第十章醇和醚(精品).ppt
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1、第十章第十章醇和醚醇和醚 醇可以看作是烃分子中的氢原子被羟基取代后醇可以看作是烃分子中的氢原子被羟基取代后的生成物。的生成物。羟基是醇的官能团羟基是醇的官能团。饱和一元醇的通式。饱和一元醇的通式是是C Cn nH H2n+12n+1OHOH,简写为简写为ROHROH。醚可以看作是醇羟基的氢原子被烃基取代后的醚可以看作是醇羟基的氢原子被烃基取代后的产物,其通式为:产物,其通式为:R-O-R,R-O-R,其中其中-O-O-称为醚键称为醚键。学习要求学习要求1.1.掌握醇、醚的结构特点与化学性质的差异。掌握醇、醚的结构特点与化学性质的差异。2.2.熟练掌握醇、醚的性质与鉴别方法。熟练掌握醇、醚的性质
2、与鉴别方法。3.3.掌握醇、醚的主要制备方法和重要用途。掌握醇、醚的主要制备方法和重要用途。4.4.进一步掌握消除反应历程及其影响因素,进一步掌握消除反应历程及其影响因素,进一步理解和判断消除反应与亲核取代的竟争。进一步理解和判断消除反应与亲核取代的竟争。第一部分第一部分 醇醇10.1 10.1 醇的结构、分类、异构和命名醇的结构、分类、异构和命名10.2 10.2 醇的制法醇的制法10.3 10.3 醇的物理性质醇的物理性质10.4 10.4 醇的化学性质醇的化学性质10.1 10.1 醇的结构、分类、异构和命名醇的结构、分类、异构和命名 10.1.1 10.1.1 醇的结构醇的结构甲醇的结
3、构:甲醇的结构:HCOHHHC未共用未共用电子对电子对.结构特点:结构特点:(1 1)OHOH与饱和碳原子(与饱和碳原子(SPSP3 3)直接相连。直接相连。(2 2)饱和碳原子上只连有一个羟基。)饱和碳原子上只连有一个羟基。只有当强吸电子基存在于只有当强吸电子基存在于 碳上时,这种同碳二醇才碳上时,这种同碳二醇才在平衡体系中有一定的含量(如水合三氯乙醛)在平衡体系中有一定的含量(如水合三氯乙醛)SP310.1.2 10.1.2 醇的醇的分类分类按烃基不同分类按烃基不同分类 饱和醇饱和醇 饱和烃基饱和烃基 环己醇环己醇 不饱和醇不饱和醇 不饱和烃基不饱和烃基 烯丙醇烯丙醇 芳醇芳醇 分子中含苯
4、环分子中含苯环 苯甲醇(苄醇)苯甲醇(苄醇)按羟基按羟基所连碳原子类型的不同分类所连碳原子类型的不同分类伯醇伯醇 羟基与伯碳相连羟基与伯碳相连 正丁醇正丁醇 第一醇第一醇 仲醇仲醇 羟基与仲碳相连羟基与仲碳相连 仲丁醇仲丁醇 第二醇第二醇 叔醇叔醇 羟基与叔碳相连羟基与叔碳相连 叔丁醇叔丁醇 第三醇第三醇按按羟基的数目分类羟基的数目分类 一元醇一元醇 有一个羟基有一个羟基 乙醇乙醇 二元醇二元醇 有二个羟基有二个羟基 乙二醇乙二醇 多元醇多元醇 有二个以上羟基有二个以上羟基 丙三醇丙三醇碳架异构碳架异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构*丁醇还和下列相同碳原子数的醚存在官能团异构:丁醇还和下
5、列相同碳原子数的醚存在官能团异构:某些环醇和烯醇还有顺反异构某些环醇和烯醇还有顺反异构10.1.3 10.1.3 醇的异构和命名醇的异构和命名同分异构同分异构结构简单的醇可用习惯法或衍生物法来命名。结构简单的醇可用习惯法或衍生物法来命名。1.1.习惯命名法习惯命名法 适合低级一元醇适合低级一元醇,只需在相应,只需在相应烃基名后加烃基名后加“醇醇”即可。即可。异构体异构体分别用分别用正、异、仲、叔、新正、异、仲、叔、新等来表示其等来表示其结构。如:结构。如:醇的命名:醇的命名:2.2.衍生物命名法衍生物命名法以以甲醇甲醇为母体,其它醇看作是甲醇的烃基衍生物。为母体,其它醇看作是甲醇的烃基衍生物。
