醇酚和醚素材.pptx
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1、10.1 醇的结构、分类、异构和命名醇的结构、分类、异构和命名一、一、醇的结构醇的结构氧原子的电子构型:氧原子的电子构型:1s22s22px22py12pz1。(一)(一)醇醇 官能团官能团:羟基羟基(OH),简写为),简写为ROH,饱和一元醇,饱和一元醇 的通式是的通式是CnH2n+1OH。2S轨道轨道 2P轨道轨道E SP3杂化杂化SP3杂化轨道杂化轨道第1页/共111页 醇醇分分子子中中的的氧氧原原子子采采取取sp3杂杂化化,氧氧原原子子以以2个个sp3杂杂化化轨轨道道分分别别与与氢氢原原子子和和碳碳原原子子形形成成O H键键和和CO键键,剩剩余余的的2个个sp3杂杂化化轨轨道道分分别别
2、被被2个个未未共共用用电电子子对对占占据。氧原子是正四面体结构。据。氧原子是正四面体结构。(a)甲醇的成键轨道甲醇的成键轨道 (b)甲醇分子中氧原子正四面体结构甲醇分子中氧原子正四面体结构第2页/共111页 按按-OH数数 目分类:目分类:一元醇:一元醇:CH2CHCH2 OH OH OH多元醇:多元醇:CH2CH2OH OH二元醇:二元醇:伯醇伯醇:RCH2-OH叔醇叔醇:R3C-OH仲醇仲醇:R2CH-OH-OH 按烃基结按烃基结 构分类:构分类:脂环醇:脂环醇:脂肪醇:脂肪醇:芳香醇:芳香醇:饱和醇饱和醇:RCH2-OH不饱和醇不饱和醇:CH2=CHCH2OH-CH2-OH伯醇伯醇(第一
3、醇第一醇)(1醇醇)仲醇仲醇(第二第二)醇醇(2醇醇)叔醇叔醇(第三醇第三醇)(3醇醇)二、二、醇的分类醇的分类乙二醇乙二醇丙三醇丙三醇第3页/共111页1、异构:醇的异构包括碳链异构和官能团异构。、异构:醇的异构包括碳链异构和官能团异构。正丁醇正丁醇异丁醇(异丁醇(2-甲基甲基-1-丙醇)丙醇)官能团位置异构:官能团位置异构:正丙醇正丙醇异丙醇异丙醇三、三、醇的异构和命名醇的异构和命名 碳链异构:碳链异构:CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2OHCH3CHCH3OHCH3CHCH2OHCH3第4页/共111页3.命名命名 习惯命名法:习惯命名法:-简单的一元醇简单的一元醇可以按烃基
4、的习惯名称后可以按烃基的习惯名称后面加一面加一“醇醇”字来命名字来命名.有异构体,按有异构体,按正、异、仲、新、叔正、异、仲、新、叔等命名等命名甲醇甲醇环己醇环己醇苄醇苄醇CH3CH3CH3C-OHCH3CCH2-OHCH3CH3CH3CH-OHCH3CH3CHCH2CH3OH异丙醇异丙醇仲丁醇仲丁醇叔丁醇叔丁醇新戊醇新戊醇CH3-OH-OH-CH2-OH第5页/共111页 甲醇衍生物命名法:甲醇衍生物命名法:-以甲醇作母体以甲醇作母体CH3-C-OHCH2CH3CH2CH3Ph-C-OHPhPh5-甲基甲基-3-己醇己醇三苯甲醇三苯甲醇甲基二乙基甲醇甲基二乙基甲醇 系统命名法:系统命名法:-
5、选择含有选择含有-OH的最长为主链,的最长为主链,编号从离编号从离-OH最近的一端开始。最近的一端开始。2,4-二甲基二甲基-3-乙基乙基-3-己醇己醇CH3CHCH2CHCH2CH3CH3OHCH3OHCH2CH3CH2CH3CH3CHCCHCH3CH3CHCH2-OHPh2-苯基苯基-1-丙醇丙醇1 2 3 45 66 5 4 3 2 1第6页/共111页不饱和醇的命名不饱和醇的命名:以含以含-OH和不饱和键的和不饱和键的最长碳链为母体,主链碳原子数由烯或炔的名称确定,最长碳链为母体,主链碳原子数由烯或炔的名称确定,编号时编号时尽可能使羟基的位号最小尽可能使羟基的位号最小。4-(正正)丙基
