有机化学第九章醇酚醚汇总.ppt
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- 有机化学 第九 章醇酚醚 汇总
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1、2023-9-71醇醇 R-OH (R-H)醚醚 R-O-R-O-RR或或 R-O-R-O-ArAr第九章第九章 醇、酚和醚醇、酚和醚(P239)醇、酚、醚都是烃的醇、酚、醚都是烃的含氧衍生物含氧衍生物醇与酚有相同的官能团醇与酚有相同的官能团:羟基羟基(OH)OH)醚是醇或酚的醚是醇或酚的衍生物衍生物酚酚 Ar-Ar-OHOH2023-9-722023-9-73(一)醇(一)醇 乙醇乙醇:人类制造并且消费乙醇已经有超过千年的历史,最初的制备手段来自于酒精饮料酒精饮料的发酵与蒸馏。乙醇是一种透明可燃的液体,可用于工业溶剂,汽车燃料及工业原料。甲醇甲醇:是自然界中最简单的醇,最早通过蒸馏木材得到,
2、因此也称作“木醇”。其气味和特性类似于乙醇,同时也是一种常用溶剂、燃料或工业原料。不同于乙醇,甲醇具有高度的毒性:约10mL的甲醇就可通过损坏光学神经光学神经而导致永久失明,30ml甲醇则会导致死亡。醇在自然界中含量丰富。例如:醇在自然界中含量丰富。例如:2023-9-74 在很多产品中都包含薄荷醇,包括:在很多产品中都包含薄荷醇,包括:喉喉糖糖、止痒药物、轻微止痛麻醉药物、治疗、止痒药物、轻微止痛麻醉药物、治疗晒伤药物,因其清凉效果可用于晒伤药物,因其清凉效果可用于香烟香烟和和口口腔卫生腔卫生用品,如用品,如漱口水漱口水、牙膏牙膏、牙线牙线、口口香糖香糖等。也是一些饮料、甜食和香水的添等。也
3、是一些饮料、甜食和香水的添加剂。加剂。薄荷醇:植物所产生的高薄荷醇:植物所产生的高挥发性精油,也就是挥发性精油,也就是薄荷薄荷油油的主要成分。的主要成分。2023-9-75应用:1、由于木糖醇不能被细菌分解,利用它来取代甜品中的糖糖份份以防止蛀牙蛀牙。2、木糖醇代谢时不需要胰岛素即可直接进入细胞,且代谢速度快,不会引起血糖升高,是糖尿病患者理想的蔗糖替代品。3、木糖醇甜度与蔗糖相当,但是热量较低,且食用木糖醇不会使血液中的中性脂肪增加,还可以抑制甘油、脂肪酸的合成,因此具有减肥的功效。木糖醇:是一种可以作为蔗糖替代物的五碳糖醇,是木糖代谢的产物,木糖广泛存在于各种植物中木糖醇的甜度与蔗糖相当,
4、但热量只有蔗糖的60%。2023-9-769.1 9.1 醇的结构、分类和命名醇的结构、分类和命名(P239)9.1.1 9.1.1 醇的结构醇的结构 H O H2023-9-77 醇分子中醇分子中氧氧原子采取原子采取不等性不等性spsp3 3杂化杂化.具有具有四面体结构:四面体结构:OHRSP3 由于氧的电负性大于碳,醇分子中的由于氧的电负性大于碳,醇分子中的C-C-OO键是极性键,键是极性键,ROHROH是极性分子是极性分子。CHOHHH108.90O:2S2 2P4SP32023-9-78按羟基所连的碳原子类型按羟基所连的碳原子类型一级醇(一级醇(伯醇伯醇)二级醇(二级醇(仲醇仲醇)三级
5、醇(三级醇(叔醇叔醇)R C H2O HO HRC HR R O HRCR 9.1.2 9.1.2 醇的分类醇的分类2023-9-79 按烃基的种类分类按烃基的种类分类饱和醇饱和醇 不饱和醇不饱和醇 脂环醇脂环醇 芳香醇芳香醇 CH3CH2CH2CH2OHCHCH2OHCH2OHCH2OH 正丁醇正丁醇 烯丙醇烯丙醇 环戊醇环戊醇 苯甲醇或苄醇苯甲醇或苄醇2023-9-710按分子中所含羟基的数目按分子中所含羟基的数目一元醇一元醇 二元醇二元醇多元醇多元醇CH3OHCH2OHOHCH2OHOHOHCH2CHCH2甲醇甲醇乙二醇乙二醇丙三醇丙三醇2023-9-711 有普通命名和系统命名法。有普