6、如:如:3.3.系统命名法系统命名法 选主链选主链 选连有选连有羟基的最长碳链羟基的最长碳链为主链,为主链,并按所含的碳原子并按所含的碳原子数命名为数命名为“某醇某醇”。羟基的位置羟基的位置如不在如不在1 1位位 则则应标出应标出位置位置。环醇要按环中碳原子数叫。环醇要按环中碳原子数叫“环某醇环某醇”。丁醇丁醇2-丁醇丁醇环己醇环己醇 主链编号主链编号 开链醇应从开链醇应从靠近羟基的一侧靠近羟基的一侧开始编号,使开始编号,使羟基有最小的位置羟基有最小的位置,环醇则从连有羟基的碳原,环醇则从连有羟基的碳原子开始编号。例:子开始编号。例:3甲基甲基2戊醇戊醇3甲基环己醇甲基环己醇5 甲基甲基 3
7、己醇己醇 分子中含不饱和键分子中含不饱和键 选选主主链链时时则则选选含含不不饱饱和和键键并并连连有有羟羟基基的的最最长长碳碳链链为为主主链链,优优先先羟羟基基编编号号,命命名名时时主主链链碳碳数数体体现现在在不饱和烃的名称中,最后标出羟基的位置不饱和烃的名称中,最后标出羟基的位置。例:。例:4丙基丙基5己烯己烯1醇醇4甲基甲基5己烯己烯2醇醇2丁炔丁炔1醇醇 含有芳基含有芳基 一般将一般将苯基苯基看作取代基。看作取代基。苯(基)甲醇苯(基)甲醇1苯乙醇苯乙醇3-苯基苯基-2-丙烯丙烯-1-醇醇 多元醇多元醇 羟基数目用中文羟基数目用中文二、三、四二、三、四表示,位置表示,位置用用1,2,31,
8、2,3表示,位次间用逗号隔开。表示,位次间用逗号隔开。2,4-戊二醇戊二醇(二醇二醇)1,2-丙二醇丙二醇(-二醇二醇)10.2 10.2 醇的制法醇的制法10.2.1 10.2.1 烯烃水合法烯烃水合法烯烃水合法有直接水合法和间接水合法两种。烯烃水合法有直接水合法和间接水合法两种。直接水合法直接水合法:以磷酸为催化剂以磷酸为催化剂间接水合法间接水合法:此两种方法若用不对称烯烃反应,遵守马氏规则。此两种方法若用不对称烯烃反应,遵守马氏规则。10.2.2 10.2.2 硼氢化硼氢化-氧化反应氧化反应反应反应虽表面上是反马氏加成虽表面上是反马氏加成,氢加在了含氢少的碳,氢加在了含氢少的碳上。实质上
9、由于上。实质上由于硼烷中的氢是负氢硼烷中的氢是负氢,所以仍是按,所以仍是按马马氏规则氏规则加成的,加成的,此法多用于制伯醇,此法多用于制伯醇,而直接、间接而直接、间接水合法只能用乙烯制伯醇,所以此法可制用其它法水合法只能用乙烯制伯醇,所以此法可制用其它法无法制得的伯醇。无法制得的伯醇。10.2.3 10.2.3 从醛、酮、酯等羰基化合物还原从醛、酮、酯等羰基化合物还原 方方法法有有:以以NiNi、PtPt、PdPd、CuCuCrCr氧氧化化物物等等作作催催化化剂剂催催化化加加氢氢,也也可可采采用用化化学学还还原原剂剂(四四氢氢化化铝铝锂锂、硼硼氢氢化化钠等)钠等)还原。还原。另外,还可用另外,
10、还可用氢化铝锂氢化铝锂、硼氢化钠硼氢化钠及及异丙醇铝异丙醇铝等化等化学还原剂还原。学还原剂还原。氢化铝锂能还原羧酸氢化铝锂能还原羧酸,其它如硼氢化,其它如硼氢化钠则不能还原羧酸,还原羧酸还可用钠则不能还原羧酸,还原羧酸还可用金属钠和乙醇金属钠和乙醇来来还原。如:还原。如:这些还原剂均可还原醛酮,但与催化氢化不同的是,这些还原剂均可还原醛酮,但与催化氢化不同的是,它们它们不会还原醛酮中的双键。不会还原醛酮中的双键。如:肉桂醛的还原。如:肉桂醛的还原。10.2.4 10.2.4 格氏试剂与羰基化合物等反应格氏试剂与羰基化合物等反应 在格氏试剂烃基上增加一个碳原子在格氏试剂烃基上增加一个碳原子甲醛甲