6、丙基-5-己烯己烯-1-醇醇芳醇的命名芳醇的命名,可把芳基作为取代基可把芳基作为取代基:3-苯基苯基-2-丙烯丙烯-1-醇醇 (肉桂醇肉桂醇)1-苯乙醇苯乙醇(-苯乙醇苯乙醇)2-苯乙醇苯乙醇(-苯乙醇苯乙醇)第7页/共111页多多元元醇醇:结结构构简简单单的的常常以以俗俗名名称称呼呼,结结构构复复杂杂的的,应应尽尽可可能能选选择择包包含含多多个个羟羟基基在在内内的的碳碳链链作作为为主主链链,并并把把羟羟基基的的数数目目(以以二二、三三、表表示示)和位次和位次(用用1,2,表示表示)放在醇名之前表示出来放在醇名之前表示出来.-二醇二醇两个羟基处于相邻的两个碳原子上的醇两个羟基处于相邻的两个碳原
7、子上的醇.-二醇二醇两个羟基所在碳原子间相隔一个碳原子的醇两个羟基所在碳原子间相隔一个碳原子的醇.-二醇二醇相隔两个碳原子的醇相隔两个碳原子的醇.例例1:1,2-乙二醇乙二醇 简称简称:乙二醇乙二醇俗名俗名:甘醇甘醇(-二醇二醇)1,2-丙二醇丙二醇 (-二醇二醇)1,3-丙二醇丙二醇(-二醇二醇)第8页/共111页例例2:1,2,3-丙三醇丙三醇简称简称:丙三醇丙三醇(俗称俗称:甘油甘油)2,2-双双(羟甲基羟甲基)-1,3-丙二醇丙二醇(俗名俗名:季戊四醇季戊四醇)顺顺-1,2-环戊二醇环戊二醇第9页/共111页(1)烯烯烃烃直直接接水水合合:用用于于一一些些简简单单的的醇醇制制备备,符符
8、合合马马氏规律。氏规律。10.2 醇的制法醇的制法一、一、烯烃水合烯烃水合CH2=CH2+HOH CH3CH2-OHH3PO4-硅藻土硅藻土280300,8MPaCH3-CH=CH2+HOH CH3-CH-CH3H3PO4-硅藻土硅藻土195,2MPaOH第10页/共111页 叔丁醇叔丁醇 工业上,也可以将烯烃通入稀硫酸(工业上,也可以将烯烃通入稀硫酸(6065%硫酸水硫酸水溶液),即在酸催化下水合成醇:溶液),即在酸催化下水合成醇:烃基硫酸氢酯烃基硫酸氢酯(2)烯烃间接水合)烯烃间接水合(CH3)2C=CH2+H2O (CH3)3C-OHH+,25第11页/共111页(CH3)2C=CH2+
9、H+(CH3)3C+(CH3)3C-OH2 (CH3)3C-OH+H+H2O+H+重排重排H2O-H+H+的加成符合马氏规律的加成符合马氏规律该反应历程:该反应历程:不对称烯烃不对称烯烃,在酸催化下水合在酸催化下水合,往往中间体碳正离子往往中间体碳正离子 可发生重排可发生重排:(CH3)3CCH=CH2第12页/共111页硼氢化反应硼氢化反应氧化反应氧化反应H2O2,OH-代表代表:特点特点:(1)产率高)产率高;具有高度的方向选择性具有高度的方向选择性,(2)水分子水分子在加成方向上总是在加成方向上总是反反马尔科夫尼马尔科夫尼科夫规律科夫规律,所以所以,不对称不对称的的-烯烃烯烃经硼氢化氧化
10、反应可经硼氢化氧化反应可得到相应的得到相应的伯醇。伯醇。二、二、硼氢化硼氢化-氧化反应氧化反应第13页/共111页例例1:例例2:例例3:正丙醇正丙醇异丁醇异丁醇顺式顺式CH38 5%(BH3)2H2O2HO-OHCH3HH第14页/共111页例例4:无重排反应产物无重排反应产物硼氢化硼氢化-氧化反应氧化反应:立体化学上是立体化学上是顺式加成顺式加成,且无重排且无重排产物产物.在合成上可以制得用其他方法不易得到的醇在合成上可以制得用其他方法不易得到的醇.第15页/共111页三、三、从醛、酮、羧酸及其酯还原从醛、酮、羧酸及其酯还原 醛醛 酮酮 羧酸羧酸 伯醇伯醇 伯醇伯醇 仲醇仲醇(1)催化加氢
