重点醇和酚的结构化学性质课件.ppt
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1、第十章 醇和酚,exit,1,谢谢观赏,2019-8-28,重点和难点,重点:醇和酚的结构、化学性质,制备。格氏试剂在合成中的应用难点:醇和酚结构的异同点。,2,谢谢观赏,2019-8-28,第一部分 醇第二部分 酚,本章提纲,3,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质10.2 一元醇的反应10.3 一元醇的制法 10.4 二元醇,第一部分 醇的提纲,4,谢谢观赏,2019-8-28,脂肪烃分子中的氢、芳香族化合物侧 链上的氢被羟基取代后的化合物称为醇。,* 定义:,5,谢谢观赏,2019-8-28, 分类, 按-OH数 目分类:,一元醇:,多元醇:,二元醇:,伯醇:
2、RCH2-OH,叔醇:R3C-OH,仲醇:R2CH-OH, 按烃基结 构分类:,脂环醇:,脂肪醇:,芳香醇:,饱和醇:RCH2-OH,不饱和醇:CH2=CHCH2OH,6,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.1 醇的结构,7,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.1 醇的结构,C-H 109.5 ppm COH 108.9 0C-O 143 ppm HCH 109 0 O-H 96 ppm HCO 1100,8,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.2 醇的命名, 普通命名法:-
3、 一般适合于简单的一元醇。 (烷基的习惯名称+醇),有异构体,按正、异、仲、新、叔等命名,甲醇,环己醇,苯甲醇(苄醇),异丙醇,仲丁醇,叔丁醇,新戊醇,9,谢谢观赏,2019-8-28, 按系统命名法-选择含OH的最长碳链为主链, 从靠近OH的一端 给碳原子编号。 (链上含不饱和键也一样),5-甲基-3-己醇 4-甲基-3-戊烯-2-醇,2, 4, 5-三甲基-3-氯-1-庚醇,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.2 醇的命名,10,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.2 醇的命名,4-丙基-5-己烯-1-醇,3-苯基-2-丙烯醇,3 2 1,
4、2,3-二甲基-2,3-丁二醇,如果有不饱和键-以含-OH和不饱和键的最长碳 链为母体。,如果为多元醇-选择含尽可能多-OH的最长碳链为母体。,11,谢谢观赏,2019-8-28,醇分子之间能形成氢键。 固态,缔合较为牢固。液态,形成氢键和氢键的解离均存在。气态或在非极性溶剂的稀溶液中,醇分子可以单独存在。 由于醇分子之间能形成氢键,沸点较相应分子量的烷烃高。 由于醇分子与水分子之间能形成氢键,三个碳的醇和叔丁醇能与水混溶。,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.3 醇的物理性质,C1C4 -有酒味无色液体C5C11 -有嗅味油状液体C12 以上-固体,12,谢谢观赏,2019-8-2
5、8,醇分子之间能形成氢键。 固态,缔合较为牢固。液态,形成氢键和氢键的解离均存在。气态或在非极性溶剂的稀溶液中,醇分子可以单独存在。 由于醇分子之间能形成氢键,沸点较相应分子量的烷烃高。 由于醇分子与水分子之间能形成氢键,三个碳的醇和叔丁醇能与水混溶。,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.3 醇的物理性质,C1C4 -有酒味无色液体C5C11 -有嗅味油状液体C12 以上-固体,13,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.3 醇的物理性质,C1C4 -有酒味无色液体C5C11 -有嗅味油状液体C12 以上-固体,一些一元醇的物理性质请看教材227
6、页表10-1,14,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.3 醇的物理性质,10.1.3.1 沸点, 比相应烃、卤代烃高,正丁醇 b.P. 117异丁醇 b.P. 108仲丁醇 b.P. 99.5叔丁醇 b.P. 82,15,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.3 醇的物理性质,10.1.3.2 溶解度,10.1.3.3 密度,烷醇密度大于烷烃,但小于 1 g/ml。芳香醇的密度大于 1 g/ml。,16,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.3 醇的物理性质,10.1.3.4
