(精品)《有机化学》徐寿昌_第二版_第11章_酚和醌.ppt
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1、第十一章第十一章 酚和醌酚和醌 本章主要内容本章主要内容1.酚的构造、分类与命名酚的构造、分类与命名.2.酚的制备方法与重要的酚酚的制备方法与重要的酚.3.酚的化学性质及结构对性质的影响酚的化学性质及结构对性质的影响.4.苯醌的结构特点与性质苯醌的结构特点与性质.5.萘醌、蒽醌的结构特点与应用萘醌、蒽醌的结构特点与应用.酚是酚是羟基羟基(-OH)直接和苯环相连直接和苯环相连的化合物,官能的化合物,官能 团为团为酚羟基酚羟基.酚的分类:按照酚类分子中所含羟基的数目多少,酚的分类:按照酚类分子中所含羟基的数目多少,分为一元酚和多元酚分为一元酚和多元酚.酚的命名:以苯酚作为母体,苯环上连接的其他酚的
2、命名:以苯酚作为母体,苯环上连接的其他 基团作为取代基基团作为取代基.CH2OH苯酚苯酚苯甲醇(苄醇)苯甲醇(苄醇)11.1 酚的结构、分类和命名酚的结构、分类和命名(一)酚(一)酚例如:例如:一元酚一元酚二元酚二元酚三元酚三元酚带有优先序列取代基的命名带有优先序列取代基的命名:按取代基的排列次序的先后来按取代基的排列次序的先后来选择母体,选择母体,当取代基当取代基的序列优于酚羟基时,酚羟基作为取代基。的序列优于酚羟基时,酚羟基作为取代基。取代基的先后排列次序为:取代基的先后排列次序为:例如:例如:-COOH,-SO3H,-COOR,-COX,-CONH2,-CN,-CHO,C=O,-OH(醇
3、醇),-OH(酚酚),-SH,-NH2,-OR,R烷基烷基,-NO2,-X对羟基苯磺酸对羟基苯磺酸CH2OHOCH3对羟基苯甲醇对羟基苯甲醇对甲氧基苯酚对甲氧基苯酚反应历程:自由基反应反应历程:自由基反应氢过氧化异丙苯氢过氧化异丙苯绿色的合成绿色的合成路线路线1 :0.6空气空气,110120过氧化物过氧化物稀稀757811.2.1 从异丙苯制备从异丙苯制备11.2 酚的制法酚的制法高温高压催化高温高压催化350370,20MPaCu催化剂催化剂HCl芳卤衍生物的水解芳卤衍生物的水解:例如例如:芳卤的水解芳卤的水解:11.2.2 从芳卤及其衍生物制备从芳卤及其衍生物制备 从上例看出,当卤原子的
4、从上例看出,当卤原子的邻位或对位有强的邻位或对位有强的吸电子基吸电子基时,水解反应容易进行。试解释原因时,水解反应容易进行。试解释原因?该方法成本高;当环上有该方法成本高;当环上有-COOH、-Cl、-NO2等基团时,副反应多。等基团时,副反应多。H+酚钠酚钠苯磺酸钠苯磺酸钠苯酚苯酚11.2.3 从芳磺酸制备从芳磺酸制备 碱熔法碱熔法 芳伯胺与亚硝酸(芳伯胺与亚硝酸(NaNO2/HCl)在低温下反应)在低温下反应生成芳基重氮盐(重氮化反应),重氮盐受热水解生成芳基重氮盐(重氮化反应),重氮盐受热水解得到酚得到酚.11.2.4 从芳胺制备从芳胺制备 重氮盐法重氮盐法ArNH2 ArN2Cl Ar
5、OHNaNO2/HClH3+ONH2BrNaNO2/H2SO4BrBrH3+ON2HSO4OH例如例如:1.如何从苯出发合成如何从苯出发合成间苯二酚?间苯二酚?2.从萘出发合成从萘出发合成 -萘酚及其衍生物萘酚及其衍生物?165HH+酚大多数为结晶固体,微溶于水。酚大多数为结晶固体,微溶于水。酚分子中含有羟基,酚分子间、酚与水分子间有酚分子中含有羟基,酚分子间、酚与水分子间有 氢键缔合,其沸点和溶点高于质量相近的烃氢键缔合,其沸点和溶点高于质量相近的烃.邻、间、对苯二酚的熔、沸点渐高邻、间、对苯二酚的熔、沸点渐高.酚与水分子之间的氢键酚与水分子之间的氢键酚与酚分子之间的氢键酚与酚分子之间的氢键
