有机化学第八章醇酚醚-课件.ppt
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- 有机化学 第八 章醇酚醚 课件
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1、教材与参考书教材:有机化学编,高教出版社参考书:有机化学编,高教出版社有机化学编,高教出版社有机化学学习指南编,高教出版社有机化学简明教程编,高教出版社学习有机化学的方法正负相吸,能量最低电子转移,箭头方向掌握有机化合物的结构特点和一般规律;结构决定性质,性质反映结构掌握有机反应机理;多问为什么,杜绝想当然根据反应机理来记忆有机反应;认真听课,独立完成作业。记住一些特殊反应;教学目的和要求:掌握各类官能团的结构特点,各类化合物的化学性质,并能正确运用这些知识解决各种问题。教学重点:醇、酚和醚的化学性质,碳正离子重排以及-消除反应机理。教学难点:碳正离子重排以及-消除反应机理。在结构上,醇可以看
2、成是烃分子中的氢原子被羟基(OH)取代后的生成物。第一节 醇的结构、分类和命名一、醇的结构羟基为醇类的官能团 C,O 均采用spsp3 3杂化,O 的spsp3 3杂化轨道上有两对未共用电子对。CO:HHHHsp31.1.根据羟基所连碳原子种类可分为:二、醇的分类一级醇(伯醇)二级醇(仲醇)三级醇(叔醇)2.2.根据分子中烃基的类别分为:脂肪醇脂环醇芳香醇芳环侧链有羟基的化合物是醇,羟基直接连在芳环上的不是醇而是酚苯酚3.3.根据醇分子中是否含有不饱和键可分为:CH2CHCH2OH烯丙醇HCCCH2OH炔丙醇R-CHCHOH烯醇 通常情况下,烯醇是不稳定的,容易互变成为比较稳定的醛或酮。饱和醇
3、不饱和醇4.4.根据分子中所含羟基的数目分为:一元醇二元醇多元醇三、醇的命名1.1.俗名乙醇俗称丙三醇俗称酒精甘油2.普通命名法命名例如:?简单的一元醇用普通命名法命名:“烷基+醇”异丁醇叔丁醇环己醇苯甲醇 选择含有羟基的最长碳链为主链,使羟基的位置编号最小,称为某醇。3.3.系统命名法结构比较复杂的醇,采用系统命名法。2-2-甲基-5-5-氯-3-3-己醇4-4-戊烯-2-2-醇命名规则:选主链定位次 写全名4-4-甲基环环己醇环环己甲醇2-2-苯基苯基-2-2-丙醇丙醇1-1-苯基乙乙醇1-1-甲基环甲基环己醇4-4-甲基苯甲醇甲基苯甲醇8-8-壬烯-6-6-炔-4-4-醇2-2-甲基甲基
4、-1,3-1,3-环戊二醇环戊二醇l多元醇的命名:5-5-溴溴-2,3-2,3-己二醇己二醇 选择含-OH尽可能多的碳链为主链,含有几个羟基称为几醇1,3-1,3-丙二醇丙二醇丙三醇丙三醇两个羟基连在同一碳上的化合物不稳定,这种结构会自发失水,故可认为同碳二醇不存在。2.碳原子数相同的醇则含支链愈多的沸点愈低第二节 醇的物理性质一、沸点:一、沸点:1.直链饱和一元醇的沸点随着碳原子数的增加而有规律的上升。丁醇丁醇2-2-甲基甲基-1-1-丙醇丙醇2-2-甲基甲基-2-2-丙醇丙醇沸点:沸点:1171171081088282C1-C12为液体,C13及以上为固体3.比相同C原子数的烃、卤代烃、醚
5、、醛、酮高乙烷乙烷乙醇乙醇bp:-88.6bp:78.3形成氢键而缔合?原因:原因:直链饱和一元醇的沸点随相对分子质量的增加与相应的烷烃愈来愈接近4.分子中羟基越多,沸点越高。二、溶解度:二、溶解度:甲、乙、丙醇与水以任意比混溶 C4以上则随着碳链的增长溶解度减小l分子中羟基增加,亲水作用增强,在水中的溶解度增大。亲油基团亲水基团l烃基增大,憎水作用增强,在水中的溶解度减小。苯甲醇能否与水任意比混溶?不能原因?(憎水基团)三、结晶醇的形成三、结晶醇的形成 低级醇能和一些无机盐(MgClMgCl2 2、CaClCaCl2 2、CuSOCuSO4 4等)作用形成结晶醇,亦称醇化物。如:结晶醇结晶醇
