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第 12 章 · 有機:脂肪族化合物

项目 内容
シラバス项目 Ⅳ 1.(1) 脂肪族炭化水素、Ⅳ 1.(2) 官能基をもつ脂肪族化合物
国内书对应 第 30 章(有机化合物的结构与研究方法)、第 31 章(烷烃、烯烃与炔烃)、第 33 章(卤代烃、醇与酚)、第 34 章(醛、酮、羧酸与酯)
本章新内容的分量 エーテル、鏡像異性体、シス-トランス異性体、油脂・セッケン的日文说法;脂肪族反应的系统整理
过去问出现次数 20 回共 55 题(每回平均 2.8 次)

国内有机讲得细,EJU 的侧重点不同:エーテル国内只提一句(成醚),EJU 要结构和性质;鏡像異性体、シス-トランス異性体、油脂・セッケン国内在 17.8、31.5、34.6 节讲过,EJU 要日文说法。本章按「结构异构 → 醚 → 油脂/肥皂 → 脂肪族反应」整理。

シラバス小項目・術語(日文原文) 国内书位置 相同 / 讲法不同 / 国内没有 本章哪节讲
アルカン,アルケン,アルキン;構造異性体・立体異性体(シス-トランス異性体,鏡像異性体) 第 31 章 31.2–31.6 节、第 17 章 17.8 节 相同 + 讲法不同(鏡像異性体、シス-トランス異性体) 12.2
石油の成分と利用 第 31 章 31.7 节 相同 + 讲法不同(分留的日文名称) 12.5
アルコール,エーテル,アルデヒド,ケトン,カルボン酸,エステル;油脂・セッケン 第 33、34 章 相同 + 讲法不同(エーテル国内只讲成醚;油脂・セッケン国内 34.6 节讲过,日文说法要会) 12.3、12.4
脂肪族化合物の構造・性質・反応 第 31、33、34 章 相同 + 讲法不同 12.5

宏观:分子式相同、结构不同的化合物叫構造異性体(结构异构体),包括碳链异构、位置异构、官能团异构。原子连接顺序相同、空间排列不同叫立体異性体(立体异构体),包括シス-トランス異性体(顺反异构体)和鏡像異性体(对映异构体)。顺反异构出现在双键或环上,两个相同基团在双键同侧是顺式(シス),异侧是反式(トランス)。鏡像異性体要求分子有不斉炭素原子(手性碳):一个碳原子连四个不同的基团,它的两种空间排列互为镜像,不能重合。

微观:单键可以自由旋转,双键不能自由旋转,所以双键两端的取代基有固定的空间关系,产生顺反异构。手性碳的四个基团在四面体的四个顶点,两种排列互为镜像,旋转不能重合,所以有两种对映体。

符号:顺反:CHX3−CH=CH−CHX3\ce{CH3-CH=CH-CH3} 有シス/トランス;手性碳:CX∗\ce{C^*} 连四个不同基团,如乳酸 CHX3−CH(OH)−COOH\ce{CH3-CH(OH)-COOH} 的 2 号碳。日本题面写「構造異性体」「立体異性体」「シス-トランス異性体」「鏡像異性体」「不斉炭素原子」。

  • 题目给分子式,问同分异构体数 → 先画碳链,再移动官能团位置,注意顺反/手性。
  • 题目给结构式,问有没有順反異性体/鏡像異性体 → 顺反看双键两端是否各连两个不同基团;镜像找手性碳(连四个不同基团)。
  • 順反異性:双键两端每个碳上必须连两个不同的基团;如果有一个碳连两个相同基团,就没有顺反异构。
  • 手性碳:四个基团必须完全不同;连两个相同基团(如两个 CHX3\ce{CH3})就没有手性。
  • 構造異性体包括碳链、位置、官能团异构;立体異性体是连接顺序相同、空间排列不同。
  • 同分异构体数题要系统画,不要漏;EJU 常考 CX4HX10\ce{C4H10}、CX4HX8\ce{C4H8}、CX4HX10O\ce{C4H10O} 等。
  • 日本题面写「異性体の数」「シス形」「トランス形」「鏡像異性体」「不斉炭素原子」。

CX4HX10\ce{C4H10} 的構造異性体:直链丁烷 CHX3CHX2CHX2CHX3\ce{CH3CH2CH2CH3} 和支链异丁烷 CHX3CH(CHX3)CHX3\ce{CH3CH(CH3)CH3},共 2 种。

