有机化学第八章醇、酚、醚.ppt
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1、第第八八章章 醇、酚、醚醇、酚、醚可可以以看看成成是是水水分分子子中中的的氢氢原原子子被被烃烃基基取代的取代的衍生物衍生物:醇醇:R-OH (Alcohols)酚酚:ArOH(Phenols)醚醚:ROR,ArOR,ArOAr)(Ethers).醇醇醇中的醇中的-OH叫做羟基,是醇的官能团。最简单的叫做羟基,是醇的官能团。最简单的醇是甲醇。醇是甲醇。.醇醇O是是sp3杂杂化化,两两个个未未共共用用电电子子对对占占据据两两个个杂杂化化轨轨道道;剩剩下下的的两两个个杂杂化化轨轨道道分分别别与与氢氢原原子子以以及及烃烃基基中中的的碳碳原原子子结结合成键。合成键。C、O、H夹角近夹角近109 结构结构
2、.醇醇由于由于O电负性比电负性比C大,所以羟基中氧原大,所以羟基中氧原子上电子云密度较高,而与氧相连的子上电子云密度较高,而与氧相连的碳原子上电子云密度较低,对醇的性碳原子上电子云密度较低,对醇的性质有很大影响。质有很大影响。.醇醇醇的分类和命名醇的分类和命名一分类一分类 3种分类方法:种分类方法:1.根据官能团所连烃基类型primary alcohol secondary alcohol tertiary alcohol.醇醇 3.根据羟基数目 一元醇 二元醇 多元醇2.根据烃基结构 饱和醇 不饱和醇 芳香醇 脂环醇.醇醇醇的命名:醇的命名:选择选择连有连有羟基羟基的最长碳链为主链,编号由接
3、近羟的最长碳链为主链,编号由接近羟基的一端开始,羟基的位置用它所连的碳原子的基的一端开始,羟基的位置用它所连的碳原子的号数表示,叫某醇:号数表示,叫某醇:.醇醇、和和是丁醇的四个异构体。是丁醇的四个异构体。和和是伯醇,是伯醇,和和是仲醇,是仲醇,是叔醇。是叔醇。.醇醇含两个或两个以上羟基的分别叫含两个或两个以上羟基的分别叫二元醇二元醇和和多元醇多元醇:饱和一元醇的通式是:饱和一元醇的通式是:CnH2n+1OH.醇醇物理性质物理性质1 状态状态 十十二个碳原子以下的饱和一元醇是无色液二个碳原子以下的饱和一元醇是无色液体,高级醇是蜡状物质体,高级醇是蜡状物质2 气味气味 存在于许多香精中的某些醇,
4、有特殊的香存在于许多香精中的某些醇,有特殊的香气,可用于配制香精。如叶醇,有极强的清香;气,可用于配制香精。如叶醇,有极强的清香;苯乙醇有玫瑰香苯乙醇有玫瑰香叶醇叶醇苯乙醇苯乙醇.醇醇RH RCl ROH3 沸点沸点 醇的沸点比比分子量相近的的其他有机醇的沸点比比分子量相近的的其他有机物高,因为醇是极性分子且羟基间可形成氢键物高,因为醇是极性分子且羟基间可形成氢键。沸点沸点物理性质物理性质.醇醇醇的沸点高,其原因是醇的沸点高,其原因是醇的分子间氢键醇的分子间氢键氢键氢键20 kJ/mol物理性质物理性质.醇醇低级醇溶于水低级醇溶于水,甲醇、乙醇与水互溶。,甲醇、乙醇与水互溶。丁醇开始随分子量增
5、加溶解度降低丁醇开始随分子量增加溶解度降低4.溶解度溶解度(Solubility)某些醇的物理常数列于表某些醇的物理常数列于表8-1中。中。物理性质物理性质.醇醇化学性质化学性质 一、一、似水性似水性 酸酸性性:醇醇中中羟羟基基氢氢表表现现一一定定的的酸酸性性,但但由由于于烷烷基基的的供供电电子子效效应应,羟羟基基中中氧氧原原子子电电子子密密度度比比水水大大,故故酸酸性性比比水水弱弱。和和碱碱金金属属或或碱碱土土金金属属作作用用放放出出氢氢气气,并并生生成醇化物,醇化物遇水又分解为醇和成醇化物,醇化物遇水又分解为醇和NaOH:.醇醇 ROH +Na RONa +1/2H2 2ROH +Mg (
