人教版高中化学 第二章第二节 醇和酚课件 鲁科选修5.ppt

第2节醇和酚2021/8/9 星期一1联想联想质疑质疑醇和酚是重要的有机化合物，你对它们并不陌生醇和酚是重要的有机化合物，你对它们并不陌生。例如，常用做燃料和饮料的酒精。例如，常用做燃料和饮料的酒精(乙醇乙醇)、汽车发动、汽车发动机防冻液中的乙二醇、化妆品中的丙三醇、茶叶中的机防冻液中的乙二醇、化妆品中的丙三醇、茶叶中的茶多酚、用于制药皂的苯酚、漂亮漆器上涂的漆酚分茶多酚、用于制药皂的苯酚、漂亮漆器上涂的漆酚分别属于醇和酚。别属于醇和酚。一位著名的有机化学家曾说过，假如让一个有机化学一位著名的有机化学家曾说过，假如让一个有机化学家带上家带上1010种有机化合物到荒岛独自工作，他一定会选种有机化合物到荒岛独自工作，他一定会选择醇。有了醇，他就能合成出多种多样的有机化合物。择醇。有了醇，他就能合成出多种多样的有机化合物。那么，在有机化合物的合成中醇为什么会有如此重要那么，在有机化合物的合成中醇为什么会有如此重要的作用？醇和酚都是含有羟基的有机化合物，它们的的作用？醇和酚都是含有羟基的有机化合物，它们的性质相似吗？性质相似吗？2021/8/9 星期一2烃分子中饱和碳原子上的一个或几烃分子中饱和碳原子上的一个或几个氢原子被羟基取代生成的有机化个氢原子被羟基取代生成的有机化合物称为合物称为醇醇。芳香烃分子中苯环上。芳香烃分子中苯环上的一个或几个氢原子被羟基取代生的一个或几个氢原子被羟基取代生成的有机化合物称为成的有机化合物称为酚酚。虽然醇和。虽然醇和酚的官能团均为羟基，但二者在性酚的官能团均为羟基，但二者在性质上存在着较大的差别。质上存在着较大的差别。2021/8/9 星期一3一、醇的概述醇广泛存在于自然界中，是一类重要的有机化合醇广泛存在于自然界中，是一类重要的有机化合物。醇在人类的生产、生活中有着重要的应用，物。醇在人类的生产、生活中有着重要的应用，如用做溶剂、燃料、消毒剂及有机合成原料等。如用做溶剂、燃料、消毒剂及有机合成原料等。2021/8/9 星期一4醇的种类很多，根据分子中所含羟基的数目醇的种类很多，根据分子中所含羟基的数目可分为一元醇、二元醇、三元醇等，一般将可分为一元醇、二元醇、三元醇等，一般将二元以上的醇统称为多元醇。例如：二元以上的醇统称为多元醇。例如：CHCH3 3OHOHCHCH2 2CHCH2 2OHOHOHOHCHCH2 2CHCHCHCH2 2OHOHOHOHOHOH甲醇甲醇乙醇乙醇丙醇丙醇2021/8/9 星期一5甲醇甲醇甲醇是组成最简单的一元醇。因最早由木材得到甲醇是组成最简单的一元醇。因最早由木材得到，所以也称木醇。甲醇是无色、具有挥发性的液，所以也称木醇。甲醇是无色、具有挥发性的液体，沸点为体，沸点为6565，有毒，误服会损伤视神经，甚，有毒，误服会损伤视神经，甚至会致人死亡。它是一种重要的化工原料，广泛至会致人死亡。它是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可直接用做燃料。应用于化工生产，也可直接用做燃料。2021/8/9 星期一6甲醇用做甲醇用做F1F1赛车的燃料赛车的燃料2021/8/9 星期一7乙二醇乙二醇乙二醇是无色，具有甜味的黏稠液体，熔点为乙二醇是无色，具有甜味的黏稠液体，熔点为1616，沸点为，沸点为197197，与水互溶能显著降低水，与水互溶能显著降低水的凝固点。