醇酚醚 (3)课件.ppt
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1、关于醇酚醚(3)现在学习的是第1页,共91页前面几章我们讨论了烃及卤代烃,从本章开始,我们讨论含氧有机化合物,主要的含氧有机化合物为醇、酚、醚、醛、酮及羧酸等。醇:醇:烃分子中的氢原子被羟基(-OH)取代后的化合物。或水分子中的一个氢原子被烃基取代后的化合物。R ROHOH 醚:醚:水分子中的两个氢原子被烃基取代的化合物。或醇羟基的氢原子被烃基取代后的化合物。R RO OR R1 1 酚:酚:芳环上的氢原子被羟基取代后的化合物。ArArOHOH有机现在学习的是第2页,共91页 6.1 6.1 醇醇 一.结构、分类、命名 1结构 氧的电子结构:1S1S2 2 2S2S2 2 2P2Px x2 2
2、 2P2Py y1 1 2P2Pz z1 1,醇分子中,碳和氧均采取sp3杂化,氧原子4个sp3杂化轨道中2个分别与氢和碳形成O-H键和C-O键,剩余的两个sp3杂化轨道分别被两个未共用电子对所占据。氧原子电负性大于碳,因此分子呈较强的极性。有机现在学习的是第3页,共91页现在学习的是第4页,共91页醇异构:a.烃基碳链结构的不同(碳链异构);b.羟基位置的不同(官能团位置异构);c.醇-醚互变同分异构(官能团异构)。a.b.c.丁醇现在学习的是第5页,共91页2.2.分类分类 a.按-OH所连的烃基分为饱和醇、不饱和醇及芳香醇(注意和酚区别):饱和醇:饱和醇:CH3CH2OH乙醇环己醇 不饱
3、和醇:不饱和醇:CH2=CHCH2OH 烯丙醇CH3CH2CH2OH正丙醇苯甲醇(苄醇)芳香醇:芳香醇:现在学习的是第6页,共91页伯醇或第一醇伯醇或第一醇正丁醇叔丁醇叔醇或第三醇叔醇或第三醇仲丁醇仲醇或第二醇仲醇或第二醇 b.根据与羟基相连的碳原子的种类不同,饱和一元醇可分为伯、仲、叔醇:现在学习的是第7页,共91页c.按分子中含羟基数目分:一元醇、二元醇及多元醇。有机甘油(丙三醇)甘醇(乙二醇)季戊四醇(2,2-二羟甲基丙二醇)肌醇(环已六醇)CH3OH甲醇现在学习的是第8页,共91页肌醇可用植酸或植酸钙制备,医药上可用于治疗肝硬化/肝炎/脂肪肝及胆固醇过高症等。植酸(环己六醇磷酸酯)/植
4、酸钙(俗名菲汀)可用农副产品米糠或麸皮等提取:植酸/植酸钙收率0.60.8%,国际上最高收率达1.5%,植酸与钙镁的复合盐(亦称植物精)加压水解即得肌醇。有机现在学习的是第9页,共91页2 2.命名命名 a.普通命名法:根据烃基的名称称为某醇。b.衍生物命名法:甲醇的衍生物。正丙醇正丙醇乙基甲醇乙基甲醇 异丙醇异丙醇二甲基甲醇二甲基甲醇叔丁醇叔丁醇三甲基甲醇三甲基甲醇新戊醇新戊醇叔丁基甲醇叔丁基甲醇现在学习的是第10页,共91页c.c.系统命名法系统命名法 主链:主链:含-OH的最长的碳链为主链,称作“某醇”,芳醇芳醇命名多把芳基作取代基。编号:编号:使-OH位次最小。标出羟基的位置。2,4-
5、二甲基-3-己醇2-苯基-1-丙醇3-苯基-2-丙烯-1-醇(肉桂醇)1,2-丙二醇(-丙二醇)现在学习的是第11页,共91页有机 对于多元醇,选择主链时应含尽可能多的羟基:3-丙基-1,2,4-戊三醇2-羟甲基-2-乙基-1,4-丁二醇 对于不饱和醇,主链应包含羟基和不饱和键。编号时使羟基的位次最小。3-丙基-4-戊烯-1-醇2-甲基-5-异丙基-己烯-3-醇现在学习的是第12页,共91页二.物理性质 C12以下为无色液体,高级醇为蜡状物,低级醇(C4)有酒味,一些醇有特殊香气,可用于配制香精及香料,如:叶醇(顺3-己烯-1-醇)有极强的清香气味,苯乙醇则有玫瑰香型。低级醇与水互溶,丁醇开始
