第九章醇、酚、醚课件.ppt
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1、有机化学,醇酚醚,1,第八章醇、酚、醚,有机化学,醇酚醚,2,第一部分 醇,8.1 醇的结构、分类和命名8.2 醇的制法8.3 醇的物理性质8.4 醇的化学性质8.5 重要的醇,有机化学,醇酚醚,3,第二部分 酚,8.6 酚的结构、分类和命名8.7 酚的制法8.8 酚的物理性质8.9 酚的化学性质8.10 重要的酚,有机化学,醇酚醚,4,第三部分 醚,8.11 醚的结构、分类和命名8.12 醚的制法8.13 醚的物理性质8.14 醚的化学性质8.15 重要的醚8.16 醇酚醚小结,有机化学,醇酚醚,5,8.1 醇的结构、分类和命名,8.1.1 醇的结构醇的官能团是羟基(OH),一般羟基连在饱和
2、碳(sp3)原子上的叫醇,极少数也有连在不饱和碳(sp2)上,如烯醇,但该结构极不稳定,易重排成羰基化合物。醇可看作是H2O分子中的一个H原子被烷基取代后的衍生物。,有机化学,醇酚醚,6,醇的结构,在甲醇分子中,C,O均采用sp3杂化方式,O,不等性sp3杂化,其未充满的轨道分别与C的sp3轨道及H的1s成键,故C-O-H键角约109。,由于O原子的电负性比C原子强,因此氧原子上的电子云密度较高,而碳原子上的电子云密度较低,这使得醇分子具有较强的极性,是一常用的极性有机溶剂,另外醇的-OH也有特殊的反应活性,所以,醇是有机合成中的一种重要的基础原料。醇的性质主要体现在其官能团羟基上。,有机化学
3、,醇酚醚,7,8.1.2 醇的分类,按烃基分类 饱和醇 饱和烃基 环己醇 不饱和醇 不饱和烃基 烯丙醇 芳醇 分子中含苯环 苯甲醇(苄醇),按羟基连碳原子分类 伯醇 羟基与伯碳相连 正丁醇 第一醇 仲醇 羟基与仲碳相连 仲丁醇 第二醇 叔醇 羟基与叔碳相连 叔丁醇 第三醇,按羟基的数目分类 一元醇 有一个羟基 乙醇 二元醇 有二个羟基 乙二醇 多元醇 有二个以上羟基 丙三醇,有机化学,醇酚醚,8,8.1.3 醇的命名,结构简单的醇可用习惯法或衍生物法来命名。1.习惯命名法 适合低级一元醇,只需在相应烃基名后加“醇”即可。异构体分别用正、异、仲、叔、新等来表示其结构。如:,有机化学,醇酚醚,9,
4、2.衍生物命名法,以甲醇为母体,其它醇看作是甲酸的烃基衍生物。如:,有机化学,醇酚醚,10,3.系统命名法,选主链选连有羟基的最长碳链为主链,主链上各种支链作为取代基(如烷基、芳基、卤素、脂环基等)。命名按主链中的碳原子数称“X 醇”。羟基的位置如不在 1 位 则 应标出位置。环醇要按环中碳原子数叫“环 X 醇”。,丁醇,2-丁醇,环己醇,有机化学,醇酚醚,11,系统命名法,主链编号开链醇应从靠近羟基的一侧开始编号,使羟基有最小的位置,环醇则从连有羟基的碳原子开始编号。,3甲基2戊醇,3甲基环己醇,5 甲基 3 己醇,有机化学,醇酚醚,12,系统命名法,分子中含不饱和键 选主链时则选含不饱和键