它是目前市售汽车发动机防冻液的的凝固点。它是目前市售汽车发动机防冻液的主要化学成分，也是合成涤纶等高分子化合物主要化学成分，也是合成涤纶等高分子化合物的主要原料。的主要原料。2021/8/9 星期一8乙二醇用于制造合成涤纶乙二醇用于制造合成涤纶2021/8/9 星期一9丙三醇丙三醇丙三醇俗称甘油，是无色、无臭有甜味的黏稠液丙三醇俗称甘油，是无色、无臭有甜味的黏稠液体，沸点为体，沸点为290(290(分解分解)、能与水互溶，具有很、能与水互溶，具有很强的吸水能力。丙三醇主要用于制造日用化妆品强的吸水能力。丙三醇主要用于制造日用化妆品和三硝酸甘油酯。三硝酸甘油酯俗称和三硝酸甘油酯。三硝酸甘油酯俗称硝化甘油硝化甘油，主要用做炸药，也是治疗心绞痛药物的主要化学主要用做炸药，也是治疗心绞痛药物的主要化学成分之一。成分之一。2021/8/9 星期一10日用化妆品日用化妆品炸药炸药2021/8/9 星期一11如果醇分子中的烃基是烷基，这种醇称为饱和醇如果醇分子中的烃基是烷基，这种醇称为饱和醇，如甲醇、乙醇等。饱和一元醇可以看成是烷烃，如甲醇、乙醇等。饱和一元醇可以看成是烷烃分子中的一个氢原子被羟基取代后的产物，其组分子中的一个氢原子被羟基取代后的产物，其组成可用通式成可用通式C Cn nH H2n+12n+1OH(n1)OH(n1)表示。表示。相对分子质量相近的醇和烷烃、烯烃的沸点比较相对分子质量相近的醇和烷烃、烯烃的沸点比较有机化合物结构简式有机化合物结构简式相对分子质量相对分子质量沸点沸点/CHCH3 3OHOH32326565CHCH3 3CHCH3 330308989CHCH2 2CHCH2 22828102102CHCH3 3CHCH2 2OHOH46467878CHCH3 3CHCH2 2CHCH3 344444242CHCH3 3CHCHCHCH2 2424248482021/8/9 星期一12从上表的数据可以看出，饱和一元醇的沸点比其相从上表的数据可以看出，饱和一元醇的沸点比其相对原子质量接近的烷烃或烯烃的沸点要高。这是因对原子质量接近的烷烃或烯烃的沸点要高。这是因为一个醇分子中羟基上的氢原子可与另一个醇分子为一个醇分子中羟基上的氢原子可与另一个醇分子中羟基上的氧原子相互吸引形成氢键，增强了醇分中羟基上的氧原子相互吸引形成氢键，增强了醇分子间的相互作用。子间的相互作用。2021/8/9 星期一13氢键氢键氢键是一种特殊的分子间作用。它是指分子中与电负性氢键是一种特殊的分子间作用。它是指分子中与电负性大的原子大的原子X X以共价键相连的氢原子，和另一个分子中一个以共价键相连的氢原子，和另一个分子中一个电负性大的元素原子电负性大的元素原子Y Y之间所形成的一种较强的相互作用，之间所形成的一种较强的相互作用，常用常用X XHYHY表示。氢键的键能在表示。氢键的键能在101040kJmol40kJmol-1-1之间，之间，比化学键弱许多，但比普通的分子间作用力稍强。比化学键弱许多，但比普通的分子间作用力稍强。X X、Y Y是电负性大，半径小的原子，常见的有氟、氧、是电负性大，半径小的原子，常见的有氟、氧、氮原子。例如，在醇分子中，一个羟基上的氧原子就会氮原子。