醚和环氧化物课件.ppt

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1、醚和环氧化物第1页，此课件共24页哦第一节醚和环氧化合物的命名第一节醚和环氧化合物的命名醚醚(ethers):简单醚简单醚:乙醚乙醚(diethyl ether)混醚混醚:甲基叔丁醚甲基叔丁醚(tert-butyl methyl ether)环醚：环醚：四氢呋喃四氢呋喃(THF)1,4二氧六环二氧六环 环氧化合物：环氧化合物：(epoxides)环氧乙烷环氧乙烷(ethylene oxide)第2页，此课件共24页哦简单醚：简单醚：“二二”“烃基烃基”“醚醚”二甲醚（甲醚）二甲醚（甲醚）(dimethyl ether)二苯醚二苯醚(diphenol ether)对于烃基部分简单的混醚：烃基对于

2、烃基部分简单的混醚：烃基 烃基烃基 “醚醚”，“优先优先”的烃基放在后面，的烃基放在后面，芳基放在前面。芳基放在前面。甲乙醚甲乙醚(ethyl methyl ether)甲基叔丁醚甲基叔丁醚(tert-butyl methyl ether)乙基乙烯基醚乙基乙烯基醚苯甲醚（茴香醚）苯甲醚（茴香醚）(anisole)第3页，此课件共24页哦对于结构复杂的醚：较大的烃基作为母体，烃氧基作对于结构复杂的醚：较大的烃基作为母体，烃氧基作为取代基为取代基。2甲氧基戊烷甲氧基戊烷(2-methoxypentane)4乙氧基甲苯乙氧基甲苯 环氧化合物：环氧某烃环氧化合物：环氧某烃1,2环氧丙烷环氧丙烷(pro

3、pylene oxide)环氧乙烷环氧乙烷(ethylene oxide)3氯氯1,2环氧丙烷环氧丙烷 环氧氯丙烷环氧氯丙烷第4页，此课件共24页哦环醚：按杂环化合物命名环醚：按杂环化合物命名四氢呋喃四氢呋喃(THF)1,4二氧六环二氧六环 二二 烷烷多元醚命名时，首先写出多元醇的名称，再写出另多元醚命名时，首先写出多元醇的名称，再写出另一部分烃基的数目和名称，最后加上一部分烃基的数目和名称，最后加上“醚醚”字。字。乙二醇二乙醚乙二醇二乙醚第5页，此课件共24页哦第二节醚和环氧化合物的结构第二节醚和环氧化合物的结构一、一、醚的结构醚的结构O:sp3 杂化杂化乙醚分子的球棍模型乙醚分子的球棍模型

4、二、二、环氧化合物的结构环氧化合物的结构三元环具有较大的环张力三元环具有较大的环张力第6页，此课件共24页哦第三节第三节 醚的物理性质和光谱性质醚的物理性质和光谱性质醚的沸点比相应分子量的醇低醚的沸点比相应分子量的醇低(正丁醇正丁醇m.p.117.3,乙醚乙醚34.5）。其原因是由于醚分子中氧原子的两边）。其原因是由于醚分子中氧原子的两边均为烃基，没有活泼氢原子，醚分子之间不能产生均为烃基，没有活泼氢原子，醚分子之间不能产生氢键。氢键。醚同相同碳原子的醇在水中的溶解度相近。因为醚分醚同相同碳原子的醇在水中的溶解度相近。因为醚分子中氧原子仍能与水分子中的氢原子生成氢键。子中氧原子仍能与水分子中的

5、氢原子生成氢键。一、一、醚的物理性质醚的物理性质二、二、醚的光谱性质醚的光谱性质IR:CO 1200 1050cm-11H NMR:3.4 4.0第7页，此课件共24页哦波数波数/cm-1 T%正丙醚的红外光谱图正丙醚的红外光谱图T/%第8页，此课件共24页哦a 3.37b 1.59c 0.93 正丙醚的核磁共振谱图正丙醚的核磁共振谱图第9页，此课件共24页哦一种一种Lewis碱碱 pKb 17.5第四节第四节 醚和环氧化合物的化学性质醚和环氧化合物的化学性质一、一、盐的生成盐的生成 醚都能溶解于冷的强酸中。由于醚链上的氧原醚都能溶解于冷的强酸中。由于醚链上的氧原子具有未共用电子对，能接受强酸