CX4HX8\ce{C4H8} 的烯烃順反異性:2-丁烯 CHX3−CH=CH−CHX3\ce{CH3-CH=CH-CH3} 的双键两端各连 H\ce{H} 和 CHX3\ce{CH3},有シス(两个 CHX3\ce{CH3} 同侧)和トランス(异侧)两种。

手性碳:乳酸 CHX3−CH(OH)−COOH\ce{CH3-CH(OH)-COOH} 的 2 号碳连 H\ce{H}、OH\ce{OH}、CHX3\ce{CH3}、COOH\ce{COOH} 四个不同基团,是手性碳,有一对对映体。

例 1 (场景:分子式 → 数構造異性体)

問題 分子式 CX4HX10\ce{C4H10} のアルカンの構造異性体の数として正しいものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。

① 1 種  ② 2 種  ③ 3 種  ④ 4 種

解答 CX4HX10\ce{C4H10} には直鎖のブタン CHX3CHX2CHX2CHX3\ce{CH3CH2CH2CH3} と、枝分かれしたイソブタン CHX3CH(CHX3)CHX3\ce{CH3CH(CH3)CH3} の 2 種。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:分子式 CX4HX10\ce{C4H10} 的烷烃的结构异构体数正确的是哪一个?① 1 种 ② 2 种 ③ 3 种 ④ 4 种。解答:CX4HX10\ce{C4H10} 有直链丁烷 CHX3CHX2CHX2CHX3\ce{CH3CH2CH2CH3} 和支链异丁烷 CHX3CH(CHX3)CHX3\ce{CH3CH(CH3)CH3} 共 2 种。所以是 ②。答案 ②。

解说 用到的是「先画直链,再画支链」。容易卡在:把正丁烷和异丁烷当成同一种;或者多画一个不存在的支链。选项排除:① 漏了支链;③④ 多画。另一种解法:碳骨架只有「4 个一排」和「3 个一排带一个支链」两种。

例 2 (场景:结构式 → 找手性碳/鏡像異性体)

問題 次の化合物のうち,鏡像異性体が存在するものを一つ選びなさい。

① CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH}  ② CHX3CH(OH)COOH\ce{CH3CH(OH)COOH}  ③ CHX3COCHX3\ce{CH3COCH3}  ④ CHX2ClX2\ce{CH2Cl2}

解答 CHX3CH(OH)COOH\ce{CH3CH(OH)COOH} の 2 番目の炭素は H\ce{H}、OH\ce{OH}、CHX3\ce{CH3}、COOH\ce{COOH} の 4 つの異なる基をもつ不斉炭素原子で、鏡像異性体が存在する。① は不斉炭素原子なし;③ の 2 番目の炭素は CHX3\ce{CH3} を 2 つもつ;④ の炭素は H\ce{H} を 2 つもつ。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:下列化合物中,存在镜像异构体的是哪一个?① CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} ② CHX3CH(OH)COOH\ce{CH3CH(OH)COOH} ③ CHX3COCHX3\ce{CH3COCH3} ④ CHX2ClX2\ce{CH2Cl2}。解答:CHX3CH(OH)COOH\ce{CH3CH(OH)COOH} 的 2 号碳连 H\ce{H}、OH\ce{OH}、CHX3\ce{CH3}、COOH\ce{COOH} 四个不同基团,是手性碳,有镜像异构体。① 没有手性碳;③ 的 2 号碳连两个 CHX3\ce{CH3};④ 的碳连两个 H\ce{H}。所以是 ②。答案 ②。

解说 用到的是「手性碳 = 四个不同基团」。容易卡在:只看有没有 OH\ce{OH};手性要看四个基团是否全不同。选项排除:① 两个 H\ce{H};③ 两个 CHX3\ce{CH3};④ 两个 H\ce{H}。另一种解法:逐个碳检查四个取代基,找到全不同为止。

  • 構造異性体:碳链、位置、官能团异构;CX4HX10\ce{C4H10} 2 种,CX4HX8\ce{C4H8} 烯烃 3 种(含顺反则更多)。
  • 順反異性:双键两端各连两个不同基团;同侧为シス,异侧为トランス。
  • 手性碳:连四个不同基团;有手性碳的分子可能有鏡像異性体。
  • 同分异构体数题按「碳骨架 → 官能团位置 → 顺反/手性」系统数。
  • 错在哪:认为所有烯烃都有順反異性体。 为什么错:双键一端连两个相同基团时,没有顺反。 正确做法:检查两端是否各连两个不同基团。
  • 错在哪:把连两个相同基团的碳当手性碳。 为什么错:手性碳必须连四个不同基团。 正确做法:逐个看四个取代基。
  • 错在哪:数同分异构体时漏掉支链。 为什么错:碳骨架可以直链也可以支链。 正确做法:先画所有碳骨架,再放官能团。

