1、烃的衍生物 杂环化合物环状有机化合物中，构成环的原子除碳原子外还有其他原子时，这类环状有机化合物叫作杂环化合物。非碳原子称为杂原子。最常见的杂原子是氧、硫和氮，杂环上可以有一个杂原子，也可以有两个或更多个杂原子，杂原子可以是一种原子，也可以是两种不同的原子。和环烷烃一样，杂环也可以分为脂杂环和芳杂环两大类。一般来说，芳杂环的环系都有一定程度的稳定性和芳香性，在一般化学反应中，环不易破裂。 杂环化合物广泛存在于自然界，与生物学有关的重要化合物多数为杂环化合物，例如核酸、某些维生素、抗生素、激素、色素和生物碱等。此外，还合成了多种多样具有各种性能的杂环化合物 ，其中有些可作药物、杀虫剂、除草剂、染
2、料、塑料等。 杂环化合物可分为脂杂环和芳杂环两大类。没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环化合物，一些脂杂环化合物如下： 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环化合物，平时也简称杂环化合物。芳杂环化合物可以分为单杂环和稠杂环(fused heterocycle)两大类，稠杂环是由苯环与单杂环或两个或多个单杂环稠并而成的，如：问题1.顺丁烯二酸酐()又名马来酸酐，分子中存在着共轭体系，分析环上原子的杂化方式，该分子中所有原子是否共面？(素养角度宏观辨识与微观探析)提示：环上C为sp2杂化，O为sp3杂化，则O一定不在共轭面上。问题2.已知酸酐是某含氧酸脱去一分子水或几分子水所剩下的部分。如乙酸酐()可由
3、两分子乙酸制得，请写出顺丁烯二酸的结构简式，并推测其化学性质。(素养角度证据推理与模型认知)提示：顺丁烯二酸的结构简式为，含有碳碳双键和羧基，具有还原性、酸性等，可发生加成反应、取代反应、氧化反应等。问题3.含氮杂环化合物是农药、香料、染料工业中被广泛使用的一类有机物，普遍存在于焦化废水、染料废水、橡胶废水、化工废水、制药废水、农药废水中。杂环化合物大都有毒，相关工业废水应如何处理？(素养角度科学态度与社会责任)提示：有毒试剂应集中处理，降解后再排放，防止污染环境。(2020攀枝花模拟)马来酸酐(顺丁烯二酸酐)是一种重要的化工原料，可用于合成可降解的高聚物PES树脂以及具有抗肿瘤活性的化合物K
4、。已知：+HOR3+H18OR2R1OH+R1NH2+H2O(R1、R2、R3代表烃基)回答下列问题：(1)C的名称是_，反应的反应类型是_。(2)B的顺式结构简式为_，F的结构简式为_。(3)反应的化学方程式为_。(4)C有多种同分异构体，其中与C具有完全相同的官能团，且核磁共振氢谱只有两个峰的同分异构体的结构简式为_(不考虑立体异构)。(5)已知：氨基(NH2) 与羟基类似，也能发生反应。在由F制备K的过程中，常会产生副产物L，L分子式为C16H13NO3，含三个六元环，则L的结构简式为_。(6)已知：酸酐在水溶液中极易水解。写出由马来酸酐合成酒石酸的合成路线：_。【解析】与甲醇发生信息中
5、的反应生成B为，B与氢气发生加成反应生成C为，C与乙二醇发生缩聚反应生成PES树脂为；与苯在氯化铝作用下发生加成反应生成D，D与甲醇发生酯化反应生成E为，E发生信息中的反应生成F，F为，最后F发生信息中反应生成K；(6)由马来酸酐合成酒石酸，马来酸酐可以先加成或水解，然后水解或加成，最后水解得到目标产物。答案：(1)丁二酸二甲酯加成反应(2)(3)+(2n-1)CH3OH(4)CH3CH2OOCCOOCH2CH3、CH3COOCH2CH2OOCCH3(5)(6)或或【加固训练】8-羟基喹啉被广泛用作金属离子的络合剂和萃取剂，也是重要的医药中间体。下图是8-羟基喹啉的合成路线。已知：i.+ii.
6、同一个碳原子上连有2个羟基的分子不稳定。(1)按官能团分类，A的类别是_。(2)AB的化学方程式是_。(3)C可能的结构简式是_。(4)CD所需的试剂a是_。(5)DE的化学方程式是_。(6)FG的反应类型是_。(7)将下列KL的流程图补充完整：(8)合成8-羟基喹啉时，L发生了_(填“氧化”或“还原”)反应，反应时还生成了水，则L与G物质的量之比为_。【解析】(1)A的化学式为C3H6，且BC发生加成反应，故A为烯烃，即丙烯。(2)BC发生加成反应说明B中存在碳碳双键，故AB为丙烯的取代反应，化学方程式是CH2CHCH3+Cl2CH2CHCH2Cl+HCl。(3)B(CH2CHCH2Cl)与
7、HOCl发生加成反应生成C，羟基或氯原子可能加在端基上，故C有两种结构：或。(4)D为丙三醇，CD发生水解反应，试剂a应为NaOH水溶液。(5)从D(C3H8O3)、E(C3H4O)化学式及DE的反应条件看出，发生了消去反应，又根据K的结构简式和J的化学式，可知E中含醛基，故DE的反应为+2H2O。(6)根据F、G的化学式、K的结构式看出FG，发生的是苯酚的邻位硝化反应，属于取代反应。(7)根据已知反应+，KL的第一步产物为，第二步产物为。(8)根据流程图中“”，可知“L+G8-羟基喹啉+J”的反应中，L8-羟基喹啉为氧化反应，从L()到8-羟基喹啉少2个H，故失去2e-，从GJ少2个O，多2个H，得6e-，根据电子得失守恒，L与G物质的量之比为31。答案：(1)烯烃(2)CH2CHCH3+Cl2CH2CHCH2Cl+HCl(3)HOCH2CHClCH2Cl、ClCH2CH(OH)CH2Cl(4)NaOH、H2O(5)HOCH2CH(OH)CH2OHCH2CHCHO+2H2O(6)取代反应(7)(8)氧化31 - 7 -