5、并连有羟基的最长碳链为主链,优先羟基编号,命名时主链碳数体现在不饱和烃的名称中,最后标出羟基的位置。例:,4丙基5己烯1醇,4甲基5己烯2醇,2丁炔1醇,有机化学,醇酚醚,13,系统命名法,含有芳基一般将苯基看作取代基。,苯(基)甲醇,1苯乙醇,3-苯基-2-丙烯-1-醇,有机化学,醇酚醚,14,系统命名法,多元醇羟基数目用中文二、三、四表示,位置用1,2,3表示,位次间用逗号隔开。,有机化学,醇酚醚,15,练习,2-甲基-4-苯基-3-戊醇,5-甲基-2-乙基环己醇,4-甲基-4-戊烯-2-醇,2,3 二巯基丙醇,有机化学,醇酚醚,16,8.2 醇的制法,8.2.1 烯烃的酸催化水合法烯烃水
6、合法有直接水合法和间接水合法两种。8.2.1.1 直接水合法 以磷酸为催化剂,8.2.1.2 间接水合法,此两种方法若用不对称烯烃反应,遵守马氏规则。,有机化学,醇酚醚,17,醇的制法,8.2.1.3 硼氢化氧化法,此反应表现虽是反马氏加成,氢加在了含氢少的碳上。实质上由于硼烷中的氢是负氢,所以仍是按马氏规则加成的,此法多用于制伯醇,而直接、间接水合法只能用乙烯制伯醇,所以此法可制用其它法无法制得的伯醇。,有机化学,醇酚醚,18,醇的制法,8.2.2 卤代烃的水解伯卤烃和仲卤烃水解时常需要碱的水溶液,而叔卤烃、烯丙基卤代烃、苄基卤代烃用水就可以水解,副反应是消除反应(尤其是叔卤烃),但氯乙烯、
7、卤苯由于存在p-共轭而使卤原子非常不活泼,所以它们不能水解。,有机化学,醇酚醚,19,醇的制法,8.2.3 从醛、酮、酯等羰基化合物还原方法有:以Ni、Pt、Pd、CuCr氧化物等作催化剂催化加氢,也可采用化学还原剂(四氢化铝锂、硼氢化钠等)还原。,有机化学,醇酚醚,20,醇的制法,另外,还可用四氢化铝锂、硼氢化钠及异丙醇铝等化学还原剂还原。四氢化铝锂能还原羧酸,其它如硼氢化钠则不能还原羧酸,还原羧酸还可用金属钠和乙醇来还原。如:,这些还原剂均可还原醛酮,但与催化氢化不同的是,它们不会还原醛酮中的双键。如:肉桂醛的还原。,有机化学,醇酚醚,21,醇的制法,8.2.4 格氏试剂与醛、酮及羧酸酯反
8、应共同点:反应物均含有羰基。在卤烃一章介绍过格氏试剂与活泼氢的反应,实际上制醇才是格氏试剂的第一个重要用途。,它还可与酮或羧酸酯反应,常得到叔醇。,制伯醇,有机化学,醇酚醚,22,8.3 醇的物理性质,直链饱和一元醇中,小于C4的醇是有酒精味的液体,C5C11的醇是有特殊气味的油状液体,C12以上是蜡状固体。醇的沸点随分子量的增加,沸点升高,一般每增加一个碳,沸点约升高1820。同碳数的醇,支链越多,沸点越低。如:C4醇 正丁醇 异丁醇 叔丁醇 沸点()117.3 107.9 82.2随碳链的增长,-OH在分子中所占比例减小,相邻两醇的沸点差也变小。,有机化学,醇酚醚,23,8.3 醇的物理性
9、质,低级醇中的OH可互相形成分子间氢键,故比相应分子量的烷烃的沸点要高很多。如:名称 甲醇 乙烷 乙醇 丙烷分子量 32 30 46 44沸点 65-88.9 78.5-42.2低级醇可与水以任意比混溶,分子量增加,溶解度迅速下降,其原因是碳原子数增加,水溶性的OH在醇中所占比例减小,而脂溶性的烷基的比例却增加,故溶解度减小。,有机化学,醇酚醚,24,8.4 醇的化学性质,醇的化学性质主要由醇中的OH决定,在醇分子中,CO及OH键均是极性共价键,容易受到试剂的进攻而发生反应。C上的H由于受到OH的影响,也具有一定的活性,可发生一些反应。,O-H键断键,与活泼金属的反应及酯化反应。,C-O键断键