構造異性体像「同一套积木搭出不同形状」;順反異性像「两个人站在双键的两侧还是同侧」;鏡像異性体像「左手和右手」,看起来一样但不能重合。

  • 前置:国内书第 31 章 31.4–31.6 节烯烃/炔烃、第 30 章 30.4 节同分异构。
  • 后续:本书 12.3 节エーテル、12.5 节脂肪族反应、第 13 章芳香族。
  • 常一起考:国内书第 17 章 17.8 节手性;本书第 13 章糖类(手性碳)。

宏观:エーテル(醚)是氧原子连接两个烃基的化合物,通式 R−O−RX′\ce{R-O-R'}。最常见的是ジエチルエーテル(乙醚) CHX3CHX2−O−CHX2CHX3\ce{CH3CH2-O-CH2CH3},以及ジメチルエーテル CHX3−O−CHX3\ce{CH3-O-CH3}。醚分子间不能形成氢键,沸点比同分子量的醇低,易挥发;化学性质较稳定,常用作溶剂,乙醚曾用作麻醉剂。

微观:醚的氧原子有两对孤对电子,但两边都是烃基,不能像醇那样提供 O−H\ce{O-H} 形成氢键,所以分子间力只有范德华力,沸点低。醚的氧可以与 HX+\ce{H+} 结合,但通常很弱。

符号:R−O−RX′\ce{R-O-R'};ジエチルエーテル CX2HX5OCX2HX5\ce{C2H5OC2H5};ジメチルエーテル CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3}。日本题面写「エーテル」「ジエチルエーテル」「ジメチルエーテル」「沸点」。

  • 题目给结构式,问是不是醚 → 看氧原子两边是否都连烃基(不是 H\ce{H})。
  • 题目比较醚和醇的沸点(或问乙醚用途) → 醇有氢键,沸点高;醚没有,沸点低;乙醚用作溶剂、曾作麻醉剂。
  • 醚和醇的分子式可以相同(同分异构),如 CX2HX6O\ce{C2H6O} 可以是乙醇 CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} 或二甲醚 CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3};乙醇有氢键,沸点高。
  • 醚的氧两边都是烃基;如果一边是 H\ce{H},就是醇。
  • 乙醚易挥发、易燃,使用时要注意;EJU 只考结构和性质。
  • 日本题面写「エーテル結合」「ジエチルエーテル」「ジメチルエーテル」。

沸点比较:乙醇 CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} 有 O−H\ce{O-H},分子间形成氢键,沸点约 78 ℃;二甲醚 CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3} 没有 O−H\ce{O-H},只有范德华力,沸点约 −24 ℃。两者分子式相同,沸点差别来自氢键。

醚的稳定性:醚没有活泼的 O−H\ce{O-H},不与金属钠反应(醇会),也不易被氧化(久置乙醚会生成过氧化物,需避光保存)。

例 1 (场景:结构式 → 判断醚)

問題 次の化合物のうち,エーテルであるものを一つ選びなさい。

① CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH}  ② CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3}  ③ CHX3CHO\ce{CH3CHO}  ④ CHX3COOH\ce{CH3COOH}

解答 エーテルは酸素原子に二つの炭化水素基が結合したもの。CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3} は CHX3−O−CHX3\ce{CH3-O-CH3} でエーテル。① はアルコール、③ はアルデヒド、④ はカルボン酸。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:下列化合物中,属于醚的是哪一个?① CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} ② CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3} ③ CHX3CHO\ce{CH3CHO} ④ CHX3COOH\ce{CH3COOH}。解答:醚是氧原子连接两个烃基的化合物。CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3} 是 CHX3−O−CHX3\ce{CH3-O-CH3},属于醚。① 是醇,③ 是醛,④ 是羧酸。所以是 ②。答案 ②。

解说 用到的是「醚 = 氧两边都是烃基」。容易卡在:把乙醇当成醚;乙醇的氧一边连 H\ce{H}。选项排除:① 醇;③ 醛;④ 羧酸。另一种解法:看氧原子是否连两个碳。

例 2 (场景:同分异构的醇和醚 → 比较沸点)