例如，在醇分子中，一个羟基上的氧原子就会形成氢键；在醇的水溶液中，水分子和醇分子之间也会形成氢键；在醇的水溶液中，水分子和醇分子之间也会形成氢键。形成氢键。2021/8/9 星期一14饱和一元醇饱和一元醇也可以看成是水分子中的一个氢原子也可以看成是水分子中的一个氢原子被烷基取代后的产物。当烷基较小时，醇和水近被烷基取代后的产物。当烷基较小时，醇和水近似，醇分子与水分子形成氢键使醇与水能互溶；似，醇分子与水分子形成氢键使醇与水能互溶；随着分子中烷基的增大，醇的物理性质逐渐接近随着分子中烷基的增大，醇的物理性质逐渐接近烷烃。常温常压下，分子中碳原子数为烷烃。常温常压下，分子中碳原子数为1 13 3的醇的醇能与水任意比互溶；分子中碳原子数为能与水任意比互溶；分子中碳原子数为4 41111的的醇为油状液体，仅可部分溶于水；分子中碳原子醇为油状液体，仅可部分溶于水；分子中碳原子更多的高级醇为固体，不溶于水。更多的高级醇为固体，不溶于水。由于多元醇分子中的羟基较多，增加了分子间由于多元醇分子中的羟基较多，增加了分子间形成氢键的几率，因此多元醇表现出高沸点、低形成氢键的几率，因此多元醇表现出高沸点、低凝固点和易溶于水的特点。凝固点和易溶于水的特点。2021/8/9 星期一15醇发生的反应主要涉及到分子中碳氧键和氢氧键：醇发生的反应主要涉及到分子中碳氧键和氢氧键：断裂碳氧键脱掉羟基，发生取代反应或消去反应；断裂碳氧键脱掉羟基，发生取代反应或消去反应；断裂氢氧键脱掉氢原子，发生取代反应。由于醇断裂氢氧键脱掉氢原子，发生取代反应。由于醇分子中与羟基相连的碳原子的氧化数小于分子中与羟基相连的碳原子的氧化数小于4 4，醇，醇有被氧化的可能。有被氧化的可能。二、醇的化学性质2021/8/9 星期一16R RCHCHCHCH2 2H HO OH H取代取代氧化氧化取代取代消去消去醇分子发生反应的部位及反应类型醇分子发生反应的部位及反应类型2021/8/9 星期一171.1.羟基的反应羟基的反应取代反应取代反应醇与氢卤酸醇与氢卤酸(HCl(HCl、HBrHBr、HI)HI)发生反应时，分子中发生反应时，分子中的碳氧键发生断裂，羟基被卤原子取代，生成相的碳氧键发生断裂，羟基被卤原子取代，生成相应的卤代烃和水，例如：应的卤代烃和水，例如：CHCH3 3CHCH2 2OHOHHBrHBrCHCH3 3CHCH2 2BrBrH H2 2O OH H+CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2OHOHHBrHBrCHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2BrBrH H2 2O OH H+2021/8/9 星期一18在酸做催化剂及加热的条件下，醇可以发生分在酸做催化剂及加热的条件下，醇可以发生分子间的取代反应子间的取代反应 一个醇分子中的烃氧基一个醇分子中的烃氧基(RO-)(RO-)取取代另一个醇分子中的羟基代另一个醇分子中的羟基，生成醚和水。例如，生成醚和水。例如，乙醇在浓硫酸做催化剂的情况下，加热到乙醇在浓硫酸做催化剂的情况下，加热到140140时会生成乙醚和水。时会生成乙醚和水。