11、催化加氢(催化剂为镍、铂或钯)(催化剂为镍、铂或钯)(2)用还原剂用还原剂(LiAlH4或或NaBH4)还原生成醇。)还原生成醇。RCH RCH2OHOH还原剂还原剂RCR RCHROH还原剂还原剂OHRCOH RCH2OHOH还原剂还原剂第16页/共111页例:例:伯醇伯醇 羧酸酯:羧酸酯:丁醇丁醇(85%)RCOR RCH2OH+ROHOH还原剂还原剂第17页/共111页例例1:例例2:(100%)新戊醇(新戊醇(92%)羧羧酸酸最最难难还还原原,与与一一般般化化学学还还原原剂剂不不起起反反应应,但但可可被被LiAlH4(强)(强)还原成醇:还原成醇:CH3COH +LiAlH4 CH3C
12、H2OH(1)无水乙醚无水乙醚(2)水解水解OCH3CCOOH +LiAlH4CH3CH3CH3CCH2OH CH3CH3(1)乙醚乙醚(2)H2O第18页/共111页 酯酯要要高高温温、高高压压才才能能催催化化加加氢氢。可可被被LiAlH4 还还原原成成醇醇最常用的是金属钠和醇,但一般最常用的是金属钠和醇,但一般不能用不能用NaBH4还原:还原:当当用用NaBH4或或异异丙丙醇醇铝铝作作还还原原剂剂时时,可可使使不不饱饱和和醛醛、酮还原为不饱和醇而酮还原为不饱和醇而不影响碳碳双键不影响碳碳双键:丁醇丁醇 巴豆醇巴豆醇CH3CH=CHCHOH2,NiCH3CH2CH2CH2OHAlOCH(CH
13、3)23(CH3)2CHOH溶剂溶剂CH3CH=CHCH2OHRCOC2H5 RCH2OH +C2H5OHONaC2H5OH第19页/共111页 例例2:肉桂醛肉桂醛 肉桂醇肉桂醇 注注意意:LiAlH4或或NaBH4作作还还原原剂剂时时,均均不不影影响响碳碳碳碳双双键键、三三键键,但但LiAlH4还还原原性性强强,可可对对羧羧酸酸和和酯酯的的羰羰基基还还原原,对对-NO2、-CN等等不不饱饱和和键键还还原原成成-NH2和和-CH2NH2。(P291)醛、酮醛、酮醇醇酸、酯酸、酯酰胺酰胺醇、胺醇、胺NaBHNaBH4 4LiAlHLiAlH4 4NaBHNaBH4 4不反应不反应第20页/共1
14、11页 格氏试剂与醛酮发生加成反应,格氏试剂与醛酮发生加成反应,格氏试剂的烃基加格氏试剂的烃基加到醛酮羰基的碳原子上,而到醛酮羰基的碳原子上,而-MgX部分加到氧原子上,加部分加到氧原子上,加成产物水解生成醇。成产物水解生成醇。利用该反应可制备各种醇:例如,利用该反应可制备各种醇:例如,从甲醛可以得到伯醇,从其他醛可以得到仲醇,从酮可从甲醛可以得到伯醇,从其他醛可以得到仲醇,从酮可以得到叔醇。以得到叔醇。反应必须在醚(例如无水乙醚或四氢呋喃)中进行:反应必须在醚(例如无水乙醚或四氢呋喃)中进行:伯醇伯醇例例1:四、四、从格利雅试剂制备从格利雅试剂制备 甲醛甲醛第21页/共111页例例2:例例3
15、:仲醇仲醇叔醇叔醇醛醛酮酮第22页/共111页制制备备所所需需要要的的醇醇,可可以以从从连连接接醇醇羟羟基基碳碳上上的的三三个个基基团团的的结结构构来来考考虑虑:其其中中一一个个烃烃基基来来自自格格氏氏试试剂剂,另另外外烃基来自醛酮烃基来自醛酮。2-甲基甲基-2-己醇己醇2-甲基甲基-2-己醇己醇正丁基溴正丁基溴化镁化镁丙酮丙酮2-己醇己醇甲基溴化镁甲基溴化镁 利用格利雅试剂,可由利用格利雅试剂,可由简单简单的醇合成的醇合成复杂复杂的醇。的醇。第23页/共111页 实实际际上上许许多多卤卤化化物物是是由由醇醇制制得得,此此外外,水水解解过过程程中中还还有有副副反反应应(消消除除)产产生生烯烯烃
