第三章烴的衍生物第一節鹵代烴我們對一氯甲烷、1,2-二溴乙烷、氯乙烯和溴苯這些名稱已經不陌生了。它們的結構母體分別是甲烷、乙烷、乙烯和苯，可看作是這些烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后生成的化合物，我們將這類物質稱為鹵代烴。鹵代烴的種類很多，根據分子里所含鹵素原子的不同，分為氟代烴、氯代烴、溴代烴和碘代烴，可用R—X表示。根據取代鹵原子的多少，可分為單鹵代烴和多鹵代烴。常溫下，鹵代烴中除個別為氣體外，大多為液體或固體。鹵代烴不溶于水，可溶于有機溶劑，某些鹵代烴本身是很好的有機溶劑。鹵代烴的密度和沸點都高于相應的烴，它們的密度一般隨著烴基中碳原子數目的增加而減小，沸點隨碳原子數目的增加而升高。我們以溴乙烷為例來學習鹵代烴的主要性質。溴乙烷的分子式為C2H5Br，結構簡式為CH3CH2Br，分子結構如圖3-1所示。它是無色液體，沸點38.4℃，密度比水的大，難溶于水，可溶于多種有機溶劑。溴乙烷的核磁共振氫譜如圖3-2所示。1.取代反應可以看到，試管中有淺黃色沉淀生成，該沉淀是AgBr。溴乙烷可以在NaOH水溶液中發生取代反應，該反應也稱溴乙烷的水解反應，羥基取代溴原子生成乙醇和溴化鈉。在鹵代烴分子中，鹵素原子的電負性比碳原子的大，使C—X的電子向鹵素原子偏移，進而使碳原子帶部分正電荷（δ+），鹵素原子帶部分負電荷（δ-），這樣就形成一個極性較強的共價鍵：Cδ+—Xδ-

。因此，鹵代烴在化學反應中，C—X較易斷裂，使鹵素原子被其他原子或原子團所取代，生成負離子而離去。2.消去反應如果將溴乙烷與強堿（如NaOH或KOH）的乙醇溶液共熱，溴乙烷可以從分子中脫去HBr，生成乙烯。像這樣，有機化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個或幾個小分子（如H2O、HX等），而生成含不飽和鍵的化合物的反應叫做消去反應（消除反應）。CH3CH2BrCH3CH2BrNaOH水溶液，加熱NaOH醇溶液，加熱CH3CH2OH、NaBrCH2=CH2、NaBr、H2O溴乙烷在不同的條件下發生不同類型的反應鹵代烯烴的某些化學性質與烯烴的相似，能發生加成反應和加成聚合反應。例如，氯乙烯能加成聚合生成聚氯乙烯，四氟乙烯加成聚合生成聚四氟乙烯。聚氯乙烯和聚四氟乙烯都是用途廣泛的高分子材料。當堂練習1、下列關于鹵代烴的敘述中正確的是(

)A．所有鹵代烴都是難溶于水，密度比水小的液體B．所有鹵代烴的沸點比相應烴的沸點低C．CH3CH2Cl與CH3CH2CH2Cl的沸點前者低D．CH3CH2Cl與CH3CH2CH2Cl的密度前者小C2、為了檢驗2-溴丁烷中含有溴元素，有以下操作，順序合理的是(

)①加AgNO3溶液②加NaOH水溶液③加熱④加蒸餾水⑤加稀硝酸至溶液顯酸性A．②①③⑤ B．②④⑤③C．②③⑤① D．②①⑤③C第三章烴的衍生物第二節醇酚在上述化合物中，羥基與飽和碳原子相連的化合物稱為醇，羥基與苯環直接相連而形成的化合物稱為酚。烴分子中的氫原子被羥基取代可衍生出含羥基的化合物，如：一、醇醇的種類很多，根據醇分子中所含羥基的數目，可以分為一元醇、二元醇和多元醇。分子中只含有一個羥基的醇，叫做一元醇。由鏈狀烷烴衍生的一元醇，叫做飽和一元醇，如甲醇、乙醇等，它們的通式是CnH2n+1OH，可簡寫為R—OH。分子里含有兩個或兩個以上羥基的醇，分別叫做二元醇和多元醇，如：

甲醇（CH3OH）是無色、具有揮發性的液體，易溶于水，沸點為65℃。甲醇有毒，誤服會損傷視神經，甚至致人死亡。甲醇廣泛應用于化工生產，也可作為車用燃料。乙二醇和丙三醇都是無色、黏稠的液體，都易溶于水和乙醇，是重要的化工原料。

醇在水中的溶解度一般隨分子中碳原子數的增加而降低，沸點隨碳原子數的增加而升高。我們從表3-3中的數據可知，相對分子質量相近的醇和烷烴相比，醇的沸點遠遠高于烷烴的沸點。這是由于醇分子中羥基的氧原子與另一醇分子羥基的氫原子間存在著氫鍵（如圖3-6）。甲醇、乙醇和丙醇均可與水互溶，這也是因為醇分子與水分子之間形成了氫鍵。我們知道，乙醇能與鈉反應生成氫氣和乙醇鈉，乙醇也能與乙酸反應生成乙酸乙酯。除上述化學性質外，乙醇還有哪些性質呢？醇的化學性質主要由羥基官能團所決定。在醇分子中，由于氧原子吸引電子的能力比氫原子和碳原子的強，使O—H和C—O的電子都向氧原子偏移。因此，醇在發生反應時，O—H容易斷裂，使羥基中的氫原子被取代；同樣，C—O也易斷裂，使羥基被取代或脫去，從而發生取代反應或消去反應。1.取代反應醇可以與氫鹵酸發生取代反應生成鹵代烴和水。反應時醇分子中的C—O斷裂，鹵素原子取代了羥基而生成鹵代烴。例如，乙醇與濃氫溴酸混合加熱后發生取代反應，生成溴乙烷，這是制備溴乙烷的方法之一。2.消去反應

