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浅析有机物中氢原子的反应规律
官能团是决定有机物的化学性质的原子或 原子团 。官能团对有机物的性质起决定作用 。有机物中有什么样的官能团就会表现出与官能团相关的化学性质 。氢原子虽然不算是官能团,但是归纳一下它在有机物反应中的一些规律,对 学习有机化学是很有帮助的 。
一、羟基(-OH)氢原子活性
有机物中醇、酚、羧酸都含有羟基 。但是所含羟基中的氢原子表现的活泼性不同 。在 跟 Na、NaHCO3、Na2CO3、NaOH 作用时,醇羟基 (―OH)能跟Na反应,不能跟NaHCO3、 Na2CO3、NaOH反应 。酚羟基(一OH)能跟Na、 Na2CO3、NaOH反应,(跟Na2CO3反应时不产生 CO2),不能跟NaHCO3反应,羧基(一COOH)能电离出氢离子,能跟Na、NaHCO3、Na2CO3、NaOH 反应 。醇、酚羟基(一OH)的H原子还可以发生 取代反应生成醚或酯 。
二、α -氢原子、 β-氢原子活性
1. α-碳原子上的氢原子称为α-氢原 子 。α-碳原子是指与卤素原子(一X)、羟基 (―OH)、醛基(一CHO)、羧基(一COOH)等官 能团直接相连的碳原子 。由于受官能团的影响 α-氢原子会表现出比较大的活性 。例如:CH3CH2OH去氢(一个经基氢和一个α-氢原 子)氧化制 CH3CHO 。C6H5—CHO和 CH3CHO在 NaOH溶液中加热生成C6H5-CH=CHCHO 。
2.β-碳原子上的氢原子是β -氢原子 。与 α-碳原子相连的烃基碳原子是β-碳原子 。β-氢原子在发生消去反应时容易失去 。例如:ClCH2CH2CH2OH在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应生成 CH2=CHCH2OHOClCH2CH2CH2OH 在 浓硫酸存在的条件下加热发生消去反应生成 ClCH2CH=CH2O与卤素原子或醇羟 基相连的烃基中若没有β-氢原子则不发生消去反应 。例 如:CH3Cl、(CH3)3CCH2OH不发生消去反应 。
三、跟苯环有关的活泼氢
跟苯环有关的活泼氢:一是苯环上的氢原子 。二是连在苯环上的烃基、羟基或其它基团上 的氢原子 。这两类氢主要发生取代反应和氧化反应 。
1. 苯环上的取代反应 。比如生成C6H5-Br、 C6H5-No2、C6H5-SO3H等 。但是苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明苯环上的氢有一定的 活泼性,又不是太活泼 。
2. 苯环和苯环上的烷基相互影响:
⑴苯环 对烷基的影响C6H5-CH3和C6H5-C2H5 (对比 H-CH3和H-C2H5等氢原子的活泼性),由于 受到苯环的影响使-CH3和-C2H5上的氢原子 变得更加活泼,更容易被氧化和取代 。当与酸性高锰酸钾溶液反应时甲苯、乙苯中的-CH3 和-C2H5容易被氧化成羧基(-COOH)而使酸性高锰酸钾溶液褪色 。
⑵烷基对苯环的影响:甲 苯、乙苯等苯的大多数同系物和苯酚,由于受 到-CH3、-C2H5、-OH等基团的影响,苯环上烷基等取代基邻、对位上的氢更活泼容易发生 苯环上取代基邻、对位上的氢的取代 。例如甲苯 跟浓硝酸和浓硫酸的混和酸加热发生取代反应 生成2,4,6,—三硝基甲苯(TNT) 。苯酚和浓溴水 发生取代反应生成2,4,6,—三溴苯酚 。
四、加氢还原
1.碳碳不饱和键的加氢 。
⑴烯烃加氢:R— CH=CH2生成 R- CH2CH3;R—CH=CH- Ru0026#39;生成 R—CH2CH2-R
⑵炔烃加氢:R—C
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CH生成 R—CH=CH2 或 R—CH2CH3
2.碳氧双键加氢还原得醇 。
醛(R—CHO)加氢得伯醇(R—CH2OH);酮(R—CO-R)加氢得仲醇[R—CH(OH)-R] 。
在中学阶段一般不涉及 羧基和酯基中的加氢还原反应 。
五、去氢氧化
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