問題 エタノール CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} とジメチルエーテル CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3} は分子式が同じである。沸点の高低とその理由として正しいものを一つ選びなさい。

① エタノールの方が高い。水素結合があるから。 ② ジメチルエーテルの方が高い。水素結合があるから。 ③ エタノールの方が高い。分子量が大きいから。 ④ 沸点は等しい。分子式が同じだから。

解答 エタノールは O−H\ce{O-H} をもち、分子間で水素結合をつくるので沸点が高い。ジメチルエーテルは O−H\ce{O-H} をもたず、水素結合をつくらない。よって ①。 答 ①

中文翻译 题目:乙醇 CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} 和二甲醚 CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3} 分子式相同。沸点高低及理由,正确的是哪一个?① 乙醇更高,因为有氢键。② 二甲醚更高,因为有氢键。③ 乙醇更高,因为分子量大。④ 沸点相同,因为分子式相同。解答:乙醇有 O−H\ce{O-H},分子间形成氢键,所以沸点高。二甲醚没有 O−H\ce{O-H},不能形成氢键。所以是 ①。答案 ①。

解说 用到的是「醇有氢键,醚没有」。容易卡在:认为分子式相同沸点就相同;同分异构体的沸点可能差很多。选项排除:② 醚没有氢键;③ 分子量相同;④ 分子式相同不代表沸点相同。另一种解法:记「乙醇 78 ℃,二甲醚 −24 ℃」。

  • 醚:R−O−RX′\ce{R-O-R'},氧两边都是烃基;醇:R−OH\ce{R-OH},氧一边是 H\ce{H}。
  • 醇有分子间氢键,沸点高于同分子量的醚。
  • 醚化学性质较稳定,常用作溶剂;乙醚曾用作麻醉剂。
  • CX2HX6O\ce{C2H6O} 的同分异构体:乙醇和二甲醚。
  • 错在哪:把醇和醚混为一谈。 为什么错:醇的氧连 H\ce{H},醚的氧连两个烃基。 正确做法:看氧两边连什么。
  • 错在哪:认为同分异构体沸点相同。 为什么错:官能团不同,分子间力不同。 正确做法:看有没有氢键。
  • 错在哪:认为醚和醇都能与钠反应。 为什么错:醚没有活泼 O−H\ce{O-H},不与钠反应。 正确做法:醇与钠反应,醚不反应。

醇像「有把手的水分子」,能互相拉住(氢键);醚像「没有把手的水分子」,只能靠微弱的力量聚在一起,所以沸点低、易挥发。

  • 前置:国内书第 33 章 33.3 节醇;本书 12.2 节同分异构。
  • 后续:本书 12.4 节油脂/肥皂、12.5 节脂肪族反应。
  • 常一起考:国内书第 33 章 33.3 节成醚、第 34 章酯;本书第 13 章芳香族化合物。

宏观:油脂是高级脂肪酸和甘油形成的三酯,常温下液态的叫油,固态的叫脂。油脂在酸性或碱性条件下水解:酸性水解生成甘油和高级脂肪酸;碱性水解(けん化,皂化)生成甘油和高级脂肪酸盐,即セッケン(肥皂)。肥皂分子一头是亲水的羧酸钠基团,一头是亲油的烃基,能把油污乳化分散在水中。

微观:油脂是甘油 HOCHX2−CH(OH)−CHX2OH\ce{HOCH2-CH(OH)-CH2OH} 的三个羟基与三分子高级脂肪酸酯化形成的三酯。皂化时酯键断裂,生成甘油和脂肪酸钠。肥皂分子在水中形成胶束,亲油端插入油滴,亲水端朝外,使油滴分散。

符号:油脂通式可写为甘油三酯;皂化反应:油脂 + 3NaOH → 甘油 + 3RCOONa。常见脂肪酸:硬脂酸 CX17HX35COOH\ce{C17H35COOH}、油酸 CX17HX33COOH\ce{C17H33COOH}。日本题面写「油脂」「セッケン」「けん化」「乳化」「親水基」「親油基」。

  • 题目问皂化产物 → 甘油 + 高级脂肪酸盐(肥皂)。
  • 题目问肥皂去污原理(或硬水/软水) → 亲水基/亲油基,形成胶束乳化油污;硬水中的 CaX2+\ce{Ca^2+}、MgX2+\ce{Mg^2+} 与肥皂生成难溶盐,泡沫少。
  • 油脂是酯,不是高分子;皂化是碱性水解,不是中和。
  • 皂化产物是甘油和脂肪酸盐,不是脂肪酸;酸化后才得脂肪酸。
  • 肥皂在硬水中效果差,因为 CaX2+\ce{Ca^2+}、MgX2+\ce{Mg^2+} 生成难溶的脂肪酸盐。
  • 合成洗涤剂(アルキル硫酸エステルナトリウム等)在硬水中仍有效,是肥皂的替代品。
  • 日本题面写「けん化」「セッケン」「グリセリン」「高級脂肪酸」「硬水」。

