(课件)有机化学第三版胡宏纹第十章醇、酚、醚.ppt
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- 课件 有机化学 第三 版胡宏纹 第十
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1、第十章第十章 醇、酚、醚醇、酚、醚教学要求:教学要求:1.1.掌握醇、酚、醚的结构特点掌握醇、酚、醚的结构特点2.2.熟练掌握醇、酚、醚的化学性质熟练掌握醇、酚、醚的化学性质3.3.掌握醇、酚、醚的主要制备方法掌握醇、酚、醚的主要制备方法 酚:酚:ArOH,苯环苯环H被羟基(被羟基(OH)取代的衍生物取代的衍生物醇:醇:ROH,烃分子中的烃分子中的H被羟基(被羟基(OH)取代的衍生物取代的衍生物醚:醚:ROR,烃分子中的烃分子中的H被烃氧基被烃氧基OR 取代的衍生物取代的衍生物都是烃的含氧衍生物,也可看成水的衍生物都是烃的含氧衍生物,也可看成水的衍生物ArHOHHOHORORRAr苯环,苯环,
2、R、R可相同可相同氧原子的电子构型氧原子的电子构型O8:1S2 2S2 2P4 SP3杂化杂化SP3杂化轨道杂化轨道2S轨道轨道 2P轨道轨道E第一节第一节 醇醇 一、醇的结构、分类和命名一、醇的结构、分类和命名 1、醇的结构、醇的结构CO:HHHHsp3特殊结构醇的特点:特殊结构醇的特点:-OH 连接在不饱和碳上的烯醇化合物不稳定连接在不饱和碳上的烯醇化合物不稳定一个碳上如果连有多个一个碳上如果连有多个-OH,化合物不稳定,偕二,化合物不稳定,偕二 醇易脱水成羰基化合物醇易脱水成羰基化合物如:CH2=CH-OH CH3-C-H=O重排重排如:R-CH-OH R-C-HOH=O-H2O2.分类
3、分类-OH 按按-OH数数 目分类:目分类:一元醇:一元醇:CH2CHCH2 OH OH OH多元醇:多元醇:CH2CH2OH OH二元醇:二元醇:伯醇伯醇:RCH2-OH叔醇叔醇:R3C-OH仲醇仲醇:R2CH-OH 按烃基结按烃基结 构分类:构分类:脂环醇:脂环醇:脂肪醇:脂肪醇:芳香醇:芳香醇:饱和醇饱和醇:RCH2-OH不饱和醇不饱和醇:CH2=CHCH2OH-CH2-OH3.命名命名 普通命名法:普通命名法:-一般适合于简单的一元醇一般适合于简单的一元醇 (按相应烃来命名)(按相应烃来命名)有异构体,按有异构体,按正、异、仲、新、叔正、异、仲、新、叔等命名等命名甲醇甲醇环己醇环己醇苄
4、醇苄醇CH3CH3CH3C-OHCH3CCH2-OHCH3CH3CH3CH-OHCH3CH3CHCH2CH3OH异丙醇异丙醇仲丁醇仲丁醇叔丁醇叔丁醇新戊醇新戊醇CH3-OH-OH-CH2-OH 甲醇衍生物命名法:甲醇衍生物命名法:-以甲醇作母体以甲醇作母体CH3-C-OHCH2CH3CH2CH3Ph-C-OHPhPh5-甲基甲基-3-己醇己醇三苯甲醇三苯甲醇甲基二乙基甲醇甲基二乙基甲醇 系统命名法:系统命名法:-选择含有选择含有-OH的最长链为主链的最长链为主链 编号从离编号从离-OH最近的一端开始最近的一端开始2,4-二甲基二甲基-3-乙基乙基-3-己醇己醇CH3CHCH2CHCH2CH3C