7、波谱特性,17,谢谢观赏,2019-8-28,10.1 醇的结构、命名和物理性质,10.1.3 醇的物理性质,10.1.3.4 波谱特性,18,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,一元醇的反应性能分析,氧化反应,取代反应,脱水反应,酸性(被金属取代),形成氢键形成 盐,金,羊,19,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,10.2.1 酸碱反应,10.2.1.1 酸性,一元醇有微弱酸性,羟基上的孤对电子能接受质子,又有一定的碱性。,H2O CH3OH CH3CH2OH (CH3)2CHOH (CH3)3COHpKa 15.7 15.5 15.9 18 19.2,
8、20,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,10.2.1 酸碱反应,10.2.1.1 酸性, 不同类型的醇溶剂化程度不同,烷基负离子的稳定性也不同。溶剂化作用使负电荷分散,而使RO-稳定。溶剂化程度高,稳定性也高。 叔醇 仲醇 伯醇,1oROH负离子空阻小,溶剂化作用大。,3oROH负离子空阻大,溶剂化小。,21,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,10.2.1 酸碱反应,10.2.1.1 酸性, 醇的酸性很弱,但是电离平衡的存在足以它氘代水之间发生同位素交换。 ROH + H2O ROD + HOD, 醇分子中烷基上的氢被卤素原子取代,其酸性增加。原因是诱导
9、效应。,22,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,10.2.1 酸碱反应,10.2.1.2 与碱金属反应, 醇的酸性很弱,只能与钠、钾、镁、铝等活泼性金属生成反应 R-OH + Na RO Na + H2,不同类型的醇与金属的反应速率为:伯醇 仲醇 叔醇,-,+,醇钠,醇金属的碱性强弱次序为:R3CO R2CHO RCH2O,-,-,-,醇金属既是强碱又是亲核试剂。醇金属遇水迅速分解:例如:,23,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,10.2.1 酸碱反应,10.2.1.3 碱性, 醇分子中羟基氧原子上有孤电子对,能从强酸接受质子生成洋烟。醇的碱性与水相近。
10、, 醇在亲核取代反应中可以作为亲核试剂,但亲核能力较弱。, 醇还能够与Lewis酸生成洋烟。,24,谢谢观赏,2019-8-28,醇和氢卤酸作用生成卤代烃,ROH + HX RX + H2O,10.2 一元醇的反应,10.2.2 转化成卤代烃,25,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应, 反应速度与烃基结构有关:,HCl + ZnCl2 -卢卡斯试剂(Lucas)可鉴别伯仲叔醇,10.2.2 转化成卤代烃,26,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,10.2.2 转化成卤代烃,叔丁醇与盐酸的反应与叔丁基氯的水解一样,也是 SN1反应,27,谢谢观赏,2019-8
11、-28,10.2 一元醇的反应,10.2.2 转化成卤代烃,伯醇与氢卤酸的反应必须加热,或在其他的条件协同作用下才能进行。,28,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,10.2.2 转化成卤代烃,伯醇与氢卤酸的反应机理为。,29,谢谢观赏,2019-8-28,反应机理可能为SN2或 SN1,实验事实表明有时发生重排。,86% 14%,将干燥的卤化氢气体通入仲醇就可以得到。,10.2 一元醇的反应,10.2.2 转化成卤代烃,30,谢谢观赏,2019-8-28,10.2 一元醇的反应,10.2.2 转化成卤代烃,在羟基所在碳原子上有环烷基是,重排生成扩环产物。,醇与氯化亚砜(SO
12、Cl2)反应生成氯代烃时,重排产物比较少。,缺点:若对生成的酸性气体处理不利会造成环境污染; 只适合制备氯代烷。,31,谢谢观赏,2019-8-28,(1)常用的卤化试剂,(3)适用范围,(2)反应方程式,PCl5 、PCl3 、 PBr3 、 P + I2 PI3,3ROH + PBr3 3RBr + H3PO4,5ROH + PX5 RX + HX + POX3,主要应用于1oROH, 2oROH 转化为卤代烷。3oROH很少使用。,10.2 一元醇的反应,10.2.2 转化成卤代烃,溴代烃的其它制备方法:,32,谢谢观赏,2019-8-28,10.2.3 转变成烯烃,醇的失水反应总是在酸