10、,羟基被取代的反应及脱水反应。,H上的反应,氧化、脱氢和卤代反应。,有机化学,醇酚醚,25,8.4.1 与活泼金属的反应(酸性),由于O-H键的极性,使得-OH上的氢可作为氢离子而离解,可与一些活泼金属反应。,乙醇:pKa=16,水:pKa=15.7。醇的酸性比水要弱,与金属钠的反应和缓,放出的热量不能使钠熔化或燃烧。据酸碱理论,醇的酸性比水弱,则醇的共轭碱RONa的碱性比水的共轭碱NaOH的碱性强。所以,醇钠是强碱,白色固体,可溶于醇,遇水即分解。,醇还可与其他活泼金属,如Mg、K、铝汞齐等反应,生成醇钾、醇镁及醇铝等,这些试剂中的烷氧基负离子常用作非水介质中的亲核试剂。,有机化学,醇酚醚,
11、26,8.4.2 羟基被卤原子取代的反应,1.醇与HX的反应卤烃该方法是工业上及实验室中制备卤烃的一种方法。,此反应可逆,改变反应条件,可使平衡向左或向右移动,得到想要的产物,一般是采用蒸馏的方法,使生成的低沸点卤烃不断地从反应体系中蒸馏出来,这样卤烃的浓度总是保持较低的水平,反应可持续向右并趋于完成。氢卤酸的活性:HI HBr HCl醇的活性:苄醇、烯丙醇叔醇仲醇伯醇,有机化学,醇酚醚,27,8.4.2 羟基被卤代的反应,2.卢卡斯反应醇与HCl的反应较困难,一般是卢卡斯(Lucas)试剂(无水ZnCl2用浓HCl溶解)与醇作用,可较容易发生反应。卢卡斯试剂与叔醇反应最快、仲醇次之、伯醇最慢
12、并需加热。,有机化学,醇酚醚,28,卢卡斯反应,此反应中生成的氯代烷不溶于水,而呈现混浊分层的现象。可根据混浊分层的快慢来区别伯、仲、叔醇。这是用化学方法区别伯、仲、叔醇的最简单的一个方法,此反应亦称卢卡斯反应。仲、叔醇与卤化氢的反应(SN1),有正碳离子中间体生成,有时有重排产物产生,有时大部分是重排产物。例:,所以,制2-甲基-3-溴丁烷不能用3-甲基-2-丁醇与HBr反应,在这种情况下,应使用卤化磷或亚硫酰氯等试剂。,有机化学,醇酚醚,29,8.4.2 羟基被卤代的反应,3.醇与PX3、PX5或SOCl2的反应在实验室中制备卤烃,醇与PX3、PX5或SOCl2反应是常用的方法。溴代常用P
13、Br3,氯代使用PCl5,碘代则用红磷与碘混合。,此反应中,卤烃不会是分子重排产物,但用叔醇反应产率较低,此时可用亚硫酰氯来反应。,产物中HCl和SO2均是气态,产物不用分离,反应速率大,100%反应,且不会有瓦尔登构型翻转产物,但不适于制低沸点的氯代烷烃。,有机化学,醇酚醚,30,8.4.3 脱水反应,醇可发生分子内或分子间的脱水反应。分子内脱水成烯,分子间脱水成醚。1.分子内脱水 醇与强酸(浓硫酸或浓磷酸)共热,脱去一分子水,生成烯烃,反应是消除反应,消除方向遵守扎伊采夫规则。,此反应除用浓硫酸,还可用浓磷酸或Al2O3作脱水剂。浓硫酸在反应中起脱水及吸水的作用。如:,有机化学,醇酚醚,3
14、1,8.4.3 脱水反应,2.分子间脱水在同样的催化剂作用下,醇还可分子间脱水成醚。,分子间与分子内脱水的反应只是反应温度不同,其它都相同,它们互为竞争反应。一般在高温下,有利于分子内脱水成烯;在较低温度下,有利于分子间脱水成醚。相对来讲,影响醇脱水产物的主要因素是醇的结构。叔醇脱水基本上只能得到烯烃,低分子量的伯醇则相对容易发生分子间脱水生成醚。,有机化学,醇酚醚,32,8.4.3 脱水反应,3.(分子内)脱水反应的特点:分子内脱水的反应活性:叔醇仲醇伯醇此顺序与相应结构的正碳离子的稳定性顺序一致。脱水方向与卤烃脱卤化氢一样符合扎伊采夫规则,即从含氢少的C上脱去氢原子。因有正碳离子中间体生成
