江苏省连云港市新海实验中学苏教版高二化学选修五《4.2.3基团间的相互影响》官能团之间的相互影响 教案

官能团之间的相互影响

在有机化学的学习中，掌握官能团的性质和它们之间的关系是学好有机化学的基本要求。高中阶段必须掌握的官能团有：碳碳双键、碳碳叁键、卤素原子、羟基、醛基、羰基、羧基、氨基、硝基、磺酸基等。有机物分子的官能团不同，则性质不同。本文主要就官能团之间的影响，做一简要介绍：

一、官能团的定位作用

苯环上有连接有不同的基团或官能团，当进一步引入基团时，其引入的位置与原有官能团（基团）有关，而且不同的基团，还会使苯环的反应活性发生较大的变化。

1.邻对位定位基团，苯环的活性增强

当苯环上连接烃基（甲基、乙基、苯基等）、氨基（－NH

2、－NHR、-NR

2

，R为

烷基）、羟基（－OH）、烷氧基（－OCH

3、－OC

2

H

5

）等基团，使苯的反应活性增

强，新引入的基团进入原基团的邻对位位置。

教材上制备硝基苯需要在浓硫酸、浓硝酸混酸与苯在55℃条件下制得，而通常只能得到，很难得到二硝基化合物。

甲苯中新引入的－NO

2均处于甲基（－CH

3

）的邻位或对位。在过量硝酸存在下，

很容易得到三硝基化合物（TNT），这也看出甲基提高了苯环的活性。

2.邻对位定位基团——苯的活性减弱

当苯环上连接有卤素原子（－F、－Cl、－Br、－I）－CH

2

Cl、－CH＝CH－等基团时，苯环的反应活性降低，这类反应比较特殊，往往需要在特殊溶剂、催化剂条件下才可能发生反应。

3.间位定位基

当苯环上的取代基为－NO

2、－SO

3

H、－SO

2

R、－COOH、－COOR、－CHO、－COR、

－CN等时，使苯环钝化，但邻位和对位钝化程度较间位大，在取代反应中，新取代基大多进入间位，形成间位异构体。这类取代基称为有钝化作用的间位取代基。

如硝基苯在发烟硝酸、发烟硫酸存在下，长时间加热，可以制得少量的间硝基苯（），同时比较硝基苯的制法可以看出，硝基的引入使苯的活性降低，反应的条件明显提高。

二、官能团（基团）之间相互影响

1.官能团（基团）之间的相互活化

（1）苯环与烷烃基的相互活化

当苯环上连接饱和链烃基时，苯环的活动性增强，使苯的取代变的比较容易，如苯硝化一般得到一硝基化合物，而甲苯硝化则可以得到三硝基化合物。同时苯环对直接相连的烃基碳上的氢原子也有活化作用，我们知道，饱和烃是不容易被氧化剂氧化的，由于苯环能活化烃基与苯环相连碳原子的氢，使这样的氢原子活性增强，变的容易被氧化，如甲苯、乙苯等均能被酸化的高锰酸钾溶液氧化，产物得到苯甲酸等化合物。乙苯、丙苯氧化的方程式如下：

C 6H

5

－CH

2

CH

3

C

6

H

5

－COOH＋CO

2

＋H

2

O

C 6H

5

－CH

2

CH

2

CH

3

C

6

H

5

－COOH＋CH

3

COOH

C 6H

5

－CH(CH

3

)

2

C

6

H

5

－COOH＋CO

2

＋H

2

O

由于苯环活化的是直接相连的烃基碳原子上的氢原子，因此当该碳原子没有氢原

子时，该氧化反应就不能发生了，如叔丁基苯[C

6H

5

－C(CH

3

)

2

]不能使酸化高锰酸

钾溶液褪色。

（2）某些官能团（基团）与羟基的相互影响

醇、苯酚和羧酸的分子里都含有羟基，故皆可与钠作用放出氢气，但由于所连的基团不同，在酸性上存在差异。

醇（R－OH）显中性，不能与NaOH、Na

2CO

3

反应；与苯环直接相连的羟基成为酚

羟基，不与苯环直接相连的羟基成为醇羟基。

①苯酚（C

6H

5

－OH）具有极弱酸性，比碳酸弱，但比HCO

3

－（碳酸氢根）要强。不

能使指示剂变色，能与NaOH反应。苯酚还可以和碳酸钠反应，生成苯酚钠与碳酸氢钠；由此可以看出苯环能使羟基的活性增强，而烃基（非苯基）则往往是使羟基的活性减弱，如乙醇的电离程度较水（可以看成是氢原子连接羟基）小的多。

②R－COOH 弱酸性，具有酸的通性，能与NaOH、Na

2CO

3

反应。显然，羧酸中，羧

基中的羰基的影响使得羟基中的氢易于电离。苯环可以进一步加强羰基对羟基的活化作用，如苯甲酸的酸性比乙酸强。

③羟基对苯环的影响也是非常大的（较－CH

3大的多），如苯与Br

2

的取代反应，

需要Fe（实际上为FeBr

3

）催化下才能发生反应，苯酚则可以和溴水直接发生取代反应，而且反应能定量的完成，得到三溴苯酚（），这说明在羟基的影响下，苯环的活性有了很大的提高。苯环也变的容易被氧化，如苯酚在空气中被氧气逐渐氧化而显示粉红色。苯环上的羟基越多，苯环越容易被氧化，其还原性越强。

④羟基对其他烃基也有活化作用，如：乙醇烃基上的碳氢键较容易断裂，可发生氧化反应和消去反应。若羟基与碳碳双键相连，由于其对碳碳双键官能团的活化作用，立即发生反应，使碳氢键断裂。所以羟基不能与碳碳双键官能团直接连接。

⑤羟基还可以活化－X原子，卤代烃需要在强碱条件下才能发生水解反应，当羟基与卤素原子连接在同一个碳原子上时，由于羟基的活化作用，C－X极易断裂，生成羰基（＝CO）结构，同时生成HX。这说明羟基不能与卤素原子共存与同一个碳原子上。

⑥羟基与羟基之间也有很强的相互影响。当多个羟基连接在同一个碳原子上，会立即失去水分子而转化为羰基（－CO－）。即碳原子上不可能同时存在两个羟基。