醇、酚、醚.ppt
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1、醇、酚、醚醇、酚、醚醇、酚、醚都是烃的醇、酚、醚都是烃的含氧衍生物。含氧衍生物。醇与酚还有相同的官能团醇与酚还有相同的官能团:羟基羟基(OH)OH)。相同分子式的醇与醚互为相同分子式的醇与醚互为同分异构体。同分异构体。101醇醇 一、一、醇的结构、分类和命名醇的结构、分类和命名1结构 醇可以看成是烃分子中的氢原子被羟基(OH)取代后生成的衍生物(R-OH)。C、O都是都是sp3杂化。杂化。醇除了醇除了C CC C、C CH H键外,还有键外,还有C COO和和OOH H键。化学键。化学反应中容易断裂的化学键是反应中容易断裂的化学键是 :C COO和和OOH H键,常见的化学反应是与活泼金属键,
2、常见的化学反应是与活泼金属作用(作用(OOH H,断裂,酸性)、亲核取代,断裂,酸性)、亲核取代反应反应(OH(OH被取代被取代)、消除反应、消除反应(消除消除OHOH和和-H).H).2 2、分类、分类3醇的命名醇的命名1)俗名俗名如乙醇俗称酒精,丙三醇称如乙醇俗称酒精,丙三醇称为甘油等。为甘油等。2 2)普通命名法普通命名法 将相应烷烃名称前的将相应烷烃名称前的“烷烷”改为改为“醇醇”以下醇的普通名被以下醇的普通名被IUPAC接受接受3)系统命名法 A A、羟基作母体:选取含羟基最长的碳链、羟基作母体:选取含羟基最长的碳链作主链。作主链。多多元元醇醇的的命命名名,要要选选择择含含-OH尽尽
3、可可能能多多的的碳碳链为主链,羟基的位次要标明。链为主链,羟基的位次要标明。例如:例如:B、羟基作取代基:当其它基团优先于羟基作、羟基作取代基:当其它基团优先于羟基作化合物类名时。化合物类名时。二、醇的物理性质二、醇的物理性质1、沸点:沸点:1)比比相相应应的的烷烷烃烃的的沸沸点点高高100120(形形成成分分子子间间氢氢键键的的原原因因),如如乙乙烷烷的的沸沸点点为为-88.6,而乙醇的沸点为,而乙醇的沸点为78.378.3。2)比比分分子子量量相相近近的的烷烷烃烃的的沸沸点点高高,如如乙乙烷烷(分分子子量量为为30)的的沸沸点点为为-88.6,甲甲醇醇(分分子子量量32)的沸点为的沸点为6
4、4.9。3)含支链的醇比直链醇的沸点低,)含支链的醇比直链醇的沸点低,如正如正丁醇(丁醇(117.3)、异丁醇()、异丁醇(108.4)、叔丁)、叔丁醇(醇(88.2)。)。醇的分子间氢键醇的分子间氢键醇与水分子间也能形成氢键2、溶解度、溶解度低级醇溶于水,甲醇、乙醇、丙醇与低级醇溶于水,甲醇、乙醇、丙醇与水混溶。随分子量增大,水溶性降低。水混溶。随分子量增大,水溶性降低。3、结晶醇的形成、结晶醇的形成 低级醇能和一些无机盐类低级醇能和一些无机盐类(MgClMgCl2 2、CaClCaCl2 2、CuSOCuSO4 4)形成结晶状分子化合物,)形成结晶状分子化合物,也称也称结晶醇结晶醇 。如:
5、如:MgClMgCl2 2.6C.6C2 2H H5 5OHOH、CaClCaCl2 2.4C.4C2 2H H5 5OH OH、CaCl CaCl2 2.4CH.4CH3 3OHOH。结晶醇不溶于有机溶剂而溶于水,利用结晶醇不溶于有机溶剂而溶于水,利用此来除去少量低级醇。此来除去少量低级醇。三、醇的光谱性质三、醇的光谱性质1、IR-OH有两个吸收峰:有两个吸收峰:36403610cm-1未缔合的未缔合的OH的吸收带,外形较锐。的吸收带,外形较锐。36003200cm-1缔合缔合OH的吸收带,外形较宽。的吸收带,外形较宽。C-O的吸收峰的吸收峰在在10001200cm-1:伯醇在伯醇在1060