15、,一些结构合适的伯醇、仲醇在脱水过程中会发生碳骨架的变化重排。例如:3,3二甲基2丁醇的脱水反应。,有机化学,醇酚醚,33,8.4.3 脱水反应,有机化学,醇酚醚,34,8.4.3 脱水反应,醇的分子间脱水反应是SN反应机理,甲醇、伯醇按SN2机理,仲、叔醇按SN1机理,而且用此方法制醚与醇分子内脱水成烯是一竞争反应,用仲、叔醇反应不易得到醚,只有低级伯醇才易发生分子间脱水形成醚。,有机化学,醇酚醚,35,8.4.4 酯化反应,醇与含氧酸或其酸酐、酰氯反应,都可生成酯。1.醇或多元醇与无机酸(如:H2SO4、H3PO4、HNO3)等共热,可制得相应的酯。如:,甘油与混酸共热可制得三硝酸甘油酯(
16、硝化甘油),是较常用的有机炸药,非常敏感,受热、受撞击即发生猛烈的爆炸(诺贝尔),通常与锯末、硅藻土混合制成甘油炸药(较稳定)。,有机化学,醇酚醚,36,8.4.4 酯化反应,为了增加燃速和填装方便,常挤压成柱状颗粒后填入弹壳中,另外,硝化甘油也是心血管扩张药,可扩张冠状动脉,增加心脏自身供血量,缓解心绞痛,是治疗心脏病的一种常用药物。制备磷酸酯常用醇与磷酰氯(三氯氧磷)反应。如:,此类化合物中的一些化合物,如脂肪醇的磷酸三酯,常用作织物阻燃剂、塑料增塑剂;高级脂肪醇的单或双磷酸酯可用作表面活性剂、抗静电剂和柔软剂。,有机化学,醇酚醚,37,8.4.4 酯化反应,2.有机酸酯醇与有机酸、酸酐或
17、酰氯反应生成羧酸酯,但醇与有机羧酸的反应多需要催化剂。,此类反应需长时间反应,大多数羧酸酯具有香味,是比较常用的香料(如乙酸乙酯,水果香味,乙酸乙异戊酯,香蕉香味)。另外羧酸酯热解是制备高纯度烯烃的工业方法。,有机化学,醇酚醚,38,8.4.5 氧化和脱氢,醇分子中与羟基直接相连的C上的H原子由于受-OH的影响,使H较活泼,容易发生氧化或脱氢生成羰基化合物。伯醇、仲醇的蒸气在高温下通过高活性铜(或银、镍)催化剂,发生脱氢反应,分别生成醛、酮。,若在反应的同时通入空气,则生成的H2可被氧化成H2O,反应可以进行到底。,有机化学,醇酚醚,39,8.4.5 氧化和脱氢,由于叔醇中没有H,故不能脱氢,
18、将其蒸气于300通过铜催化剂,只有脱水成烯,醇催化脱氢氧化一般多用于工业生产上,实验室中通常使用化学氧化剂氧化醇来制醛、酮或羧酸。常用的化学氧化剂有K2Cr2O7+H2SO4、CrO3+冰乙酸、KMnO4/OH-、CrO32吡啶(沙瑞特试剂)等。,其中,以用沙瑞特试剂氧化较好,可使反应停留在醛一步,且对原醇中的双键、叁键无影响。,有机化学,醇酚醚,40,8.5 重要的醇,1.甲醇 最初由木材干馏得到,俗称木醇。为无色透明有特殊气味的易燃液体,沸点64.9,遇热或明火易爆炸,爆炸极限636.5%(V),甲醇的毒性较大,饮用少量即可造成眼睛失明,严重的可导致死亡。工业酒精为防止饮用,加入部分甲醇或
19、有臭味的吡啶,故不能饮用。有些不法商人用工业酒精(价格便宜)兑制白酒,以牟取暴利,害人伤残,害己锒铛入狱。目前,甲醇主要以合成气为原料来合成。,甲醇是优良有有机溶剂,也是重要的基础化工原料,主要用生产甲醛、羧酸甲酯、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯,有机玻璃及医药用品。,有机化学,醇酚醚,41,8.5 重要的醇,2.乙醇 酒精,无色透明易燃液体,沸点78.5。爆炸极限3.2818.95%。工业上由乙烯的直接或间接水合法来生产,是常用的有机溶剂和试剂,医药中用作消毒剂、防腐剂,还可作为燃料使用,毒性较小,可饮用。,3.乙二醇 甘醇,有甜味的粘稠液体,沸点198,与水混溶。工业上由乙烯催化氧化成环氧乙烷后
