有機物分子中原子或原子團相互影響的考查

王淑嫻

(山東省濟南市章丘中學(xué))

有機物分子中都含有碳原子,同時還有其他原子或原子團,有機物的化學(xué)性質(zhì)主要由有機分子中的官能團決定,但由于有機物分子中的原子或原子團相互影響,使得含有相同官能團的有機物可能具有不同的化學(xué)性質(zhì),這是高考中?？嫉闹R點.

1 烷烴及苯的同系物的性質(zhì)比較

烷烴和苯可以發(fā)生取代反應(yīng)和氧化反應(yīng),但不能使酸性KMnO4溶液褪色,當(dāng)烴基連在苯環(huán)上時,性質(zhì)就發(fā)生了變化,如表1所示.

表1

例1組成有機物的原子或原子團之間會產(chǎn)生相互影響而使其性質(zhì)發(fā)生改變,對比甲烷、苯和甲苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),下列推測正確的是( ).

A.甲苯是苯的同系物,所以化學(xué)反應(yīng)只能發(fā)生在苯環(huán)上不能發(fā)生在甲基上

B.甲苯可以被酸性高錳酸鉀氧化為苯甲酸,說明苯環(huán)對甲基的影響使甲基活性增強

C.甲苯可以在甲基的鄰對位發(fā)生取代反應(yīng),說明甲基使苯環(huán)的活性減弱了

D.苯和濃硝酸、濃硫酸混合物在100～110 ℃才能生成二硝基苯,而甲苯在50～60 ℃時即可生成三硝基甲苯,說明苯環(huán)對甲基產(chǎn)生了影響

解析

甲苯和苯結(jié)構(gòu)相似,甲苯在光照條件下能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng),氯原子取代甲基上的氫,化學(xué)反應(yīng)能發(fā)生在甲基上,選項A 錯誤.甲烷不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,甲苯可以被酸性高錳酸鉀氧化為苯甲酸,說明苯環(huán)對甲基的影響使甲基活性增強,選項B正確.甲苯可以在甲基的鄰對位發(fā)生取代反應(yīng),是由于甲基使苯環(huán)上與甲基處于鄰、對位的氫原子活性更高,選項C 錯誤.苯和濃硝酸、濃硫酸混合物在100～110 ℃才能生成二硝基苯,而甲苯在50～60℃時即可生成三硝基甲苯,說明甲基對苯環(huán)產(chǎn)生了影響,選項D 錯誤.答案為B.

2 酚與醇的性質(zhì)比較

酚類與醇類都有相同的官能團——羥基,但它們的性質(zhì)卻有很大不同,如表2所示.

表2

例2有機物分子中原子間(或原子與原子團間)的相互影響會導(dǎo)致物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的不同.下列各項能說明該觀點的是( ).

A.苯和苯酚與溴反應(yīng)的條件、產(chǎn)物的區(qū)別,說明苯環(huán)對羥基產(chǎn)生影響

B.乙烯能發(fā)生加成反應(yīng),而乙烷不能發(fā)生加成反應(yīng)

D.甲苯苯環(huán)上的氫比苯分子中的氫更容易被鹵原子取代,是苯環(huán)對甲基的影響

解析

苯可以和液溴在催化劑的作用下發(fā)生取代反應(yīng),而苯酚與濃溴水在常溫下即可發(fā)生取代反應(yīng),是因為酚羥基影響了苯環(huán)的性質(zhì),選項A 錯誤.乙烯中含有碳碳雙鍵,性質(zhì)較活潑,能發(fā)生加成反應(yīng),而乙烷中不含碳碳雙鍵,性質(zhì)較穩(wěn)定,不能發(fā)生加成反應(yīng),所以乙烯和乙烷性質(zhì)的不同是由于含有的官能團不同,選項B錯誤.苯酚能與NaOH 溶液反應(yīng),乙醇不能與NaOH 溶液反應(yīng),說明苯環(huán)的影響使酚羥基上的氫更活潑,選項C 正確.甲苯中苯環(huán)上的H 易被取代,可說明甲基對苯環(huán)有影響,使苯環(huán)上的H 變得活潑易被取代,選項D 錯誤.

