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第3课时 必备知识——烃的含氧衍生物
[基本概念]①醇和酚；②醛和酮；③羧酸和酯；④酯化反应；⑤氧化反应和还原反应；⑥
显色反应
[基本规律]①醇类的催化氧化反应规律；②醇类的消去反应规律；③酯化反应的类型及
规律；④烃的衍生物之间的转化及规律
知识点1 醇和酚的结构与性质
一、醇的结构与性质
1．醇的概念
醇是羟基(—OH)与烃基或苯环侧链上的碳原子相连构成的化合物，饱和一元醇分子的
通式为C H OH 或R—OH。
n 2n＋1
2．醇的分类
3．醇的物理性质
物理性质 递变规律
密度 一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm－3
①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而升高
沸点 ②醇分子间存在氢键，所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高
于烷烃
低级脂肪醇易溶于水，饱和一元醇的溶解度随着分子中碳原子数的递增而逐
水溶性
渐减小4.醇的化学性质
由断键方式理解醇的化学性质(以乙醇为例)，乙醇分子中可能发生反应的部位如下，填
写表格内容：
条件 断键位置 反应类型 化学方程式
2CH CH OH ＋ 2Na ― →
3 2
置换
Na ① 2CH CH ONa ＋ H ↑
3 2 2
反应
取代 CH CH OH ＋ HBr ― →
3 2
HBr，△ ②
反应 CH CH Br ＋ H O
3 2 2
氧化 2CH CH OH ＋ O
3 2 2
O(Cu)，△ ①③
2
反应 ――→ 2CH CHO ＋ 2H O
3 2
消去 CH CH OH ――→ CH
3 2 2
浓硫酸，170 ℃ ②④
反应 == =CH ↑ ＋ H O
2 2
取代 2CH CH OH ――→
3 2
浓硫酸，140 ℃ ①或②
反应 CHOC H ＋ H O
2 5 2 5 2
CH COOH/ ① 酯化 CH CH OH ＋ CH COOH
3 3 2 3
(浓硫酸) 反应
CH COOC H ＋ H O
3 2 5 2
2．苯酚的物理性质3．苯酚的化学性质
由于苯环对羟基的影响，使酚羟基比醇羟基活泼；由于羟基对苯环的影响，使苯酚中羟
基邻、对位的氢比苯中的氢活泼而易取代。[通关2] (2020·湖南长郡中学检测)咖啡中的咖啡酸具有抗氧化、抗炎、抗粥样硬化等多
种有益作用。其球棍模型如下图所示，下列关于咖啡酸的说法正确的是( )
A．分子式为CH O
9 10 4
B．分子中至多有6个碳原子共平面
C．1 mol咖啡酸与足量NaHCO 反应生成1 mol CO
3 2
D．1 mol咖啡酸最多能够与5 mol H 发生加成反应
2
C [由咖啡酸的球棍模型可知，其分子式为CHO，A项错误；分子中含有苯环和碳碳
9 8 4
双键，二者均是平面结构，若两个平面重合，所有碳原子均共平面，共9个碳原子，B项错误；
咖啡酸分子中含有—COOH，则1 mol咖啡酸与足量NaHCO 反应生成1 mol CO ，C项正
3 2
确；苯环和碳碳双键能与H 发生加成反应，故1 mol咖啡酸最多能够与4 mol H 发生加成反
2 2
应，D项错误。]
[通关3] (2021·山东淄博检测)柠檬酸是无色晶体，无臭，味极酸，分子结构如图所示。广
泛用于食品业、化妆业等，其钙盐在冷水中比在热水中易溶解。下列有关柠檬酸的说法正确
的是( )A．易溶于水，其分子式为CHO
6 6 7
B．1 mol 该物质与足量的钠反应最多生成4 mol H
2
C．该物质可以发生取代反应生成环状化合物
D．1 mol 该物质与足量NaHCO 反应最多生成4 mol CO
3 2
C [由柠檬酸的分子结构可知，其分子式为CHO，A错误；—COOH和—OH都能与
6 8 7
金属钠反应产生H，故1 mol 该物质与足量钠反应最多生成2 mol H ，B错误；该物质含有—
