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05 第七章 醇 酚 醚.ppt

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本课件讲解醇、酚、醚三类含氧化合物。醇部分涵盖命名、氢键对沸点溶解度的影响及与金属、卤化、酯化、脱水、氧化五类反应;酚部分讲酸性、显色与环上取代;醚部分讲醚键断裂、过氧化物与环醚、冠醚。

第七章醇酚醚章节封面,用通式对比水、醇、酚与醚的结构差别并列出三节内容
醇的分类与命名页,按烃基羟基数目与连接碳分类并给出甲基戊醇、己烯醇、苯甲醇等命名示例
醇的物理性质页,说明羟基亲水与烃基疏水、氢键键能20.9kJ/mol及支链增多沸点降低的规律
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第1页:醇酚醚章节封面

7 醇酚醚

水
H—O—H
醇
R—O—H
酚
Ar—O—H
醚
R—O—R 或 R—O—Ar
  • 7.1 醇(alcohol)
  • 7.2 酚(phenol)
  • 7.3 醚(ether)

第2页:醇的分类与命名

7.1.1 醇的分类、命名

1、醇的分类
①按烃基 -R;②按羟基 -OH 数目;③按羟基所连碳原子的类型分为伯醇、仲醇、叔醇
2、命名
选连 OH 碳的最长碳链为主链(有重键的包括重键),醇作母体,-OH 编号最低;有普通命名法与系统命名法两种

命名示例:4-甲基-2-戊醇、(Z)-3-己烯-1-醇、苯甲醇(苄醇)、γ-苯基丙烯醇、2-环己烯醇

第3页:醇的物理性质

7.1.2 物理性质

溶解度
R 为疏水基(斥水基),-OH 为亲水基;低级醇与水混溶,随醇分子量增大溶解度逐渐减小。
沸点
液态醇分子间可通过氢键缔合,沸点比分子量相近的烃、卤代烃、醛、醚高。
氢键
氢键键能为 20.9 kJ/mol,常见于 O、N、F 与 H 之间。

同碳数的醇含支链愈多沸点愈低,原因是分子间范德华力较小。典型多元醇如丙三醇、环己六醇。

第4页:醇的化学性质概览

7.1.3 化学性质:反应发生的主要部位为 O—H 键与 C—O 键及 α-H

  1. 与活泼金属反应
  2. 卤代烃的生成
  3. 酯化反应
  4. 脱水反应
  5. 氧化反应

第5页:与活泼金属的反应

1、与活泼金属的反应:醇与活泼金属(如 Na、K)反应放出氢气并生成醇金属化合物。

醇的反应活性:甲醇 > 伯醇 > 仲醇 > 叔醇(酸性由强到弱的顺序),反应剧烈程度由快到缓和。

第6页:卤代反应与Lucas试剂

2、卤代烃的生成

氢卤酸活性次序:HI > HBr > HCl

醇的活性顺序:烯丙型醇 > 叔醇 > 仲醇 > 伯醇

Lucas 试剂鉴别低级(C6 以下)醇的现象
醇的类型反应现象
叔醇室温下很快混浊
仲醇室温数分钟后混浊
伯醇室温下不混浊

第7页:醇卤代的机理与重排

烯丙型的醇、叔醇、仲醇按 SN1 机理反应,伯醇按 SN2 机理反应。

注意:按 SN1 机理反应时有碳正离子中间体生成,因而可能生成重排产物。

第8页:无重排的卤代

无重排的卤代:采用不经过碳正离子中间体的试剂(如卤化磷、氯化亚砜等),可使醇直接转化为卤代物而不发生重排。

注:本页源文件仅提取到小节标题「无重排的卤代」,正文字符少于 60 字,具体试剂与反应式以原课件图片为准。

第9页:酯化反应与分子间脱水

3、酯化反应
醇与酸(无机酸或有机酸)反应生成酯,例如甘油与硝酸生成甘油三硝酸酯。
4、脱水反应——分子间脱水成醚
主要为伯醇,反应按 SN2 机理进行,两分子醇脱去一分子水生成醚。

第10页:分子内脱水成烯

分子内脱水——成烯

  • 多数醇在质子酸催化、加热条件下分子内脱水形成烯烃,主要按 E1 机理反应
  • 脱水方向符合 Saytzeff 规则
  • 醇的活性顺序:叔醇 > 仲醇 > 伯醇
  • 按 E1 机理反应时有碳正离子中间体生成,因而有重排产物生成
  • 不重排的条件:Al2O3、气相

第11页:醇的氧化反应

5、氧化反应(加 O、去 H)

  • 伯醇和仲醇分子中由于羟基的影响,α-氢原子比较活泼,容易被氧化
  • 叔醇不易氧化
  • 常用氧化剂:K2Cr2O7-H2SO4、CrO3-HOAc 和 KMnO4 等
  • L.H.Sarrett 试剂(CrO3·吡啶)可氧化伯醇、仲醇生成相应的醛、酮,醛不再进一步氧化;烃基中若有重键,重键不受影响