6、RO)2Mg +H2 酸性酸性 ROH NaOH化学性质化学性质 RONa +H2O ROH +NaOH.醇醇碱性碱性:可以作为质子的接受体。氧原子上的未共用:可以作为质子的接受体。氧原子上的未共用电子对与强酸,酸中的质子结合成电子对与强酸,酸中的质子结合成 钅羊离子钅羊离子,故醇,故醇可溶解于浓强酸中。可溶解于浓强酸中。低级醇能与氯化钙形成络合物低级醇能与氯化钙形成络合物,如如CaCl24CH3OH,CaCl2 4C2H5OH钅羊离子钅羊离子化学性质化学性质.醇醇似水性的另一表现:似水性的另一表现:低级醇能与氯化钙形成络合物低级醇能与氯化钙形成络合物,如如CaCl24CH3OH,CaCl2
7、4C2H5OH。类似。类似“结晶水结晶水”,这里把在结晶中的醇叫做,这里把在结晶中的醇叫做“结晶醇结晶醇”。故不能使。故不能使用氯钙来除去醇中所含有的水。用氯钙来除去醇中所含有的水。化学性质化学性质.醇醇二二.酯化酯化 醇和酸分子间脱去一分子水。醇和酸分子间脱去一分子水。1.与硝酸酯化:产物硝酸酯受热猛烈分解而爆炸,与硝酸酯化:产物硝酸酯受热猛烈分解而爆炸,常用做炸药:常用做炸药:化学性质化学性质.醇醇2.与硫酸酯化:可生成酸性酯和中性酯:与硫酸酯化:可生成酸性酯和中性酯:硫酸氢酯硫酸氢酯和和硫酸二酯硫酸二酯硫酸氢甲酯硫酸氢甲酯化学性质化学性质 剧毒!硫酸二甲酯硫酸二甲酯常用的甲基化试剂(向有
8、机物中引入甲常用的甲基化试剂(向有机物中引入甲基)。无色液体基)。无色液体.醇醇 3.和和磷磷酸酸酯酯化化:生生成成三三类类酯酯,部部分分有有很很强强的的生生理理活活性性,常常作杀虫剂作杀虫剂磷酸烷基酯磷酸烷基酯磷酸二烷基酯磷酸二烷基酯 磷酸三烷基酯磷酸三烷基酯化学性质化学性质.醇醇 4.与与氢氢卤卤酸酸酯酯化化:加加热热脱脱水水得得卤卤代代烃烃,实实验验室室制制备备卤卤代代烃烃的方法。的方法。加入硫酸会使反应速度加快。加入硫酸会使反应速度加快。化学性质化学性质.醇醇叔醇叔醇的反应历程的反应历程(酸催化的酸催化的亲核取代亲核取代反应反应 SN1)化学性质化学性质.醇醇课堂作业:写出下列反应的产
9、物课堂作业:写出下列反应的产物化学性质化学性质.醇醇某些特定结构的某些特定结构的仲仲醇醇,按,按S SN N1 1历程时,历程时,烷基发生烷基发生重排重排:机理机理化学性质化学性质.醇醇伯醇伯醇则按则按双分子历程双分子历程(SN2)进行反应进行反应,同样经过同样经过过渡态过渡态而得最终产物而得最终产物-+化学性质化学性质.醇醇化学性质化学性质 不同的氢卤酸以及不同的醇反应速率不一样:不同的氢卤酸以及不同的醇反应速率不一样:叔醇叔醇仲醇仲醇伯醇,伯醇,H HIHBrHCl:.醇醇三、脱水反应三、脱水反应 脱水:高温下分子内脱水,低温下分子间脱水。脱水:高温下分子内脱水,低温下分子间脱水。1 1、
10、分子内脱水分子内脱水:遵循:遵循札依采夫札依采夫规则,制备烯烃的常用规则,制备烯烃的常用方法方法 化学性质化学性质.醇醇脱水脱水反应历程反应历程(单分子历程单分子历程):脱水难易程度:脱水难易程度:叔醇叔醇仲醇仲醇伯醇,伯醇,化学性质化学性质.醇醇某些特殊结构的醇脱水时,发生重排得到烯烃混合物:某些特殊结构的醇脱水时,发生重排得到烯烃混合物:历程历程:化学性质化学性质.醇醇 2.分子间脱水分子间脱水:若两若两个个不同的醇脱水,得到三种混醚不同的醇脱水,得到三种混醚化学性质化学性质 碳碳正正离离子子生生成成后后,可可能能发发生生取取代代、消消除除重重排排等等反反应应。醇脱水是烯烃水合的逆反应。醇