2 2
COOH和—OH，可发生分子内酯化反应，生成环状化合物，C正确；—COOH能与NaHCO
3
反应生成CO ，—OH则不能，故1 mol 该物质与足量NaHCO 反应最多生成3 mol CO ，D
2 3 2
错误。]
醇和酚的官能团及化学性质
官能团 主要化学性质
①跟活泼金属Na等反应产生H；②消去反应，分子内脱水生成
2
醇 —OH
烯烃；③催化氧化；④与羧酸及无机含氧酸发生酯化反应
①弱酸性；②遇浓溴水生成白色沉淀(定性检验，定量测定)；③遇
酚 —OH
FeCl 溶液呈紫色(定性检验)
3
知识点2 醛、酮的结构与性质
一、醛的结构与性质
1．醛的概念
醛是由 烃基 ( 或氢原子 )与醛基相连而构成的化合物，可表示为R—CHO，官能团为—
CHO。饱和一元醛的通式为C H O ( n ≥ 1 ) 。
n 2n
2．两种醛的物理性质
物质 颜色 状态 气味 溶解性
甲醛(HCHO) 无色 气体 刺激性气味 易溶于水
与HO、
2
乙醛
无色 液体 刺激性气味 CHOH
2 5
(CHCHO)
3
互溶3.醛的化学性质(以乙醛为例)
醛类物质既具有氧化性又具有还原性，其氧化、还原关系为醇醛――→羧酸
(1)氧化反应
①银镜反应：CH CHO ＋ 2Ag(NH ) OH ――→ CH COONH ＋ 2A g ↓ ＋ 3NH ＋ H O；
3 3 2 3 4 3 2
②与新制Cu(OH) 悬浊液的反应：CH CHO ＋ 2Cu (OH) ＋ NaOH ――→ CH COONa ＋
2 3 2 3
Cu O ↓ ＋ 3H O；
2 2
4．醛在生产、生活中的作用和对环境、健康产生的影响
(1)醛是重要的化工原料，广泛应用于合成纤维、医药、染料等行业。
(2)35%～40%的甲醛水溶液俗称福尔马林；具有杀菌(用于种子杀菌)和防腐性能(用于
浸制生物标本)。
(3)劣质的装饰材料中挥发出的甲醛是室内主要污染物之一。
二、酮的结构与性质C [该物质中分子中含有碳碳双键和醛基，可被酸性高锰酸钾溶液氧化，MnO被还原
为Mn2＋而褪色，A项正确；含有醛基，可发生银镜反应，B项正确；该物质分子中的苯环、碳
碳双键和醛基均能与氢气发生加成反应，则1 mol该有机物能与5 mol H 发生加成反应，C
2
项错误；该分子中的苯环、碳碳双键和醛基均是平面形结构，通过两个碳碳单键相连，由于单
键可以旋转，故所有原子可能共平面，D项正确。]D [由香茅醛的结构简式推知，其化学式为C H O，A正确；含有醛基，能发生银镜反
10 18
应，B正确；含有碳碳双键、醛基，均能与酸性KMnO 溶液、溴水反应，故能使这两种溶液褪
4
色，C正确；香茅醛分子中有8种不同化学环境的氢原子，D错误。]
[通关4] (2021四川省双流中学质检)萜类化合物广泛存在于动植物体内，关于下列萜类
化合物的说法正确的是( )
A．a和b都属于芳香烃
B．a和c分子中所有碳原子均处于同一平面上
C．在一定条件a、b和c均能与氢气发生加成反应
D. b和c均能与新制Cu(OH) 悬浊液反应生成砖红色沉淀
2
C [b分子除含碳、氢外，还含有氧，故不属于芳香烃，A错误；a和c分子均含多个饱和
碳原子，故所有碳原子不能处于同一平面上，B错误；a含碳碳双键，b含苯环，c含醛基，故在
一定条件下都能与H 发生加成反应，C正确；c含醛基，在加热条件下，能与新制Cu(OH) 悬
2 2
浊液反应生成砖红色沉淀，b只含羟基，不能与新制Cu(OH) 悬浊液反应，D错误。]
2
[通关5] (深度思考)某有机物的结构简式为(CH)C===CHCH CH CHO，通过实验方法
3 2 2 2
检验其中的官能团。
(1)实验操作中，应先检验哪种官能团？____________，原因是____________________。
(2)检验分子中醛基的方法是____________，化学方程式为_________________。
(3)检验分子中碳碳双键的方法是__________________。
答案 (1)醛基 检验碳碳双键要使用溴水或KMnO 酸性溶液，而醛基也能使溴水或