6、通命名和系统命名法。9.1.3 9.1.3 醇的命名醇的命名(P240)(P240)CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CHCH3OH有些用俗名:木醇、甘油、肉桂醇。有些用俗名:木醇、甘油、肉桂醇。某烃基醇某烃基醇2023-9-712 以以醇醇为母体。以含有为母体。以含有OHOH的最长碳链为的最长碳链为主链主链,从,从靠近靠近OHOH的一端开始的一端开始编号编号,把支链看成,把支链看成取代基取代基。不饱和醇不饱和醇命名时应选择连有羟基和不饱和键在内命名时应选择连有羟基和不饱和键在内 的最长碳链作主链,从靠近的最长碳链作主链,从靠近羟基羟基一端开始编号。一端开始编号。3-正丙基正丙基-2-己
7、醇己醇4-正丙基正丙基-5-己烯己烯-1-醇醇2 2、系统命名、系统命名2023-9-713命名芳香醇时,可将命名芳香醇时,可将芳基作为取代基芳基作为取代基加以命名。加以命名。多元醇的命名应选择多元醇的命名应选择包含尽量多的羟基碳包含尽量多的羟基碳链链做主链。依羟基的数目称二醇、三醇等。做主链。依羟基的数目称二醇、三醇等。2023-9-7149.2 9.2 醇的物理性质醇的物理性质(P241)CH3OH(M=32)b.p 65 CCH3CH3(M=30)b.p-88.6 Cb.p=153.6 C。原因原因?沸点:沸点:与相对分子质量相近的其它有机物相比,与相对分子质量相近的其它有机物相比,醇醇
8、 的沸点较高的沸点较高。ROHROH分子间可形成氢键!分子间可形成氢键!溶解度溶解度:C3:C3以下醇与水混溶,以下醇与水混溶,C4C4以上随以上随C C数数,溶解度,溶解度 原因?原因?醇与水可形成分子间氢键,随醇与水可形成分子间氢键,随C C数数,R R在在 ROHROH中比例中比例,而,而R R一般是疏水的。一般是疏水的。2023-9-715RCH2HOH-H-H的氧化、的氧化、-H-H 的消除反的消除反应应结构决定性质结构决定性质羟基的反应:取代、酯化羟基的反应:取代、酯化醇的酸性醇的酸性亲核性9.3 9.3 醇的化学性质醇的化学性质 (P243)2023-9-7169.3.1 9.3
9、.1 醇的酸性醇的酸性 (P243)(C H3)3C O H C H3C H2O H H2O C H3O H C F3C H2O H (C F3)3C O H H C l18.00 16.00 15.74 15.54 12.43 5.4 -7.0pK a取代烷基越多,醇的酸性越弱取代烷基越多,醇的酸性越弱 PKa=14PKa=15-18R O H但但酸酸性性更更弱弱(R R斥斥电电子子),H O H极性键,可异裂活泼氢,有酸性活泼氢,有酸性极性键,可异裂2023-9-717与金属反应与金属反应醇的酸性比水醇的酸性比水弱弱,它与碱金属的反应速度比水慢。,它与碱金属的反应速度比水慢。ROH+Na2
10、1RONa+H2反应活性:CH3OH1 2 3 ROH。随R ,反应活性(1)(2)醇钠2(CH3)2CHO3Al+3H26(CH3)2CHOH+2Al(三)异丙醇铝RO-Na+HOHNa+OH-+ROH较强酸较强酸较弱酸较弱酸较强碱较强碱较弱碱较弱碱醇钠遇水即水解:醇钠遇水即水解:工业上生产醇钠,不使用昂贵的金属钠,而是利用上述平衡工业上生产醇钠,不使用昂贵的金属钠,而是利用上述平衡反应。加苯带走水,使平衡朝着生成醇钠的方向进行。反应。加苯带走水,使平衡朝着生成醇钠的方向进行。该反应可用于实验室销毁剩余金属钠。该反应可用于实验室销毁剩余金属钠。2023-9-7189.3.2 9.3.2 生成