皂化反应:油脂 + 3NaOH → 甘油 + 3RCOONa。酯键被 OHX−\ce{OH-} 进攻,断裂生成羧酸钠和醇(甘油)。

肥皂乳化:肥皂分子 RCOOX−NaX+\ce{RCOO^-Na+} 的烃基(亲油)溶于油滴,羧酸根(亲水)朝水,油滴被一层肥皂分子包围,带负电,互相排斥,不能聚并,形成乳浊液。

硬水:2 RCOOX−+CaX2+→(RCOO)X2Ca↓\ce{2RCOO^- + Ca^2+ -> (RCOO)2Ca v},肥皂被消耗,泡沫减少。

例 1 (场景:皂化产物 → 甘油 + 肥皂)

問題 油脂を水酸化ナトリウム水溶液と加熱してけん化したとき,生成するものの組み合わせとして正しいものを一つ選びなさい。

① グリセリンと高級脂肪酸 ② グリセリンと高級脂肪酸ナトリウム ③ エタノールと高級脂肪酸 ④ エタノールと高級脂肪酸ナトリウム

解答 油脂を NaOH でけん化すると、グリセリンと高級脂肪酸ナトリウム(セッケン)が生成する。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:油脂与氢氧化钠水溶液加热皂化时,生成物的组合正确的是哪一个?① 甘油和高级脂肪酸 ② 甘油和高级脂肪酸钠 ③ 乙醇和高级脂肪酸 ④ 乙醇和高级脂肪酸钠。解答:油脂用 NaOH 皂化,生成甘油和高级脂肪酸钠(肥皂)。所以是 ②。答案 ②。

解说 用到的是「皂化 = 碱性水解 → 甘油 + 脂肪酸盐」。容易卡在:把产物写成脂肪酸(酸性水解才是);或者把甘油写成乙醇。选项排除:① 酸性水解;③④ 醇是甘油,不是乙醇。另一种解法:记「油脂 + NaOH → 甘油 + 肥皂」。

例 2 (场景:肥皂去污原理 → 亲水/亲油)

問題 セッケンが油汚れを落とす仕組みとして正しいものを一つ選びなさい。

① セッケンは油を化学的に分解する。 ② セッケンの親油基が油になじみ、親水基が水になじんで油滴を分散させる。 ③ セッケンは水をはじく。 ④ セッケンは油を沈殿させる。

解答 セッケン分子は親油基(炭化水素基)と親水基(カルボン酸ナトリウム)をもち、油滴を囲んで水中に分散させる(乳化)。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:肥皂去除油污的机制,正确的是哪一个?① 肥皂化学分解油。② 肥皂的亲油基亲和油、亲水基亲水,使油滴分散。③ 肥皂排斥水。④ 肥皂使油沉淀。解答:肥皂分子有亲油基(烃基)和亲水基(羧酸钠),包围油滴使其分散在水中(乳化)。所以是 ②。答案 ②。

解说 用到的是「亲油基 + 亲水基 → 乳化」。容易卡在:认为肥皂分解油;肥皂是物理乳化,不是分解。选项排除:① 不是化学分解;③ 亲水基亲水;④ 不是沉淀。另一种解法:记「肥皂 = 一头亲油、一头亲水,把油滴包起来」。

  • 油脂 = 甘油 + 高级脂肪酸的三酯;皂化 = 碱性水解 → 甘油 + 脂肪酸盐。
  • 酸性水解 → 甘油 + 高级脂肪酸;碱性水解 → 甘油 + 肥皂。
  • 肥皂去污 = 亲油基溶油、亲水基亲水,形成胶束乳化。
  • 硬水中的 CaX2+\ce{Ca^2+}、MgX2+\ce{Mg^2+} 消耗肥皂,泡沫少。
  • 错在哪:把皂化产物写成高级脂肪酸。 为什么错:碱性条件下生成的是脂肪酸盐,不是脂肪酸。 正确做法:看条件是 NaOH 还是酸。
  • 错在哪:认为肥皂靠化学分解去油。 为什么错:肥皂是乳化,物理分散。 正确做法:亲油基/亲水基。
  • 错在哪:认为硬水洗衣服更干净。 为什么错:硬水中的钙镁离子消耗肥皂。 正确做法:硬水泡沫少,效果差。

