有机化学第十章
有机化学第10章醛、酮及亲核加成反应
醛、酮的分子中都含有羰基(>C=O)
O R
H
醛
-CHO 醛基
O
R
R'
酮
>C=O 酮基
分子中的烃基(R)可以相同也可以不相同。醛、酮分子 中的烃基可以是直链的或是环状的,脂肪的或芳香的。
一、羰基的结构
CO
CO
碳原子SP2杂化轨道与另外三个原子以键结合的,所以这 三个键都处于同一个平面上,键角约为120°。
C6H5CHO
NaHSO3 H2O
C6H5CHSO3Na OH
NaCN H2O
C6H5CHCN OH
三、与氢氰酸的加成
醛及多种活泼的酮(脂肪族甲基酮及少于8个碳原子的脂环 酮)与氰基负离子的碳原子发生加成反应,生成-羟基腈.
R CO
(R')H
+ H+ CN-
R OH C
(R')H CN
反应速度受CN-进攻羰基的影响,加入碱,增 加了CN-的解离,促进反应进行.
H3C O
H3C
Ph3P CH2
O
C CH3
Ph3P CH2CH3
H3C H3C
CH2
CH2CH3 C CH3
第三节 α氢的反应
一、 酸性及互变异构 醛、酮的-亚甲基上的氢受到邻位羰基的活化而 呈一定的酸性,可以通过烯醇式表现出来。
HO
CH3 C C
H+
CH3 1
CH3
(酮式)
O
CH3 C C
CH3
O C H CH2
+ H2O
O
O
C
CH
+ H2O
H CH2 CH3
第十章有机化学基础第一节 有机物的分类、结构与命名
第十章有机化学基础第一节有机物的分类、结构与命名大家好,今天我们来聊聊有机化学的基础知识,主要是关于有机物的分类、结构与命名。
别看这个话题有点枯燥,但其实它就像我们生活中的调料,让生活变得更加美好。
我们先来了解一下什么是有机物吧。
有机物,顾名思义,就是含有碳元素的物质。
碳元素是生命的基础,没有碳就没有生命。
有机物在我们的日常生活中无处不在,比如水果、蔬菜、衣服、房子等等。
它们就像是我们生活中的小精灵,给我们带来了无尽的惊喜和欢乐。
我们来谈谈有机物的分类。
有机物可以分为两大类:烃和烃的衍生物。
烃是指只含有碳氢化合物的有机物,比如甲烷、乙烷、丙烷等等。
烃的衍生物则是指含有其他元素的有机物,比如醇、醚、醛、酮等等。
这些衍生物都有一个共同的特点,那就是它们都含有碳氢氧三种元素。
现在我们来说说有机物的结构。
有机物的结构非常复杂,但是我们可以用一个简单的模型来表示,那就是一个碳原子周围有若干个氢原子和若干个侧链基团。
这个模型被称为共价键模型。
在这个模型中,每个碳原子都可以与其他原子形成共价键,而这些键的类型和数量决定了有机物的结构和性质。
我们来谈谈有机物的命名。
有机物的命名非常复杂,但是我们可以通过一些规律来进行简化。
我们需要为有机物找到一个母体,也就是一个已经存在的具有相同或相似结构的有机物。
我们需要根据这个母体的名称来为新发现的有机物命名。
这个过程叫做系统命名法。
有机化学是一门非常有趣的学科,它就像是一部生命的百科全书,记录着生命中的点点滴滴。
希望大家在学习有机化学的过程中,能够感受到它的魅力和趣味性。
今天的课就到这里,希望大家能够喜欢这节课的内容,也希望大家能够在今后的学习中取得更好的成绩!谢谢大家!。
有机化学 第十章 酮和醛 名词解释
第十章酮和醛1.醛:羰基分别与一个烃基和一个氢相连的化合物。
2.酮:羰基与两个烃基直接相连的化合物。
3.酰基:4.单箭头表示均裂,双箭头表示异裂。
5.脂肪族醛、酮亲核加成反应活性次序:6.增长碳链的反应:酮和醛:与氢氰酸加成、与格式试剂反应、与炔金属化合物反应。
