醇和酚(羟基)学习培训模板课件.ppt
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1、 OH羟基羟基(hydroxyl group)第九章第九章 醇和酚醇和酚醇和酚分子都含有羟基(醇和酚分子都含有羟基(-OH),),羟基是官能团。羟基是官能团。羟基与饱和碳原子直接相连者称为醇,而与芳环碳原子羟基与饱和碳原子直接相连者称为醇,而与芳环碳原子直接相连者称为酚。如:直接相连者称为酚。如:OHCH2CH3CH2OHOHOHOHOH醇:醇:乙醇乙醇苯酚苯酚-萘酚萘酚环己醇环己醇苯甲醇(苄醇)苯甲醇(苄醇)-萘酚萘酚酚:酚:9.1 醇和酚的分类,构造异构命名醇和酚的分类,构造异构命名9.1.1 醇和酚的分类醇和酚的分类按所含羟基数目一元、二元及三元醇和酚等。按所含羟基数目一元、二元及三元醇
2、和酚等。二元和二元以上的醇和酚称多元醇和酚。如:二元和二元以上的醇和酚称多元醇和酚。如:CH3CH2OHOHH2CH2C OHH2C OHH2C OHOHHC甲醇(一元醇)甲醇(一元醇)乙二醇(二元醇)乙二醇(二元醇)丙三醇(三元醇)丙三醇(三元醇)OHH3COHHOHOHOHO对甲酚(一元酚)对甲酚(一元酚)对苯二酚(二元酚)对苯二酚(二元酚)均苯三酚(三元酚)均苯三酚(三元酚)OHCH2芳香醇芳香醇 醇类按羟基所连烃基的不同分为脂肪醇(饱和醇类按羟基所连烃基的不同分为脂肪醇(饱和醇和不饱和醇)、脂环醇及芳香醇等。醇和不饱和醇)、脂环醇及芳香醇等。CH3CH2OHCH2CHCH2OHOH饱和
3、脂肪醇饱和脂肪醇不饱和脂肪醇不饱和脂肪醇脂环醇脂环醇醇类醇类乙醇乙醇烯丙醇烯丙醇环己醇环己醇苯甲醇苯甲醇按羟基(按羟基(-OH)所连碳原子不同:)所连碳原子不同:醇类醇类CH3CH2CH2OHOH伯伯 (1(1)醇醇仲仲 (2(2)醇醇叔叔 (3(3)醇醇COHPhPhPh正丙醇正丙醇(1(1醇醇)环戊醇环戊醇(2(2醇醇)三苯甲醇三苯甲醇(3(3醇醇)9.1.2 醇和酚的构造异构醇和酚的构造异构CH3CH3CCH3OHCH3CH2CH2CH2OHCH3CHCH2OHCH3醇的异构体是由碳架异构体和羟基位次的异构产生的。醇的异构体是由碳架异构体和羟基位次的异构产生的。酚的异构体是由羟基的异构和
4、烃基与羟基在芳环上的酚的异构体是由羟基的异构和烃基与羟基在芳环上的相对位次不同而引起的。相对位次不同而引起的。CH3CH2CHCH3OH正丁醇正丁醇异丁醇异丁醇叔丁醇叔丁醇仲丁醇仲丁醇CH3OHOHCH3OHCH3对甲苯酚对甲苯酚间甲苯酚间甲苯酚邻甲苯酚邻甲苯酚9.1.3 醇和酚的命名醇和酚的命名CH3 OHCHCHCH2OHCCH2CH2OHCCH3CH2HH木精木精叶醇(可配置香精)叶醇(可配置香精)肉桂醇(可配置香精)肉桂醇(可配置香精)有些醇和酚存在于自然界,由于存在和来源等不同,有些醇和酚存在于自然界,由于存在和来源等不同,有些醇和酚有俗名。有些醇和酚有俗名。(二二)醇的命名法醇的命