11、卤代烃生成卤代烃(P244)(P244)1 1、与氢卤酸的反应与氢卤酸的反应 RO H HXRX+H2O(可逆反应)醇可与多种卤化试剂作用,羟基被卤素取代醇可与多种卤化试剂作用,羟基被卤素取代生成生成卤代烃卤代烃。反反应应历历程程2023-9-719 氢卤酸:氢卤酸:HIHBrHCl;(原因:原因:亲核性亲核性 I-Br-Cl-;酸性:酸性:HIHBrHCl)例:CH3(CH2)3OH+HICH3(CH2)3I+H2O+H2O+H2OHBrCH3(CH2)3BrHClCH3(CH2)3Cl无水Z n Cl2浓H2SO4反应活性反应活性ROH +HXRX +H2O2023-9-720CH3(CH
12、2)3OH+HClCH3CH2CHCH3+HClOHCH3CH2CHCH3+HClCl20 C,10min。ZnCl2无水CH3-C-OH+HClCH3CH3CH3-C-Cl+H2OCH3CH3ZnCl2无水20 C,1min。20 C,1h不反应。ZnCl2无水CH3(CH2)3Cl+HCl加热才反应!例:例:醇:烯丙醇或芐醇醇:烯丙醇或芐醇3oROH2oROH1oROHCH3OH (原因:原因:C C+的稳定性:的稳定性:3 32 21 1CHCH3 3+)2023-9-721卢卡氏试剂卢卡氏试剂浓浓HCl无水无水ZnCl2 可用于区别伯、仲、叔醇:可用于区别伯、仲、叔醇:RCl(快)(慢
13、)()1 ROH2 ROH。3 ROH。卢卡斯试剂室温混浊()立刻混浊片刻混浊加热才反应!适用范围适用范围:只适于鉴别含:只适于鉴别含6 6个碳以下的伯、仲、叔醇个碳以下的伯、仲、叔醇2023-9-722重排现象重排现象叔、仲和空间位阻大的伯醇叔、仲和空间位阻大的伯醇与与HXHX反应时,常伴有重排现象反应时,常伴有重排现象(P245)HBrCH3CH3CH3-C-CH2Br+CH3-C-CH2CH3CH3BrCH3-C-CH2OHCH3CH3()()主要产物次要产物原因:H+-H2OCH3-C-CH2OHCH3CH3CH3-C-CH2+OH2CH3CH3-C上有大的R,CH3-C +CH2CH
14、3CH3()不利于S 2N1 C+。例例1 12023-9-7232 2、与卤化磷及氯化亚砜的反应与卤化磷及氯化亚砜的反应。b.p 180 C(分解)b.p 105.8 C。(制低沸点RX)(制高沸点RX)ROH+PX3PX5RX+P(OH)3RX+POCl3u醇与醇与PXPX3 3、PXPX5 5、SOClSOCl2 2的反应一般不重排。的反应一般不重排。是制备氯代烷的一个非常好的方法!是制备氯代烷的一个非常好的方法!与卤化磷与卤化磷 与与SOClSOCl2 2反应反应2023-9-7249.3.3 9.3.3 生成酯生成酯(P246)(P246)(1)(1)与硫酸的反应与硫酸的反应 CH3
15、O H+HO SO2OHCH3OSO2OH+H2O硫酸氢甲酯酸性硫酸酯 醇作为亲核试剂进攻酸的带正电荷部分醇作为亲核试剂进攻酸的带正电荷部分而后醇的而后醇的O OH H键断裂。键断裂。CH3OSO2OCH3+H2SO4硫酸二甲酯硫酸二甲酯甲基化剂,剧毒甲基化剂,剧毒()CH3OH2023-9-725(2)(2)与硝酸的反应与硝酸的反应 硝化甘油+3HO-NOOCH2ONO2CHONO2CH2ONO2+3H2OCH2O-HCHO CH2O-HH民用炸药、心血管扩张药CH3OH+HONO2CH3ONO2+H2O火箭推进剂(3)(3)与有机酸反应与有机酸反应ROHpCH3 C6H4SO2 ORCH3