如圖3-9所示，在圓底燒瓶中加入乙醇和濃硫酸（體積比約為1∶3）的混合液20mL，放入幾片碎瓷片，以避免混合液在受熱時暴沸。加熱混合液，使液體溫度迅速升到170℃，將生成的氣體先通入氫氧化鈉溶液除去雜質，再分別通入酸性高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液中，觀察實驗現象。乙醇在濃硫酸的作用下，加熱到170℃時生成乙烯。在這個反應中，乙醇分子脫去一個水分子生成乙烯，發生了消去反應。

如果把乙醇和濃硫酸的混合物的溫度控制在140℃左右，乙醇將以另一種方式脫水，即每兩個乙醇分子間會脫去一個水分子而生成乙醚。

乙醚是一種無色、易揮發的液體，沸點34.5℃，有特殊氣味，具有麻醉作用。乙醚易溶于有機溶劑，它本身是一種優良溶劑，能溶解多種有機化合物。像乙醚這樣由兩個烴基通過一個氧原子連接起來的化合物叫做醚。醚的結構可用R—O—R′來表示，R和R′都是烴基，可以相同，也可以不同。

醚類物質在化工生產中被廣泛用作溶劑，有的醚可被用作麻醉劑。3.氧化反應我們知道，乙醇在銅或銀作催化劑等條件下，可以被空氣中的氧氣氧化為乙醛，實現由醇到醛的轉化。乙醇還能不能被其他氧化劑氧化呢？如圖3-10所示，在試管中加入酸性重鉻酸鉀溶液，然后滴加乙醇，充分振蕩，觀察實驗現象。在上述實驗中所用到的酸性重鉻酸鉀（K2Cr2O7）溶液也是一種常用氧化劑。乙醇能被酸性重鉻酸鉀溶液氧化，其氧化過程可分為兩個階段：在有機化學反應中，通常把有機化合物分子中失去氫原子或加入氧原子的反應叫做氧化反應。例如，乙醇在氧化劑的作用下失去氫原子轉化為乙醛，以及乙醛在氧化劑的作用下加入氧原子轉化為乙酸，發生的都是氧化反應。與氧化反應相反，通常在有機化學反應中，有機化合物分子中加入氫原子或失去氧原子的反應是還原反應。二、酚純凈的苯酚是無色晶體，但放置時間較長的苯酚往往是粉紅色的，這是部分苯酚被空氣中的氧氣氧化所致。苯酚具有特殊的氣味，熔點43℃。苯酚易溶于乙醇等有機溶劑。室溫下苯酚在水中的溶解度是9.2g，當溫度高于65℃時能與水互溶。1.酸性得到渾濁液體液體由渾濁變澄清液體由澄清變渾濁由于苯酚中的羥基和苯環直接相連，苯環與羥基之間的相互作用使酚羥基在性質上與醇羥基有顯著差異。酚羥基中的氫原子比醇羥基中的氫原子更活潑，苯酚的羥基在水溶液中能夠發生部分電離，顯示弱酸性，故苯酚俗稱石炭酸。苯酚能與NaOH反應，反應的化學方程式為：向苯酚鈉溶液中滴加少量稀鹽酸，又生成了苯酚。如果向澄清的苯酚鈉溶液中通入二氧化碳氣體，可以看到溶液又變渾濁。這是因為苯酚鈉與碳酸反應生成了苯酚，說明苯酚的酸性比碳酸的弱。在苯酚分子中，苯環影響了與其相連的羥基的活性。反過來，羥基會不會影響與其相連的苯環的活性呢？2.取代反應

向試管中加入0.1g苯酚和3mL水，振蕩，得到苯酚溶液。再向其中逐滴加入飽和溴水，邊加邊振蕩，觀察實驗現象。在苯酚分子中，羥基和苯環相互影響，使苯環在羥基的鄰、對位上的氫原子較易被取代。上述實驗中，苯酚很容易與溴發生取代反應，生成鄰、對位取代的產物2,4,6-三溴苯酚。苯酚與溴的反應很靈敏，可用于苯酚的定性檢驗和定量測定。3.顯色反應苯酚與FeCl3

溶液作用顯紫色，利用這一反應也可以檢驗苯酚的存在。酚類物質一般都可以與FeCl3

作用顯色，可用于檢驗其存在。苯酚是一種重要的化工原料，廣泛用于制造酚醛樹脂、染料、醫藥、農藥等。含酚類物質的廢水對生物具有毒害作用，會對水體造成嚴重污染。化工廠和煉焦廠的廢水中常含有酚類物質，在排放前必須經過處理。當堂練習1、下列四種有機物的分子式均為C4H10O。①

②CH3CH2CH2CH2OH③

④(1)能被氧化成含相同碳原子數的醛的是

(填序號，下同)。(2)能被氧化成酮的是

。(3)寫出①發生消去反應生成的有機物的結構簡式：__________________________________________。②③①CH3—CH==CHCH3、CH3CH2CH==CH22、下列各物質中既能發生消去反應又能發生催化氧化反應，但催化氧化的產物不是醛的是()A． B．C．

D．C3、乙醇分子中不同的化學鍵，如圖：

。關于乙醇在各種反應中斷裂鍵的說法不正確的是()A．乙醇和鈉反應，鍵①斷裂B．在銅催化下和O2

反應，鍵①③斷裂C