有机化学课件:第十章酚和醌.ppt
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- 有机化学课件:第十章 有机化学 课件 第十
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1、1第十章第十章 酚酚 和和 醌醌第一节酚第一节酚第二节醌第二节醌主要内容主要内容2苯酚是平面分子,苯酚是平面分子,C,O均为均为sp2杂化,杂化,O与苯环与苯环形成形成p- 共轭,共轭的结果:共轭,共轭的结果:一、结构和命名一、结构和命名(一)苯酚的结构(一)苯酚的结构1. 增强了苯环上的电子云密度增强了苯环上的电子云密度2. 增加了羟基上的解离能力增加了羟基上的解离能力3苯酚的共振式苯酚的共振式+OHOHOHOHOH()()()()()()()()()()()和()最稳定,对共振杂化体的贡()和()最稳定,对共振杂化体的贡献最大,()、()和()式中有电荷的献最大,()、()和()式中有电荷
2、的分离,虽不稳定,但对共振杂化体亦有较少的贡分离,虽不稳定,但对共振杂化体亦有较少的贡献。献。4 酚酚 羟基(羟基(-OH)直接连在直接连在苯环苯环上的化合物称为酚。上的化合物称为酚。 酚的分类酚的分类 按照酚类分子中所含羟基的数目多少,分按照酚类分子中所含羟基的数目多少,分为一元酚和多元酚。为一元酚和多元酚。酚的命名酚的命名 以苯酚作为母体,苯环上连接的其他基团以苯酚作为母体,苯环上连接的其他基团作为取代基。根据分子中羟基的数目,分为:一元酚、作为取代基。根据分子中羟基的数目,分为:一元酚、二元酚、三元酚等。二元酚、三元酚等。酚和命名酚和命名5一元酚一元酚6二元酚二元酚三元酚三元酚7*带有优
3、先序列取代基的命名带有优先序列取代基的命名:当取代基的序列优于酚羟基时,按取代基的排列次当取代基的序列优于酚羟基时,按取代基的排列次序的先后来选择序的先后来选择母体母体。取代基的先后排列次序为:。取代基的先后排列次序为:如:如: 称为称为对羟基苯磺酸对羟基苯磺酸OHSO3H-COOH, -SO3H, -COOR, -COX, -CONH2, -CN, -CHO, C=O, -OH(醇醇), -OH(酚酚), -SH, -NH2, R烷基烷基, -OR, -SR89酚大多数为结晶固体。酚大多数为结晶固体。 酚的沸点和溶点高于质量相近的烃酚的沸点和溶点高于质量相近的烃氢键。氢键。 酚微溶于水,能溶
4、于酒精,乙醚等有机溶剂。酚微溶于水,能溶于酒精,乙醚等有机溶剂。酚的氢键酚的氢键酚与水分子之间的氢键酚与水分子之间的氢键酚与酚分子之间的氢键酚与酚分子之间的氢键酚的物理性质酚的物理性质有特殊气味,毒性很大。有特殊气味,毒性很大。10酚的红外吸收光谱酚的红外吸收光谱 酚同醇一样,由于酚同醇一样,由于OH的伸缩振动,在的伸缩振动,在3520 3100 cm-1 有一个强而宽的吸收带(缔和羟基)。但酚与醇的有一个强而宽的吸收带(缔和羟基)。但酚与醇的CO伸缩振动不同:伸缩振动不同:11 苯酚的红外光谱苯酚的红外光谱12 对甲苯酚的红外光谱对甲苯酚的红外光谱13酚的制法酚的制法反应历程:(反应历程:(