6、溶解度减小。多元醇更易溶于水,比重比水大,但互溶。醇的沸点较分子量相近的烃高,这是由于醇分子的羟基通过氢键缔合,除克服分子间力外亦有氢键力。有机现在学习的是第13页,共91页醇醇-水氢键水氢键:提高醇的提高醇的水溶性水溶性醇醇-醇氢键醇氢键:分子间分子间作用力大作用力大,醇的沸醇的沸点高于烃类点高于烃类键能20 kJ/mol两种氢键现在学习的是第14页,共91页 脂肪醇的相对密度大于烷烃,但小于1。芳香醇的相对密度大于1。低级醇能和一些无机盐形成结晶状化合物(称结晶醇),如:CaCl24CH3OH、CaCl24CH3CH2OH、MgCl26CH3OH等,因此不能使用无水CaCl2来除去乙醇中的
7、水(故无水乙醇制备成本较高),但在分离上也可利用这一性质除乙醚中的少量低级醇。有机现在学习的是第15页,共91页三.醇的化学性质 醇的化学性质主要是由官能团羟基所决定,同时也受到烃基的一些影响。从化学键来看C-O和O-H都是极性键;因此,醇容易发生反应的部位如虚线所示,但何处断裂取决于烃基的结构和反应条件,也是由于官能团羟基的影响,-碳上的氢原子也具有一定活性。现在学习的是第16页,共91页 1.似水性(和活泼金属作用)醇作为H2O的烃基衍生物,具有和水相似的特征(醇氢亦表现出酸性),它和活泼金属作用时,也能放氢,生成烷氧化合物,但速度较水慢得多。R-OH+Na RONa+H2(K、Mg、Al
8、、Zn亦有此反应)由于烷基具供电子效应,故烷基越多,H+越难离去,反应速度越慢;此外反应随着醇分子烃基的加大而反应速率减慢。因此醇和活泼金属反应速度:甲醇甲醇 1 1 醇醇 2 2 醇醇 3 3 醇。醇。有机现在学习的是第17页,共91页强酸容易分解弱酸形成的盐,醇的酸性比水弱,故醇钠遇水即分解成原来的醇和氢氧化钠。醇钠是强碱性物质,乙醇钠的碱性大于氢氧化钠,乙醇钠为白色易潮解的固体,易水解。酸性:ROH NaOH现在学习的是第18页,共91页 醇与有机酸反应得有机酯,与无机酸反应得无机酯(硝酸酯/硫酸酯/磷酸酯等)。有机2.酯化反应醇与羧酸作用,分子间脱水生成酯的反应叫酯化反应:乙酸乙酯现在
9、学习的是第19页,共91页 a.硝酸酯 醇与硝酸作用生成硝酸酯。多数硝酸酯受热后会猛烈分解而爆炸,因此硝酸酯是炸药的重要原材料,硝酸甲酯作火箭燃料,季戊四醇四硝酸酯(太恩烈性炸药,心血管扩装药),硝化甘油(军民用炸药,心血管扩装药)。甘油甘油三硝酸甘油酯(俗称硝化甘油)三硝酸甘油酯(俗称硝化甘油)现在学习的是第20页,共91页b.硫酸酯 醇与硫酸作用得酸性酯和中性酯:HOSO2OHROHROHROSO2OHROSO2ORNaOH减压蒸馏(脱硫酸)烷基硫酸钠(K12)ROSO2ONaROSO2OR(中性酯)有机硫酸氢甲酯硫酸二甲酯CH3OSO2OHCH3OSO2OH+CH3OSO2OCH3+H2
10、SO4减压蒸馏硫酸二甲酯是重要的甲基化试剂(无色、极毒)C1218烷基硫酸钠是阴离子表面活性剂酸性硫酸酯(硫酸氢酯)中性酯现在学习的是第21页,共91页c.磷酸酯 醇与磷酸作用得三类的磷酸酯(三元酸),磷酸酯工业应用很广,如:磷酸三丁酯,可用作消泡剂、增塑剂、萃取剂等,部分酯有很强的生理活性,常作杀虫剂。磷酸三甲酯现在学习的是第22页,共91页有机d.生成卤代烃 醇与氢卤酸作用为可逆反应,醇中的羟基被卤素原子取代生成卤代烃和水,为了有利于卤代烷的生成,通常可使一种反应物过量,或从反应体系中移去一种产物。工业制备相应的溴代烃和碘代烃,常用比较便宜的溴化钠加硫酸或碘化钠加磷酸:反应速度:HI HB