5、名法(1 1)普通命名法普通命名法烃基名称烃基名称+醇醇CH3CHCH2OHCH3CH2OHCH2CHCH2OH烯丙醇烯丙醇乙醇乙醇异丙醇异丙醇CH3CH-CHCH3OHOHCH3CHCH2CH2CH2OHCH3HOCH2CH2OCH3(2)系统命名法系统命名法选母体选母体:选含羟基碳原子在内的最长碳链为主链选含羟基碳原子在内的最长碳链为主链,按其碳原子数称为某醇按其碳原子数称为某醇.不饱和醇选不饱和醇选含羟基碳原子和不饱和碳碳键在含羟基碳原子和不饱和碳碳键在内的最长碳链为主链,称为某烯内的最长碳链为主链,称为某烯(炔)醇。炔)醇。定编号定编号:从靠近羟基的一端编起。从靠近羟基的一端编起。写取
6、代基写取代基3-甲基甲基-2-丁醇丁醇1 2 3 41 25 4 3 2 12-甲氧基乙醇甲氧基乙醇1,4-戊二醇戊二醇CH3CHCCH2CH3CH3OHCH3CH3CH2CHCH2OHCH3H3COHCCH3CCH3HOCH31 2 3 42,3-二甲基-2,3-丁二醇2-甲基甲基-1-1-丁醇丁醇2,3-二甲基二甲基-3-3-戊醇戊醇1 2 3 41 2 3 4 5CH2-CH2OHCHCH3OHOH芳醇的命名:芳环为取代基,然后按脂肪醇来命名。如:芳醇的命名:芳环为取代基,然后按脂肪醇来命名。如:CH2-OH苯甲醇苯甲醇1-苯苯(基基)乙醇乙醇2-苯乙醇苯乙醇酚的命名:芳环加酚的命名:芳
7、环加“酚酚”字母为母体,然后按取代基字母为母体,然后按取代基的位次来命名。如:的位次来命名。如:2-萘酚萘酚OH9-菲酚菲酚多元醇的命名,要选择含多元醇的命名,要选择含-OH尽可能多的碳链为主链,尽可能多的碳链为主链,羟基的位次要标明。例如:羟基的位次要标明。例如:OHOHOHOHOHCH2-CH2-CH2OHOH1,3丙二醇CH2-CH-CH2OH OH OH1,2,3-丙三醇丙三醇1,3-(或间或间)苯二酚苯二酚1,2,3-(-(或连或连)苯三酚苯三酚C CHHHHH2O9.3 醇和酚的制法醇和酚的制法9.3.1 醇的工业制法醇的工业制法H3PO4oC300,7MPaCH3CH2OH(1)
8、由合成气合成由合成气合成COH2CuO-ZnO-Cr2O3210270oC,5 10 MPaCH3OH(2)由烯烃合成由烯烃合成CH3CHCH2+H2OH3PO4CH3CHCH3OHCH2CH2Cl2H2OO2,Ag70-80250-280CH2CH2OHClCH2CH2ON aH C O3/H2OH2OH+or H O-105-110CH2CH2OHOHCa(OH)2CH2CH2OHOH工业上乙二醇(甘醇)由乙烯制备:工业上乙二醇(甘醇)由乙烯制备:CH2CHCH3Cl2500Cl2H2O20-30CH2CHCH2ClCH2CHOHClCH2ClCH2CHClOHCH2ClCa(OH)2 o
9、r NaOH80-90CH2CHONa2CO3/H2O100-150CH2ClCH2CHOHOHCH2OH工业上丙三醇(甘油)可由丙烯经环氧氯丙烷备:工业上丙三醇(甘油)可由丙烯经环氧氯丙烷备:(3)羰基合成羰基合成还原还原+CH3CHCHOCH3CH3CHCH2+CO +H2钴钴催催化化剂剂13017525 MPaCH3CH2CH2CHOH2,Ni 或或 Cu,5 MPaCH3CH2CH2CH2OH+CH3CHCH2OHCH3烯烃烯烃 催化剂催化剂 醛醛 CO +H2醇醇9.3.2 酚的工业制法酚的工业制法+CH3CH=CH2H3PO4,250 oC2.41MPaCHCH3CH390-130