13、性条件下进行的。 常用的酸性催化剂是:H2SO4, KHSO4 , H3PO4 , P2O5 .,醇在强酸的作用下脱水形成烯烃。,10.2 一元醇的反应,33,谢谢观赏,2019-8-28,10.2.3 转变成烯烃,酸碱反应,消除反应,-H+,H+,H+,-H+,-H2O,慢,H2O,一、反应机理为 E1 :,10.2 一元醇的反应,从速控步骤看: V三级醇 V二级醇 V一级醇,反应是可逆的。,34,谢谢观赏,2019-8-28,90OC,H2SO4(46%),90%,10%,+,当反应可能生成不同的烯烃异构体时,总是倾向于生成取代基较多的烯烃。 -符合扎依采夫规则,二、 醇失水的区域选择性-
14、符合扎依切夫规则,10.2.3 转变成烯烃,10.2 一元醇的反应,35,谢谢观赏,2019-8-28,三、 醇失水反应中的双键移位、重排,CH3CH2CH2CH2OH,CH3CH=CHCH3 + CH3CH2CH=CH2,H2SO4(75%),140o C,双键移位产物为主,反型为主。,(CH3)3CCHCH3,(CH3)2CC=CH2 + (CH3)2C=C(CH3) 2,H+,OH,重排产物(33%) 重排产物(64%),当可以发生重排时,常常以稳定的重排产物为主要产物。,+ (CH3)3CCH=CH2,非重排产物(3%),CH3,醇失水生成的烯烃有顺反异构体时,主要生成E型产物。,10
15、.2.3 转变成烯烃,10.2 一元醇的反应,36,谢谢观赏,2019-8-28,10.2.4 氧化成醛酮,ROH 产物,氧化剂反应条件,RCH2OH RCHO RCOOH,R2CHOH,+ HCOOH,H+,R2C=CH2,氧化剂,氧化剂,氧化剂,氧化剂,氧化反应一般都是在溶剂中进行的。,10.2 一元醇的反应,37,谢谢观赏,2019-8-28,实 例,CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CHO,CuCrO4,300-345oC,CuCrO4,250-345oC,10.2.4 氧化成醛酮,10.2 一元醇的反应,此氧化剂对环境有很大的污染,所以一般不用。,38,谢谢观赏,201
16、9-8-28,实 例,10.2.4 氧化成醛酮,10.2 一元醇的反应,39,谢谢观赏,2019-8-28,醇各类氧化反应的总结-1,氧化剂 一级醇 二级醇 三级醇 特点和说明,KMnO4 冷,稀,中性,酸性,碱性,K2Cr2O7,4050%H2SO4,醛 酸 酮 小分子酸,酮 酸性条件,稀HNO3 浓,醛 酸,酸 酮 小分子酸,酮 酸性条件,环醇 环酮 环醇 酮 、酸,酸 酮 小分子酸,酮,40,谢谢观赏,2019-8-28,10.3 一元醇的制备,1 、羰基化合物的还原2 、格氏试剂合成法3 、烯烃的水合(羟汞化-去汞反应)4 、卤代烃的水解,41,谢谢观赏,2019-8-28,1. 催化
17、氢化,10.3.1 羰基化合物的还原,10.3 一元醇的制备,42,谢谢观赏,2019-8-28,10.3.1.1 醛酮的还原,10.3.1 羰基化合物的还原,10.3 一元醇的制备,分子中的硝基和独立双键不受影响,醛酮可以被氢化氯锂或硼氢化钠还原,用NaBH4还原时,反应在醇溶液中进行。,43,谢谢观赏,2019-8-28,10.3.1.1 醛酮的还原,10.3.1 羰基化合物的还原,10.3 一元醇的制备,用LiAlH4还原时,反应要在无水溶剂中进行。,44,谢谢观赏,2019-8-28,LiAlH(OBu-t)3的还原能力低于LiAlH4,例如它不还原酯基。LiAlH4不能在质子性溶剂中
18、使用。,10.3.1.1 醛酮的还原,10.3.1 羰基化合物的还原,10.3 一元醇的制备,LiAlH(OBu-t)3,0-5o C,H2O,醛酮催化氢化也能生成醇。,45,谢谢观赏,2019-8-28,10.3.1.2 羧酸和羧酸酯的还原,10.3.1 羰基化合物的还原,10.3 一元醇的制备,46,谢谢观赏,2019-8-28,10.3.2 用Grignard 试剂合成,10.3 一元醇的制备,Grignard 试剂与羰基化合物迅速起放热反应,生成新的碳-碳键,加成产物水解后得到醇。,用不同的羰基化合物可以得到不同的醇。,47,谢谢观赏,2019-8-28,10.3.2 用Grignar
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