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第十章 醇、酚、醚. 1 、掌握醇酚醚的化学性质; 2 、掌握消除反应的历程和影响因素; 3 、掌握醇酚醚的命名和制备。. 重点:醇酚醚的化学性质和消除反应的历程和影响因素. 10.1 醇. 10.1.1 醇的结构、分类和命名. 一、醇的分类. 1、根据分子中所含有羟基的数目,一员、二员和多员醇. 乙醇 乙二醇 丙三醇. 2、羟基所连的碳原子的种类不同. RCH 2 OH R 2 CHOH R 3 COH. 伯醇 仲醇 叔醇.
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第十章 醇、酚、醚 1、掌握醇酚醚的化学性质; 2、掌握消除反应的历程和影响因素; 3、掌握醇酚醚的命名和制备。 重点:醇酚醚的化学性质和消除反应的历程和影响因素
10.1 醇 10.1.1醇的结构、分类和命名 一、醇的分类 • 1、根据分子中所含有羟基的数目,一员、二员和多员醇 乙醇 乙二醇 丙三醇 • 2、羟基所连的碳原子的种类不同 RCH2OH R2CHOH R3COH 伯醇 仲醇 叔醇
3、羰基所连的烃基不同 CH3OH PhCH2OH 脂肪醇 芳香醇 二、醛酮的水合物和烯醇 三、醇的命名 1、普通命名法 1)根据烃基的名称来命名 异丙基醇 仲丁基醇 苯甲醇
2)甲醇的衍生物:Ph3C-OH 三苯基甲醇 2、系统命名法 1、法则:选择含有羰基的最长链作为主链,从靠近羟基一端 开始编号 2-戊醇 2-苯基-2-丙醇 4-甲基环己醇 2、不饱和醇的命名:选择含有羟基和不饱和键的最长链作为 主链,从靠近羟基一端开始编号称为某烯某醇 5-甲基-4-己烯-2-醇 2-丁炔-1-醇
三、多元醇的命名 法则:选择尽可能多的羟基的最长链作为主链,数目用汉字 表示,位置用阿拉伯数字表示。 2,3-戊二醇 顺-1,4-环己二醇 10.1.2 醇的物理性质 一、熔点沸点和溶解度 1、熔点和沸点比相应的烷烃卤代烃都要高; 2、相同碳原子的直链最高 3、低级的醇(C<3)的可以和水互相溶解
二、结晶醇 定义:低级的醇和一些无机盐(氯化镁、氯化钙、硫酸铜) 形成结晶状的化合物称为结晶醇,也称为醇化物。 例如MgCl2.6H2O; CaCl2.4H2O 应用: a、低级醇中含有水,不能使用无机盐干燥 b、从其他含有醇的杂质出去醇 10.1.3 醇的光谱性质 1、红外光谱性质 羟基:未缔合3640~3610 cm-1尖峰;缔合3600~3200 cm-1宽峰 2、氢核磁共振光谱 • CH-OH: 3.3~4.0 ppm; -OH: 0.5~4.5 ppm
重氢交换实验: 其他活泼氢:RCOOH, RNH2 三、质谱 特征峰:M+-18
10.1.4 醇的化学性质 一、醇和活泼金属的反应 1、醇的活性顺序: CH3OH>1ROH>2ROH>3ROH 2、醇钠一般均强烈水解 结论:醇钠的碱性大于无机的碱氢氧化钠
3、醇和其他金属的反应 二、醇和氢卤酸的反应 1、氢卤酸的活性: HI>HBr>HCl>HF 2、醇的活性顺序:烯醇式>3ROH>2ROH>1ROH 解释:单分子的反应机理