16、烃。所所以以只只有有在在相相应应的的卤烃容易得到时才采用此法:卤烃容易得到时才采用此法:烯丙基氯(烯丙基氯(易从丙烯高温氯化得到易从丙烯高温氯化得到)烯丙醇烯丙醇苄氯(苄氯(甲苯高温氯化甲苯高温氯化)苄醇苄醇五、五、卤烷水解制醇卤烷水解制醇第24页/共111页 低级醇为具有酒味的无色透明液体。低级醇为具有酒味的无色透明液体。C12以上的直链醇为固体。以上的直链醇为固体。低级直链饱和一元醇的沸点比相对分子质量相近的低级直链饱和一元醇的沸点比相对分子质量相近的烷烃的沸点高得多(烷烃的沸点高得多(Why?)?)。10.3 醇的物理性质醇的物理性质(醇分子间氢键缔合醇分子间氢键缔合)第25页/共111
17、页 直链伯醇的沸点直链伯醇的沸点直链伯醇的沸点最高,带支链的醇的沸点要低些,直链伯醇的沸点最高,带支链的醇的沸点要低些,支链越多,沸点越低支链越多,沸点越低。正丁醇正丁醇 异丁醇异丁醇 仲丁醇仲丁醇 叔丁醇叔丁醇沸点:沸点:117.7 108 99.5 82.5 第26页/共111页 甲甲醇醇、乙乙醇醇、丙丙醇醇都都能能与与水水混混溶溶,混混溶溶时时有有热热量量放放出出,并使体积缩小。并使体积缩小。自自正正丁丁醇醇开开始始,随随着着烃烃基基的的增增大大,在在水水中中的的溶溶解解度度降降低低,癸癸醇醇以以上上的的醇醇几几乎乎不不溶溶于于水水,故故高高级级醇醇的的溶溶解解性性质质与与烃烃相相似似(
18、低低级级醇醇是是由由于于氢氢键键,随随着着烃烃基基的的增增大大,烃烃基基部部分分的的范范得得华华力力增增大大,同同时时烃烃基基对对羟羟基基有有遮遮蔽蔽作作用用,阻碍了醇羟基与水形成氢键阻碍了醇羟基与水形成氢键,溶解度降低溶解度降低)。)。醇与水分子间氢键缔合:醇与水分子间氢键缔合:第27页/共111页 多多元元醇醇分分子子中中含含有有两两个个以以上上的的羟羟基基,可可以以形形成成更更多多的的氢氢键键,所所以以分分子子中中所所含含羟羟基基越越多多,沸沸点点越越高高,在在水中的溶解度也越大。水中的溶解度也越大。例:例:乙二醇沸点:乙二醇沸点:197 甘油(丙三醇)沸点:甘油(丙三醇)沸点:290。
19、第28页/共111页 醇的性质主要是由它的官能团(醇的性质主要是由它的官能团(OH)决定的。)决定的。醇的化学反应中,根据键的断裂方式,主要有:醇的化学反应中,根据键的断裂方式,主要有:烃基结构的不同也会影响反应性能,或导致反应历烃基结构的不同也会影响反应性能,或导致反应历程的改变:如分子程的改变:如分子重排重排反应。反应。10.4 醇的化学性质醇的化学性质氢氧氢氧键断裂和键断裂和碳氧碳氧键断裂两种不同类型的反应。键断裂两种不同类型的反应。第29页/共111页 醇与水都含有羟基,都属于极性化合物,具有相似的性醇与水都含有羟基,都属于极性化合物,具有相似的性质:如与活泼金属质:如与活泼金属(Na
20、,K,Mg,Al等等)反应,放出氢气:反应,放出氢气:一、与活泼金属的反应一、与活泼金属的反应醇钠醇钠醇钾醇钾异丙醇铝异丙醇铝可作催化剂和还原剂可作催化剂和还原剂第30页/共111页 液态醇液态醇的酸性强弱顺序:的酸性强弱顺序:醇可以看成是一个比水更弱的酸醇可以看成是一个比水更弱的酸,其其共轭碱共轭碱是强碱是强碱.醇的反应活性为醇的反应活性为:甲醇甲醇 伯醇伯醇 仲醇仲醇 叔醇叔醇 醇醇钠钠遇遇水水就就分分解解成成原原来来的的醇醇和和氢氢氧氧化化钠钠.其其水水解解是是一一可逆反应可逆反应,平衡偏向生成醇的一边平衡偏向生成醇的一边:异丙醇铝和叔丁醇铝是一个很好的催化剂和还原剂异丙醇铝和叔丁醇铝是