6、中的子具有未共用电子对，能接受强酸中的H+而生成而生成盐，盐，一旦生成即溶于冷的浓酸溶液中。烷烃不与冷的浓一旦生成即溶于冷的浓酸溶液中。烷烃不与冷的浓酸反应也不溶于其中。所以用此反应可区别烷烃和酸反应也不溶于其中。所以用此反应可区别烷烃和醚。醚。与强酸作用生成与强酸作用生成 盐：盐：分离与提纯醚分离与提纯醚第10页，此课件共24页哦由于醚键上的氧原子带有未共享电子对，所以醚由于醚键上的氧原子带有未共享电子对，所以醚是一种是一种Lewis碱，能和三氟化硼等碱，能和三氟化硼等Lewis酸络合生成络酸络合生成络合物。合物。Lewis酸是一个电子接受体，如酸是一个电子接受体，如BF3分子中分子中B有有

7、空轨道，可与多电子的碱性物质结合形成络合物。空轨道，可与多电子的碱性物质结合形成络合物。是一种常用的催化剂。虽然起催化作用的是是一种常用的催化剂。虽然起催化作用的是BF3，但它是气体（但它是气体（b.p.-101），直接使用有困难，故常），直接使用有困难，故常将它配成乙醚溶液使用。将它配成乙醚溶液使用。第11页，此课件共24页哦二、二、酸催化碳酸催化碳氧氧键键断裂断裂在较高温度下，强酸能使醚链断裂，使醚链断在较高温度下，强酸能使醚链断裂，使醚链断裂最有效的试剂是浓裂最有效的试剂是浓HI或或HBr。烷基醚断裂后生成卤。烷基醚断裂后生成卤代烷和醇，而醇有可以进一步与过量的代烷和醇，而醇有可以进一步

8、与过量的HX作用形成卤作用形成卤代烷。代烷。I 与与 盐发生盐发生SN2反应反应首先生成首先生成 盐盐第12页，此课件共24页哦(CH3)3COCH3SN1反应反应如果有过量的酸存在，则开始生成的醇即转为卤如果有过量的酸存在，则开始生成的醇即转为卤代烃。代烃。第13页，此课件共24页哦混醚与混醚与HI反应时，一般是较小的烷基生成卤代烷，反应时，一般是较小的烷基生成卤代烷，较大的烷基生成醇。较大的烷基生成醇。带有芳基的混醚与带有芳基的混醚与HI反应时，通常生成卤代烷和反应时，通常生成卤代烷和酚。酚。这是因为氧原子和芳环之间的键由于这是因为氧原子和芳环之间的键由于p-共轭结合得共轭结合得较牢，而烷

9、基没有这种效应。为较牢，而烷基没有这种效应。为SN2反应，反应，I 易进攻空间易进攻空间位阻小的碳原子。位阻小的碳原子。两个烃基都是芳基的醚，其醚键非常稳定，不易两个烃基都是芳基的醚，其醚键非常稳定，不易断裂，如二苯醚，可作为热载体。断裂，如二苯醚，可作为热载体。第14页，此课件共24页哦三、三、过氧化物的生成过氧化物的生成低级醚在放置过程中，因为与空气接触，会慢慢地低级醚在放置过程中，因为与空气接触，会慢慢地被氧化成过氧化物。被氧化成过氧化物。过氧化物不稳定，遇热容易分解，发生强烈爆炸。在蒸馏过氧化物不稳定，遇热容易分解，发生强烈爆炸。在蒸馏醚时注意不要蒸干，以免发生爆炸事故。醚时注意不要蒸

10、干，以免发生爆炸事故。检验醚中是否有过氧化物的方法，取少量乙醚，将检验醚中是否有过氧化物的方法，取少量乙醚，将碘化钾的醋酸溶液碘化钾的醋酸溶液(或水溶液或水溶液)加入醚中，震荡若有碘游加入醚中，震荡若有碘游离出来，离出来，(I 与过氧化物反应生成与过氧化物反应生成I2），溶液显紫色或棕），溶液显紫色或棕红色，就表明有过氧化物存在。或用硫酸亚铁和硫氰化红色，就表明有过氧化物存在。或用硫酸亚铁和硫氰化钾（钾（KSCN）混合物与醚振荡，如有过氧化物存在，）混合物与醚振荡，如有过氧化物存在，会显红色。会显红色。第15页，此课件共24页哦除去过氧化物的方法是在蒸馏以前，加入适量还除去过氧化物的方法是在蒸