碳正离子的重排 3、卢卡斯试剂:应用于鉴别不同的醇 3ROH: 立即浑浊 2ROH: 片刻浑浊 1ROH: 室温下不反应,加热才浑浊。
三、醇和PX3反应 四、醇和硫酸、硝酸和磷酸的反应 1、醇和硫酸的反应 硫酸二甲酯 硫酸二乙酯
2、醇和硝酸的反应 丙三醇(甘油) 三硝酸甘油酯(硝化甘油) 3、醇和磷酸的反应 丁醇 磷酸 磷酸三丁酯 • 4、醇和磺酰氯的反应 磺酰氯 磺酸酯
a、常见缩写 b、很好的离去基团,反应过程中不会重排
五、醇的脱水反应 1、脱水方式 2、脱水条件: H2SO4,H3PO4, Al2O3加热 3、脱水的机理 • 分子内脱水:碳正离子历程,札依采夫规则 • 分子间脱水:一级直链的醇SN2,其它醇SN1 4、脱水的活性
六、氧化脱氢 1、氧化反应 [O]=K2Cr2O7,H2SO4;CrO3/HOAc 备注:叔醇一般不被氧化环酮如通过强酸HNO3氧化可以 生成二员羧酸 2、醇的脱氢:
规律1:迁移能力大的基团首先发生迁移 规律2:生成碳正离子稳定性大的羟基首先结合质子 规律3:处于竖直键的羟基首先结合质子, 反式迁移
10.1.5 醇的制备 一、卤代烃的水解 二、烯烃的水合(马式规则顺式加水) 三、烯烃的硼氢化氧化(反马式规则顺式加水)
四、格式试剂法:1、逆推法制备醇 • 从苯和C4化合物制备
2、由醛酮还原制备:当R1 or R2 or R3=H 例如: 3、格式试剂和酯制备:有两个基团相同时 4、多两个碳原子的伯醇的特殊合成方法
Example 例如:从苯和环氧乙烷合成PhCH2CH2Br 例如:从苯和碳二化合物合成PhCH2CH2D 10.2 消除反应 消除反应定义: 消除反应的种类:1,1-,1,2-,1,3-消除反应 10.2.1 -消除反应 一、单分子的消除反应 1、定义:消除反应的速度只和底物有关系的消除反应
2、历程 3、特点:经过碳正离子反应中间体,容易发生重排反应 4、和单分子亲核取代反应的竞争
二、双分子的消除反应 1、定义: 由碱进攻底物的-氢,与此同时离去基团带电子离 去,在, 之间形成双键,即消除反应和底物浓度 和碱的浓度都有关系的消除反应。 2、历程 三、消除反应的取向 规则:札依采夫规则,优先形成有较多取代基的烯烃
四、消除的立体化学 规则:反式共平面消除 1、反式共平面和顺式共平面 2、反式共平面消除例题
五、消除反应和取代反应的竞争 (一)反应底物的结构的影响。 1、一级卤代烃 1)一级卤代烃一般以为主: 2)或位取代基增多的卤代烃有利于消除反应
3)-位酸性增强的有利于消除反应 二)三级卤代烃(强碱有利于消除) 三)二级卤代烃一般为消除和亲核取代的混合物 二、试剂的碱性 规律:试剂亲核性强的有利于取代反应,强碱有利于消除反应
三、溶剂的影响 规律:溶剂的极性增大,有利于亲核取代反应 四、温度的影响:温度升高有利于消除反应 10.2.2 -消除反应 一、定义:在同一个碳原子上消去两个原子产生活泼反应中间体 卡宾,该反应称为消除反应 二、卡宾的产生 1、氯仿和强碱反应
2、重氮甲烷的热解和光解 二、卡宾的反应 1、卡宾和碳碳双键的加成反应 规律:单线态的卡宾和碳碳双键的混合物加成为顺式加成, 生成环丙烷的衍生物。 2、插入反应