21、一个很好的催化剂和还原剂.第31页/共111页这是制备卤烷的重要方法这是制备卤烷的重要方法:二、二、卤烃的生成卤烃的生成(1)醇与)醇与HX作用作用(可逆反应可逆反应)氢卤酸的反应活性:氢卤酸的反应活性:HI HBr HCl如:如:RCH2-OH+HI RCH2I +H2O H2SO4RCH2-OH +HBr RCH2Br+H2ORCH2-OH +HCl RCH2Cl +H2OZnCl2第32页/共111页 由由伯伯醇醇制制备备相相应应的的卤卤烷烷(碘碘烷烷除除外外),),一一般般用用卤卤化化钠钠和和浓硫酸为试剂浓硫酸为试剂:在浓硫酸存在下在浓硫酸存在下,仲醇可发生消除反应生成烯仲醇可发生消除
22、反应生成烯.各种醇与浓各种醇与浓HCl在在ZnCl2(卢卡斯试剂卢卡斯试剂)催化下的反应活性催化下的反应活性:苄醇和烯丙醇苄醇和烯丙醇 叔醇叔醇 仲醇仲醇 伯醇伯醇 甲醇甲醇ROH +NaX RX +NaHSO3 +H2OH2SO4第33页/共111页CH3CH2CH2CH2+HCl CH3CH2CH2CH2+H2OCH3CH2CH3OHCHHClCH3CH2CHCH3lCH2OZnCl2室温室温(25min后出现浑浊后出现浑浊)HCH3C OHCH3CH3HClCH3C ClCH3C3H2O(马上出现浑浊马上出现浑浊)ZnCl2室温室温ZnCl2OHCl(加热才出现浑浊加热才出现浑浊)由由于
23、于卤卤烷烷不不溶溶于于水水,可可通通过过此此反反应应观观察察反反应应中中出出现现浑浑浊或分层的快慢区别浊或分层的快慢区别伯伯,仲仲,叔醇叔醇、苄醇和烯丙醇、苄醇和烯丙醇.卢卡斯试剂卢卡斯试剂分别与伯分别与伯,仲仲,叔醇在常温下作用叔醇在常温下作用:第34页/共111页 重重排排:有有一一些些醇醇(除除大大多多数数伯伯醇醇外外)与与氢氢卤卤酸酸反反应应,时常有重排产物生成,如:时常有重排产物生成,如:Why?重排反应历程重排反应历程:例例1:CH3-C C-CH3CH3HHOHCH3-C-CH2-CH3 CH3ClHCl第35页/共111页 例例2:(主要产物)(主要产物)注注意意:该该反反应应
24、由由于于新新戊戊醇醇 碳碳上上叔叔丁丁基基位位阻阻较较大大,阻阻碍碍了了亲亲核核试试剂剂的的进进攻攻而而不不利利于于SN2反反应应,所所以以反反应应按按SN1历程进行:历程进行:第36页/共111页较不稳定较不稳定较稳定较稳定 反应历程:反应历程:第37页/共111页 大多数大多数伯醇伯醇不发生重排:这是由于它们与氢卤酸的不发生重排:这是由于它们与氢卤酸的反应是按反应是按SN2历程进行的:历程进行的:注意:注意:醇可以与醇可以与PI3(或(或PBr3),),PCl5或或SOCl2反应生反应生成相应的卤烷,而成相应的卤烷,而不发生重排不发生重排:3ROH+PI3 3RI+P(OH)3 (P+I2
25、 或或Br2)ROH+PCl5 RCl+POCl3 +HCl第38页/共111页与硫酸、硝酸、磷酸等也可反应,生成无机酸酯:与硫酸、硝酸、磷酸等也可反应,生成无机酸酯:(酸性酯)(酸性酯)(中性酯)(中性酯)硫硫酸酸与与乙乙醇醇作作用用:硫硫酸酸氢氢乙乙酯酯和和硫硫酸酸二二乙乙酯酯。(烷基化剂:硫酸二甲(烷基化剂:硫酸二甲(乙乙)酯酯,有剧毒有剧毒)三、三、与无机酸的反应与无机酸的反应第39页/共111页 高高级级醇醇的的酸酸性性硫硫酸酸酯酯钠钠盐盐,如如:C12H25OSO2ONa,是是一一种合成洗涤剂种合成洗涤剂.甘油三硝酸酯甘油三硝酸酯是一种炸药是一种炸药;磷酸三丁酯可用作萃取剂和增塑剂
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