有机化学 第八章 醇和酚资料

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醇的分子间脱水生成醚的反应是SN反应。
C H3C H2 OH
H+
C H3C H2
O H2
+
HO
C H2C H3 SN2
C H3C H2
O H
+
C H2C H3
H+
C H3C H2
O
C H2C H3
分子间脱水与分子内脱水是竞争反应
H2SO4
CH3CH2OH
140℃
CH3CH2OCH2CH3
SN E
H2SO4
R ONa + R' X R O R' + NaX
醇还可与其它金属Al、Mg等反应 CH3 CH3 6 CH3 CH OH 2Al 2(CH3 CH O)3Al 重要有机合成试剂 异丙醇铝
——断RO—H键的反应——
3H2
2.断R—OH键的反应
(1)亲核取代反应 (a)与HX反应 醇可与氢卤酸发生亲核取代反应生成卤代烃和水, 这是制备卤代烃的重要方法之一。
CH3CH2OH
乙醇
CH3CHCH2 OH
异丙醇
CH2 CHCH2OH
烯丙醇
——醇的命名法——
2.系统命名法 选母体: 选含羟基碳原子在内的最长碳链为主链,
按其碳原子数称为某醇。 不饱和醇选含羟基碳原子和不饱和碳碳键在 内的最长碳链为主链,称为某烯(炔)醇。
定编号: 从靠近羟基的一端编起。在某醇前标出OH
CH2OH2 -H2O
+
+ CH2
+
重排
-H+
H
然而,用Al2O3为催化剂时,醇在高温气相条件 下脱水,往往不发生重排反应。
C H3 C H3 C C H C H3
Al2O3 气 相
C H3 C H3 C C H3 (主要产物 ) C H= C H2 + H2O
C H3 O H
分子间脱水(成醚反应)
C H3 C H3 C Br C H2 C H3
次要产物
主要产物
这是因为按SN1机理反应可能发生重排的结果。
C H3 C H3 C H C H C H3 OH
H+ H
+
C H3 C H3 C H C H C H3
+
C H3
H2O
H2O
C H3 C H
C H C H3
+
O H2 B r
C H3
2° 碳正离子
重 排
+
C H3 O H2
C H3 C H2 = C C H C H3 +
C H3 C H3
C
C
C H3 C H3
H+
C H3 C H3 C + C H C H3 C H3
C H3 (20%)
(80%) Saytzeff 产物
OH
H2SO4
+
+
-H+
[讨论]
CH2OH H+ 170oC ?
CH2OH H+
第八章
醇和酚 第二节 酚( )
一、分类和命名( ) 二、结构( ) 三、物理性质( ) 四、化学性质( )
五、制备( )
第一节 醇( )
一、分类和命名( ) 二、结构( ) 三、物理性质( ) 四、化学性质( ) 五、制备( ) 六、硫醇( )
第一节
一、分类和命名 (一)分类 (1) 按羟基所连烃基
SN1机理:(叔、仲醇以及一部分伯醇)经过碳正
离子中间体,可发生重排;C+的稳定性决定反应活性
叔醇 仲醇 伯醇
R R C R OH H
+
R R C R O H2
+
H2O
R R C R
+
R
X
R C R
X
C H3 C H3 C H C H C H3 OH
HBr
C H3 C H3 C H C H C H3 Br +
α-氢原子被氧化或脱氢 ——结构与性质——
1.断RO—H键的反应
(1)与金属的反应
醇具有弱酸性,其pKa为16~19(水的pKa为15.74) 。
ROH
[H+][RO-] Ka= [ROH]
ROKa
+
H+
pKa 酸性越强,与pH 一致
ROH
Na
RONa
H2O 不如水剧烈
_ +
_ +
与钠反应的速度
伯醇 仲醇 叔醇
CH3CH2CH2CH2 OH SOCl2
CH3CH2CH2CH2 Cl SO2 HCl
优点: 收率高,产物容易分离。
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。 反应的立体化学特征:构型保持。 反应历程:
R'
α
R H
C
OH
+
Cl S Cl O
R'
HCl
R'
αC
δ
O
δ
α
乙醚
R
M 32 H O b.p. 65℃ 30 -88.6 ℃
H
δ
R ——醇的物理性质——
溶解度