6、1030cm-1仲醇在仲醇在1100cm-1附近附近叔醇在叔醇在1140cm-1附近附近2、NMROH的的核核磁磁共共振振信信号号由由于于受受氢氢键键、温度、溶剂性质等影响,温度、溶剂性质等影响,值在值在15.5的范围内。的范围内。四、醇的化学性质四、醇的化学性质1、活泼氢被活泼金属取代反应速度:CH3OHC2H5OHCH3CH2CH2OH(CH3)2CHOH(CH3)3COH如何制得无水乙醇、绝对无水乙醇?酸性酸性25(CH3)3COH18CH3CH2OH16HOH15.74CH3OH15.54CF3CH2OH12.43化合物化合物 pKa举例举例醇与醇与Mg、Al反应反应用于制备绝对无水乙
7、醇。2、与氢卤酸反应(制卤代烃的重要方法)、与氢卤酸反应(制卤代烃的重要方法)反应活性反应活性 氢卤酸氢卤酸 HIHBrHClHF醇醇 烯丙式醇烯丙式醇叔醇叔醇仲醇仲醇伯醇伯醇甲醇甲醇醇的鉴别:醇的鉴别:适用于适用于C C6 6以下叔、仲、伯醇的鉴别以下叔、仲、伯醇的鉴别。醇与卢卡斯(醇与卢卡斯(Lucas)试剂(浓盐酸)试剂(浓盐酸和无水氯化锌)的反应和无水氯化锌)的反应可用于可用于区别区别伯、仲、伯、仲、叔醇,但一般仅适用于叔醇,但一般仅适用于36个碳原子的醇。个碳原子的醇。原因:原因:1)12个碳的产物(卤代烷)的沸点低,个碳的产物(卤代烷)的沸点低,易挥发。大于易挥发。大于6个碳的醇(
8、苄醇除外)不溶个碳的醇(苄醇除外)不溶于卢卡斯时机,易混淆实验现象。于卢卡斯时机,易混淆实验现象。2)醇与醇与HX的反应为亲核取代反应,伯醇的反应为亲核取代反应,伯醇为为SN2历程,叔醇、烯丙醇为历程,叔醇、烯丙醇为SN1历程,仲历程,仲醇多为醇多为SN1历程。历程。3)位上有支链的伯醇、仲醇与位上有支链的伯醇、仲醇与HX的反的反应常有重排产物生成。应常有重排产物生成。例如:例如:原因:原因:反应是以反应是以S SN N1 1历程进行的。历程进行的。这类重排反应称为瓦格涅尔这类重排反应称为瓦格涅尔-麦尔外因麦尔外因(Wagner-MeerweinWagner-Meerwein)重排,是碳整正离
9、子的)重排,是碳整正离子的重排。重排。反应机理反应机理2)SN1(叔醇与叔醇与HX)某些情况下,会发生碳正离子重排,某些情况下,会发生碳正离子重排,得到骨架改变的产物。得到骨架改变的产物。3、与卤化磷和亚硫酰氯反应、与卤化磷和亚硫酰氯反应与卤化磷反应的特点:与卤化磷反应的特点:1)不发生重排;)不发生重排;2)副反应:成)副反应:成酯。酯。与氯化亚砜发应的特点:与氯化亚砜发应的特点:1)无重排;)无重排;2 2)产率高;)产率高;3 3)易分离。)易分离。4、与酸反应(成酯反应)、与酸反应(成酯反应)能与无机酸(能与无机酸(H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、H H3 3POPO4