4
KMnO 酸性溶液褪色
4
(2)在洁净的试管中加入少量试样和银氨溶液后，水浴加热有银镜生成或在洁净的试管
中加入少量试样和新制氢氧化铜悬浊液，加热煮沸，有红色沉淀生成
(CH)C===CHCH CH CHO ＋ 2Ag(NH )OH――→2Ag↓ ＋ 3NH ＋
3 2 2 2 3 2 3
(CH)C===CHCH CH COONH ＋ HO 或 (CH)C===CHCH CH CHO ＋ 2Cu(OH) ＋
3 2 2 2 4 2 3 2 2 2 2
NaOH――→(CH)C===CHCH CH COONa＋Cu O↓＋3HO
3 2 2 2 2 2(3)加入过量银氨溶液氧化醛基后，调节溶液至酸性再加入溴水(或KMnO 酸性溶液)，
4
溶液褪色，证明含有碳碳双键
知识点3 羧酸、酯的结构与性质
一、羧酸的结构与性质
1．羧酸的概念
羧酸是由烃基或氢原子与羧基相连构成的有机化合物，官能团为 — COOH 。饱和一元羧
酸的分子的通式为
C H O ( n ≥ 1 ) 。
n 2n 2
2．羧酸的分类
3．羧酸的化学性质二、酯的结构与性质
1．酯的概念
2．酯的物理性质
3．酯的水解反应
酯的水解反应为取代反应；在酸性条件下为可逆反应；在碱性条件下，能中和产
生的羧酸，反应能完全进行。
4．酯的用途
(1)日常生活中的饮料、糖果和糕点等常使用酯类香料。(2)酯还是重要的化工原料。
下列说法不正确的是( )
A．①的反应类型是加成反应
B．②的反应类型是消去反应
C．若用R18OH作反应物，产物可能HO
D．酯化过程中，用浓硫酸有利于②的过程
C [反应①羧基中C＝O键变成C—O键，故属于加成反应，A正确；反应②中两个羟基
同时连在同一碳原子上发生消去反应脱水，B正确；根据酯化反应的过程，若用R18OH作反
应物，产物是R′CO18OR和HO，C错误；酯化过程中，用浓硫酸吸收了反应生成的水，使反
2
应朝着有利于生成更多的R′COOR的方向移动，有利于②的过程，D正确。]
下列有关说法不正确的是( )
A．上述三种物质都能与金属钠反应
B．1 mol乙醛酸与足量碳酸氢钠溶液反应能生成1 mol气体
C．对羟基扁桃酸可发生加成反应、取代反应和缩聚反应
D．1 mol对羟基扁桃酸与足量NaOH溶液反应，最多可消耗3 mol NaOH
D [酚羟基、羧基和羟基都能与钠反应，A项正确；1 mol乙醛酸中含有1 mol羧基，与
碳酸氢钠溶液反应能生成1 mol二氧化碳，B项正确；对羟基扁桃酸含有苯环，能发生加成反
应，含有羟基和羧基，能发生取代反应和缩聚反应，C项正确；对羟基扁桃酸中的酚羟基、羧
基能与NaOH溶液反应，1 mol该物质最多可消耗2 mol NaOH，D项错误。]醇、酚、羧酸分子中羟基的活性比较
醇、酚、羧酸的结构中均有—OH，由于这些—OH所连的基团不同，—OH受相连基团的
影响就不同，故羟基氢的活性也就不同，表现在性质上也相差较大，其比较如下：
含羟基的物质
醇 酚 羧酸
比较项目
羟基上氢原子活泼性 ――→
在水溶液中电离 极难电离 微弱电离 部分电离
酸碱性 中性 很弱的酸性 弱酸性
反应放出 反应放出 反应放出
与Na反应
H H H
2 2 2
与NaOH反应 不反应 反应 反应
反应放出
与NaHCO 反应 不反应 不反应
3
CO
2
下列有关化合物X、Y和Z的说法不正确的是( )
A．X分子中含1个手性碳原子
B．Y分子中的碳原子一定处于同一平面
C．Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
D．X、Z分别在过量NaOH溶液中加热，均能生成丙三醇
B [X分子中间与羟基相连的碳原子为手性碳，A正确；Y中与O原子相连的甲基上的
C原子与苯环不一定处于同一平面，B错误；Z中连有羟基的碳原子，与之相邻的碳原子上有
H原子，故可以发生消去反应，C正确；X中—Cl可以在NaOH溶液中发生水解反应生成羟
基，Z中酯基和氯原子均可以水解生成羟基，D正确。]A [苯环和碳碳双键可以与氢气发生加成反应，A项正确；结构中存在碳碳双键，能够