10、C C0O2,Na2CO3CCH3CH3OOH12%H2SO460650 0C COH+CH3COCH3(1)从异丙苯制备从异丙苯制备氢过氧化异丙苯的生成历程氢过氧化异丙苯的生成历程-自由基链反应:自由基链反应:PhCCH3CH3HO O+PhCCH3CH3O OHPhCCH3CH3O OPhCCH3CH3+O O+PhCCH3CH3HPhCCH3CH3O OPhCCH3CH3O OHPhCCH3CH3+PhCCH3CH3O OHH+CCH3PhO OH2H3C+H2O_CCH3O PhH3C+CCH3O PhH3CH2OCCH3O PhH3COH2+CCH3O PhH3COHH+PhOHCH
11、3C CH3OH+CH3C CH3O+H+制备苯酚和丙酮的反应历程制备苯酚和丙酮的反应历程-重排:重排:ClNO2NaOH,140-155450-530kPa,5.5h0CONaNO2H2SO4OHNO296%H2SO4165 C C0SO3HNa2CO3SO3NaNaOH300-320C C0 0ONaCO2,H2OOH(2)芳卤衍生物的水解芳卤衍生物的水解(3)碱熔法碱熔法 9.4 酚的来源和制备酚的来源和制备1.从芳磺酸制备从芳磺酸制备磺化碱融法磺化碱融法H2SO460H2SO4165SO3HSO3HNa2CO3中 和SO3NaNaOH300(融 熔)ONaNa2CO3中 和SO3NaN
12、aOH300(融 熔)ONaH+OH2.从异丙苯制备从异丙苯制备异丙苯氧化法异丙苯氧化法H+CH3CH=CH2CH(CH3)2O2110 120CCH3CH3OOHH2OH+OH+CH3COCH3过氧化物9.3.3 卤代烃或重氮盐的水解卤代烃或重氮盐的水解ClNO2NO2NaOH,H2O90ONaNO2NO2HClOHNO2NO2CH2Cl2+Na2CO3+H2O95oCCH2OH+NaCl+CO2N2+ClSO4H-H2OOHCl9.3.4 由由Grignard试剂制备试剂制备C2H5MgXCCH3OCOHCH3C2H5+2)H2O,H+1)纯醚纯醚MgBrCH3H2COCH2+CH2CH2
13、OHCH32)H2O,H+1)纯醚纯醚异丁酸甲酯异丁酸甲酯 2,3-2,3-二甲基二甲基-2-2-丁醇丁醇(73(73)2 CH3MgBr+(CH3)2CHCOCH3O 纯纯醚醚 H3O(CH3)2CHCCH3OHCH39.3.5 由烯烃制备由烯烃制备CH3(CH2)7CHCH2+-1)B2H6,二甘醇2)H2O2,OH-CH3(CH2)7CH2CH2OH反马氏规则的醇反马氏规则的醇9.3.6 醛、酮、羧酸和羧酸衍生物的还原醛、酮、羧酸和羧酸衍生物的还原H2CHOCH3O,PtCH3OHCH2OHCH3O(CH3)3CCOOHLiAlH4,乙醚H+,H2O(CH3)3CCH2OHH5C2OOC
14、(CH2)8COOC2H5Na,C2H5OHHOCCH2(CH2)8CH2OH73-75%9.4 醇和和酚的物理性质醇和和酚的物理性质 C4以下的醇为具有酒味的流动液体;以下的醇为具有酒味的流动液体;C12以上的醇为无嗅无味的蜡状固体。以上的醇为无嗅无味的蜡状固体。C5-C11的醇为具有不愉快气味的油状液体;的醇为具有不愉快气味的油状液体;物态及气味:物态及气味:沸点:沸点:由于分子间氢键的存在,低级醇的沸点比相对分子由于分子间氢键的存在,低级醇的沸点比相对分子质量相近的烷烃高得多。质量相近的烷烃高得多。ROHROHROHROHCH3OH CH3CH3M 32 3032 30b.p.65 -8