低级醇分子能与水分子形成分子间氢键,故与水 无限互溶。随醇分子中烃基的增大,形成氢键的能力 减小,溶解度降低。
亲水部分
疏水部分
结晶醇
R
OH
低级醇能和一些无机盐形成结晶醇配合物,溶 于水,不溶于有机溶剂 CaCl2· 4CH3OH CaCl2· 4C2H5OH MgCl2· 6CH3OH MgCl2· 6C2H5OH
C H2
C H3
3° 碳正离子
(b) 与卤化磷或 SOCl2的反应
3 CH3 CH CH3 PBr3 OH
3 CH3 CH CH3 H3PO3 Br
亚磷酸 难分离
ROH + PCl5
RCl + POCl3 + HCl
ROH + POCl3
(RO)3PO + 3HCl
磷酸酯
——断R—OH键的反应——
与氯化亚砜(亚硫酰氯)作用
CH3OH + CH3CH2OH
C H3 C H3 C C H3 OH
SN2机理:(多数 1o醇,特点:构型翻转没有重排 )
RC H2 OH
H
+
R H RC H2
+
O H2
X
δ
X
C H
δ
O H2
H2O
X C H2R
(CH3)2CHCH2CH2OH + NaBr
H2SO4
(CH3)2CHCH2CH2Br
93% SN2机理从背面进攻,位阻小易反应,新戊醇 虽是伯醇但与HCl的作用却是按SN1历程进行的,且 几乎都是重排产物。 CH
位号,取代基写在母体前。
2 1 CH3CH-CHCH3 HOCH2CH2OCH3 CH3CHCH2CH2CH2 OH OH CH3 OH 1 2 3 4 1 2 5 4 3
3-甲基-2-丁醇 2-甲氧基乙醇
——醇的命名法——
1,4-戊二醇
CH3
CH2CH3 CH2CH2CH3
CH3CHCHCHCHCH2OH CH3
CH3 CH3 C Cl (立即混浊) CH3
CH3 CH CH2CH3 Cl
CH3 CH CH2CH3 HCl ZnCl2 室温 OH
(片刻混浊)
HCl ZnCl2 CH3CH2CH2CH2 OH CH3CH2CH2CH2 Cl △
(室温无变化,加热后反应)
适于6个碳以下的伯、仲、叔醇
——断R—OH键的反应——
既然反应是按E1历程进行的,由于反应中间体 为碳正离子,就有可能先发生重排,然后再按 Saytzeff规则脱去一个β- H 而生成烯烃。如:
C H3 C H3 C C H C H3 C H3 O H
+ H H+
C H3 C H3 C C H C H3
+
C H3
H2O
H2O
C H3 C C H3
C H C H3
S
O
SO2
R H
C
Cl
பைடு நூலகம்
H Cl
但若在反应体系中加入吡啶或叔胺, 这手性碳构型转化。例如:
Cl (CH3)3C SOCl2 OH (CH3)3C SOCl2 吡啶
N
乙醚
(CH3)3C
Cl
(2)脱水反应
醇在H2SO4,H3PO4,Al2O3的作用下,发生分子内 或分子间的脱水反应,生成烯或醚。 分子内脱水--消除反应(E) 浓H2SO4, 170℃ CH2=CH2 H2O CH3CH2OH 或Al2O3,360℃ 醇分子内失水活性:3°>2°>1° 消除反应的活性顺序 分子间脱水--取代反应(SN) 浓H2SO4, 140℃ C2H5OC2H5 2 CH3CH2OH 或Al2O3,240℃
ROH
HX

RX
HBr >
H2O
HCl
HX的活性: HI 反应条件: ROH的活性:

H2SO4, △
ZnCl2, △
烯丙醇>3° >2° > 1°
——断R—OH键的反应——
3° 2° 1°醇的鉴别:
Lucas试剂(浓HCl+无水ZnCl2)
CH3 HCl ZnCl2 CH3 C OH 室温 CH3
C H C OH
H
+
C H
C
+ OH2
-H2O
C H
C +
-H
+
C
C
——断R—OH键的反应——
C H3 OH
H3PO 4
C H3 ( 84 % )
+
C H3 ( 16 % )
不遵守Sayteff规则,生成共轭体系
CH3 CH3 CH2C CHCH3 OH
H2SO4
CH3 CH3 CH=C CHCH3
CH3CH CH2 OH OH
丙三醇
CH3CH OH OH
- 2O H
1,2-丙二醇
CH3C O H
偕二醇
因此,在多元醇中,像乙二醇,丙三醇这样的名 称并不会产生歧义。