第12页:醇的催化脱氢

催化脱氢:伯醇或仲醇高温下通过活性铜(或银、镍等)催化剂表面时,伯醇脱氢生成醛,仲醇脱氢生成酮。

叔醇分子中没有 α-H,因此不能脱氢。

第13页:酚的分类与命名

7.2 酚——7.2.1 分类、命名

酚
羟基直接与芳环相连的化合物称为酚
按芳环分类
苯酚、萘酚、蒽酚等
按羟基数目分类
一元酚、二元酚以及多元酚
命名
酚字前加上芳基名称作母体,其他取代基的名称和位次写在母体名称前面

示例:2-甲基苯酚、5-甲基-1-萘酚、1,2-苯二酚

第14页:酚羟基作取代基的命名

化合物中有两个或多个官能团时,命名需比较官能团的优先次序,以最优者为母体,其余作为取代基。

酚羟基作取代基的示例:2-羟基苯甲酸、3-羟基苯甲醛、4-羟基-2-萘磺酸

酚羟基作母体的示例:5-甲基-2-异丙基苯酚、4-烯丙基苯酚

第15页:酚的酸性

7.2.2 化学性质

1、酸性
苯酚 pKa = 10,酸性较碳酸(pKa = 6.38)弱,可与强碱成盐,利用该反应可分离、提纯酚。
取代酚的酸性
连有供电子基(第一类定位基)时酸性减弱,连有吸电子基(第二类定位基)时酸性增强

本节内容还包括显色反应、环上的取代反应与氧化反应。

第16页:酚的显色反应

2、显色反应:不同的酚与三氯化铁溶液显不同的颜色,例如苯酚显蓝紫色、邻苯二酚显深绿色、对甲苯酚显蓝色,该反应可用于酚的定性分析。

酸性的取代基效应:酚羟基的邻位或对位有吸电子基时酸性增大;有供电子基时酸性减弱。

第17页:酚的卤代与硝化

3、环上的取代反应(卤代、硝化、磺化、Friedel-Crafts 反应)

卤代
可用于酚的定性鉴别与定量分析
硝化
用稀 HNO3 硝化生成邻硝基苯酚和对硝基苯酚,产率低

第18页:酚的磺化与F-C烷基化

苯酚磺化反应的温度控制
反应温度主要产物
20 ℃邻位产物 + 对位产物
100 ℃以对位产物为主
磺化试剂
98% H2SO4,产物受温度控制
F-C 烷基化反应
产物以对位异构体为主;对位有取代基时烷基进入邻位

4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚(简称 BHT)可用作有机物的抗氧剂和食品防腐剂。

第19页:酚的氧化反应

4、氧化反应:酚很容易被氧化。邻苯二酚和对苯二酚用弱氧化剂 Ag2O 即可氧化,分别生成相应的邻苯醌(红色)和对苯醌(黄色)。

第20页:醚的分类与命名

7.3 醚(ether)——7.3.1 分类、命名

普通醚
通式为 (Ar)R—O—R′(Ar),分为单醚、混醚和环醚

示例:二苯醚、二环丙基醚、(二)甲醚、环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、1,4-环氧丁烷、苯甲醚、甲乙醚、乙氧基环己烷

第21页:醚的命名规则

  • 结构简单的醚,按其烃基来命名
  • 混醚,按次序规则将「较优」的烃基放在后面
  • 结构复杂的醚,把小的烃氧基作为取代基来命名

示例:1,4-二氧六环、3-乙氧基庚烷、二丙烯基醚、β,β′-二甲氧基乙醚

第22页:佯盐生成与醚键断裂

7.3.2 化学性质:醚中的 (C)—O—(C) 键称为醚键,是醚的官能团。

1、佯盐的生成
醚溶于冷的浓酸中,可用于鉴别醚与烷烃或卤代烃
2、醚键的断裂
醚与氢卤酸的反应主要按 SN2 机理进行,较小的烃基变成卤代烷

第23页:过氧化物的生成与检验

3、过氧化物的生成:醚的 α 碳上有氢时易被氧化生成过氧化物。

  • 蒸馏醚时须先检验是否有过氧化物
  • 检验方法:用湿润的碘化钾淀粉试纸检验,试纸变蓝说明有过氧化物存在
  • 除去方法:加入还原剂振荡,使过氧化物分解

第24页:环氧乙烷与环醚

7.3.3 环醚:最简单和最重要的环醚是环氧乙烷。环氧乙烷是一个三元环,分子中存在张力,化学性质非常活泼,与含活泼氢的试剂作用即开环生成双官能团化合物。

第25页:环氧乙烷的开环方向

不对称的 1,2-环氧丙烷可以有两种开环方式:

环氧乙烷在不同条件下的开环取向
反应条件开环位置原因
碱性条件亲核试剂进攻烃基较少的碳原子,该碳与氧相连的键断裂空间位阻小
酸性条件连接烃基较多的碳原子与氧之间的键断裂考虑碳正离子的稳定性

环氧乙烷与 Grignard 试剂反应,产物经水解得到增加 2 个碳原子的伯醇。

第26页:冠醚

冠醚
一类具有环状结构的大环多醚,1962 年首次被合成。
命名方法
m-冠-n,其中 m 表示环上的原子总数,n 表示环上氧原子数。

示例:18-冠-6

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