5、H3OHCH3OHCH2CH3CH2CH3CH3CHCCHCH3CH3CHCH2-OHPh2-苯基苯基-1-丙醇丙醇1 2 3 45 66 5 4 3 2 14-丙基丙基-5-己烯己烯-1-醇醇3-苯基苯基-2-丙烯醇丙烯醇3 2 1 4 3 2 16 5CH3 C CCH3CH3CH3OHOH2,3-二甲基二甲基-2,3-丁二醇丁二醇如果有不饱和键如果有不饱和键-以含以含-OH和不饱和键的最长碳和不饱和键的最长碳 链为母体。链为母体。如果为多元醇如果为多元醇-选择含尽可能多选择含尽可能多-OH的最长碳的最长碳 链为母体。链为母体。OHCH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH2=CH-CH
6、=CHCH2-OH2-乙基乙基-2-羟甲基羟甲基-1,3-丙二醇丙二醇顺顺-1,2-环戊二醇环戊二醇OH OHCH3CH2-C-CH2OHCH2OHCH2OH1 2 31.物态物态C1C4 -有酒味无色液体有酒味无色液体C5C11 -有嗅味油状液体有嗅味油状液体C12 以上以上-固体固体二、醇的物理性质二、醇的物理性质2.沸点(沸点(b.P.)比相应烃、卤代烃高比相应烃、卤代烃高甲醇(甲醇(分子量:分子量:32)b.P.64.9乙烷(乙烷(分子量:分子量:30)b.P.-88.6乙醇(乙醇(分子量:分子量:46)b.P.78.5丙烷(丙烷(分子量:分子量:44)b.P.-42.1正丁醇正丁醇
7、b.P.117异丁醇异丁醇 b.P.108仲丁醇仲丁醇 b.P.99.5叔丁醇叔丁醇 b.P.82CH3CH2OH b.P.78.5HOCH2CH2OH b.P.198 C ,b.P.支链支链 ,b.P.碳数相同,碳数相同,-OH ,b.P.OHRORHOHRHOR3.水溶性水溶性4.与某些无机盐形成结晶醇化合物与某些无机盐形成结晶醇化合物MgCl2 6CH3OH CaCl2 4C2H5OH 低级醇(低级醇(C1 C3)能与水混溶能与水混溶 从从C4开始,随开始,随C 溶解度溶解度 -OH越多,水溶性越大越多,水溶性越大OHHORHOHHHOR结晶醇化合物不溶于有机溶剂,溶于水结晶醇化合物不溶
8、于有机溶剂,溶于水 有机物中有少量醇时,可加无机盐提纯。有机物中有少量醇时,可加无机盐提纯。不能用无水不能用无水MgCl2、CaCl2、CuSO4 等无机盐干等无机盐干 燥醇燥醇故:故:1.红外光谱(红外光谱(IR)O-H 36003200 cm-1 C-O 12001000 cm-1伯醇:伯醇:10601030cm-1叔醇:叔醇:1140cm-1仲醇:仲醇:1100cm-1其中其中没有缔合醇:没有缔合醇:3600 cm-1(尖锋尖锋)其中其中有缔合醇:有缔合醇:3600 3200cm-1(宽锋宽锋)2.核磁共振谱(核磁共振谱(NMR)O-H 15.5 ppm 三、光谱性质三、光谱性质浓度浓度
9、 、非极性溶剂中、非极性溶剂中浓度浓度 、极性溶剂中、极性溶剂中 2950cm-1为为CH3,CH2的伸缩振动的伸缩振动1470cm-1、1380cm-1为为CH3、CH2弯曲振动弯曲振动36003200cm-1为缔合为缔合O-H的伸缩振动的伸缩振动1050cm-1伯醇伯醇C-O伸缩振动伸缩振动3600cm-1为未缔合为未缔合O-H的伸缩振动的伸缩振动3600360032002950147013801050(10%乙醇的乙醇的CCl4溶液)溶液)360032002950145013801100 2950cm-1为为CH3,CH2的伸缩振动的伸缩振动1450cm-1、1380cm-1为为CH3、