C C2 2H H5 5OHOHH HOCOC2 2H H5 5C C2 2H H5 5O OC C2 2H H5 5H H2 2O O浓硫酸浓硫酸2021/8/9 星期一19消去反应消去反应在浓硫酸做催化剂及温度较高时，乙酸发生分子在浓硫酸做催化剂及温度较高时，乙酸发生分子内的消去反应而脱水生成乙烯。内的消去反应而脱水生成乙烯。2021/8/9 星期一20CHCH2 2CHCH2 2H HOHOH浓硫酸浓硫酸170170CHCH2 2CHCH2 2H H2 2O O注：注：实验室利用该反应制备乙烯时，温度应控实验室利用该反应制备乙烯时，温度应控制在制在170170。其他含有其他含有H H的醇在一定温度下，也能发生消的醇在一定温度下，也能发生消去反应生成相应的烯烃。去反应生成相应的烯烃。2021/8/9 星期一212.2.羟基中氢的反应羟基中氢的反应与活泼金属反应与活泼金属反应由于氧元素与氢元素电负性的差异较大，羟基中由于氧元素与氢元素电负性的差异较大，羟基中氢氧键的极性比较强，容易断裂，所以羟基中的氢氧键的极性比较强，容易断裂，所以羟基中的氢比较活泼，能与钠、钾、铝等金属发生反应。氢比较活泼，能与钠、钾、铝等金属发生反应。2C2C2 2H H5 5OHOH2Na2Na2C2C2 2H H5 5ONaONaH H2 2例如，乙醇可以与金属钠反应生成乙醇钠和氢气：例如，乙醇可以与金属钠反应生成乙醇钠和氢气：2021/8/9 星期一22实验证明，乙醇与金属钠的反应要比水与金属钠实验证明，乙醇与金属钠的反应要比水与金属钠的反应缓和得多。这是由于醇分子中烷基具有推的反应缓和得多。这是由于醇分子中烷基具有推电子作用，使醇分子中氢氧键的极性比水分子中电子作用，使醇分子中氢氧键的极性比水分子中氢氧键的极性弱，因此醇分子中羟基氢原子的活氢氧键的极性弱，因此醇分子中羟基氢原子的活泼性要比水分子中的氢原子活泼性弱一些。泼性要比水分子中的氢原子活泼性弱一些。与活泼金属反应与活泼金属反应通过化学必修课程的学习你已知道，乙醇与乙酸通过化学必修课程的学习你已知道，乙醇与乙酸在浓硫酸催化并加热的情况下可以发生反应生成在浓硫酸催化并加热的情况下可以发生反应生成乙酸乙酯和水。实验证明，其他的醇与羧酸也可乙酸乙酯和水。实验证明，其他的醇与羧酸也可以发生反应生成酯和水。以发生反应生成酯和水。2021/8/9 星期一23思考：思考：醇分子和羧酸分子都含有羟基，那么，在发醇分子和羧酸分子都含有羟基，那么，在发生酯化反应时是生酯化反应时是“谁谁”脱掉羟基呢？如何在脱掉羟基呢？如何在实验室里合成香蕉含有的一种香味物质实验室里合成香蕉含有的一种香味物质乙酸异戊酯？乙酸异戊酯？2021/8/9 星期一24在乙醇与乙酸反应制取乙酸乙酯时，利用氧同位在乙醇与乙酸反应制取乙酸乙酯时，利用氧同位素示踪法对乙醇分子中的氧原子进行标记，经过素示踪法对乙醇分子中的氧原子进行标记，经过对生成物的检测，发现产物乙酸乙酯中含有氧的对生成物的检测，发现产物乙酸乙酯中含有氧的同位素同位素1818O O。这说明，酯化反应中脱掉羟基的是羧。这说明，酯化反应中脱掉羟基的是羧酸，脱掉氢原子的是醇。酸，脱掉氢原子的是醇。CHCH3 3C COHOHO OH H1818OCOC2 2H H5 5CHCH3 3C C1818O OC C2 2H H5 5O OH H2 2O O浓硫酸浓硫酸2021/8/9 星期一25根据酯化反应的特点，用乙酸与异戊醇在浓硫酸根据酯化反应的特点，用乙酸与异戊醇在浓硫酸的催化作用下加热可以制得乙酸异戊酯。