10、 4等)和等)和 有机酸成酯。有机酸成酯。仍为强酸仍为强酸 高级醇的硫酸酯高级醇的硫酸酯是常用的合成洗涤剂之一。是常用的合成洗涤剂之一。如如C12H25OSO2ONa(十二烷基磺酸钠)。(十二烷基磺酸钠)。与有机酸反应与有机酸反应三硝酸甘油酯(硝化甘油)三硝酸甘油酯(硝化甘油)5、脱水反应、脱水反应常用催化剂:常用催化剂:H H2 2SOSO4 4、H H3 3POPO4 4、AlClAlCl3 3 两种方式:分子内脱水(消除)、分子两种方式:分子内脱水(消除)、分子间脱水(亲核取代)。间脱水(亲核取代)。醇脱水反应的特点:醇脱水反应的特点:(1 1)遵从遵从SaytzeffRule(2)用硫
11、酸催化脱水时,有重排产物生成。用硫酸催化脱水时,有重排产物生成。(3)活性)活性 R R3 3COHRCOHR2 2CHOHRCHCHOHRCH2 2OHOH 叔醇的脱水较常用,有时也用仲醇,叔醇的脱水较常用,有时也用仲醇,伯醇少用。伯醇少用。历程历程(E1):因为醇的分子内脱水是按照因为醇的分子内脱水是按照E1E1历程(碳正历程(碳正离子中间体)进行的,所以往往会有重排。离子中间体)进行的,所以往往会有重排。2)分子间脱水分子间脱水主要副反应:分子内脱水成烯烃。主要副反应:分子内脱水成烯烃。不适于叔醇,为什么?不适于叔醇,为什么?历程:历程:伯醇按伯醇按S SNN2 2、仲醇按、仲醇按S S
12、NN1 1 6、氧化和脱氢用于区别伯、仲、叔醇用于区别伯、仲、叔醇JonesReagent:CrO3/H2SO42)催化脱氢)催化脱氢伯、仲醇的蒸气在高温下通过催化活性伯、仲醇的蒸气在高温下通过催化活性铜时发生脱氢反应生成醛和酮。铜时发生脱氢反应生成醛和酮。7、多元醇的反应、多元醇的反应2)用高碘酸用高碘酸(HIO4)或四乙酸铅氧化或四乙酸铅氧化 这个反应是定量地进行的,可用来定量测定这个反应是定量地进行的,可用来定量测定这个反应是定量地进行的,可用来定量测定这个反应是定量地进行的,可用来定量测定1 1,2-2-二醇的含量(非邻二醇无此反应二醇的含量(非邻二醇无此反应二醇的含量(非邻二醇无此反
13、应二醇的含量(非邻二醇无此反应)。)。)。)。举例举例3)邻二醇的片呐醇重排)邻二醇的片呐醇重排PinacolRearrangement五、醇的制备五、醇的制备v由烯烃制备由烯烃制备水合、氧化、硼氢化水合、氧化、硼氢化氧化、羟汞化脱汞、羰基合成反应氧化、羟汞化脱汞、羰基合成反应v由羰基化合物制备由羰基化合物制备GrignardGrignard反应、反应、与炔化物反应、还原与炔化物反应、还原v卤代烃水解卤代烃水解1、由烯烃制备、由烯烃制备特点:1.氢加到含氢较少的双键碳原子上;2.顺式加成(指H和OH加在同一边),选择性好;3.产率高;4.反应条件温和。举例举例2)羟汞化脱汞)羟汞化脱汞3)羰基
14、合成法)羰基合成法2、由羰基化合物制备由羰基化合物制备格氏试剂与环氧乙烷作用格氏试剂与环氧乙烷作用2)炔化物与醛、酮反应炔化物与醛、酮反应3)醛、酮的还原醛、酮的还原3、由卤代烃水解、由卤代烃水解 此法只适应在相应的卤代烃比醇容易得到的情况时采用。4、多元醇的制备、多元醇的制备1)烯烃氧化氧化)烯烃氧化氧化(2 2)醛、酮的还原)醛、酮的还原(3)其它方法六、重要的醇六、重要的醇(一)(一)(一)(一)甲醇甲醇甲醇甲醇 有毒性,甲醇蒸气与眼接触可引起失明,误服有毒性,甲醇蒸气与眼接触可引起失明,误服有毒性,甲醇蒸气与眼接触可引起失明,误服有毒性,甲醇蒸气与眼接触可引起失明,误服10ml10ml