6、不溶于有机溶剂而溶于水 MgCl MgCl2 2、CaClCaCl2 2、CuSOCuSO4 4不能用来干燥低级醇除去少量低级醇应用:第三节 醇的化学性质 醇的化学性质主要由羟基官能团所决定,同时烃基也受到一定的影响。分子中的C CO O键和O OH H键都是极性键,因而醇分子中有两个反应中心。又由于受C CO O键极性的影响,使得-H H和-H-H具有一定的活性,所以醇的反应主要发生在这四个部位上。结构决定性质 一、与活泼金属的反应 故常利用醇与NaNa的反应销毁残余的金属钠,而不发生燃烧和爆炸。NaNa与醇的反应比与水的反应缓慢的多,并且反应所生成的热量不足以使氢气自燃。似水性似水性金属镁
7、、铝也可与醇作用生成醇镁、醇铝。酸性酸性l醇与金属反应的活性甲醇 伯醇 仲醇 叔醇溶液中:二、与二、与卤代物反应1.与氢卤酸反应卤代烃醇与氢卤酸反应的特点:(卤代烃的生成)1)反应机理SN仲醇、叔醇、烯丙醇、苄醇通常采取SN1伯醇通常采取SN2a SN2机理 碱性a SN2机理 构型翻转b SN1机理 构型保持+构型翻转完成反应:机理:有碳正离子中间体时一定要考虑重排完成反应:机理:位上位阻大的伯醇与HX的反应常有重排产物生成 2 2)总的)总的反应活性烯丙式醇 叔醇 仲醇 伯醇 CHCH3 3OHOHHI HI HBr HBr HCl HCl与它们酸性大小一致适用于C C6 6以下叔、仲、伯
8、醇的鉴别醇的鉴别氯化锌和浓盐酸所配成的溶液称为卢卡斯(LucasLucas)试剂醇反应活性的应用:2.2.醇醇与卤化磷和亚硫酰氯反应亚硫酰氯氯化亚砜产物纯净(1)(2)(3)不重排反应特点:无吡啶等弱碱存在产物构型保持有吡啶等弱碱存在产物构型翻转解释:l有吡啶时构型翻转吡啶l无吡啶时构型保持3.3.成酯反应(与酸反应)成酯反应(与酸反应)1 1)与有机酸反应可逆反应a.生成羧酸酯酸脱羟基醇脱氢规律:b.生成磺酸酯 TsO TsO-是弱碱,很好的离去基团,易发生亲核取代和消除反应。TsCl对甲苯磺酰氯醇与磺酰氯反应则生成磺酸酯对甲苯磺酸烷基酯 对甲苯磺酸烷基酯的取代反应一般为SN2机理,消除反应
9、一般为E2机理在涉及立体化学的某些反应中有着独特的优点例子:由制备SN1SN2例子:由制备SN1主SN2构型保持构型保持剧毒醇与含氧无机酸反应生成无机酸酯2)2)与无机酸反应H2SO4、HNO3、H3PO4等l与浓硫酸作用生成硫酸酯化工和轻纺工业作乳化剂、浮选剂和浸透剂 应用 ROH+HONO2RONO2+H2Ol与浓硝酸或发烟硝酸作用生成硝酸脂。三硝酸甘油酯(硝化甘油)十二烷基磺酸钠十二烷基磺酸4 4、脱水反应、脱水反应醇与催化剂共热即发生脱水反应催化剂:分子内脱水(E E)分子间脱水(S SN N)(一)分子内脱水两种方式:H H2 2SOSO4 4、H H3 3POPO4 4醇脱水反应的
10、特点:机理2)E1碳正离子中间体4)反应活性叔醇的脱水常用,也用仲醇,伯醇少用。3)1,2消除苄醇、烯丙醇 叔醇 仲醇 伯醇1)酸催化(消除)要有氢(相邻氢)5)主要生成札依采夫产物?6)消除反应主要产物为反式产物。(主)醇消除在满足反式消除的前提下生成稳定的产物7)用酸催化脱水时,常常有重排产物生成。主要产物l频哪醇重排:机理:(二)分子间脱水(二)分子间脱水成醚一般不用叔醇,为什么?制备简单醚,以伯醇最好,仲醇次之叔醇得到的往往是烯烃醚5 5、氧化反应 1 1)伯醇被氧化为羧酸 伯醇、仲醇分子中的-H-H原子,由于受羟基的影响易被氧化。氧化剂氧化剂:KMnOKMnO4 4/H/H+、K K
11、2 2CrCr2 2OO4 4/H/H+、CrOCrO3 3/H/H2 2SOSO4 4、去氢加氧使用温和试剂2 2)伯醇被氧化为醛l催化氧化利用热量:利用热量:l莎瑞特试剂莎瑞特试剂(CrO3+吡啶)氧化 分子中C=C、C=O、C=N等不饱和键伯醇氧化停留在醛莎瑞特试剂RCH2OHRCHOPCC吡啶l活性活性MnOMnO2 2氧化氧化只氧化烯丙式醇3 3)仲醇被氧化为酮氧化剂:KMnO4/H+、K2Cr2O4/H+、CrO3/H2SO44 4)叔醇不被氧化O6.多元醇的反应1 1)邻二醇与高碘酸(HIO4)反应具有羟基的两个碳原子的C-C键断裂同时羟基变C=O非邻二醇无此反应2 2)丙三醇衍