6、11.3 酚的物理性质酚的物理性质 同醇一样,由于同醇一样,由于O-H的伸缩振动,在的伸缩振动,在3520-3100 cm-1 有一个强而宽的吸收带(缔和羟基)。但酚与醇的有一个强而宽的吸收带(缔和羟基)。但酚与醇的C-O伸缩振动不同:酚伸缩振动不同:酚 ;醇;醇苯酚的红外光谱苯酚的红外光谱酚的红外吸收光谱酚的红外吸收光谱酚的酸性:酚的酸性:O-H键容易离解。键容易离解。酚酚显显酸酸性性的的原原因因氧氧原原子子以以spsp2 2(与与醇醇醚醚不不同同)杂杂化化轨轨道道参参与与成成键键,含含有有未未共共用用电电子子对对的的P轨轨道道与与苯苯环环大大键键共共轭轭,氧氧原原子子的的负负电电荷荷分分散
7、散到到整整个个共共轭轭体体系系中中,酚酚氧氧负负离离子子非非常常稳稳定定,减减弱了弱了O-H键,氢原子容易离解成为质子。键,氢原子容易离解成为质子。11.4 酚的化学性质酚的化学性质11.4.1 酚羟基的反应酚羟基的反应 酚的化学反应主要是:酚的化学反应主要是:酚羟基的酸性酚羟基的酸性 芳环上的亲电取代芳环上的亲电取代醇与酚不同,没有电子的离域现象,难于离解醇与酚不同,没有电子的离域现象,难于离解.碳酸:碳酸:pKa=6.4苯酚:苯酚:pKa=10乙醇:乙醇:pKa=17环己醇:环己醇:pKa=18酸性比较:酸性比较:强强增增性性酸酸 苯酚能溶解于氢氧化钠水溶液;通入二氧化碳,苯酚能溶解于氢氧
8、化钠水溶液;通入二氧化碳,苯酚即游离出来苯酚即游离出来(酸性酸性:碳酸碳酸苯酚苯酚).苯酚溶于苯酚溶于NaOH,但不溶于,但不溶于NaHCO3。工业上利工业上利用苯酚能溶于碱,而又可用酸分离的性质来处理和回用苯酚能溶于碱,而又可用酸分离的性质来处理和回收含酚废水收含酚废水;酚的提纯分离酚的提纯分离.苯环上取代基对苯酚酸性的影响苯环上取代基对苯酚酸性的影响pKa 吸电子基团(硝基)使羟基氧上负电荷更好地离域移向苯吸电子基团(硝基)使羟基氧上负电荷更好地离域移向苯环(诱导和共轭效应),生成更稳定的对硝基苯氧负离子,酸环(诱导和共轭效应),生成更稳定的对硝基苯氧负离子,酸性增强。吸电子基团硝基愈多,
9、酸性愈强。性增强。吸电子基团硝基愈多,酸性愈强。比较下列化合物酸性强弱:比较下列化合物酸性强弱:2,4,6-三硝基苯酚,碳酸,对硝基苯酚,苯酚,对甲基苯酚,乙醇三硝基苯酚,碳酸,对硝基苯酚,苯酚,对甲基苯酚,乙醇.(回忆威廉姆森合成)回忆威廉姆森合成)酚钠与烷基化剂在弱碱性溶液中作用:酚钠与烷基化剂在弱碱性溶液中作用:二苯基醚可用酚钠与芳卤衍生物作用制备:二苯基醚可用酚钠与芳卤衍生物作用制备:有机合成中用来有机合成中用来保护酚羟基保护酚羟基 酚醚的生成酚醚的生成酚醚与氢碘酸作用,分解而得到原来的酚:酚醚与氢碘酸作用,分解而得到原来的酚:酚与酚与酸酐或酰氯酸酐或酰氯作用得到酯:作用得到酯:与与F
10、eCl3的显色反应(烯醇式结构的特殊性质):的显色反应(烯醇式结构的特殊性质):不同的酚与不同的酚与FeCl3形成的络合物颜色不同,利用显色形成的络合物颜色不同,利用显色反应可鉴别不同的酚反应可鉴别不同的酚(芳环上有强吸电子基时不显色芳环上有强吸电子基时不显色).6ArOH+FeCl3 Fe(OAr)63-+6H+3Cl-苯酚与苯酚与FeCl3络合显紫色络合显紫色酯的生成酯的生成酚与羧酸直酚与羧酸直接酯化困难接酯化困难 羟基是强邻对位定位基,使苯环活化。本质原因羟基是强邻对位定位基,使苯环活化。本质原因是酚氧结构的是酚氧结构的P-共轭增加了苯环的电子云密度,芳环共轭增加了苯环的电子云密度,芳环