11、馏以前，加入适量还原剂如原剂如5%的的FeSO4于醚中，使过氧化物分解。为了于醚中，使过氧化物分解。为了防止过氧化物的形成，市售绝对乙醚中加有防止过氧化物的形成，市售绝对乙醚中加有0.05ppm二乙基氨基二硫代甲酸钠作抗氧化剂。二乙基氨基二硫代甲酸钠作抗氧化剂。四、四、环氧乙烷的反应环氧乙烷的反应 在酸催化下，环氧化合物发生亲核取代反应，开环生在酸催化下，环氧化合物发生亲核取代反应，开环生成成 2取代乙醇：取代乙醇：第16页，此课件共24页哦 不对称的环氧化合物在酸催化下，发生不对称的环氧化合物在酸催化下，发生SN2反应，反应，Nu:优先进攻取代较多的优先进攻取代较多的C原子：原子：工业上制备

12、乙二醇的方法工业上制备乙二醇的方法第17页，此课件共24页哦反应具有反应具有SN1的性质，反式开环的性质，反式开环 在碱催化下，环氧化合物发生在碱催化下，环氧化合物发生SN2反应开环：反应开环：第18页，此课件共24页哦一乙醇胺一乙醇胺二乙醇胺二乙醇胺三乙醇胺三乙醇胺 不对称的环氧化合物在碱催化下，发生不对称的环氧化合物在碱催化下，发生SN2反应，反应，Nu:优先进攻取代较少的优先进攻取代较少的C原子：原子：第19页，此课件共24页哦 空间效应决定碱性开环方向；电子效应决定酸性空间效应决定碱性开环方向；电子效应决定酸性开环方向。开环方向。五、环氧化合物与五、环氧化合物与Grignard试剂的反

13、应试剂的反应 环氧化合物与环氧化合物与Grignard试剂发生亲核取代反应，生成试剂发生亲核取代反应，生成增加增加2个个C原子的伯醇：原子的伯醇：第20页，此课件共24页哦 不对称的环氧化合物与不对称的环氧化合物与Grignard试剂作用，属于碱试剂作用，属于碱催化下的开环反应，试剂进攻取代较少的催化下的开环反应，试剂进攻取代较少的C原子：原子：(60%)第五节第五节大环多醚大环多醚冠醚（冠醚（Crownethers）它们的结构特征是分子中具有（它们的结构特征是分子中具有（OCH2CH2）n重复单位。由于它们的形状似皇冠，故统称冠醚。重复单位。由于它们的形状似皇冠，故统称冠醚。这类化合物命名法

14、一般为这类化合物命名法一般为x-冠冠-y，其中的，其中的x是是代表环上原子的总数，代表环上原子的总数，y字代表氧原子总数。字代表氧原子总数。第21页，此课件共24页哦 冠醚的重要特点是具有特殊的络合能力，因此根据冠醚的重要特点是具有特殊的络合能力，因此根据环中间的空穴大小，可以与不同离子络合，如环中间的空穴大小，可以与不同离子络合，如12-冠冠4可以络合可以络合Li+，但不能络合，但不能络合K+；而；而18-冠冠6可以络合可以络合K+，但不络合，但不络合Li+或或Na+。冠醚的另一个特点是可与许多有机物互溶。这点在有冠醚的另一个特点是可与许多有机物互溶。这点在有机合成上也很有用，因为有机合成常

15、用无机试剂，而有机机合成上也很有用，因为有机合成常用无机试剂，而有机物与无机物常常找不到一个共同适合的溶剂，从而影响反物与无机物常常找不到一个共同适合的溶剂，从而影响反应顺利地进行，冠醚在这方面可以起到很突出的作用。应顺利地进行，冠醚在这方面可以起到很突出的作用。第22页，此课件共24页哦这是由于该醚能与这是由于该醚能与K+络合，使高锰酸钾能以络合物形络合，使高锰酸钾能以络合物形式溶于环己烯中，使氧化剂能很好地和反应物接触。因而式溶于环己烯中，使氧化剂能很好地和反应物接触。因而氧化反应速率大大加快。产率也大为提高，在这个反应中氧化反应速率大大加快。产率也大为提高，在这个反应中冠醚实际上是促使氧化剂由水转移到有机相，是相转移剂。冠醚实际上是促使氧化剂由水转移到有机相，是相转移剂。所以冠醚被称为相转移催化剂所以冠醚被称为相转移催化剂。第23页，此课件共24页哦冠醚毒性大，价钱高。制备：冠醚毒性大，价钱高。制备：Williamson法法第24页，此课件共24页哦