12、生物与高碘酸(HIOHIO4 4)反应中间的羟基相当于被氧化两次3 3)邻二醇衍生物与四醋酸铅(Pb(OAc)Pb(OAc)4 4)反应(了解了解)一、醇的工业合成方法1.由合成气合成2.由烯烃水化(了解了解)第四节 醇的制备 3.甘油的制备二、硼氢化-氧化反应三、由卤代烃水解四、由酯水解五、由酸还原六、由醛、酮制备 醛、酮分子中的羰基用还原剂(NaBH4,LiAlH4)还原或催化加氢可还原为醇。不饱和醛、酮还原时,C=CC=C不影响。1.醛、酮的还原例如:RMgX与甲醛反应得伯醇,与其它醛反应得仲醇,与酮反应得叔醇。2.2.醛、酮与格氏试剂反应用格氏试剂与醛酮作用,可制得伯、仲、叔醇。(二)
13、(二)酚酚酚(phenol)是羟基直接与芳环相连的化合物第一节 酚的结构及命名一、一、结构苯甲醇二、命名 酚的命名一般是羟基所在C为1号位,在酚字的前面加上芳环的名称作为母体,再加上其它取代基的名称和位次。羟基与芳环侧链的化合物为芳醇 分子中含有多种官能团时要按次序规则按次序规则把羟基看作取代基来命名。2-硝基苯酚4-甲基苯酚4-羟基苯甲酸羧酸酯酰卤酰胺腈醛酮醇胺(对羟基苯甲酸)次序规则:次序规则:命名含有多个不同官能团化合物时要选择优先的官能团作为母体.官能团作为母体的优先次序为:第二节 酚的物理性质l酚易溶于醚等有机溶剂,有腐蚀性、毒性、杀菌性。酚毒性很大。l大多数酚为无色晶体,但由于酚类
14、化合物性质活泼,能被空气中的氧氧化而呈现粉红色或红色。l苯酚微溶于冷水中,在80以上时可与水以任意比混溶,酚的水溶性随羟基数目的增加而增大。水溶性:第三节第三节 酚的化学性质酚的化学性质苯环上更易发生亲电取代反应,酚与醇和苯有一定共性一、酚羟基的反应一、酚羟基的反应1.1.酸性 酚羟基不易被取代l酚的酸性比醇强,但比碳酸弱。酚能溶于氢氧化钠溶液生成钠盐,而醇不能。向生成的酚钠水溶液中通入CO2,则苯酚会重新析出来,用此性质可分离或鉴别醇和酚。酚羟基的酸性远远大于醇酸性大小:酸性大小:1 14 42 23 3 当苯环上连有吸电子基团时,酚的酸性增强;连有供电子基团时,酚的酸性减弱。l取代酚的酸性
15、2.2.酚醚的生成酚醚的生成 酚不能分子间脱水成醚,一般是由酚在碱性溶液中与烃基化试剂作用生成。3.3.酚酯的生成酚酯的生成酚也可以生成酯,水杨酸水杨酸乙酰水杨酸乙酰水杨酸但比醇困难。很难反应,通常不用乙酸酐解释:酚羟基亲核性低苯甲酰氯4.4.与与FeClFeCl3 3的显色反应的显色反应故此FeClFeCl3 3溶液溶液可用来鉴定酚 与FeClFeCl3 3的显色反应并不限于酚,烯醇式结构含量较高的化合物也有此反应。大多数酚能与FeCl3溶液发生显色反应,不同的酚与FeClFeCl3 3作用产生的颜色不同,但都有明显的颜色加深。二、芳环上的亲电取代反应二、芳环上的亲电取代反应 苯酚与溴水在常
16、温下可立即反应生成2,4,6-三溴苯酚白色沉淀。反应很灵敏,很稀的苯酚溶液(10ppm)就能与溴水生成沉淀。1.卤代反应故常用溴水鉴别苯酚白色沉淀 低温下,在CSCS2 2、CClCCl4 4等非极性溶剂中,控制溴的用量,可制得一溴代苯酚2.硝化反应 苯酚比苯易硝化,在室温下即可与稀硝酸反应。如何分离两个产物?分子内氢键分子间氢键分子间作用力小分子间作用力大沸点低沸点高水蒸气蒸馏可把两化合物分开3.磺化反应:100 90%浓硫酸与苯酚的反应较易发生,反应如在室温条件下发生,则生成几乎等量的邻位和对位磺化产物。+反应如在较高温度下进行,产物以对位磺化为主。20 49%51%可逆反应l酰基化反应4
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