10、CH2弯曲振动弯曲振动1100cm-1为仲醇为仲醇C-O伸缩振动伸缩振动图中:图中:36003200cm-1为缔合为缔合O-H的伸缩振动的伸缩振动36003200cm-1为缔合为缔合O-H 伸缩振动伸缩振动3050cm-1为为 伸缩振动伸缩振动C H700cm-1750cm-1为为 一取代弯曲振动一取代弯曲振动C H1460cm-11600cm-1为为 伸缩振动伸缩振动C C 2900cm-1为为CH2的伸缩振动的伸缩振动 1380cm-1为为 CH2弯曲振动弯曲振动1020cm-1伯醇伯醇C-O伸缩振动伸缩振动360032003050290014601600102075070013801.与
11、活泼金属反应与活泼金属反应四、醇的化学性质四、醇的化学性质21快,剧烈快,剧烈H-OH +Na NaOH +H221(共轭碱)共轭碱)慢慢R-OH +Na RONa +H2H2ONaOH +R-OHR OHCH OHCH3CH3CH3OH 1R-OH 2R-OH 3R-OH反应活性:反应活性:也可从烷氧基负离子也可从烷氧基负离子的稳定性解释的稳定性解释 从下列数据可以看到醇的酸性比水弱从下列数据可以看到醇的酸性比水弱,但醇的共轭碱但醇的共轭碱RO的碱性却比的碱性却比OH强强酸性强弱顺序酸性强弱顺序-OH CH3O CH3CH2O (CH3)2CHO (CH3)3CO碱性强弱顺序碱性强弱顺序 钠
12、与其他活泼金属如镁、铝、铝汞齐(钠与其他活泼金属如镁、铝、铝汞齐(Al-Hg)、)、镁汞镁汞齐(齐(Mg-Hg)等在较高温度下作用生成醇镁、醇铝。等在较高温度下作用生成醇镁、醇铝。CH-OH +2Al 2(CH-O)3Al +3H2异丙醇铝异丙醇铝CH3CH3CH3CH33HOH CH3OH CH3CH2OH (CH3)2CHOH (CH3)3COH 15.7 16 18 18 19pka:R-OH +HX R-X +H2O 反应速度与反应速度与HX有关有关HI HBr HCl如:如:RCH2-OH+HI RCH2I +H2O H2SO4RCH2-OH +HBr RCH2Br+H2ORCH2-
13、OH +HCl RCH2Cl +H2OZnCl22.与氢卤酸反应与氢卤酸反应 反应速度与烃基结构有关反应速度与烃基结构有关CH3CH2CH3OHCHHClCH3CH2CHCH3lCH2OZnCl2室温室温(25min后出现浑浊后出现浑浊)HCH3C OHCH3CH3HClCH3C ClCH3C3H2O(马上出现浑浊马上出现浑浊)ZnCl2室温室温ZnCl2CH3CH2CH2CH2+HCl CH3CH2CH2CH2+H2OOHCl(加热才出现浑浊加热才出现浑浊)R-CH=CH-CH2OH C6H5CH2OH 3R-OH 2R-OH 1R-OH 反应活性反应活性HCl+ZnCl2-卢卡斯试剂(卢卡
14、斯试剂(Lucas)可鉴别伯仲叔醇可鉴别伯仲叔醇RCH2-OH +HX RCH2-OH2 +X SN2机理:机理:X CH2 OH2 RX+R-CH2-OH2R-CH2-X +H2ORX +Zn(OH)Cl2 或:或:RCH2OH +ZnCl2 RCH2OH-ZnCl2 X+RCH2OH-ZnCl2 X CH2 OH-ZnCl2R多数伯醇是多数伯醇是SN2历程历程 反应机理(亲核取代)反应机理(亲核取代)根据醇的结构的不同,有两种取代机理根据醇的结构的不同,有两种取代机理 SN1机理:机理:CH3CH3CCH3+XCH3CH3C-XCH3快快CH3CCH3CH3OH+X X+H快快-+OH2C