11、脱水是烯烃水合的逆反应。.醇醇若两若两个个不同的醇脱水,得到三种混醚不同的醇脱水,得到三种混醚故反应不能用来制备不对称醚。故反应不能用来制备不对称醚。不对称醚用醇钠或醇钾盐与卤化烃作用。不对称醚用醇钠或醇钾盐与卤化烃作用。Williamson synthesis(Page 99)化学性质化学性质.醇醇四、氧化或脱氢:四、氧化或脱氢:向有机分子向有机分子加入氧加入氧或或脱去氢脱去氢叫叫氧化氧化,加氢加氢或或脱氧脱氧为为还原还原:伯醇伯醇 醛醛 羧酸羧酸化学性质化学性质 用氧化剂氧化或催化剂作用使其脱去氢,分别得到醛和酮用氧化剂氧化或催化剂作用使其脱去氢,分别得到醛和酮.醇醇仲醇仲醇 酮酮化学性质
12、化学性质.醇醇化学性质化学性质.醇醇若想氧化停留在醛的阶段,可将低沸点(小于若想氧化停留在醛的阶段,可将低沸点(小于100)的醛蒸馏出去。)的醛蒸馏出去。PCC试剂(试剂(CrO3与吡啶盐酸与吡啶盐酸盐的络合物)在二氯甲烷溶剂中可保证不继续氧化盐的络合物)在二氯甲烷溶剂中可保证不继续氧化醛,也不氧化醇中的醛,也不氧化醇中的C=C结构。结构。化学性质化学性质 在上述条件下,醛会被继续氧化成羧酸。在上述条件下,醛会被继续氧化成羧酸。.醇醇五五.邻二醇的特殊反应邻二醇的特殊反应二元醇二元醇:分子中含有两个羟基的化合物分子中含有两个羟基的化合物,具有醇的通性具有醇的通性乙二醇单钠乙二醇单钠乙二醇二钠乙
13、二醇二钠乙二醇乙二醇化学性质化学性质.醇醇邻二醇邻二醇 两个羟基连在相邻的碳原子上两个羟基连在相邻的碳原子上化学性质化学性质 1.邻二醇和高碘酸的作用邻二醇和高碘酸的作用:.醇醇三个或三个以上羟基相邻三个或三个以上羟基相邻,中间的中间的C成酸,两边成酸,两边C成羰基物成羰基物连接羟基的连接羟基的CC键断裂,生成羰基物(键断裂,生成羰基物(酮或醛酮或醛)化学性质化学性质 高碘酸是氧化剂,能够氧化邻二醇,本身被还原成碘酸高碘酸是氧化剂,能够氧化邻二醇,本身被还原成碘酸.醇醇三个或三个以上羟基相邻三个或三个以上羟基相邻,中间的中间的C成酸,两边成酸,两边C成羰基物成羰基物酮酮 酸酸 醛醛化学性质化学
14、性质.醇醇-羟基醛羟基醛或或-羟基酮羟基酮也能被高碘酸氧化也能被高碘酸氧化。一侧有羟基。一侧有羟基时,原羰基变为羧酸。羰基两侧碳上都连有羟基时,时,原羰基变为羧酸。羰基两侧碳上都连有羟基时,则变成则变成CO2化学性质化学性质 -羟基醛羟基醛或或-羟基酮羟基酮或或.醇醇化学性质化学性质.醇醇反应的意义:反应的意义:邻二醇与高碘酸的作用是定量的,所以通过反应邻二醇与高碘酸的作用是定量的,所以通过反应中消耗的高碘酸的量,以及反应产物的确定,可中消耗的高碘酸的量,以及反应产物的确定,可以确定羟基相邻的二元或多元醇,或以确定羟基相邻的二元或多元醇,或羟基醛或酮羟基醛或酮的结构。的结构。化学性质化学性质
15、不相邻的醇不相邻的醇 不反应不反应.醇醇重要代表物重要代表物1、甲醇甲醇(CH3OH)最初由木材干馏得到,所以俗)最初由木材干馏得到,所以俗名木醇、木精;为无色液体,由名木醇、木精;为无色液体,由CO及及H2制取;制取;20MPa,300CCuO,ZnO,Cr2O3有毒,服入或吸入蒸气或经皮肤吸入,均可引起有毒,服入或吸入蒸气或经皮肤吸入,均可引起中毒。中毒。.醇醇2、乙醇乙醇(C2H5OH)是酒的主要成分,俗名酒精;是有是酒的主要成分,俗名酒精;是有机合成的重要原料,除可用发酵法来制取外,还可用石机合成的重要原料,除可用发酵法来制取外,还可用石油裂化所得的油裂化所得的乙烯与水加成得到。乙烯与