三、溶剂的影响 规律:溶剂的极性增大,有利于亲核取代反应 四、温度的影响:温度升高有利于消除反应 10.2.2 -消除反应 一、定义:在同一个碳原子上消去两个原子产生活泼反应中间体 卡宾,该反应称为消除反应 二、卡宾的产生 1、氯仿和强碱反应
2、重氮甲烷的热解和光解 二、卡宾的反应 1、卡宾和碳碳双键的加成反应 规律:单线态的卡宾和碳碳双键的混合物加成为顺式加成, 生成环丙烷的衍生物。 2、插入反应
10.3 酚 10.3.1 酚的结构和命名 • 、定义:羟基直接和苯环相连的化合物称为酚 对甲基苯酚 苯甲醇 二、酚的命名:在酚字前加上芳基的名称 间甲基苯酚 萘酚 邻苯二酚 5-甲基-2-异丙基苯酚
10.3.2 酚的物理性质 1、酚的沸点比同类化合物要高,气味不佳 2、光谱性质,大多和醇相同。 10.3.3 酚的化学性质 一、酚羟基的反应 1、酸性:a、酚的酸性较强,可以和氢氧化钠反应生成钠盐
b、取代酚酸性的比较 c、应用分离和提纯 例如苯酚、苯甲醇和苯胺的分离和提纯 2、酚和FeCl3的显色反应 a、具有烯醇式结构的脂肪族化合物也有类似的反应
b、鉴别:苯乙烯、对甲基苯酚、苯甲醇和甲苯b、鉴别:苯乙烯、对甲基苯酚、苯甲醇和甲苯 3、酚醚的生成 二、苯环上的亲电取代反应 1、卤代反应 应用鉴别苯酚 2、硝化反应
三、氧化反应 苯酚和重铬酸钾硫酸体系氧化成黄色的对苯醌 10.3.4 重要的酚 一、苯酚 • 俗名:石碳酸 2、制备方法:a、苯磺酸盐熔融法(实验室制备的方法)
b、氯苯水解法 c、异丙基苯水解法
二、萘酚 • -萘酚 -萘酚 萘酚的制备
10.4 醚 10.4.1 醚的结构和命名 一、分类:简单醚和混合醚 二、命名 1、习惯命名法:将两个烃基的名称由大到小排列在母体“醚” 字的前面,简单醚的二字通常可以省略 乙醚 二苯基醚 甲基叔丁基醚 苯甲醚 -萘甲醚 -萘甲醚
2、复杂醚的命名法则: 法则:作为烷烃的衍生物来命名,大的基团作为母体,小的部分 作为烷氧基 3-甲氧基己烷 1,2-二甲氧基乙烷 乙二醇甲醚 3、环醚的命名(环氧某烃或按照杂环化合物来命名) 1,4-环氧丁烷 1,4-二氧六环 1,2-环氧丙烷 3-氯-1,2-环氧丙烷
二、醚键的断裂 1、历程 a、只有一级烷基 b、有叔烷基 c、芳基醚则是发生烷氧断裂生成卤代烃和酚
10.4.2 醚的物理性质 1、沸点比分子量相近的醇要低的多,但比相应的烷烃要高; 2、醚的偶极矩 10.4.3 醚的化学性质 一、盐的生成: 醚中具有孤对电子, 能和质子络合形成洋盐洛合物
2、如卤化氢过量,则醇会转化成相应的卤代烃2、如卤化氢过量,则醇会转化成相应的卤代烃 3、醚的过氧化物的形成 a、过氧化物的检验 b、过氧化物的除去 c、乙醚的危险性
10.4.4 醚的制备 一、醇的脱水:醇分子间脱水,控制反应的温度可以生成醚 二、威廉姆逊合成法 三、二苯基醚的制备:在威廉姆逊合成法的基础上加入铜粉 该反应又称为乌尔曼反应
10.4.5 重要的醚 一、环氧乙烷 1、酸性开环 2、碱性开环
不对称的环氧乙烷,通常按SN2机理进攻位阻较小的一边。不对称的环氧乙烷,通常按SN2机理进攻位阻较小的一边。 二、大环多醚 • 定义:分子中具有重复单位,形状如皇冠的醚称为冠醚 2、命名:环醚原子总数+冠+氧原子总数 18-冠-6 15-冠-5 二苯并18-冠-6 3、性质:相转移催化剂