肥皂像「双面胶」:一面粘油,一面粘水,把油滴包起来,让它随水冲走。硬水里的钙镁离子会把肥皂「抢走」,所以泡沫少。

  • 前置:国内书第 34 章 34.6 节酯与油脂水解;本书 12.3 节醚、12.5 节酯。
  • 后续:本书第 13 章洗剤(アルキル硫酸エステルナトリウム)、第 14 章高分子。
  • 常一起考:国内书第 36 章 36.7 节高分子材料。

宏观:脂肪族化合物的反应可以按官能团串起来:烷烃的置換(卤代);烯烃/炔烃的付加(加氢、加卤素、加水、加卤化氢)和氧化;醇的氧化(伯醇 → 醛 → 羧酸,仲醇 → 酮,叔醇难氧化)、酯化、脱水;醛的氧化(银镜反应、新制 Cu(OH)X2\ce{Cu(OH)2})和还原;羧酸的酸性、酯化;酯的水解。EJU 常给反应路线或试剂,问产物、反应类型或条件。

微观:反应的本质是官能团的转化:−OH\ce{-OH} 氧化成 −CHO\ce{-CHO} 再氧化成 −COOH\ce{-COOH};羧酸与醇在酸催化下脱水成酯;酯在酸/碱中水解回羧酸(盐)和醇。

符号:伯醇氧化:CHX3CHX2OH→OCHX3CHO→OCHX3COOH\ce{CH3CH2OH ->[O] CH3CHO ->[O] CH3COOH};酯化:CHX3COOH+CX2HX5OH⇌ΔHX2SOX4CHX3COOCX2HX5+HX2O\ce{CH3COOH + C2H5OH <=>[H2SO4][\Delta] CH3COOC2H5 + H2O};酯水解:CHX3COOCX2HX5+HX2O⇌HX+CHX3COOH+CX2HX5OH\ce{CH3COOC2H5 + H2O <=>[H+] CH3COOH + C2H5OH}。

  • 题目给反应路线/试剂,问某步产物、反应类型或能否反应 → 按官能团转化:醇→醛→酸,酸+醇→酯;醛能银镜/斐林,羧酸能酯化,酯能水解。
  • 题目问「哪种醇不能被氧化」 → 叔醇(没有 α\alpha-H)。
  • 伯醇氧化成醛,继续氧化成羧酸;仲醇氧化成酮;叔醇没有 α\alpha-H,难氧化。
  • 醛的银镜反应、新制 Cu(OH)X2\ce{Cu(OH)2} 是醛基的特征反应;酮不反应。
  • 酯化是可逆反应,浓硫酸催化吸水;水解也是可逆,碱中不可逆(生成盐)。
  • 烯烃的反应要区分试剂:BrX2\ce{Br2} 加成褪色、KMnOX4\ce{KMnO4} 氧化褪色、HX2\ce{H2} 加成。
  • 日本题面写「酸化」「還元」「付加」「置換」「エステル化」「加水分解」「銀鏡反応」。

醇的氧化:伯醇 RCHX2OH\ce{RCH2OH} 失去两个氢,生成醛 RCHO\ce{RCHO};醛再得氧生成羧酸 RCOOH\ce{RCOOH}。仲醇 RX2CHOH\ce{R2CHOH} 氧化成酮 RX2C=O\ce{R2C=O}。叔醇没有 α\alpha-H,不能氧化。

酯化:羧酸 + 醇,酸催化,脱水生成酯和水。反应可逆,浓硫酸吸水促进正反应。

酯水解:酯 + 水,酸催化生成羧酸 + 醇;碱中生成羧酸盐 + 醇,反应不可逆。

例 1 (场景:醇的氧化 → 产物)

問題 1-プロパノール CHX3CHX2CHX2OH\ce{CH3CH2CH2OH} を酸化してまず得られる化合物として最も適当なものを一つ選びなさい。

① プロパン  ② プロパナール  ③ プロパノン  ④ プロピオン酸

解答 1-プロパノールは第一級アルコールで、酸化するとまずプロパナール CHX3CHX2CHO\ce{CH3CH2CHO} になる。さらに酸化するとプロピオン酸。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:1-丙醇 CHX3CHX2CHX2OH\ce{CH3CH2CH2OH} 氧化首先得到的化合物,最合适的是哪一个?① 丙烷 ② 丙醛 ③ 丙酮 ④ 丙酸。解答:1-丙醇是伯醇,氧化首先生成丙醛 CHX3CHX2CHO\ce{CH3CH2CHO}。进一步氧化生成丙酸。所以是 ②。答案 ②。