与溴水发生加成反应，B项错误；官能团有碳碳双键、羟基及酯基，C项错误；该物质中存在
酚酯结构，1 mol该物质最多消耗2 mol NaOH，D项错误。]
知识点4 烃的衍生物之间的转化关系
1．有机物之间的衍生关系从单官能团有机物到双官能团有机物的转化，必通过烯烃和卤代烃作“桥梁”。
2．烃的衍生物转化关系中的重要线索
[通关1] (2021·天津部分区联考)乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品，工业生产乙
酸乙酯的方法很多，示例如下：下列说法正确的是( )
A．与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有3种
B．反应①、②、③均为取代反应
C．乙醇、乙醛两种无色液体可以用酸性高锰酸钾溶液鉴别
D．乙酸分子中共平面原子最多有5个
A [与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有甲酸丙酯、甲酸异丙酯和丙酸甲酯，共
有3种，A项正确；反应①为取代反应，②、③为加成反应，B项错误；乙醇、乙醛两种无色液
体都能与酸性高锰酸钾溶液反应，不能鉴别，C项错误；乙酸分子中碳氧双键形成一个平面，
共平面原子最多有6个，D项错误。]
[通关2] (2021·湖南长郡中学检测)M是一种治疗疥疮的新型药物，合成路线如下：
下列说法不正确的是( )
A．Y生成M的反应类型为取代反应
B．Y分子中所有碳原子不可能在同一平面上
C．可用NaHCO 溶液或溴水鉴别X和M
3
D．X与乙醇发生酯化反应生成的有机物的分子式为
C H O
12 20 2
C [从Y和M的结构简式可知，Y生成M的反应是取代反应，A项正确；Y分子中非
端点碳原子有三个饱和碳原子(四面体碳原子)，故Y分子中所有碳原子不可能在同一平面，
B项正确；利用NaHCO 可以鉴别X和M，但是X和M中均存在碳碳双键，不能用溴水鉴别，
3
C项错误；X的分子式为C H O，与乙醇(分子式为CHO)发生酯化反应生成一分子水和
10 16 2 2 6
酯，则酯的分子式为C H O，D项正确。]
12 20 2
[通关3] (2020·全国卷Ⅲ)苯基环丁烯酮( PCBO)是一种十分活泼的反应物，
可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4＋2]环加成反应，合成了具有生物活性的多官能团化合物(E)，部分合成路线如下：
回答下列问题：
(1)A的化学名称是___________。
(2)B的结构简式为___________。
(3)由C生成D所用的试剂和反应条件为___________；该步反应中，若反应温度过高，C
易发生脱羧反应，生成分子式为CHO 的副产物，该副产物的结构简式为________。
8 8 2
(4)写出化合物E中含氧官能团的名称__________；E中手性碳(注：连有四个不同的原
子或基团的碳)的个数为___________。(1)A的结构简式__________________，B的化学名称为______________。
(2)甲中官能团的名称是________；甲与乙反应生成丙的反应类型为______________。
(3)B与O 反应生成C的化学方程式为_______________________________________。
2
(4)在催化剂存在下1 mol D与2 mol H 可以反应生成乙，且D能发生银镜反应，则D的
2
结构简式为_____________________。
(5)写出符合下列条件的乙的同分异构体结构简式____________________。
①苯环上有两个取代基，且苯环上的一氯取代物只有两种
②遇氯化铁溶液显紫色
解析 A的相对分子质量通过质谱法测得为56，核磁共振氢谱显示只有两组峰，则分子
式为CH，结合题给信息可知应为CH ===C(CH)，A发生已知信息的反应生成B，B连续
4 8 2 3 2
氧化得到甲，结合转化关系可知，B为2甲基1丙醇，结构简式为(CH)CHCH OH，C为2甲