15、H3CH3CCH3CH3CH3CCH3+H2O慢慢OH2CH3CH3CCH3一般,烯丙式醇、叔醇和大多数仲醇主要为一般,烯丙式醇、叔醇和大多数仲醇主要为SN1历程历程SN1反应中,可能有重排产物反应中,可能有重排产物 如:如:CH3-C C-CH3 +HClCH3HHOHCH3-C C-CH3 CH3HHOH+CH3-C C-CH3 CH3HHOH2H+称为瓦格涅尔称为瓦格涅尔麦尔外因重排麦尔外因重排CH3-CH-CH-CH3 CH3ClCl-CH3-C-CH2-CH3 CH3ClCl-+CH3-C C-CH3 CH3HH重排重排()-H2O+CH3-C C-CH3 CH3HH()CH3-C-
16、CH2-CH3 CH3ClCH3-CH-CH-CH3 CH3Cl重排产物重排产物64%3ROH +PX3(P+X2)3R-X +P(OH)3ROH +PCl5R-Cl +POCl3 +HClROH +SOCl2R-Cl +SO2 +HCl欲得无重排的产物,可用欲得无重排的产物,可用PBr3、PI3、SOCl2等代替等代替HClX=Br、I时产率较高,时产率较高,XCl时产率低于时产率低于50实际操作是将单质实际操作是将单质P与单质与单质I或液溴按计量比混和或液溴按计量比混和与氯化亚砜反应的方法操作最简单、产物易于与氯化亚砜反应的方法操作最简单、产物易于分离提纯,该反应的机理常称为分离提纯,该反
17、应的机理常称为SNi机理机理 分子内脱水分子内脱水 通式通式不同醇反应难易不同不同醇反应难易不同CH3CHCH2CH3 CH3-CH=CH-CH3 +H2O OH10060%H2SO43.脱水反应脱水反应CCH OHH+C=C+H2O96%H2SO4170CH3CH2OH CH2=CH2 +H2O 反应速度:反应速度:3R-OH 2R-OH 1 R-OHOH+H2O85%H3PO416517046%H2SO487CH3CH2-C-CH3 CH3-CH=C-CH3 +H2OCH3CH3OH 反应历程:酸催化下的反应历程:酸催化下的E1机理机理CH3CH2-OH2 CH3CH2 +H2O慢慢+CH
18、2CH2 CH2=CH2 +H+HHSO4-H2SO4+CH3CH2-OH +H+CH3CH2-OH2快快+各种醇脱水反应的取向,遵守各种醇脱水反应的取向,遵守扎依切夫规律扎依切夫规律,即,即主要产物应生成碳碳双键两端带有烃基最多的烯烃主要产物应生成碳碳双键两端带有烃基最多的烯烃 脱水取向脱水取向CH3CH3-CHC-CH3 CH3-C=CH-CH3HOHCH3H2SO4CH3OH+CH384CH316H3PO4OHCH3CH2CHCH3 CH3CH=CHCH3+CH3CH2CH=CH2H2SO46580少量少量 消除时将得到重排产物:消除时将得到重排产物:CH3CH2CH CH2OHCH3C
19、H3CH=C-CH3CH3H2SO4CH3CH3-C CHCH3 CH3-C=C-CH3+CH2=C-CHCH3OHCH3H2SO4CH3CH3CH3CH37030CH2BrCH2CHCH3CH3CH3CH2CH2OHCHCH3PBr3避免重排:避免重排:CH3CH2CH2C=CH2C2H5OHNaOHE2反应历程反应历程反应实质是反应实质是SN2取代历程,是制备简单醚的一个方法取代历程,是制备简单醚的一个方法 分子间脱水分子间脱水CH3CH2OH +HOCH2CH3 CH3CH2OCH2CH3H2SO4130140 反应历程反应历程CH3CH2OH +H+CH3CH2OH2+CH3CH2OH
