(yīng)時(shí)雙鍵或叁鍵斷裂一條鍵形成2個(gè)“半鍵”，半鍵與其他原子或原子團(tuán)直接相接形成新的化合物即“斷一加二、合而為一”.中學(xué)階段出現(xiàn)的能發(fā)生加成反應(yīng)的官能團(tuán)為：

（1）CC、CC

與H2、X2、HX、H2O等加成.

反應(yīng)模板為：

例如

（2）苯環(huán)、COH、CCOC（酮羰基）與H2加成.如：

+3H2催化劑△

CORH+H2催化劑△RCH2OH

注：①羧酸CROOH

、酯CROOR′中的CO中學(xué)階段一般不考慮加成反應(yīng).

②CC、CC

既能與H2加成，也能與Br2、H2O加成，而醛酮中的CO一般考慮與H2加成.

③除碳碳雙鍵、碳碳三鍵與鹵素單質(zhì)（如溴水、Br2/CCl4等）直接反應(yīng)外，與其他物質(zhì)如H2O、H2、HX等反應(yīng)一般條件為催化劑.

2 消去反應(yīng)

有機(jī)化合物在一定條件下，從一個(gè)分子中脫去一個(gè)小分子（如H2O、HBr等）而生成不飽和（含雙鍵或叁鍵）化合物的反應(yīng)叫消去反應(yīng).理解時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是分子內(nèi)脫小分子;二是有新的不飽和鍵（如CC、CC）生成.能夠發(fā)生消去反應(yīng)的官能團(tuán)有鹵原子和醇羥基，但都是有條件的：

2.1 內(nèi)部條件

與—X（或—OH）相連的碳的鄰位碳原子上必須有H，如CH3OH、CH3Cl、 C

R1R3R2CH2Cl、Br、OH

等因結(jié)構(gòu)特殊性不能發(fā)生消去反應(yīng).

2.2 外部條件

鹵原子應(yīng)在強(qiáng)堿（如NaOH）的醇溶液且加熱的條件下發(fā)生消去，而醇羥基在熱的濃H2SO4中發(fā)生消去.

反應(yīng)模板為：

CXCH+NaOH醇△

CC+NaX+H2O

COHCH+NaOH濃硫酸△（或170℃）

CC+H2O

由此看出消去反應(yīng)的規(guī)律：—X（或—OH）與連接—X（或—OH）的碳的鄰位碳上的H結(jié)合成HX（或H2O）脫去而形成不飽和化合物即“鄰碳去H”.

3 聚合反應(yīng)

由相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對(duì)分子質(zhì)量大的高分子的反應(yīng)叫聚合反應(yīng).參加聚合的小分子叫做單體，聚合后的大分子叫聚合物.根據(jù)聚合方式分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng).

3.1 加聚反應(yīng)

由不飽和相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子結(jié)合成高聚物的反應(yīng).這類反應(yīng)是由許多不飽和小分子間彼此加成而實(shí)現(xiàn)的，故加聚反應(yīng)中沒有小分子生成.在中學(xué)階段主要考查CC的加聚，實(shí)質(zhì)上是碳碳雙鍵的自身加成.可利用下列方法書寫方程式或判斷加聚產(chǎn)物：（1）含一個(gè)CC的單體聚合時(shí)，把所給的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式改寫成分布在雙鍵上下兩側(cè)的結(jié)構(gòu)式，然后“雙鍵變單鍵，兩頭伸出手，括號(hào)括起來”，反應(yīng)模板為

（2）含共軛雙鍵（CCCC）的單體聚合時(shí)，破兩頭移中間而形成高聚物.如：

nCH2CHCHCH2一定條件

（3）不同單烯烴加聚：把兩物質(zhì)中雙鍵寫在一排，其余原子或原子團(tuán)在上下兩邊，然后“兩頭伸出手，中間連接起來，加括號(hào)和n”，步驟如下：

R1CHCH2與

R2CHCHR3

HCR1CH2 HCR2CHR3

HCR1CH2HCR2CHR3

3.2 縮聚反應(yīng)

單體間相互反應(yīng)生成高聚物，同時(shí)還生成小分子（如H2O）的反應(yīng).中學(xué)常見的縮聚反應(yīng)主要是通過酯化或成肽聚合在一起的，因縮聚時(shí)兩端的原子或原子團(tuán)不能完全失去，故按以下模式書寫縮聚產(chǎn)物：

（1）把分子中的-COOH和—OH（或—NH2）通過旋轉(zhuǎn)寫在一排上;

（2）打“[ ]”，“—COOH”中的“—OH”、“—OH”或“—NH2”中的一個(gè)“H”在括號(hào)外;

（3）若為兩種物質(zhì)反應(yīng)，中間通過酯化或成肽的規(guī)律連接在一起.