3 2 2
基丙醛，结构简式为：(CH )CHCHO，
3 2训练(五十六) 烃的含氧衍生物
1．(2021·河南信阳三校联考)科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT，化合物A是其中
的一种，其结构如图。下列关于A的说法正确的是( )
A．化合物A的分子式为C H O
15 22 3
B．与FeCl 溶液发生反应使溶液显紫色
3
C．1 mol A最多可以与2 mol Cu(OH) 反应
2
D．1 mol A最多与1 mol H 加成
2
A [根据有机物中原子的成键特点及其化合物A的键线式，可知其分子式为C H O，
15 22 3
A项正确；A中无苯环，没有酚羟基，B项不正确；1 mol A中含2 mol—CHO，1 mol 碳碳双
键，则最多可与4 mol Cu(OH) 反应，可与3 mol H 发生加成反应，C、D两项不正确。]
2 2
2．(2021·吉林省吉林市调研)某有机物X的结构简式如下图所示，则下列有关说法中正
确的是( )A．X的分子式为C H O
12 16 3
B．X在一定条件下能发生加成、加聚、取代、消去等反应
C．在Ni作催化剂的条件下，1 mol X最多只能与1 mol H 加成
2
D．可用酸性高锰酸钾溶液区分苯和X
D [由X的结构简式可知，其分子式为C H O，A错误；X含碳碳双键，能发生加成、
12 14 3
加聚反应，含有酯基和苯环，能发生取代反应，含有醇羟基，但不含邻位氢原子，不能发生消
去反应，B错误；苯环和碳碳双键都能加成氢气，故在Ni作催化剂的条件下，1 mol X最多
只能与4 mol H 加成，C错误；X含有碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而X则不能，
2
故可以区分，D正确。]
3．(2020·山东等级模拟考)Calanolide A是一种抗HIV药物，其结构简式如右图所示。下
列关于Calanolide A的说法错误的是( )
A．分子中有3个手性碳原子
B．分子中有3种含氧官能团
C．该物质既可发生消去反应又可发生加成反应
D．1 mol该物质与足量NaOH溶液反应时消耗1 mol NaOH
D [该有机物中各连接1个甲基或羟基的碳原子是手性碳原子，A正确；含氧官能团为
羟基、酯基、醚键，B正确；含氧醇羟基，可发生消去反应，含苯环和碳碳双键，可发生加成反
应，C正确；该有机物含有的酯基为酚酯，1 mol该物质应消耗2 mol NaOH，D错误。]
4．(2021·安徽“江南十校”联考)脱氢醋酸钠是FAO和WHO认可的一种安全型食品防
霉、防腐保鲜剂，它是脱氢醋酸的钠盐。脱氢醋酸的一种制备方法如图：5．(2020·全国卷Ⅱ)维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素，现已广泛应用于医药、营
养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成，其中α生育酚(化合物E)含量最高，生
理活性也最高。下面是化合物E的一种合成路线，其中部分反应略去。回答下列问题：
(1)A的化学名称为____________。
(2)B的结构简式为__________。
(3)反应物C含有三个甲基，其结构简式为__________。
(4)反应⑤的反应类型为____________。
(5)反应⑥的化学方程式为__________________________。回答下列问题：
(1)实验室制备A的化学方程式为______________，提高A产率的方法是__________。
A的某同分异构体只有一种化学环境的碳原子，其结构简式为________________。
(2)C→D的反应类型为____________；E中含氧官能团的名称为________________。