16、COOHCH3COORCH3SO2Cl 磺酸酯磺酸酯中的中的酸根酸根部分是很好的离去基团,因此,常通部分是很好的离去基团,因此,常通过磺酸酯将醇转化为卤代烃。过磺酸酯将醇转化为卤代烃。2023-9-7269.3.4 9.3.4 脱水反应脱水反应(P247)(P247)A A)分子内脱水成烯)分子内脱水成烯u 反应取向反应取向:当有多个不同的:当有多个不同的H H时,其主要产物时,其主要产物是双键碳上连有较多取代基的烯烃或共轭烯烃。是双键碳上连有较多取代基的烯烃或共轭烯烃。共轭烯烃为主要产物共轭烯烃为主要产物 查依采夫查依采夫烯烃为主要产物烯烃为主要产物 OHAl2O3OHCH3Al2O3250
17、CH3u 反应机理反应机理:E1,有重排有重排。u 反应活性反应活性:烯丙醇烯丙醇 叔醇叔醇 仲醇仲醇 伯醇伯醇2023-9-727CCH3OHCH2CH3CH2CHCH3OHCH2CH2CHCH3OHCH2CH2CH2OHCCH3OHCH3CH2顺序顺序:(1)(5)(2)(3)(4)ROH消除活性消除活性:烯丙醇烯丙醇 3 2 1烯丙烯丙21322023-9-728B)B)分子间脱水成醚的反应分子间脱水成醚的反应CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+OH22140H2SO4浓机理机理:SN2CH3CH2OH+HCH3CH2OH2CH3CH2OH2+OHCH2CH3CH3CH2OCH2
18、CH3H+OH2H+CH3CH2OCH2CH3+.醇脱水成烯或成醚的反应是一对醇脱水成烯或成醚的反应是一对竞争反应竞争反应。一般地,。一般地,较较低低温度有利于成温度有利于成醚醚,较高温度、叔醇有利于成烯。,较高温度、叔醇有利于成烯。2023-9-729用化学方法鉴别用化学方法鉴别 :正丁醇正丁醇,2-,2-甲基甲基-2-2-丁醇丁醇,环己烷环己烷 课堂习题:课堂习题:2023-9-730 伯醇首先被氧化成醛,醛很易于被氧化成羧酸;仲醇被伯醇首先被氧化成醛,醛很易于被氧化成羧酸;仲醇被氧化成酮;反应有氧化成酮;反应有MnOMnO2 2沉淀析出,因此沉淀析出,因此可用于鉴别可用于鉴别。伯醇伯醇仲
19、醇仲醇9.3.5 9.3.5 氧化与脱氢氧化与脱氢A)强氧化剂强氧化剂:KMnO4,K2Cr2O7-H2SO4,HNO3叔醇:叔醇:没有没有-H-H,在通常情况下不被氧化。,在通常情况下不被氧化。2023-9-731应用应用:检测酒精检测酒精CH3CH2OHK2Cr2O7+H2SO4H2OCH3COOH+Cr3+橙黄色橙黄色绿色绿色2023-9-732CHOCH2OHOHH稀HNO3COOHCOOHOHHOH50%HNO3V2O5,5560COOHCOOH硝酸氧化硝酸氧化伯醇可被稀硝酸氧化成伯醇可被稀硝酸氧化成羧酸羧酸;仲醇和叔醇需在较浓的硝酸中氧化,同仲醇和叔醇需在较浓的硝酸中氧化,同时发生
20、碳碳键的时发生碳碳键的断裂断裂,生成小分子羧酸,生成小分子羧酸;环醇氧化发生断键,生成羧酸。环醇氧化发生断键,生成羧酸。2023-9-733 新制得的新制得的二氧化锰二氧化锰可选择性地氧化不饱和的伯醇可选择性地氧化不饱和的伯醇成醛,仲醇成酮,双键不被氧化破坏。成醛,仲醇成酮,双键不被氧化破坏。CH2OHMnO2CH2Cl2CHOMnO2,石油醚4h,20 C。CH3CH=CHCH=CHC=CHCH2OHCH3CH3CH=CHCH=CHC=CHCHOCH3 MnOMnO2 2B)弱氧化剂弱氧化剂可使伯醇氧化为醛,仲醇氧化为酮可使伯醇氧化为醛,仲醇氧化为酮。重键不被氧化。重键不被氧化。84%CH3