5、1)自由基反应)自由基反应氢过氧化异丙苯氢过氧化异丙苯绿色的合成绿色的合成路线路线1:0.6从异丙苯制备从异丙苯制备+CH3CH=CH2CHCH3CH3H2SO4O-O-HCH3O2H2SO4OH+ CH3COCH3CCH3空气空气,110120过氧化物过氧化物稀稀757814反应历程:(反应历程:(1)自由基反应)自由基反应15(2)稀硫酸分解得苯酚)稀硫酸分解得苯酚16从芳卤衍生物制备从芳卤衍生物制备 当卤原子的当卤原子的邻位邻位或或对位对位有有强的吸电子基强的吸电子基时,水解反应时,水解反应容易进行。容易进行。单硝基芳卤单硝基芳卤比较硝基对苯的比较硝基对苯的亲电亲电( )取代反应取代反应
6、难易的不同?难易的不同?注意反应注意反应条件!条件!ClONa+ NaCl+NaOH2H O2+350370,20MPaCu催化剂催化剂ONa+HClOH+ NaCl17多硝基芳卤多硝基芳卤 硝基活化氯原子的原因硝基活化氯原子的原因分散中间体的负电荷:分散中间体的负电荷:18从芳磺酸制备从芳磺酸制备 碱熔法碱熔法 成本高;当环上已有成本高;当环上已有-COOH、-Cl、-NO2等基团时,等基团时,则副反应多。则副反应多。19重氮盐的水解重氮盐的水解N2HSO4H2OOHN2BF4HBF4CH3COOHOCOCH3H2O+-20(四)格氏试剂(四)格氏试剂硼酸脂法硼酸脂法-78 oCBrMgTH
7、FMgBrB(OCH3)3B(OCH3)2H+H2OB(OH)215 % H2O2CH3COOHOB(OH)2H+H2OOH + B(OH)321补充补充1:间二酚的制备间二酚的制备补充补充2: -萘酚及其衍生物萘酚及其衍生物16522(1)酚的酸性酚的酸性O-H键容易离解。键容易离解。 极高的亲电反应活性极高的亲电反应活性O-H基对苯环的供电性。基对苯环的供电性。 酚具有酸性的原因酚具有酸性的原因氧原子以氧原子以SP2(与醇醚不同)与醇醚不同)杂化轨道杂化轨道参与成键,它的一对未共用电子的参与成键,它的一对未共用电子的P轨道与苯环的轨道与苯环的6个个P轨道平行,轨道平行,并且共轭,氧原子的负
8、电荷分散到整个公轭体系中,氧的电子云并且共轭,氧原子的负电荷分散到整个公轭体系中,氧的电子云密度降低,减弱了密度降低,减弱了O-H键,氢原子容易离解成为质子。键,氢原子容易离解成为质子。 酚具有极高的亲电反应活性的原因酚具有极高的亲电反应活性的原因氧原子的氧原子的P电子分电子分散到苯环上,增加了苯环的电子云密度,加强了亲电反应活性。散到苯环上,增加了苯环的电子云密度,加强了亲电反应活性。酚的化学性质酚的化学性质酚羟基的反应酚羟基的反应23 醇与酚不同,没有电子的离域现象醇与酚不同,没有电子的离域现象 苯酚的离域苯酚的离域24酸性酸性苯酚:苯酚:pKa=10乙醇:乙醇:pKa=17环己醇:环己醇
9、:pKa=18碳酸:碳酸:pKa=6.4 苯酚能溶解于氢氧化钠水溶液苯酚能溶解于氢氧化钠水溶液 通入二氧化碳,苯酚即游离出来通入二氧化碳,苯酚即游离出来工业上利用苯酚能溶工业上利用苯酚能溶于碱,而又可用酸分于碱,而又可用酸分离的性质来处理和回离的性质来处理和回收含酚废水。收含酚废水。苯酚溶于苯酚溶于NaOH,但但不溶于不溶于NaHCO325苯环上的取代基对酚酸性强弱的影响苯环上的取代基对酚酸性强弱的影响()电子效应的影响:()电子效应的影响: 吸电子基团使酸性增强,给电吸电子基团使酸性增强,给电子基团使酸性减弱。子基团使酸性减弱。()空间效应的影响:()空间效应的影响: 空阻减弱溶剂化作用(溶