點評

解題時要明確“誰對誰有影響”,原子或原子團化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化是受到了其他原子或原子團的影響.如苯酚顯酸性是苯環(huán)影響羥基,使羥基上的H 易電離顯酸性;甲苯比苯更容易發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng),是甲基對苯環(huán)的影響,使苯環(huán)上的H 變得活潑,更易被取代.

3 羧酸分子中的取代基影響羧酸的酸性

羧酸分子中烴基上的氫原子被鹵素原子取代后,鹵素原子的電負性越大,羧基中羥基的極性越大,更容易電離出氫離子,鹵代酸的酸性越強,如酸性CF3COOH ＞ CCl3COOH ＞ CHCl2COOH ＞CH2ClCOOH;烴基是提供電子基團,烴基越長,羧基中羥基的極性越小,羧酸的酸性越弱,如酸性HCOOH＞CH3COOH＞CH3CH2COOH.

例3已知:三氟乙酸(CF3COOH)的酸性強于三氯乙酸(CCl3COOH)的酸性.下列對于該事實的解釋不正確的是( ).

A.CF3COOH 的相對分子質(zhì)量小于CCl3COOH的相對分子質(zhì)量

B.氟的電負性強于氯的電負性

C.CF3COOH 分子中的羥基更易電離

D.F—C鍵的極性強于Cl—C鍵的極性

解析

物質(zhì)的酸性強弱與相對分子質(zhì)量的大小沒有直接關(guān)系,選項A 錯誤.氟的電負性強于氯的電負性,導(dǎo)致F—C 鍵的極性大于Cl—C 鍵的極性,使F3C—的極性大于Cl3C—,三氟乙酸的羧基中羥基的極性更大,更易電離出氫離子,選項B、C、D 正確.答案為A.

點評

鹵代酸中鹵素原子的電負性越大、鹵素原子數(shù)越多,對應(yīng)的鹵代酸的酸性越強.

4 有機物分子中不同基團對羰基的影響

羰基分別與1個烴基和1個氫原子相連是醛,醛基既能被還原為醇又能被氧化為酸;羰基與2個烴基相連是酮,酮可以被還原為醇,但很難被氧化;羧酸中的羰基以及酯類中的羰基都比較穩(wěn)定,既難被氫氣還原,也難發(fā)生催化氧化反應(yīng).

例4某藥物的合成中間體R 的結(jié)構(gòu)如圖1所示,下列有關(guān)有機物R 的說法正確的是( ).

圖1

A.分子式為C14H12O4

B.與氫氣加成時,1molR 最多消耗5molH2

C.有4種含氧官能團

D.既能使溴水褪色,又能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

解析

由物質(zhì)R 的結(jié)構(gòu)可知,分子式為C17H18O5,選項A 錯誤.該有機物分子中的碳碳雙鍵、酮羰基、醛基、苯環(huán)都能與H2發(fā)生加成反應(yīng),所以1mol該有機物最多消耗7molH2,選項B錯誤.該有機物中含有4種官能團,分別為碳碳雙鍵、酮羰基、醛基、羧基,其中含氧官能團為3種,選項C 錯誤.該有機物中含有碳碳雙鍵、醛基,可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化,碳碳雙鍵可以和溴加成,醛基也可以被溴水氧化,故既能使溴水褪色,又能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,選項D 正確.答案為D.

點評

不同官能團的化學(xué)性質(zhì)如表3所示.

表3

總之,有機化合物中的原子或原子團是相互影響的,如何相互影響要找對應(yīng)的物質(zhì)作比較.判斷誰對誰有影響,要看什么原子或原子團發(fā)生變化,發(fā)生變化的原子或原子團是什么受影響的.最后,記住原子團相互影響的結(jié)論,并把結(jié)論應(yīng)用于解題.

(完)