20、+CH3CH2OH2+CH32OHCH HCH3CH2HO+HCH2CH3OCH3CH2-H2OCH2CH3OCH3CH2-H+分子间脱水分子间脱水和和分子内脱水分子内脱水是两种互相是两种互相竞争竞争的反应的反应较较低低温度温度-有利于生成有利于生成醚醚(140)较较高高温度温度-有利于生成有利于生成烯烃烯烃(170 )取代取代消除消除(CH3)2SO4毒性大,但是很好的甲基化试剂毒性大,但是很好的甲基化试剂醇可与无机酸、有机酸作用,生成相应的酯醇可与无机酸、有机酸作用,生成相应的酯与有机酸反应:与有机酸反应:C2H5OH +CH3-C-OH CH3-C-O-C2H5 +H2O H+O=O=硫
21、酸二甲酯(中性硫酸酯)硫酸二甲酯(中性硫酸酯)CH3OSO2OCH3 +H2SO4 CH3OSO2OHCH3OSO2OH+减压蒸馏减压蒸馏与无机酸反应:与无机酸反应:CH3OH +HOSO2OH CH3OSO2OH +H2O硫酸氢甲酯(酸性硫酸酯)硫酸氢甲酯(酸性硫酸酯)4.酯的生成酯的生成酸性硫酸酯用碳酸钠中和时,即得其钠盐酸性硫酸酯用碳酸钠中和时,即得其钠盐C12H25OSO2OH +Na2CO3 C12H25OSO3Na+CO2(十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠)乳化剂乳化剂CH3OH +HNO3 CH3O-NO2 +H2OH+硝基甲酯硝基甲酯HONO23H2O 三硝基甘油酯三硝基甘油酯(烈
22、性炸药、缓解心绞痛的药物)(烈性炸药、缓解心绞痛的药物)CHCH OHOHCHOH22ONO2CH ONO2ONO2CHCH22+H2SO410若要制得醛若要制得醛a)严格控制反应温度严格控制反应温度b)及时把生成的醛蒸出及时把生成的醛蒸出Cr2O72+O或或H 称称氧化反应氧化反应O或或+H称称还原反应还原反应广义上讲,有机化合物广义上讲,有机化合物 氧化氧化R-CH2OH +K2Cr2O7 RCHORCOHO11775855.氧化和脱氢氧化和脱氢伯醇氧化生成醛和羧酸伯醇氧化生成醛和羧酸仲醇氧化生成酮仲醇氧化生成酮叔醇不易被氧化叔醇不易被氧化/CHRROHCRRO (酮酮)KMnO4H+CC
23、H3CH3OHCH3浓浓HNO3C CH3CH3OH-COHCH3C-OOHCO2HNO3CO2H2OHNO372OHOCH2CH2CH2CH2COOHCOOHK2Cr2OH SO4KMnO4H+CCH3CH3OHCH3不不 反反 应应KMnO4H+脱氢脱氢二元醇除具有一元醇的通性外,还具有如下特性二元醇除具有一元醇的通性外,还具有如下特性RCH2OHCHROH2Cu,250CROHRR不不 反反 应应Cu,250CHRROHCu,250CRROH2CH3CH2OHAgO212C HCH3OH2O5506.二元醇的性质二元醇的性质反应定量进行,可鉴别反应定量进行,可鉴别邻二醇邻二醇 与高碘酸(
24、与高碘酸(HIO4)反应反应AgNO3HNO3AgIO3白白根据氧化产物可判断原邻二醇的结构根据氧化产物可判断原邻二醇的结构CH2OHCHHOR CR/OHCR/ROR CHOHC HROHCOOHCHOHR-CHO +HCOOH +HCHO:如如R-CH-CH-CH2OHOH OHHIO4碘碘酸酸R CHOHCHOHR/H2ORCHO R/CHOHIO3HIO4 与与 Cu(OH)2反应反应 片呐重排(片呐重排(Pinacol)四烃基乙二醇叫片呐醇,在四烃基乙二醇叫片呐醇,在H2SO4作用下生成片呐酮作用下生成片呐酮甘甘油油铜铜(蓝蓝色色)鳌鳌合合物可溶物可溶CH2CHCH2OHOHOHCu
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