解说 用到的是「伯醇 → 醛 → 羧酸」。容易卡在:把伯醇氧化直接写成羧酸;题目问「まず得られる」指第一步。选项排除:① 还原;③ 丙酮来自仲醇;④ 进一步氧化。另一种解法:看羟基碳上连几个烃基:伯醇 → 醛。

例 2 (场景:酯化 → 产物)

問題 酢酸とエタノールを濃硫酸とともに加熱したとき,生成するエステルとして正しいものを一つ選びなさい。

① 酢酸メチル  ② 酢酸エチル  ③ ギ酸エチル  ④ エチルエーテル

解答 CHX3COOH+CX2HX5OH⇌ΔHX2SOX4CHX3COOCX2HX5+HX2O\ce{CH3COOH + C2H5OH <=>[H2SO4][\Delta] CH3COOC2H5 + H2O} より、酢酸エチルが生成する。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:醋酸和乙醇与浓硫酸一起加热时,生成的酯正确的是哪一个?① 乙酸甲酯 ② 乙酸乙酯 ③ 甲酸乙酯 ④ 乙醚。解答:CHX3COOH+CX2HX5OH⇌ΔHX2SOX4CHX3COOCX2HX5+HX2O\ce{CH3COOH + C2H5OH <=>[H2SO4][\Delta] CH3COOC2H5 + H2O},生成乙酸乙酯。所以是 ②。答案 ②。

解说 用到的是「酸 + 醇 → 酯 + 水」。容易卡在:把酸的烃基和醇的烃基弄反;乙酸 + 乙醇 → 乙酸乙酯。选项排除:① 甲醇;③ 甲酸;④ 醚是醇脱水。另一种解法:记「乙酸乙酯 = 乙酸 + 乙醇 − 水」。

  • 伯醇 → 醛 → 羧酸;仲醇 → 酮;叔醇难氧化。
  • 醛:银镜反应、新制 Cu(OH)X2\ce{Cu(OH)2} 砖红沉淀;酮不反应。
  • 羧酸 + 醇 ⇌ 酯 + 水(浓硫酸,加热);酯水解回羧酸/羧酸盐 + 醇。
  • 烯烃:加成(BrX2\ce{Br2}、HX2\ce{H2}、HX\ce{HX}、HX2O\ce{H2O})、氧化(KMnOX4\ce{KMnO4})。
  • 石油是烷烃等的混合物;分馏(分留)得到石油ガス、ナフサ、ガソリン、灯油、軽油、重油,ナフサ是石油化学工业的原料。
  • 错在哪:把伯醇氧化直接写成羧酸。 为什么错:伯醇先氧化成醛,醛再氧化成羧酸。 正确做法:看题目问第一步还是继续氧化。
  • 错在哪:认为酮能发生银镜反应。 为什么错:银镜反应是醛基的特征,酮没有醛基。 正确做法:看有没有 −CHO\ce{-CHO}。
  • 错在哪:酯化时把酸的烃基和醇的烃基弄反。 为什么错:酯是「酸脱羟基、醇脱氢」。 正确做法:写 RCOORX′\ce{RCOOR'},R 来自酸,R’ 来自醇。

脂肪族反应像「官能团换装」:醇穿上氧变醛,再穿一件变酸;酸和醇手拉手变成酯;酯遇水又拆开。每一步看官能团,不看碳链长短。

  • 前置:国内书第 31 章烃、第 33 章醇、第 34 章醛酸酯;本书 12.2–12.4 节。
  • 后续:本书第 13 章芳香族、第 14 章高分子(缩聚)。
  • 常一起考:国内书第 35 章有机合成与推断(EJU 不考路线设计,但反应网络可参考)。

有機:脂肪族在 EJU 化学里是题量第三大的块,20 問平列中每回约 3 题。据 20 回公开过去问,本章内容共出现 55 次(每回平均 2.8 次)。题型以判断、组合为主,常考同分异构、官能团性质、反应类型、油脂/肥皂。

两分钟做法:

  1. 先看官能团:醇/醚/醛/酮/酸/酯,性质各不相同。
  2. 同分异构题先画碳骨架,再放官能团,注意顺反/手性。
  3. 反应题按「醇→醛→酸」「酸+醇→酯」「酯→水解」串。
  4. 油脂/肥皂题记「甘油 + 脂肪酸盐」「亲水/亲油」。

問題 1 (同分异构)

分子式 CX2HX6O\ce{C2H6O} で表される化合物の異性体の数として正しいものを一つ選びなさい。

① 1 種  ② 2 種  ③ 3 種  ④ 4 種

解答 CX2HX6O\ce{C2H6O} にはエタノール CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} とジメチルエーテル CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3} の 2 種がある。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:分子式 CX2HX6O\ce{C2H6O} 表示的化合物的异构体数正确的是哪一个?① 1 种 ② 2 种 ③ 3 种 ④ 4 种。解答:CX2HX6O\ce{C2H6O} 有乙醇 CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} 和二甲醚 CHX3OCHX3\ce{CH3OCH3} 两种。所以是 ②。答案 ②。

解说 两分钟做法:先想醇,再想醚。错误选项:① 漏醚;③④ 多画。

問題 2 (官能团性质)

次のうち,銀鏡反応を示すものを一つ選びなさい。

① CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH}  ② CHX3CHO\ce{CH3CHO}  ③ CHX3COCHX3\ce{CH3COCH3}  ④ CHX3COOH\ce{CH3COOH}

解答 銀鏡反応はアルデヒド基 −CHO\ce{-CHO} の反応。CHX3CHO\ce{CH3CHO} が該当。① はアルコール、③ はケトン、④ はカルボン酸。よって ②。 答 ②

中文翻译 题目:下列物质中,能发生银镜反应的是哪一个?① CHX3CHX2OH\ce{CH3CH2OH} ② CHX3CHO\ce{CH3CHO} ③ CHX3COCHX3\ce{CH3COCH3} ④ CHX3COOH\ce{CH3COOH}。解答:银镜反应是醛基 −CHO\ce{-CHO} 的反应。CHX3CHO\ce{CH3CHO} 符合。① 醇、③ 酮、④ 羧酸。所以是 ②。答案 ②。

解说 两分钟做法:找 −CHO\ce{-CHO}。错误选项:① 醇;③ 酮;④ 羧酸。

日文 读音 中文 例句或说明
構造異性体 こうぞういせいたい 结构异构体 炭素骨格の違い
立体異性体 りったいいせいたい 立体异构体 シス-トランス、鏡像
シス-トランス異性体 シス-トランスいせいたい 顺反异构体 二重結合の両側
鏡像異性体 きょうぞういせいたい 镜像异构体 不斉炭素原子
不斉炭素原子 ふせいたんそげんし 手性碳原子 4 つの異なる基
エーテル エーテル 醚 ジエチルエーテル
ジエチルエーテル ジエチルエーテル 乙醚 溶媒
油脂 ゆし 油脂 高級脂肪酸のグリセリンエステル
セッケン セッケン 肥皂 脂肪酸ナトリウム
けん化 けんか 皂化 油脂 + NaOH
グリセリン グリセリン 甘油 三価アルコール
高級脂肪酸 こうきゅうしぼうさん 高级脂肪酸 ステアリン酸
エステル化 エステルか 酯化 酸 + 醇
加水分解 かすいぶんかい 水解 エステルの加水分解
付加 ふか 加成 二重結合に付加
置換 ちかん 取代 アルカンの置換
酸化 さんか 氧化 アルコールの酸化
還元 かんげん 还原 アルデヒドの還元
銀鏡反応 ぎんきょうはんのう 银镜反应 アルデヒド
親水基・親油基 しんすいき・しんゆうき 亲水基/亲油基 セッケン

問 1 分子式 CX4HX10\ce{C4H10} のアルカンの構造異性体は何種か。 (CX4HX10\ce{C4H10} 烷烃的结构异构体有几种?)

問 2 CHX3CH(OH)COOH\ce{CH3CH(OH)COOH} に不斉炭素原子はあるか。 (有手性碳吗?)

問 3 油脂を水酸化ナトリウムでけん化すると,何と何が生成するか。 (油脂用 NaOH 皂化,生成什么?)

問 4 1-プロパノールを酸化すると,まず何が生成するか。 (1-丙醇氧化首先生成什么?)

答案:問 1 2 種;問 2 ある(2 号碳);問 3 グリセリンと高級脂肪酸ナトリウム;問 4 プロパナール。