21、(CH2)4C CCH2OH沙瑞特试剂CH2Cl2,25CH3(CH2)4C CCHO沙瑞特试剂沙瑞特试剂*:CrO3(C5H5N)22023-9-734 C)邻二醇被高碘酸氧化邻二醇被高碘酸氧化(鉴别邻二醇鉴别邻二醇P249)。whiteCC OHOHHIO4CCOO+HIO3HIO3AgNO3+AgIO3+正丙醇正丙醇1,2-丙二醇丙二醇环己烷环己烷甲丙醚甲丙醚HIO4AgNO3Na浓浓H2SO4不溶,分层不溶,分层溶解,澄清溶液溶解,澄清溶液XXXXX2023-9-735 伯醇、仲醇可以在脱氢试剂的作用下,失去伯醇、仲醇可以在脱氢试剂的作用下,失去氢分别形成醛和酮,叔醇不发生脱氢反应。氢
22、分别形成醛和酮,叔醇不发生脱氢反应。D)D)脱脱 氢氢RCH2OHR-CH-ROHCu or Cu2O以上325 C。RCHO+H2R-C-RO+H2常用铜或铜铬氧化物等作脱氢剂:常用铜或铜铬氧化物等作脱氢剂:CuCrOCuCrO4 4,PdPd,Cu(Cu(或或Ag)Ag)2023-9-7369.5 9.5 醇的制法醇的制法*(P250)(1)(1)烯烃水合法烯烃水合法(2)(2)卤代烃水解卤代烃水解 (4)(4)醛、酮、羧酸和羧酸酯的还原醛、酮、羧酸和羧酸酯的还原 2023-9-737(1 1)烯烃水合法)烯烃水合法RCH=CH2+浓H2SO4RCH-CH3OSO2OHH2ORCH-CH3
23、OHH2SO4(稀)+(马氏规则)酸式硫酸酯RCH=CH2+H2ORCH-CH3OHH3PO4/硅藻土(马氏规则)(R=H,CH3)(乙乙)间接水合法间接水合法(甲甲)直接水合法直接水合法(丙丙)硼氢化硼氢化-氧化反应氧化反应 硼氢化反应操作简单,产率高,是制备伯醇的好办法。硼氢化反应操作简单,产率高,是制备伯醇的好办法。RCH=CH2+B2H6(RCH2CH2)3BRCH2CH2OHH2O2/OH-三烷基硼1 醇。四氢呋喃特点:顺加、反马、不重排!2023-9-738(2)(2)卤代烃水解卤代烃水解RXROHNaOH/H2O(1 2)。、(1 2)。、(3 RX易 消除)。CH2=CH-CH
24、2ClCH2=CH-CH2OHor Na2CO3/H2ONaOH/H2O丙烯自由基氯化得例:例:2023-9-739CO-+RMgX+-CROMgH3O+RCOH(3)(3)从从GrignardGrignard试剂制备试剂制备 格氏试剂法是制备醇的重要方法。一般在醚格氏试剂法是制备醇的重要方法。一般在醚(例如无水乙醚或四氢呋喃)中和环氧乙烷、醛、(例如无水乙醚或四氢呋喃)中和环氧乙烷、醛、酮等酮等羰基化合物羰基化合物进行反应。进行反应。*注注 意:制备格氏试剂时意:制备格氏试剂时要求无水、无氧操作要求无水、无氧操作,而且,而且所用所用原料不能含有活性氢原料不能含有活性氢及与格氏试剂反应的及与格
25、氏试剂反应的硝基、硝基、腈基腈基等不饱和基团等不饱和基团x x2023-9-740 GrignardGrignard试剂与醛作用试剂与醛作用伯、仲醇伯、仲醇GrignardGrignard试剂与酮的作用试剂与酮的作用叔醇叔醇RMgX +RCOREt2ORCRROMgXH3O+RCRROH2023-9-741CH2OH例1:BrBr2MgMgBrEt2OCH2OHCOMgBrHHHCHOH3O+CH3(CH2)3CH2BrCH3(CH2)4CHCH3OH例例2:2023-9-742 以以 CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2BrBr为唯一有机原料合成为唯一有机原料合成2-2-甲基甲基-2-
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