11、r HCl,叔醇 仲醇 伯醇现在学习的是第23页,共91页 卢卡斯(Lucas)试剂:浓盐酸与无水氯化锌混合所配制的溶液分别与伯、仲、叔醇在常温下作用,叔醇最快,仲醇次之,伯醇最慢。C6以下醇能溶于Lucas试剂,但生成卤烷后却不溶于Lucas,表现为分层或混浊;观察反应物分层或浑浊的快慢,就可鉴别伯、仲、叔醇。如:1010分钟变浑浊分钟变浑浊2020分钟变浑浊分钟变浑浊20(不反应)加热后才反应加热后才反应现在学习的是第24页,共91页醇与氢卤酸反应是亲核取代反应,反应常有重排产物生成:重排机理:主要产物主要产物 现在学习的是第25页,共91页机理:不稳定较稳定较稳定主要产物主要产物例:新戊
12、醇与溴化氢反应主要产物是哪一种?次要产物次要产物ab现在学习的是第26页,共91页 用三卤化磷、五卤化磷或亚硫酰氯与醇作用,也可以以制备卤代烃,但不发生重排!PX3、PX5、SOCl2与醇的反应不重排!现在学习的是第27页,共91页课堂练习:推测反应机理重排消除五员环更稳定扩环-H+现在学习的是第28页,共91页有机醇的脱水反应有两种方式,一种为分子内脱水,另一种为分子间脱水。例如:亲核取代反应 催化剂可加速脱水反应的进行,常用的催化剂有H2SO4、H3PO4、Al2O3 3.脱水反应分子间脱水只能用于制单醚(即同种醇分子间脱水),否则为混合物,没实际意义,混醚制备需使用卤代烃与醇钠反应的威廉
13、逊法来制备。醇的脱水顺序:叔醇仲醇伯醇现在学习的是第29页,共91页 醇分子内脱水时,遵循查依采夫规则,即脱去的氢原子主要是从含氢较少的碳原子上脱去氢原子。46H2SO487浓H2SO4,140或Al2O3,240浓H2SO4,170或Al2O3,360过量的酸和高温有利于烯烃的生成,过量的醇和较低的温度下有利于醚的生成。叔醇脱水只生成烯烃。例如:现在学习的是第30页,共91页CH3CH2OH+H2SO4 CH3CH2OH2+HSO4-+分子内与分子间脱水反应历程:攻击攻击 碳碳,S,SNN反应反应HSO4-CH2=CH2+H2SO4+H2O+CH3CH2OH+H2OHSO4-CH3CH2OC
14、H2CH3+H2SO4分子内脱水分子间脱水攻击攻击 氢氢,E,E反应反应,高温有利反应高温有利反应羊盐钅现在学习的是第31页,共91页 用氧化铝作脱水剂时反应温度要求较高(360),但它的优点是脱水剂经再生后可重复使用,且反应过程中很少有重排现象发生。用质子酸作脱水剂时常有重排现象发生。(主要产物)(无其他产物)重排产物现在学习的是第32页,共91页主要产物极不稳定极不稳定重排成稳定重排成稳定的正碳离子的正碳离子 1,2-氢迁移是指重排反应中迁移的基团(氢)从相邻的一个原子移向相邻的另一个原子。1 1,2-2-氢迁移氢迁移现在学习的是第33页,共91页1,2-烷基迁移重排成更稳定的重排成更稳定
15、的叔正碳离子叔正碳离子仲正碳离子仲正碳离子现在学习的是第34页,共91页 在有机化合物的分子中加入氧或脱去氢的反应都叫做氧化反应。仲醇:伯醇:4.氧化与脱氢反应叔醇:没-H不被氧化,但强烈条件碳链断成小分子氧化剂变色可作为鉴定反应:Cr6+橙红 Cr3+绿 CrO3+吡啶(沙瑞特试剂Sarrett)可使伯醇的氧化产物停留在醛阶段。现在学习的是第35页,共91页 脱氢脱氢:将伯醇或仲醇的蒸汽在高温下通过活性铜(或银、镍等)催化剂,则发生脱氢反应,生成相应的醛或酮:250350 脱氢氧化过程中通入空气或氧气使H2与O2结合成H2O并放出大量热,使原本吸热反应转化为放热反应,降低生产能耗,余热综合利