反應(yīng)模板為：

①二元醇（氨）與二元酸生成聚酯，如：

②羥基酸自身縮聚成聚酯，如：

③氨基酸縮聚

nRCHNH2COOH催化劑NHCHRCO

+nH2O

4 酯化反應(yīng)

酸和醇起作用生成酯和水的反應(yīng)稱為酯化反應(yīng).反應(yīng)條件：濃H2SO4，加熱;反應(yīng)特征：可逆反應(yīng);反應(yīng)規(guī)律：一般是酸失羥基醇失氫

5 酯的水解反應(yīng)

酯在酸性或堿性條件下均能發(fā)生水解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)酯基中碳氧單鍵斷裂，然后碳氧雙鍵接羥基，氧原子接氫;在堿性條件下形成的羧基與NaOH進(jìn)一步反應(yīng)生成羧酸鹽和水，若酯基中氧原子直接與苯環(huán)相連，則水解生成的酚羥基又與NaOH反應(yīng).通式為：

6 醇的催化氧化

醇的催化氧化實(shí)質(zhì)是在Cu或Ag的催化作用下脫去分子內(nèi)羥基氫和與羥基相連碳原子上的氫而形成

CO，脫去的2個(gè)H 與O結(jié)合成H2O即“同碳去H”.反應(yīng)模板為：

CH2OH+O2Cu或Ag△CO2+2H2O

由此可以看出：

①與—OH相連的碳上有2個(gè)或3個(gè)H（即—OH在鏈端的碳原子上）氧化得醛;

②與—OH相連的碳上有1個(gè)H（即—OH在中間碳上）氧化得酮;

③與—OH相連的碳上無H不能發(fā)生催化氧化.

7 醛的氧化反應(yīng)

7.1 銀鏡反應(yīng)模板

R—CHO+2Ag（NH3）2OH△

H2O+2Ag↓+3NH3+RCOONH4

（一個(gè)—CHO水銀氨123）

7.2 與新制的Cu（OH）2反應(yīng)模板

R—CHO+2Cu（OH）2+NaOH加熱

Cu2O↓+RCOONa+3H2O

7.3 醛的催化氧化

—CHO與O2在催化劑的作用下加熱時(shí)碳?xì)滏I斷裂，然后在C、H之間接上O即形成—COOH，反應(yīng)模板為：

CO2H+O2催化劑△CO2OH

8 鹵代烴的水解反應(yīng)

鹵代烴在強(qiáng)堿（如NaOH、KOH等）的水溶液中，鹵原子能被羥基所取代.所有的鹵代烴都能發(fā)生水解反應(yīng)，只是反應(yīng)的難易程度不同.

反應(yīng)通式：

R—X+NaOHH2O△R—OH+NaX

9 酚與濃溴水的取代反應(yīng)

由于受羥基的影響，苯環(huán)上羥基的鄰對(duì)位上的氫變得非?；钴S，反應(yīng)時(shí)溴原子取代羥基的鄰、對(duì)位上的H.如：

OH+3Br2（濃溴水）

BrBrOHBr↓+3HBr

10 中和反應(yīng)

含有—COOH、酚羥基的有機(jī)物與NaOH能發(fā)生中和反應(yīng).

除以上反應(yīng)外，還應(yīng)注意兩個(gè)重要反應(yīng)：能與NaHCO3反應(yīng)放出CO2的僅有—COOH;苯酚鈉溶液與CO2反應(yīng)只能生成HCO-3.在書寫具體的反應(yīng)過程中，應(yīng)看清楚有機(jī)物存在哪些官能團(tuán)，可能發(fā)生那些反應(yīng)，切忌只看到主要反應(yīng)，忽略其他連帶反應(yīng).如：HOOCCHBrCH3與NaOH醇溶液的反應(yīng)就容易漏寫—COOH與NaOH的反應(yīng).

練習(xí)：寫出下列有機(jī)反應(yīng)的化學(xué)方程式.

（1）（2016全國(guó)卷1）HOOC（CH2）4COOH與HOCH2CH2CH2CH2OH生成高分子化合物

（2）（2016全國(guó)卷2） CH2CCH2ClCN與氫氧化鈉溶液反應(yīng)

（3）（2016北京卷）CHCH3CHCOOC2H5酸性條件水解

（4）（2016四川卷） CH3CH（COOH）2與足量的甲醇反應(yīng)

參考文獻(xiàn)：

[1] 人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)

[M].北京：人民教育出版社，2010.

[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]