15、8.6 65 -88.6 例例:醇分子和水分子之间也能生成氢键醇分子和水分子之间也能生成氢键:HOHHORHOHHORHOH溶解度:溶解度:低级醇分子能与水分子形成分子间氢键,低级醇分子能与水分子形成分子间氢键,故与水无限互溶。随醇分子中烃基的增大,形故与水无限互溶。随醇分子中烃基的增大,形成氢键的能力减小,溶解度降低。成氢键的能力减小,溶解度降低。少数烷基酚为液体少数烷基酚为液体,多数一元酚为低熔点固体;多数一元酚为低熔点固体;多元酚熔点较高。多元酚熔点较高。酚的物理性质酚的物理性质少数烷基酚为液体少数烷基酚为液体,多数一元酚为无色固体。多数一元酚为无色固体。物态:物态:沸点和熔点:沸点和熔
16、点:由于可形成分子间氢键,有较高的沸点和熔点。由于可形成分子间氢键,有较高的沸点和熔点。溶解度:溶解度:一元酚微溶于水,多元酚随羟基的增多而加大。一元酚微溶于水,多元酚随羟基的增多而加大。9.6 醇和酚的化学性质醇和酚的化学性质 醇和酚的共性醇和酚的共性 甲醇中的碳原子和氧原子都处于甲醇中的碳原子和氧原子都处于sp3杂化状杂化状态。氧原子的两对未公用电子对各占一个态。氧原子的两对未公用电子对各占一个sp3杂杂化轨道。化轨道。COHHHHsp3sp3109甲醇的棍棒模型甲醇的棍棒模型RCCOHHHHH结构与性质:结构与性质:有弱酸性,有弱酸性,断断O-H键,键,H被取代被取代.作亲核试剂作亲核试
17、剂亲核试剂进亲核试剂进攻带正电攻带正电C,断断C-O键键,OH被取代被取代-氢原子被氧化或脱氢氢原子被氧化或脱氢-氢消除氢消除羟基质子化羟基质子化 醇的官能团是羟基醇的官能团是羟基,各原子的电负性为:各原子的电负性为:C(2.5)、O(3.5)、H(2.1),形成极性的,形成极性的C-O键和键和O-H键。键。OH酚的酚的结构:结构:(A)羟基对苯环的影响:致活,邻对位取代羟基对苯环的影响:致活,邻对位取代 氧原子上未共用电子对与苯环氧原子上未共用电子对与苯环p p,供电共轭供电共轭氧原子的吸电诱导氧原子的吸电诱导(B)苯环对羟基的影响:使酚具有酸性苯环对羟基的影响:使酚具有酸性 苯环与氧原子未
18、公用电子对苯环与氧原子未公用电子对p p,共轭效应,使氧共轭效应,使氧原子电子云密度降低,原子电子云密度降低,H+易失去;易失去;O失去失去H+后的氧负离子由于苯环分散负电荷而稳定。后的氧负离子由于苯环分散负电荷而稳定。醇具有弱酸性醇具有弱酸性,其,其pKa为为1619(水的(水的pKa为为15.74)。醇钠是强碱醇钠是强碱,遇水分解遇水分解:R O HN aO H9.6.1 弱酸性弱酸性由于由于p-共轭作用,苯酚酸性(共轭作用,苯酚酸性(pKa=10=10)比环己醇)比环己醇(pKa=18=18)强很多。)强很多。NaOHH2OC2H5ONaH2O+OHO-Na+H2ONaOHC2H5OHR