15、失明,失明,失明,失明,30ml30ml致死。致死。致死。致死。(二)(二)(二)(二)乙醇乙醇乙醇乙醇(略)(略)(略)(略)(三)乙二醇(三)乙二醇(三)乙二醇(三)乙二醇 制法制法制法制法乙二醇是合成纤维乙二醇是合成纤维“涤纶涤纶”等高分子化等高分子化合物的重要原料,又是常用的高沸点溶合物的重要原料,又是常用的高沸点溶剂。乙二醇可与环氧乙烷作用生成聚乙剂。乙二醇可与环氧乙烷作用生成聚乙二醇。聚乙二醇工业上用途很广,可用二醇。聚乙二醇工业上用途很广,可用作乳化剂、软化剂、表面活化剂等。作乳化剂、软化剂、表面活化剂等。(四)(四)丙三醇(甘油)丙三醇(甘油)(自学)(自学)102消除反应消除
16、反应卤代烃的卤代烃的E2、E1消去反应消去反应醇的醇的E2、E1、E1cB反应反应其它消去反应其它消去反应消除反应类型消除反应类型消除反应:消除反应:是从是从一个一个化合物分子中化合物分子中消除消除两个原子两个原子或原子团的反应。或原子团的反应。消除消除:在相邻的两个碳原子上的原子或基团在相邻的两个碳原子上的原子或基团被消除,形成双键或叁键。被消除,形成双键或叁键。消除消除:从同碳原子上消除两个原子或基团,从同碳原子上消除两个原子或基团,形成卡宾:形成卡宾:1,1消除消除1,3消除:消除:饱和碳原子进行亲核取代反应时,常伴随消除反饱和碳原子进行亲核取代反应时,常伴随消除反应的发生:应的发生:一
17、、消除反应历程一、消除反应历程消除历程消除历程-E1,E2二、卤代烃的消除反应二、卤代烃的消除反应1、E2反应反应-消除消除(双分子消除反应双分子消除反应)E2反应的特点:反应的特点:1一步反应,与一步反应,与SN2的不同在于的不同在于B:进攻:进攻-H。E2与与SN2是互相竟争的反应。是互相竟争的反应。2反应要在浓的强碱条件下进行。反应要在浓的强碱条件下进行。3通过过渡态形成产物,无重排产物。通过过渡态形成产物,无重排产物。2 2、E1反应反应-消除消除(单分子消除历程)(单分子消除历程)历程(历程(Mechanism)E1和和SN1是同时发生的,例如:是同时发生的,例如:E1反应的特点:反
18、应的特点:1两步反应,与两步反应,与SN1反应的不同在于第二反应的不同在于第二步,与步,与SN1互为竞争反应。互为竞争反应。2反应要在浓的强碱条件下进行。反应要在浓的强碱条件下进行。3有重排反应发生。有重排反应发生。3、消除反应的取向、消除反应的取向一般情况下是生成札依采夫(一般情况下是生成札依采夫(Saytzeff)烯)烯例如:例如:对对E1:主要是生成札依采夫烯,且消除活性是主要是生成札依采夫烯,且消除活性是3 2 1对对E2:大多数消除遵守札依采夫规则,但也有例外大多数消除遵守札依采夫规则,但也有例外(即趋向与(即趋向与Hofmann规则):规则):(-H的空间位阻增加,则生成的空间位阻
19、增加,则生成Hofmann烯增多。烯增多。键的体积增大,则键的体积增大,则Hofmann烯增多。烯增多。4 4、消除反应的立体化学、消除反应的立体化学 许多实验事实说明,大多许多实验事实说明,大多E2反应是反式消反应是反式消除的(同平面除的(同平面-反式消除)。反式消除)。反式消除方式可用单键旋转受阻的卤代物反式消除方式可用单键旋转受阻的卤代物的消除产物来证明。的消除产物来证明。例如:例如:反式消除易进行的原因(根据反式消除易进行的原因(根据E2历程历程说明):说明):1 1 碱(碱(B B:)与离去基团的排斥力小,:)与离去基团的排斥力小,有利于有利于B B:进攻:进攻-H H。2有利于形成
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