20、水解制得。是重要的化工原料,用于制造树脂、增塑剂、合成纤维(涤纶)及二甘醇(一缩二乙二醇)、三甘醇(二缩三乙二醇),可制冠醚或作高沸点溶剂,60%乙二醇水溶液的凝固点为40,可用作汽车水箱的防冻液。,有机化学,醇酚醚,42,8.5 重要的醇,4.丙三醇 甘油,无色粘稠有甜味的液体,含羟基较多,可形成更多的氢键,其沸点也更高b.p.=290,与水及乙醇互溶,但不溶于氯仿、乙醚等有机溶剂,吸湿性强,可吸收空气中水分,多用于保湿化妆品中。工业上由丙烯合成。,甘油是重要的化工原料,广泛用于军工、化工和食品工业中,用于生产多种树脂及硝化甘油。,有机化学,醇酚醚,43,8.5 重要的醇,5.苯甲醇 苄醇,
21、液体,沸点205.4,与乙醇、乙醚、苯等有机溶剂互溶,微溶于水。,工业酒精:变性酒精,为防止饮用加入甲醇或吡啶。88.9,贵州省贵阳市发生中国最大一起假酒案,用工业酒精、香料兑制的白酒,导致1000多人中毒,20多人死亡,肓3人,70多人病危。99年,乌克兰,一家五人饮用工业酒精,死五人。99.3.14,湖北丁兆,举行婚礼,110人中毒,38人严重中毒,3人当场死亡。,有机化学,醇酚醚,44,印度假酒案,新华社新德里2000年10月29日电:印度南方喀拉拉邦发生一起不法商贩销售假酒事件。造成34人死亡,近300人住院治疗。2000年10月22日,喀拉拉邦戈拉姆区的一些人从没有营业执照有商人手中
22、买了酒后聚在一起吃喝。不久,许多人都出现了视力减退、头痛、呕吐等症状,一些人还没等送到医院就已经一命呜呼了。由于有关方面没有及时采取措施阻止假酒扩散,在戈拉姆区的一些其他地方随后也出现了类似的悲剧。事件发生后,印各方反应强烈,喀拉拉邦政府罢免了10名税务官,并要求印最高法院派人到该邦调查处理,但对30多已经枉死的人来讲已是迟了。,有机化学,醇酚醚,45,8.6 酚的结构、分类和命名,8.6.1 酚的结构、分类羟基连在烷基上是醇羟基,叫醇。如果羟基连在芳环上,是酚羟基,叫酚。通常以Ar 代表芳基,ArOH是酚的通式,最简单的酚是苯酚。,由于O中的p电子对,与苯环上的键形成p共轭体系产生电子离域现
23、象,体系的共轭程度变大,并具给电子作用,活化苯环,苯环上的反应活性增大。按酚羟基数目分类:一元酚 一个羟基 二元酚 二个羟基 多元酚 两个以上,有机化学,醇酚醚,46,8.6.2 酚的命名,酚的命名一般是以羟基为主官能团,在“酚”字前加苯共同作为母体,再加上其它取代基的位次、数目和名称就是酚的系统命名。但当苯环上连有比羟基优先的基团时,要以最优先的基团作为主官能团,由主官能团决定母体的名称,此时则将羟基作取代基处理。优先次序:与烯烃中的次序规则不同。-COOH-SO3H-COOR-COX-CONH2-CN-CHO C=O(R)-OH(Ar)-OH-NH2-CC-OR-Cl-NO2命名时如连有在
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