16、用。现在学习的是第36页,共91页二元醇:分子中含两个羟基的化合物。邻二醇:两个羟基连在相邻的碳原子上(也称-二醇)乙二醇单钠乙二醇单钠乙二醇二钠乙二醇二钠乙二醇乙二醇五.邻二醇和高碘酸的作用现在学习的是第37页,共91页三个或多个羟基相邻中间碳氧化为甲酸酮 酸 醛-羟基醛或-羟基酮也能被高碘酸氧化高碘酸氧化邻二醇类为羰基(醛、酮)化合物现在学习的是第38页,共91页分子中羰基则氧化为-COOH或CO2非非 邻二邻二醇醇 不反应HIO3+AgNO3 AgIO3(白色)+HNO3反应定量进行,可用于邻二醇的定量测定。现在学习的是第39页,共91页螯合物生成大大增强了硼酸的酸性+B(OH)3+绛蓝
17、色溶液+Cu2+2OH-显色反应:-二醇特有的反应!乙二醇、甘油等1,2二醇和氢氧化铜作用,生成绛蓝色产物:现在学习的是第40页,共91页脱水反应:H2OZnCl2重排HOCH2CH2CH2CH2OH H2OH+四氢呋喃偕醇偕醇H2O现在学习的是第41页,共91页乙醇:与水混溶,沸点78.5,重要的化工原料,发酵法和石油裂化均可制得,可作燃料,医药上用来消毒、防腐;乙醇与水形成共沸点混合物,乙醇能和CaCl2、MgCl2等无机盐作用生成结晶醇。重要的醇甲醇:最初来源于木材干馏又称木精,有毒,误饮及蒸气能使双目失明,致死量成人2530克。乙二醇:俗名甘醇,高沸点溶剂沸点:199。60%乙二醇水溶
18、液冰点49,用作抗冻剂;重要的化工原料。O2,Ag250H2O150,2MpaCl2,H2O7580NaOHH2O现在学习的是第42页,共91页丙三醇:俗名甘油,与水混溶,吸湿性强,能吸收空气中的水分,持水约20%。是重要化工原料,早期通过油脂水解得到,现代工业利用石油裂解气中的丙烯为原料制备,反应式如下:现在学习的是第43页,共91页 醇式,这种结构是不稳定的,它主要以其异构体(醛酮类羰基化合物)存在,但在酚中酚羟基氧原子的一对未共用电子所在的p轨道与苯环的六个碳原子的p轨道相互组成一个包括六个碳原子和一个氧原子在内的p-共轭体系。由于有共轭体系存在,这种“烯醇”是稳定的。有机OH6.2 酚
19、酚一.结构 羟基直接与芳环相连的物质称为酚,酚中碳原子和羟基氧均为sp2杂化态。羟基氧与sp3杂化碳相连为醇,若与sp2杂化碳相连,则是烯 苯酚p,共轭现在学习的是第44页,共91页-萘酚 按芳环上所连接的羟基数目,酚可分为一元酚、二元酚和三元酚(多元酚):一元酚:一元酚:二.酚的分类二元酚二元酚:连苯三酚间苯二酚邻苯二酚邻甲苯酚苯酚三元酚三元酚(多元酚):现在学习的是第45页,共91页 三.命名 酚的命名是在芳环名称后面加上“酚”字,芳环上所连接的其它基团作为取代基,其位置和名称写在母体名称前面。有机 甲酚肥皂液俗称来苏尔(Lysol)消毒水,木材防腐等;Na2S2O3:大苏打(定影剂-海波
20、).邻甲苯酚 对苯二酚(显影剂-几奴尼)3-羟基苯磺酸1,3,5-三硝基苯酚 (苦味酸)芳环上某些取代基的次序优先于酚羟基时,则按照取代基的排列次序的先后选择母体。现在学习的是第46页,共91页主要官能团的优先次序现在学习的是第47页,共91页 四.物理性质 除少数烷基酚为高沸点(间甲苯酚b.p.202C)液体外,大多数为固体,因酚分子中含有羟基,在酚-酚及酚-水之间有氢键,故沸点比分子量相近的烃高,水溶性比醇小,但比烃大,随着羟基数目增多,多元酚在水中的溶解度增大。纯酚无色,但易氧化呈色(醌式结构),苯酚氧化为粉红色至棕褐色,酚具腐蚀性,能杀菌,苯酚(石炭酸)常用作浆糊防腐剂。有机现在学习的
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