大量实验事实表明,当一些基团处于苯环上时,苯环的亲电取代反应会变得容易进行,同时使再进入的基团将连接在它的邻位或对位。例如,当苯环上已存在一个甲基时(即甲苯),它的卤化、硝化和磺化等反应,反应温度均远低于苯,且新基团的导入均进入苯环上甲基的邻或对位:

甲基的这种作用称为定位效应。在这里甲基是一个邻、对位指向基,具有活化苯环的作用,称为活化基。类似的活化基团还有许多,它们也被称为第一类取代基,并按活化能力由大到小的顺序排列如下:

-NH2,-NHR,-NR2,-OH>-NHCOR,-OR,>-R,-Ph>-X

处于这一顺序最末的卤素是个特例。它一方面是邻、对位指向基,另一方面又是使苯环致钝的基团,这是由于卤素的电负性远大于碳,因此其吸电子效应已超过了本身的供电子能力,这就使环上的电子云密度比卤素进入前有所降低,因而使亲电试剂的进攻显得不力。此称为钝化作用。

还有许多比卤素致钝力更强,而且使再进基团进入间位的取代基,它们被称为间位指示基或第二类取代基,按其致钝能力由大到小的顺序排列如下:

-NR3+,-NO2,-CF3,-CCl3>-CN,-SO3H,-CH=O,-COR,-COOH,-COOR

常见的取代基的定位作用见表

邻对位定位基
 
间位定位基
活化苯环
钝化苯环
-NR2
-NR2
-NHR
-NH2
-OH
-OCH3
-NHCOR
-CH3
-C2H5
-CH(CH3)2
-C(CH3)2
-Ar
(-H)
(-H)
(-H)
-CH2Cl
-CH2Cl
-F
-Cl
-Br
-I
 
 
 
 
 
-NO2
-CN
-SO3H
 
-CHO
-COCH3
-COOH
-COOR
-CONH2
 
 
 
 

由于取代基的指向和活化或钝化作用,在合成一个指定化合物时,采取哪种路线就必须事先作全面考虑。如:欲合成下列化合物时,显然b-路线是合理的。

如果以苯为原料,欲合成对-硝基苯甲酸(此物质在后面章节将学到)时,则应该先对苯进行甲基化后再进行硝化,最后将甲基氧化:

3.例题精讲

例1、A、B、C三种物质分子式为C7H8O,若滴入FeCl3溶液,只有C呈紫色;若投入金属钠,只有B没有变化。在A、B中分别加入溴水,溴水不褪色。

(1)写出A、B、C的结构简式:A_________,B_________,C_________

(2)C的另外两种同分异构体的结构简式是:①_________,②_________

解析:利用性质推断有机物结构式。从分子式C7H8O看,应属含一个苯环的化合物,可能为酚,芳香醇或芳香醚。滴入FeCl3溶液,C呈紫色,C应为甲基苯酚;投入金属钠,B没有变化,C应为苯甲醚;在A、B中加入溴水,溴水不褪色,说明A为苯甲醇。

例2、怎样除去苯中混有的苯酚?

解析:在溶液中加入溴水,再过滤除去生成的三溴苯酚即可。

事实上,三溴苯酚为白色不溶于水的沉淀,却溶于有机物苯中,根本不能过滤出来。正确的解法:在溶液中加NaOH溶液,再分液。

例3、摄影胶卷上涂布的感光材料主要是AgBr。在照相时按动快门一瞬间,进入相机的光使AgBr发生了分解反应2AgBr2Ag+Br2。由于进光量极少,分解出的Ag极少,所以必须通过化学方法进行显影才能看到底片上的影像。对苯二酚是一种常用的显影剂,在显影时发生了如下变化:

(1)曝光时所产生的微量Ag在显影过程中_________。

(A)是氧化剂           (B)是还原剂

(C)起催化剂的作用        (D)不起什么作用

(2)显影液中如果只溶有对苯二酚,显影速度则非常缓慢。为提高显影速度,可加入_________。

(A)Na2SO4        (B)Na2SO3          (C)Na2CO3        (D)Na2S2O3

(3)溶于显影液中的氧气能与对苯二酚反应,最终生成棕褐色的污斑,影响底片的质量。

为避免形成污斑,可向显影液中加入_________。

(A)Na2SO4       (B)Na2SO3        (C)Na2CO3      (D)Na2S2O3

解析 :(1)Ag不是反应物,它不可能是氧化剂或还原剂。如果微量Ag不起作用,显影后的底片就会漆黑一片。曝光时产生的微量Ag能催化反应③,因底片各处的曝光程度不同,分解出的Ag的量也不同,催化作用就有强弱之别,这样才能使底片上出现黑白有致的影像。