11、醛+-+-醇醇 (3)制制 3o 醇醇醛醛酮酮10.2.5 10.2.5 卤代烃的水解卤代烃的水解 伯伯卤卤烃烃和和仲仲卤卤烃烃水水解解时时常常需需要要碱碱的的水水溶溶液液,而而叔叔卤卤烃烃、烯烯丙丙基基卤卤代代烃烃、苄苄基基卤卤代代烃烃用用水水就就可可以以水水解解,副副反反应应是是消消除除反反应应(尤尤其其是是叔叔卤卤烃烃),但但氯氯乙乙烯烯、卤卤苯苯由由于于存存在在p-p-共共轭轭而而使使卤卤原原子子非非常常不不活活泼泼,所所以以它它们们不能水解不能水解。10.2.6 10.2.6 多元醇的制备多元醇的制备10.3 10.3 醇的物理性质醇的物理性质v直直链链饱饱和和一一元元醇醇中中,小小
12、于于C C4 4的的醇醇是是有有酒酒精精味味的的液液体体,C C5 5C C1111的的醇醇是是有有特特殊殊气气味味的的油油状状液液体体,C C1212以以上上是是蜡蜡状固体。状固体。1.1.沸点沸点(分子间氢键缔合分子间氢键缔合)为什么醇具有较高的沸点?为什么醇具有较高的沸点?醇分子中烃基对氢键缔合有阻碍作用。醇分子中烃基对氢键缔合有阻碍作用。多元醇,分子中两个以上位置可形成氢键。多元醇,分子中两个以上位置可形成氢键。含支链的醇比直链醇的沸点低,如正丁醇(含支链的醇比直链醇的沸点低,如正丁醇(117.3)、)、异丁醇(异丁醇(108.4)、叔丁醇()、叔丁醇(88.2)。)。v随碳链的增长,
13、随碳链的增长,-OH-OH在分子在分子 中所占比例减小,相邻两醇中所占比例减小,相邻两醇的沸点差也变小。的沸点差也变小。将将下列化合物按沸点降低的次序排列,并说明理由。下列化合物按沸点降低的次序排列,并说明理由。A A、3-3-己醇己醇 B B、正己烷正己烷 C C、2-2-甲基甲基-2-2-戊醇戊醇D D、正辛醇正辛醇 E E、正己醇正己醇D E A C BD E A C B分子中羟基越多,在水中的溶解度越大分子中羟基越多,在水中的溶解度越大。如乙二醇。如乙二醇(bp=197)、)、丙三醇(丙三醇(bp=290)可与水混溶。可与水混溶。2.溶解度溶解度甲、乙、丙醇与水以任意比混溶甲、乙、丙醇
14、与水以任意比混溶(与水形成氢键)(与水形成氢键)C4以上则随着碳链的增长溶解度减小(烃基增大,以上则随着碳链的增长溶解度减小(烃基增大,阻碍了醇羟基与水形成氢键)阻碍了醇羟基与水形成氢键)3.结晶醇的形成结晶醇的形成低级醇能和一些无机盐(低级醇能和一些无机盐(MgCl2、CaCl2、CuSO4等)等)作用形成结晶醇,亦称醇化物。作用形成结晶醇,亦称醇化物。如:如:结晶醇不溶于有机溶剂而溶于结晶醇不溶于有机溶剂而溶于水。利用这一性质,可以使醇水。利用这一性质,可以使醇和其它有机溶剂分开,或从反和其它有机溶剂分开,或从反应物中除去醇类。应物中除去醇类。注意注意许多无机盐许多无机盐不能作为醇不能作为