16、水加成得到。重要代表物重要代表物乙醇是重要的工业原料。是清洁燃料。乙醇是重要的工业原料。是清洁燃料。酒精的生理作用:麻醉神经系统,过量饮酒会造成运动酒精的生理作用:麻醉神经系统,过量饮酒会造成运动失调、记忆力下降,失去知觉,干扰自燃呼吸以至死亡。失调、记忆力下降,失去知觉,干扰自燃呼吸以至死亡。.醇醇3、正丁醇正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)无色的油状液体,无色的油状液体,117.2C,是重要的有机合成原料,也常用做溶剂,是重要的有机合成原料,也常用做溶剂。4、乙二醇乙二醇(HOCH2CH2OH),防冻剂,加入水后使水,防冻剂,加入水后使水的冰点下降,是汽车防冻冷却液的组成。硝化后得到硝
17、的冰点下降,是汽车防冻冷却液的组成。硝化后得到硝化乙二醇,是耐冻硝化甘油炸药的原料原料。化乙二醇,是耐冻硝化甘油炸药的原料原料。重要代表物重要代表物乙二醇可由环氧乙烷水解制备。乙二醇可由环氧乙烷水解制备。.醇醇5、丙三醇丙三醇(HOCH2CHOHCH2OH)俗名甘油,为)俗名甘油,为无色、无臭、有甜味的粘稠液体。沸点无色、无臭、有甜味的粘稠液体。沸点290C(分解);(分解);与硝酸形成的三硝酸甘油酯俗称与硝酸形成的三硝酸甘油酯俗称硝化硝化甘油。甘油。重要代表物重要代表物甘油可直接涂于皮肤表面,用于保湿。甘油可直接涂于皮肤表面,用于保湿。.醇醇6、环已六醇环已六醇,肌醇,自然界中大量存在,抗脂
18、肪肝作用。肌醇,自然界中大量存在,抗脂肪肝作用。重要代表物重要代表物肌醇是重要的医药中间体,网上可查到肌醇是重要的医药中间体,网上可查到N个关于机醇生个关于机醇生产的小化工项目。产的小化工项目。.醇醇7、苯甲醇苯甲醇(C6H5CH2OH),苄醇,是较重要的芳香醇,苄醇,是较重要的芳香醇,其羟基连接在芳香族化合物的侧链中,而不是直接与芳其羟基连接在芳香族化合物的侧链中,而不是直接与芳香环相连。以酯的形式存在于植物精油中。微溶水,有香环相连。以酯的形式存在于植物精油中。微溶水,有微弱的香气。大量用于香料及医药工业中。微弱的香气。大量用于香料及医药工业中。重要代表物重要代表物.醇醇.酚酚羟基直接与芳
19、香环相连的化合物羟基直接与芳香环相连的化合物,如苯酚、,如苯酚、萘酚。萘酚。烯醇烯醇 羰基化合物羰基化合物酚醇中的羟基是与醇中的羟基是与sp3sp3杂化的碳相连,羟基与杂化的碳相连,羟基与sp2sp2杂化的杂化的碳相连时,就是烯醇。一般的烯醇是不稳定的,而酚碳相连时,就是烯醇。一般的烯醇是不稳定的,而酚因其特殊结构而稳定。因其特殊结构而稳定。结构、分类、命名结构、分类、命名.酚酚一一、结结构构:羟羟基基连连接接环环闭闭体体系系中中的的sp2杂杂化化碳碳原原子子,氧氧原原子子(SP2杂杂化化)的的 一一对对未未共共用用电电子子对对以以其其p轨轨道道参参与与苯苯环环的的共共轭轭:p共共轭轭。由由于
20、于存存在在p共轭,酚羟基和醇羟基性质有很大区别。共轭,酚羟基和醇羟基性质有很大区别。.酚酚二二、分类:分类:根据分子中羟基的数目分为一元酚,根据分子中羟基的数目分为一元酚,二元酚和多元酚二元酚和多元酚三三、命名:命名:一般以苯酚为一般以苯酚为母体母体命名,命名,有时也有时也把羟基作取代基,有俗名把羟基作取代基,有俗名.酚酚.酚酚.酚酚.酚酚.酚酚物理性质物理性质大多数酚是结晶形固体,少数烷基酚为高沸点大多数酚是结晶形固体,少数烷基酚为高沸点液体液体具有特殊气味具有特殊气味能形成分子间氢键,沸点较高,水中有一定溶能形成分子间氢键,沸点较高,水中有一定溶解度,羟基比例大则水溶性增大。解度,羟基比例
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- 有机化学 第八
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