(2)由苯酚的弱酸性可联想到对苯二酚也是弱酸,加碱(Na2CO3)可促其电离,增大    的浓度,提高显影速度。

(3)可加入还原性比对苯二酚更强的物质,以消耗显影液中的O2。Na2SO3和Na2S2O3虽都有还原性,但后者能与AgBr发生配合反应(是定影剂),应选(B)。

例4、下列物质久置于空气中,颜色发生变化的是     (    )

A.    B.苯酚       C.    D.CaO

解析:这四种物质在空气中都易变质。

  (黄)     (白)

苯酚在空气中被氧化成粉红色物质。

答案:B、C

例5、A和B两种物质的分子式都是C7H8O,它们都能跟金属钠反应放出H2。A不与NaOH溶液反应,而B能与NaOH溶液反应。B能使适量的溴水褪色,并产生白色沉淀,A不能。B的一溴化物(C7H7BrO),有两种结构。试推断A和B的结构。并说明它们各属于哪一类有机物。

解析:本题重点考查酚和醇的结构及性质的区别。由题意:

①由于A、B都能与金属钠反应放出H2,且这两种物质分子中都只含有一个氧原子,所以它们的结构中有羟基,即它们是酚或醇。

②A不与NaOH溶液反应,说明A为醇,分子式可写为C7H7OH。B能与NaOH溶液反应,说明B为酚,分子中必含有苯环,分子式可写为:(CH3)C6H4(OH)。

③从A的分子组成看,具有极大饱和性但A不能使溴水褪色,说明分子中不含有不饱和链烃基,应该含有苯环,即A是芳香醇分子式写为:C6H5CH2OH苯甲醇。

B能使溴水褪色并生成白色沉淀,这是酚具有的特性,证明它是酚类,是甲基苯酚。

④甲苯酚有邻、间、对三种同分异构体。但只有对-甲苯酚的一溴代物含有两种结构:

答案:A是苯甲醇,结构简式为:       (醇类)B是对-甲苯酚,结构简式为:

例6、A、B、C三种物质的分子式都是。若滴入溶液,只有C呈现紫色;若投入金属钠,只有B无变化。

(1)写出A、B、C的结构简式。

(2)C有多种同分异构体,若其一溴代物最多有两种,C的这种同分异构体的结构简式为:_________。

解析:C能遇水溶液变紫色,说明属于分类,应为:

C与Na能反应,A与Na也反应,说明A中也有羟基且羟基不能与苯环直接相连,则为醇类:      。B中无羟基,但与醇A、酚C又是同分异构体,可以属于醚类:

答案(A).    B.  (2) 

例7、漆酚是生漆的主要成分,黄色,能溶于有机溶剂中。生漆涂在物体表面,能在空气中干燥转变为黑色漆膜,它不具有的化学性质为(   )

A.可以燃烧,当氧气充分时,产物为CO2和H2O

B.与FeCl3溶液发生显色反应

C.能发生取代反应和加成反应

D.不能被酸性KMnO4溶液氧化

解析:结构决定性质。从漆酚的结构式看,它具有苯酚和二烯烃或炔烃(-C15H27)的性质。作为含氧衍生物,可以燃烧生成CO2和H2O;作为酚,与FeCl3溶液发生显色反应;作为苯酚和不饱和烃,能发生加成和取代反应,也能被酸性KMnO4溶液氧化,只有D不对。

答案:D

例8、丁香油酚的结构简式是:                     该物质不具有的化学性质是                        (    )

①可以燃烧  ②可以跟溴加成   ③可以被酸性溶液氧化  ④可以与溶液反应   ⑤可以跟NaOH溶液反应    ⑥可以在碱性条件下水解

A.①③    B.③⑥   C.④⑤   D.④⑥

解析:丁香油酚是一种含多种官能团的复杂有机物。分子中含有C、H元素,可以燃烧;含碳碳双键,可以发生与溴的加成反应,也可以被酸性溶液氧化;苯环碳上连有羟基,属酚类,显极弱酸性,可与NaOH溶液反应,但不能与溶液反应;分子中不存在“-X为Cl、Br、I”等能发生水解的官能团,故不能水解。

答案:D

 0  5063  5071  5077  5081  5087  5089  5093  5099  5101  5107  5113  5117  5119  5123  5129  5131  5137  5141  5143  5147  5149  5153  5155  5157  5158  5159  5161  5162  5163  5165  5167  5171  5173  5177  5179  5183  5189  5191  5197  5201  5203  5207  5213  5219  5221  5227  5231  5233  5239  5243  5249  5257  447348 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网