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)

有機物分子中都含有碳原子,同時還有其他原子或原子團,有機物的化學性質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性質,這是高考中常考的知識點.

1 烷烴及苯的同系物的性質比較

烷烴和苯可以發生取代反應和氧化反應,但不能使酸性KMnO4溶液褪色,當烴基連在苯環上時,性質就發生了變化,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生相互影響而使其性質發生改變,對比甲烷、苯和甲苯的結構與性質,下列推測正確的是( ).

A.甲苯是苯的同系物,所以化學反應只能發生在苯環上不能發生在甲基上

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生取代反應,說明甲基使苯環的活性減弱了

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,說明苯環對甲基產生了影響

解析

甲苯和苯結構相似,甲苯在光照條件下能與氯氣發生取代反應,氯原子取代甲基上的氫,化學反應能發生在甲基上,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生取代反應,是由于甲基使苯環上與甲基處于鄰、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,說明甲基對苯環產生了影響,選項D 錯誤.答案為B.

2 酚與醇的性質比較

酚類與醇類都有相同的官能團——羥基,但它們的性質卻有很大不同,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)的相互影響會導致物質化學性質的不同.下列各項能說明該觀點的是( ).

A.苯和苯酚與溴反應的條件、產物的區別,說明苯環對羥基產生影響

B.乙烯能發生加成反應,而乙烷不能發生加成反應

D.甲苯苯環上的氫比苯分子中的氫更容易被鹵原子取代,是苯環對甲基的影響

解析

苯可以和液溴在催化劑的作用下發生取代反應,而苯酚與濃溴水在常溫下即可發生取代反應,是因為酚羥基影響了苯環的性質,選項A 錯誤.乙烯中含有碳碳雙鍵,性質較活潑,能發生加成反應,而乙烷中不含碳碳雙鍵,性質較穩定,不能發生加成反應,所以乙烯和乙烷性質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,乙醇不能與NaOH 溶液反應,說明苯環的影響使酚羥基上的氫更活潑,選項C 正確.甲苯中苯環上的H 易被取代,可說明甲基對苯環有影響,使苯環上的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”,原子或原子團化學性質發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影響羥基,使羥基上的H 易電離顯酸性;甲苯比苯更容易發生苯環上的取代反應,是甲基對苯環的影響,使苯環上的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 的相對分子質量小于CCl3COOH的相對分子質量

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

物質的酸性強弱與相對分子質量的大小沒有直接關系,選項A 錯誤.氟的電負性強于氯的電負性,導致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、鹵素原子數越多,對應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定,既難被氫氣還原,也難發生催化氧化反應.

例4某藥物的合成中間體R 的結構如圖1所示,下列有關有機物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R 的結構可知,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、苯環都能與H2發生加成反應,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

不同官能團的化學性質如表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的物質作比較.判斷誰對誰有影響,要看什么原子或原子團發生變化,發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論,并把結論應用于解題.

(完)