(3)C的结构简式为____________________，F的结构简式为________________。7．(2021·四川成都七中检测)化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：
回答下列问题：
(1)A中的官能团名称是________。
(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳。写出B的结构简式，用星
号(*)标出B中的手性碳______________________。
(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的 B 的同分异构体的结构简式
________________________________________________。
(不考虑立体异构，只需写出3个)
(4)反应④所需的试剂和条件是________。
(5)⑤的反应类型是________。
(6)写出F到G的反应方程式_________________________________________。
解析 (1)A中的官能团为羟基。(2)根据手性碳原子的定义，B中 上没有手性碳，OC上没有手性碳，故B分子中只有2个手性碳原子。
(3)B的同分异构体能发生银镜反应，说明含有醛基，所以可以看成环己烷分子中2个氢
原子分别被甲基、醛基取代，或一个氢原子被—CH CHO取代。
2
(4)反应④所需的试剂和条件是乙醇/浓硫酸、加热。(5)反应⑤中，CH CH CH Br与E发
3 2 2
生取代反应。
(6)F在碱溶液中水解生成羧酸盐，再酸化得到G。已知：R—OH――→R—Br；R—Br＋R′—Na→R′—R＋NaBr。
回答下列问题：
(1)辣椒素的分子式为____________，A所含官能团的名称是__________________，D的
最简单同系物的名称是__________。
(2)A→B 的 反 应 类 型 为 ____________ ， 写 出 C→D 的 化 学 方 程 式 ：
____________________。
(3)写出同时符合下列三个条件的D的同分异构体的结构简式：____________________。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色；
②能发生水解反应，产物之一为乙酸；
③核磁共振氢谱为三组峰，且峰面积比为3∶2∶1。
(4)4戊烯酸(CH===CHCH CH COOH)可用作农药、医药中间体。参照以上合成路线，
2 2 2
设计由CH ===CHCH OH为起始原料制备4戊烯酸的合成路线。
2 2
解析 根据题给“已知”和流程以及D的分子式，较易推断出合成路线中各物质的结
构 简 式 ： A ： (CH)CHCH===CH(CH)Br ， B ：
3 2 2 3
(CH)CHCH===CH(CH)CH(COOCH CH )，
3 2 2 3 2 3 2
C：(CH)CHCH===CH(CH)CH(COOH) ，D：(CH)CHCH===CH(CH)COOH，
3 2 2 3 2 3 2 2 4
E：(CH)CHCH===CH(CH)COCl。
3 2 2 49．(2020.7·浙江选考)某研究小组以邻硝基甲苯为起始原料，按下列路线合成利尿药美托
拉宗。
请回答：
(1)下列说法正确的是________。
A．反应Ⅰ的试剂和条件是Cl 和光照
2
B．化合物C能发生水解反应
C．反应Ⅱ涉及到加成反应、取代反应
D．美托拉宗的分子式是C H ClNOS
16 14 3 3
(2)写出化合物D的结构简式：____________________。
(3)写出B＋E→F的化学方程式：_______________________________________。
(4)设计以A和乙烯为原料合成C的路线(用流程图表示，无机试剂任选)。
(5)写出化合物A同时符合下列条件的同分异构体的结构简式：__________________。
核磁共振氢谱和红外光谱(IR)谱检测表明：
①分子中共有4种氢原子，其中苯环上的有2种；
②有碳氧双键，无氮氧键和—CHO。