的催化作用下加热可以制得乙酸异戊酯。CHCH3 3COOHCOOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2OHOHCHCH3 3浓硫酸浓硫酸CHCH3 3COOCHCOOCH2 2CHCH2 2CHCHCHCH3 3H H2 2O OCHCH3 3乙酸乙酸异戊醇异戊醇乙酸异戊酯乙酸异戊酯2021/8/9 星期一263.3.醇的氧化醇的氧化由于醇分子中与羟基相连的碳原子的氧化数未达由于醇分子中与羟基相连的碳原子的氧化数未达到碳原子的最高氧化数到碳原子的最高氧化数4 4，说明醇有被氧化的趋，说明醇有被氧化的趋势。势。大多数醇可以燃烧生成二氧化碳和水。醇也可以大多数醇可以燃烧生成二氧化碳和水。醇也可以被催化氧化。例如，被催化氧化。例如，1 1丙醇和丙醇和2 2丙醇的催化氧丙醇的催化氧化反应分别为：化反应分别为：2CH2CH3 3CHCH2 2CHCH2 2OHOHO O2 2CuCu2CH2CH3 3CHCH2 2C CH H2H2H2 2O OO O1 1丙醇丙醇丙醛丙醛2021/8/9 星期一272CH2CH3 3CHOHCHCHOHCH3 3O O2 2CuCu2CH2CH3 3C CCHCH3 32H2H2 2O OO O2 2丙醇丙醇丙酮丙酮醇的催化氧化反应能够实现从醇到醛、酮的转化。醇的催化氧化反应能够实现从醇到醛、酮的转化。例如，工业上可利用甲醇的催化氧化生产甲醛。例如，工业上可利用甲醇的催化氧化生产甲醛。由于醇具有上述性质且便宜易得，所以在有机化由于醇具有上述性质且便宜易得，所以在有机化合物转化中占有非常重要的地位。合物转化中占有非常重要的地位。2021/8/9 星期一28醇烯烃烯烃卤代烃卤代烃醛或酮醛或酮醇钠醇钠酯酯氢氢卤卤酸酸氧气氧气金属钠金属钠浓硫酸浓硫酸羧酸羧酸醇转化为其他类别有机化合物示意图2021/8/9 星期一29三、酚酚在自然界中广泛存在。例如，煤焦油中含有苯酚、甲苯酚，有些植物中含有麝香草酚、丁香酚，芝麻油中含有芝麻酚，等等。丁香花丁香花麝香草麝香草芝麻油芝麻油2021/8/9 星期一30苯酚苯酚俗称石炭酸，是组成最简单的酚，结构简式苯酚俗称石炭酸，是组成最简单的酚，结构简式为为OHOH。苯酚是有特殊气味的无色晶体，熔点为苯酚是有特殊气味的无色晶体，熔点为4343，暴，暴露在空气中会因部分被氧化而呈粉红色。露在空气中会因部分被氧化而呈粉红色。2021/8/9 星期一31常温下苯酚在水中的溶解度不大，温度高于常温下苯酚在水中的溶解度不大，温度高于6565时，则能与水互溶。苯酚具有一定的杀菌能力，时，则能与水互溶。苯酚具有一定的杀菌能力，可以用做杀菌消毒剂。因苯酚有毒，其浓溶液对可以用做杀菌消毒剂。因苯酚有毒，其浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性，使用时要小心，如果不慎皮肤有强烈的腐蚀性，使用时要小心，如果不慎沾到皮肤上，应立即用酒精清洗。沾到皮肤上，应立即用酒精清洗。苯酚分子中羟基和苯环直接相连，由于官能团之苯酚分子中羟基和苯环直接相连，由于官能团之间的相互影响使得苯酚的化学性质不再是醇和苯间的相互影响使得苯酚的化学性质不再是醇和苯化学性质的简单加和。