19、ONaH2OC2H5ONa12H2RONaH2OCCH3CH3H O)3Al2(3H2可销毁反应中剩余可销毁反应中剩余NaNa醇与碱金属或碱土金属生成醇盐,并放出氢气。如:醇与碱金属或碱土金属生成醇盐,并放出氢气。如:异丙醇铝异丙醇铝重要有机合成试剂重要有机合成试剂2 C2H5OH +MgI2(C2H5O)2Mg +H2乙醇镁乙醇镁ROHNaC2H5OHNaCCH3CH3H OH62AlOOO-OO-OHH H+吸电基使取代酚的酸性进一步增强。吸电基使取代酚的酸性进一步增强。ONa+CO2H2O+OH+NaHCO3醇的酸性强弱与其结构有关:醇的酸性强弱与其结构有关:H3C CCH3OHCH3C
20、H3CHCH3OHCH3CH2OHCH3OHpKa15.515.91819 成盐:成盐:OHNaOHO Na+H2ONaHCO3O Na+H2CO3 弱酸不能置换强酸所形成的盐弱酸不能置换强酸所形成的盐 然而,强酸却可以置换弱酸形成的盐,故下面反应可然而,强酸却可以置换弱酸形成的盐,故下面反应可以发生。以发生。OHO Na+H2CO3(CO2+H2O)+NaHCO3这一反应可用于分离提纯。如:这一反应可用于分离提纯。如:如何除去环己醇中含有的少量苯酚?如何除去环己醇中含有的少量苯酚?NaOHOHOH水 层有机层O NaOH(分离出去)通入CO2OH(分离之)9.6.2 醚的生成醚的生成醇和酚生
21、成金属盐后,醇和酚生成金属盐后,与卤代烃,硫酸二甲酯作用,与卤代烃,硫酸二甲酯作用,生成相应的醚。如:生成相应的醚。如:CH2Cl(CH3)2CHONaONa84%CH2OCH(CH3)2CH3(CH2)2CH2I乙醇回流,80%OCH2(CH2)2CH3(CH3)3CCH2OH+(CH3O)2SO2(C4H9)4N+I-50%NaOH(CH3)3CCH2OCH3(CH3)2SO4是一个常用的是一个常用的甲基化试剂甲基化试剂。新戊醇新戊醇硫酸酯硫酸酯甲基新戊基醚甲基新戊基醚ClCH2C=CH2CH3+OHOHNaOH(C4H9)4N+HSO4-OCH2C=CH2OHCH382%酚在相转移催化剂
22、作用下容易进行反应酚在相转移催化剂作用下容易进行反应:9.6.3 酯的生成酯的生成RCO OR+H2ORCO OHH2SO4醇和酸作用生成酯和水的反应。醇和酸作用生成酯和水的反应。酯化反应:酯化反应:可逆反应可逆反应ROH+伯醇与硝酸反应可以顺利地生成硝酸酯;多元醇的硝酸伯醇与硝酸反应可以顺利地生成硝酸酯;多元醇的硝酸酯是猛烈的炸药。酯是猛烈的炸药。CH2OHCHOHCH2OH+甘油三硝酸酯甘油三硝酸酯(亦称硝化甘油亦称硝化甘油),是一种猛烈的炸药,但,是一种猛烈的炸药,但它亦可用作心血管的扩张、缓解心绞痛的药物。它亦可用作心血管的扩张、缓解心绞痛的药物。甘油三硝酸酯甘油三硝酸酯3 HNO3H
23、2SO4100CH2ONO2CHONO2CH2ONO2 醇可与无机含氧酸,如硫酸、硝酸、磷酸等发醇可与无机含氧酸,如硫酸、硝酸、磷酸等发生分子间的脱水反应,生成无机酸酯。生分子间的脱水反应,生成无机酸酯。硫酸氢甲酯硫酸氢甲酯CH3OSO2OHHOSO2OCH3硫酸二甲酯硫酸二甲酯CH3OHHOSO2OHCH3OSO2OHH2OCH3OSO2OH2SO4CH3减压蒸馏在吡啶存在下在吡啶存在下,醇与三氯氧磷反应醇与三氯氧磷反应,可生成可生成磷酸三酯磷酸三酯:磷酸三酯磷酸三酯:增塑剂增塑剂,萃取剂和杀虫剂。萃取剂和杀虫剂。3 n-C4H9OH+POCl3吡 啶(n-C4H9O)3PO+3 HCl碱的
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