10、剂化空阻减弱溶剂化作用(溶剂化作用有利于酚羟基的离解),从而使酸性减弱。作用有利于酚羟基的离解),从而使酸性减弱。NO2OHNO2O2NOHCH2C(CH3)3CH2C(CH3)3(CH3)3CCH2pka 0.25 酸性极弱酸性极弱26苯环上取代基对苯酚酸性的影响苯环上取代基对苯酚酸性的影响吸电子基团的硝基愈吸电子基团的硝基愈多,酸性愈强。多,酸性愈强。pKapKa吸电子基团(硝基)使吸电子基团(硝基)使羟基氧上负电荷更好地羟基氧上负电荷更好地离域移向苯环(诱导和离域移向苯环(诱导和共轭效应),生成更稳共轭效应),生成更稳定的对硝基苯氧负离子,定的对硝基苯氧负离子,酸性增强。酸性增强。27
11、酚金属与烷基化剂在弱碱性溶液中作用可得酚金属与烷基化剂在弱碱性溶液中作用可得 二苯基醚可用酚金属与芳卤衍生物作用而得二苯基醚可用酚金属与芳卤衍生物作用而得 酚醚与氢碘酸作用,分解而得到原来的酚酚醚与氢碘酸作用,分解而得到原来的酚有机合成中用来保有机合成中用来保护酚羟基护酚羟基(2)酚醚的生成)酚醚的生成28、成醚反应、成醚反应OHOCH2CH3 + NaBrCH3CH2BrNaOH H2OOCH3OCH3+ CH3OSO3-Na+ N2NaOH H2OCH2N2OH(CH3)2SO4醚醚克莱森重排:烯丙基芳基醚在高温下可以重排为邻烯丙基酚克莱森重排:烯丙基芳基醚在高温下可以重排为邻烯丙基酚或对
12、烯丙基酚。或对烯丙基酚。OCH2CH=CH2200oC14OHCH2CH=CH2200oCOHCH2CH=CH21414 29(3)酯的生成)酯的生成 酚与酸酐或酰氯作用可得酚与酸酐或酰氯作用可得酚与羧酸直接酚与羧酸直接酯化困难酯化困难30、成酯反应、成酯反应OHOCOCH3+ (CH3CO)2O+ CH3COOH酸或碱酸或碱酸:酸:H2SO4 H3PO4 碱:碱: NaOH Na2CO3 K2CO3定义:酚酯与路易斯酸一起加热,可发生酰基重排生定义:酚酯与路易斯酸一起加热,可发生酰基重排生成邻羟基和对羟基芳酮的衍生物。该重排反应成邻羟基和对羟基芳酮的衍生物。该重排反应称为弗里斯重排称为弗里斯
13、重排(酚的芳环上带有间位定位基的酯不能发生此重排)(酚的芳环上带有间位定位基的酯不能发生此重排)31Fries重排重排对羟基苯乙酮对羟基苯乙酮酯酯注意重排注意重排成酯成酯反应和反应和Fries重重排!但芳环上有间排!但芳环上有间位定位基,如位定位基,如-NO2时酯不发生重排。时酯不发生重排。热力学控制热力学控制动力学控制动力学控制哪个过程哪个过程Ea小?反应速小?反应速度快?哪种产物稳定?度快?哪种产物稳定?32(二)芳环上的亲电取代反应(二)芳环上的亲电取代反应1 1、卤代反应、卤代反应OHOHBrOHBrOHClOHClOHBrOHCl+ HBrBr2 CS2 5oCBr2 冰冰HAc 回
14、流回流HOCl+ H2O+ HBr+ Me3COH(CH3)3C-O-Cl(次氯酸的三级丁酯)次氯酸的三级丁酯)CuCl2 180oC-HCl酚在中性或碱性溶液中卤化,则得到酚在中性或碱性溶液中卤化,则得到2,4,6-2,4,6-三卤苯酚三卤苯酚OH+ Br2OHBrBrBr33 羟基是强的邻对位定位基,使苯环活化。羟基是强的邻对位定位基,使苯环活化。(1)卤化反应卤化反应酚很容易发生卤化。酚很容易发生卤化。邻、对位上有邻、对位上有磺酸基磺酸基团团时,可同时被取代时,可同时被取代苯酚与溴水作苯酚与溴水作用,生成用,生成2,4,6-三溴苯酚三溴苯酚白色白色沉淀沉淀溴水过量,生成黄色溴水过量,生成
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