化学性质的简单加和。2021/8/9 星期一32苯酚分子的结构模型2021/8/9 星期一331.1.苯环对羟基的影响苯环对羟基的影响受苯环吸电子作用的影响，苯酚分子中的氢氧键受苯环吸电子作用的影响，苯酚分子中的氢氧键比醇分子中的氢氧键更容易断裂，能在水溶液中比醇分子中的氢氧键更容易断裂，能在水溶液中发生微弱电离生成氢离子：发生微弱电离生成氢离子：OHOHO O-H H+2021/8/9 星期一34因此，苯酚具有弱酸性，能与因此，苯酚具有弱酸性，能与NaOHNaOH溶液反应，而溶液反应，而醇却不能。苯酚与醇却不能。苯酚与NaOHNaOH溶液的反应为：溶液的反应为：OHOHONaONaH H2 2O ONaOHNaOH苯酚钠苯酚钠苯酚分了中的碳氧键因受苯环的影响而不易断裂，苯酚分了中的碳氧键因受苯环的影响而不易断裂，因此，苯酚不能与氢卤酸反应生成卤苯。因此，苯酚不能与氢卤酸反应生成卤苯。2021/8/9 星期一352 2、羟基对苯环的影响、羟基对苯环的影响苯酚分子中的羟基使苯环容易发生取代反应。实苯酚分子中的羟基使苯环容易发生取代反应。实验证明，连在苯环上的羟基对与其相邻和相对位验证明，连在苯环上的羟基对与其相邻和相对位置上的碳氢键的影响尤为明显，在发生取代反应置上的碳氢键的影响尤为明显，在发生取代反应时，羟基邻位和对位的氢原子较容易被取代。时，羟基邻位和对位的氢原子较容易被取代。将苯酚的稀溶液滴加到溴水中，可以看到溶液中将苯酚的稀溶液滴加到溴水中，可以看到溶液中有白色沉淀产生，这是因为溴原子取代了苯环上有白色沉淀产生，这是因为溴原子取代了苯环上与羟基处于邻位和对位的氢原子，生成了与羟基处于邻位和对位的氢原子，生成了2,4,6-2,4,6-三溴苯酚的缘故。三溴苯酚的缘故。2021/8/9 星期一36OHOH3Br3Br2 2OHOHBrBrBrBrBrBr3HBr3HBr2,4,6-2,4,6-三溴苯酚三溴苯酚这个反应很灵敏，很稀的苯酚溶液就能与溴水反这个反应很灵敏，很稀的苯酚溶液就能与溴水反应生成沉淀。因此，这一反应可用做苯酚的鉴别应生成沉淀。因此，这一反应可用做苯酚的鉴别和定量测定。和定量测定。2021/8/9 星期一37另外，苯酚的稀溶液遇另外，苯酚的稀溶液遇FeClFeCl3 3溶液时立即变成紫色溶液时立即变成紫色。大多数的酚都能与。大多数的酚都能与FeClFeCl3 3溶液反应显出不同的颜溶液反应显出不同的颜色，因而这一反应也可以用来色，因而这一反应也可以用来鉴定酚鉴定酚的存在。的存在。苯酚分子中的苯环受羟基的影响而被活化，还表苯酚分子中的苯环受羟基的影响而被活化，还表现为苯酚能与甲醛发生聚合反应，生成酚醛树脂现为苯酚能与甲醛发生聚合反应，生成酚醛树脂。OHOHn nnHCHOnHCHO-H-H2 2O O OHOHCHCH2 2 n n酚醛树脂酚醛树脂2021/8/9 星期一38酚醛树脂是最早生产和使用的合成树脂。它不易酚醛树脂是最早生产和使用的合成树脂。它不易燃烧，具有良好的电绝缘性，被广泛地用来生产燃烧，具有良好的电绝缘性，被广泛地用来生产电闸、电灯开关、灯口、电话机等电器用品，俗电闸、电灯开关、灯口、电话机等电器用品，俗称称“电木电木”。酚酚醛醛树树脂脂2021/8/9 星期一39酚酚醛醛树树脂脂的的应应用用2021/8/9 星期一40