15、醇的干燥剂。的干燥剂。MgCl2 6CH3OH CaCl2 4C2H5OH CaCl2 4CH3OH结晶醇结晶醇工业乙醚常杂有少工业乙醚常杂有少量乙醇,加入量乙醇,加入CaCl2可使醇从乙醚可使醇从乙醚中沉淀下来。中沉淀下来。游离的游离的OH伸缩振动吸收峰:伸缩振动吸收峰:36503590 cm-1;分子间缔合的分子间缔合的OH的伸缩振动吸收峰:的伸缩振动吸收峰:33003400 cm-1(宽峰宽峰)。CO伸缩振动吸收峰:伸缩振动吸收峰:伯醇伯醇 10851050 cm-1仲醇仲醇 11251100 cm-1叔醇叔醇 12001150 cm-1醇的波谱性质醇的波谱性质红外光谱红外光谱(IR):
16、图图 9.4 1己醇的红外光谱图己醇的红外光谱图T/%/cm-1图图 9.3 2丁醇的红外光谱图丁醇的红外光谱图/cm-1T/%图图 9.2 2甲基甲基2丙醇的红外光谱图丙醇的红外光谱图/cm-1T/%醇醇:OH的核磁共振信号由于受氢键、温度、的核磁共振信号由于受氢键、温度、溶剂性质等影响,可出现溶剂性质等影响,可出现值在值在15.5的范围内。的范围内。通常醇羟基质子的信号不与邻近质子的信号发通常醇羟基质子的信号不与邻近质子的信号发生自旋生自旋-自旋偶合,在核磁共振谱中产生一个自旋偶合,在核磁共振谱中产生一个单峰。单峰。核磁共振谱核磁共振谱(NMR)醇:醇:OH的的 1H NMR:15.510
17、.4 10.4 醇的化学性质醇的化学性质 醇醇的的化化学学性性质质主主要要由由醇醇中中的的OHOH决决定定,在在醇醇分分子子中中,C CO O及及O OH H键键均均是是极极性性共共价价键键,容容易易受受到到试试剂剂的的进进攻攻而而发发生生反反应应。C C上上的的H H由由于于受受到到OHOH的的影影响,也具有一定的活性,可发生一些反应。响,也具有一定的活性,可发生一些反应。弱酸性弱酸性弱碱性、亲核性弱碱性、亲核性亲核亲核取代反应取代反应 -H-H 氧化反应氧化反应-H-H 消除反应消除反应醇的醇的化学反应主要发生在下列几个部位:化学反应主要发生在下列几个部位:10.4.1 10.4.1 与活
18、泼与活泼金属反应金属反应酸性:酸性:ROH HROH 碱性:碱性:RONaRONa NaOHNaOH金属镁、铝也可与醇作用生成醇镁、醇铝。金属镁、铝也可与醇作用生成醇镁、醇铝。工业上制备醇钠的方法工业上制备醇钠的方法10.4.2 醇羟基的取代反应醇羟基的取代反应(1)与氢卤酸反应)与氢卤酸反应酸催化使羟基质子化,减弱酸催化使羟基质子化,减弱C-O键,然后以水键,然后以水的形式离去。的形式离去。下面的反应能否顺利进行下面的反应能否顺利进行?(离去基团的碱性越弱越易离离去基团的碱性越弱越易离去去)离去能力离去能力:(HF无反应无反应)LucasLucas试剂:浓试剂:浓HClHCl 无水无水ZnC
19、lZnCl2 2应用:应用:鉴别不同类型的醇鉴别不同类型的醇(六个碳以下的醇)(六个碳以下的醇)练习练习:P2442、4 SN1 机理:(机理:(2o、3o醇醇)SN2 机理机理:(:(多数多数 1o醇醇)没有重排反应没有重排反应反应按反应按S SN N1 1机理进行时,机理进行时,有碳正离子重排。有碳正离子重排。(主产物)(主产物)3-甲基甲基-2-丁醇丁醇新戊醇新戊醇新戊醇与盐酸的反应的产物几乎都是重排产物。新戊醇与盐酸的反应的产物几乎都是重排产物。SN1 机理:机理:(2)与)与 卤化磷及亚硫酰氯的卤化磷及亚硫酰氯的 反应反应vv 在在在在反反反反应应应应中中中中,不不不不发发发发生生生