11、亲电活性增强。亲电活性增强。卤化反应卤化反应酚很容易发生卤化。酚很容易发生卤化。邻、对位上有磺酸基团时,可同时被取代:邻、对位上有磺酸基团时,可同时被取代:2,4,6-三溴苯酚(白色沉淀三溴苯酚(白色沉淀)四溴苯酚(黄色沉淀)四溴苯酚(黄色沉淀)11.4.2 芳环上的亲电取代反应芳环上的亲电取代反应不同温度和氯用量,无溶剂不同温度和氯用量,无溶剂2,4-二氯苯酚二氯苯酚反应条件不同,卤代产物不同:反应条件不同,卤代产物不同:低温,非极性溶剂低温,非极性溶剂一元取代物一元取代物水溶液水溶液2,4,6-三氯苯酚三氯苯酚催化剂催化剂五氯苯酚五氯苯酚橡胶制品橡胶制品,杀虫剂,药物杀虫剂,药物对溴苯酚对
12、溴苯酚如何从苯酚出发合成除草剂如何从苯酚出发合成除草剂 2,4-D?(2,4-二氯苯氧基乙酸二氯苯氧基乙酸)OHNaOH稀硝酸,室温稀硝酸,室温硝化反应硝化反应酚很容易硝化酚很容易硝化浓硝酸,室温浓硝酸,室温因酚羟基和环易被浓硝酸氧化,产率很低因酚羟基和环易被浓硝酸氧化,产率很低.通常在氧化时要对酚羟基先进行保护通常在氧化时要对酚羟基先进行保护.邻硝基苯酚和对硝基苯酚可通过邻硝基苯酚和对硝基苯酚可通过水蒸汽蒸馏水蒸汽蒸馏分开分开.邻硝基苯酚通过邻硝基苯酚通过分子内氢键分子内氢键形成六元形成六元环螯合物环螯合物,可随水蒸汽挥发,可随水蒸汽挥发.对硝基苯酚只能通过分子间的氢键缔合对硝基苯酚只能通过
13、分子间的氢键缔合,不能随水蒸汽挥发不能随水蒸汽挥发.邻位邻位-氢键氢键下列化合物哪些能形成分子内氢键下列化合物哪些能形成分子内氢键?()、()、()、()、()能形成分子内氢键能形成分子内氢键解:解:()邻硝基苯酚邻硝基苯酚;()对羟基苯乙酮对羟基苯乙酮;()邻氯苯酚邻氯苯酚()间溴苯酚间溴苯酚;()邻氨基苯酚邻氨基苯酚;()邻羟基苯甲邻羟基苯甲酸酸()邻氯甲苯邻氯甲苯;()邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛磺化反应磺化反应2,4,6-三硝基苯酚三硝基苯酚羟基苯磺酸羟基苯磺酸4-羟基羟基-1,3-苯二磺酸苯二磺酸苦味酸苦味酸如何由苯酚合成如何由苯酚合成2,6-二溴苯酚二溴苯酚?由于酚羟基的活化,酚比芳烃
14、容易进行傅由于酚羟基的活化,酚比芳烃容易进行傅-克反应。克反应。催化剂催化剂一般不用一般不用AlCl3(易形成络合物易形成络合物ArOAlCl2).烷基化剂烷基化剂:醇或烯烃醇或烯烃酰基化剂酰基化剂:羧酸羧酸对羟基苯乙酮对羟基苯乙酮烷基化和酰基化反应烷基化和酰基化反应酰氯为酰基化剂时酰氯为酰基化剂时-Fries重排:重排:对羟基苯乙酮对羟基苯乙酮哪个过程哪个过程Ea小小,反应速度快?哪种产物稳定?反应速度快?哪种产物稳定?热力学控制热力学控制动力学控制动力学控制重排重排乙酸苯酯乙酸苯酯 酚的酚的邻邻、对对位上的氢原子特别活泼,可与羰基位上的氢原子特别活泼,可与羰基化合物发生缩合反应,按酚和醛的
15、用量比例,在酸化合物发生缩合反应,按酚和醛的用量比例,在酸或碱的催化下可得到不同结构的或碱的催化下可得到不同结构的高分子化合物高分子化合物。酸催化酸催化亲电取代亲电取代1.酸催化时的反应过程酸催化时的反应过程:比比甲甲醛醛有有更更强的亲电性强的亲电性邻羟甲基酚邻羟甲基酚与羰基化合物的缩合反应与羰基化合物的缩合反应碱催化先形成碱催化先形成苯氧负离子苯氧负离子,苯氧负离子比苯酚有,苯氧负离子比苯酚有 更强的亲核性更强的亲核性.羟甲基苯氧负离子羟甲基苯氧负离子2.碱催化时的反应过程碱催化时的反应过程4.酚过量时形成不含羟甲基的中间产物酚过量时形成不含羟甲基的中间产物:3.醛过量时形成羟甲基较多的中间
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- 有机化学 精品 徐寿昌 第二 11
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