二、结构 甲醇中的碳原子和氧原子都处于sp3杂化 状态。氧原子的两对未公用电子对各占一个 sp3杂化轨道。
H H C H
sp 109°
乙醇
乙二醇 (甘醇)
丙三醇 (甘油)
(3)按羟基所连碳原子
正丁醇 (伯醇)
CH3 CH3CH2CH2CH2 OH CH3CHCH2 OH CH3CH2CH OH H3C C OH CH3 CH3 CH3
异丁醇 (伯醇)
仲丁醇 (仲醇)
叔丁醇 (叔醇)
——醇的分类及同分异构——
(二)命名 1.普通命名法 烃基名称+醇
3
O
sp
3
H
甲醇的棍棒模型
——醇的结构——
三、物理性质
氢键
物态及气味 C4以下的醇为具有酒味的流动液体; C5-C11的醇为具有不愉快气味的油状液体; C12以上的醇为无嗅无味的蜡状固体。 沸点 由于分子间氢键的存在,低级醇的沸点比相对分子 质量相近的烷烃高得多。
R R O O
δ
H O R
H
例: CH3OH CH3CH3
——断R—OH键的反应——
H2O
分子内脱水有不同β-氢时脱水方向:
符合Sayteff规则,从含氢较少的碳上失去氢,主 要生成碳碳双键上烷基较多的比较稳定的烯。
CH3CH2CHCH3 CH3CH=CHCH3 87℃ 80% OH 62% H2SO4
H2O
大多数醇在质子酸的催化下加热,发生分子 内脱水,且主要是按E1机理进行的。
——醇的物理性质——
四、化学性质
结构与性质 醇的官能团是羟基,各原子的电负性为:C(2.5)、 O(3.5)、H(2.1),形成极性的C-O键和O-H键。
亲核试剂进 攻带正电C, 断C-O键, OH被取代 β-氢消除 羟基质子化
H R C H
δ
H C H
δ
O
H
δ
有弱酸性, 断O-H键, H被取代. 作亲核试剂
_ +
即伯醇的RO-最稳定,由溶剂化作用决定,叔醇位 阻大,不利于溶剂化
——断RO—H键的反应——
_
_
+
+
说明酸性 伯醇 仲醇 叔醇
RO-
例:
C2H5OH
Na
C2H5ONa
1H 2 2 可销毁反应中剩余Na
醇的酸性比水弱,其共轭碱醇钠是比NaOH强的碱, 遇水分解: RONa H2O ROH NaOH Williamson合成法制备醚
Br
重 排
C H3 C H3 C
+
C H C H3
Br
-
C H3 C Br
C H2 C H3
3° 碳正离子 H
C H3 C H3 C H C H C H3 Br
仲醇与HX酸的反应中,生成重排产物 则是SN1机理的重要特征。
CH3 C CH3 OH H
+
CH3 C CH3
+
+
Cl
CH3 CH3
Cl-
CH3 CH3

脂肪醇(饱和醇和不饱和醇)、脂环醇及芳 香醇等。
CH3CH2OH CH2 CHCH2OH OH CH2OH
饱和脂肪醇 不饱和脂肪醇
脂环醇
芳香醇
——醇的分类及同分异构——
(2)按所含羟基数目 一元醇、二元醇及三元醇等(二元醇以上 的醇称为多元醇)。
CH3CH2OH CH2-CH2 OH OH CH2-CH2-CH2 OH OH OH
180℃
CH2=CH2
醇的种类:伯醇易发生分子间脱水,是制备简单醚的 重要方法, 仲醇次之,叔醇易生成C+,分子内脱水, 得烯烃,很难成醚。
温度:较低温度利于分子间脱水,较高温度分子内 脱水。
醇的分子间脱水一般不适合制备混合醚。但用甲 醇和叔丁醇来制备甲基叔丁基醚,却可以得到较高 的收率。因为反应中很容易形成叔丁基正离子,使 反应按SN1历程进行。
3
CH3 C CH2OH CH3
C H3 C H3 C C H3 C H2 O H
+ H+
C H3 C H3 C C H3 C H3 C H3 C
+
H
C H2
O H2
+
H H 2O 2O
C H3 C H3 C
C H2
+
C H3 1° 碳正离子 C H3 C H2 C H3
Cl
重 排
C H3 C Cl
CH3 CH3CH=CHCHCH2OH
4,5-二甲基-3-乙基 -2-丙基-1-己醇
OH OH
2-甲基-3-戊烯-1-醇
OH
CH2OH
1,3-环己二醇
2-环己烯醇
苯甲醇 (苄醇)
多元醇:当OH少于C数时,要标出OH位置,相等时
只写某某醇,因同一个碳原子上连有两个羟 基的结构是不能稳定存在的。
CH2 CH CH2 OH OH OH
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