20、生重重重重排排排排反反反反应应应应 (S S S SN N N N2 2 2 2),但但但但用用用用叔叔叔叔醇醇醇醇反反反反应产率较低,此时可用应产率较低,此时可用应产率较低,此时可用应产率较低,此时可用亚硫酰氯亚硫酰氯亚硫酰氯亚硫酰氯来反应。来反应。来反应。来反应。v产物中产物中HClHCl和和SOSO2 2均是均是气态,产物不用分离,反应气态,产物不用分离,反应 速率大,速率大,100%100%反应。反应。10.4.3 与无机酸的反应与无机酸的反应十二烷基硫酸钠是一种合成洗涤剂,可用于配制各十二烷基硫酸钠是一种合成洗涤剂,可用于配制各种洗发精和香浴液。种洗发精和香浴液。十二烷基硫酸氢酯十二
21、烷基硫酸氢酯十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠(硝化甘油)硝化甘油)硝酸酯是极不稳定的物质,受热后会发生快速分解甚硝酸酯是极不稳定的物质,受热后会发生快速分解甚至引起爆炸。多元醇的硝酸酯是烈性炸药。至引起爆炸。多元醇的硝酸酯是烈性炸药。硝化甘油还具有舒张血管的作用,用于治疗心绞硝化甘油还具有舒张血管的作用,用于治疗心绞痛和胆绞痛。痛和胆绞痛。瑞瑞 典典 化化 学学 家家 艾艾 尔尔 弗弗 雷雷-诺诺 贝贝 尔尔(Nobel AB,1833-1896)1859年诺贝尔开始研究硝化甘油,但在年诺贝尔开始研究硝化甘油,但在1864年工厂爆炸。为了防止以后再发生意年工厂爆炸。为了防止以后再发生意外,外,诺贝
22、尔将硝化甘油吸收在惰性物质中,诺贝尔将硝化甘油吸收在惰性物质中,发明了安全烈性炸药。并于发明了安全烈性炸药。并于1876年获炸药年获炸药专利,专利,1887年又发明无烟炸药。年又发明无烟炸药。诺贝尔经营油田和炸药生产,积累了巨大财富。他逝世时诺贝尔经营油田和炸药生产,积累了巨大财富。他逝世时将遗产大部分作为基金,每年以其利息将遗产大部分作为基金,每年以其利息(约约20万美元万美元)奖给奖给前一年在物理学、化学、生理学或医学、文学及和平方面前一年在物理学、化学、生理学或医学、文学及和平方面对人类作出巨大贡献的人士的奖金,即诺贝尔奖。并于对人类作出巨大贡献的人士的奖金,即诺贝尔奖。并于1901年年
23、12月月10日日即诺贝尔逝世即诺贝尔逝世5周年时周年时首次颁发首次颁发。磷酸三酯常用作增塑剂、萃取剂和杀虫剂磷酸三酯常用作增塑剂、萃取剂和杀虫剂 等。等。脱水方式有两种:脱水方式有两种:1.1.分子间脱水分子间脱水 2.2.分子内脱水分子内脱水 10.4.4 脱水反应脱水反应1、分子间脱水、分子间脱水成醚反应成醚反应应用:制单醚(两个烃基相同的应用:制单醚(两个烃基相同的1o 或或2o醇)醇)脱水方式与醇的结构和反应条件有关。脱水方式与醇的结构和反应条件有关。由由乙醇和正丙醇合成乙基正丙基醚乙醇和正丙醇合成乙基正丙基醚合成混醚合成混醚 Williamson 法合成法合成(P184)醇脱水成烯的
24、反应速率:醇脱水成烯的反应速率:3o醇醇 2o醇醇 1o醇醇E1机理机理:(2)分子内脱水)分子内脱水成烯烃反应成烯烃反应消除取向消除取向Saytzeff规则规则H从含从含H较少的较少的-C碳上脱去,生成双键碳上取代碳上脱去,生成双键碳上取代基较多的基较多的 稳定的烯烃。稳定的烯烃。1-1-苯基苯基-2-2-丁烯丁烯1-1-苯基苯基-1-1-丁烯丁烯(主(主产物)产物)注意注意:醇酸化下脱水常发生重排:醇酸化下脱水常发生重排(主(主产物)产物)氧化铝催化加热脱水氧化铝催化加热脱水由于氧化铝的再生性能好,反应过程的三废少,反应由于氧化铝的再生性能好,反应过程的三废少,反应产率也较高。常用于制烯烃
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