7.羟醛缩合:两分子含有α-氢的醛在酸或碱的催化下(最常用的是稀碱),相互结合形成β-羟基醛的反应。
(反应可逆)8.克莱森-施密特反应:芳香醛与含有α-氢的脂肪醛/酮进行交叉羟醛缩合反应生成α,β-不饱和醛/酮的反应。
9.卤代反应:醛/酮在酸或碱催化下,与卤素反应α-氢被卤代(溶剂:四氯化碳、水、醋酸、酸酐、醇)。
10.制备少一个碳的羧酸:卤仿反应。
11.曼尼希反应:含有α-活泼氢的酮与甲醛及胺反应,可以在酮的α为引入一个氨甲基,这个反应也称为氨甲基化反应。
12.制备α、β-不饱和酮:曼尼希反应、克莱森-施密特反应、羟醛缩合。
13.过氧酸氧化反应:酮在酸催化下与过氧酸作用生成酯的反应。
(过氧酸:过氧乙酸、过氧三氟乙酸、过氧苯甲酸、过氧间氯苯甲酸等)14.康尼扎罗反应:无α-H的醛在浓碱作用下可在两分子间发生反应,一分子醛被还原成醇,另一分子醛被氧化成酸。
(也称歧化反应)15.维悌希反应:醛、酮与磷叶立德反应生成烯烃。
(磷叶立德试剂也称为维悌希试剂)。
16.安息香缩合反应:芳醛在氰基负离子催化下,生成α-羟基酮的反应。
(最简单的芳香α-羟基酮称为安息香)。
17.盖特曼-可赫反应:在催化剂(无水三氯化铝和氯化亚铜)存在下,芳烃与氯化氢和一氧化碳混合气体作用,生成芳醛的反应。
18.在乙醛分子的羰基与甲基这几间插入一个或者多个乙烯基,原来的甲基和醛基间的相互影响依旧存在。
19.迈克尔加成:α,β-不饱和醛/酮和碳负离子发生1,4-共轭加成反应。
20.狄尔斯-阿尔德反应:共轭双烯与含有烯键或炔键的化合物反应生成六元环状化合物的反应。
21.制备乙酰乙酸乙酯:烯酮与乙醇反应。
人民卫生出版社-有机化学 第10章 氮、磷化合物
NaNO2 + HCl
HO−N=O + NaCl 亚硝酸
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41 41
伯胺 伯胺与HNO2反应生成重氮盐(重氮化反应)。
脂肪重氮盐 氨基酸和多肽的定量分析
醇、烯、卤代烃 等混合物
芳香重氮盐 (氯化重氮苯)
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42 42
干燥的重氮盐通常极不稳定,受热或振荡易爆炸。升高 温度重氮盐会逐渐分解放出氮气,反应通常在低温下进行。
45 45
叔胺 脂肪叔胺氮上没有H,不发生亚硝化作用,与HNO2 作 用生成不稳定易水解的盐,若以强碱处理,则重新游离析出 叔胺。
(弱酸弱碱盐)
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46 46
芳香叔胺与 HNO2 作用生成对-亚硝基胺。
对位被占的芳香叔胺与 HNO2作用发生邻位取代。
N,N-二甲基-4-亚硝基苯胺 (绿色晶体,mp 86 ℃ )
伯胺
仲胺
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38 38
强吸电子 基团
显一定酸性
2
2
3
(溶于水)
Hinsberg(兴斯堡)试验——鉴别伯、仲和叔胺。
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39 39
磺胺 (对氨基苯磺酰胺)
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40 40
与亚硝酸的反应 胺与亚硝酸(HNO2)作用,伯、仲、叔胺各不同, 脂肪胺与芳香胺有差异;可用于鉴别。 亚硝酸是不稳定的弱酸,只能在反应过程中由亚硝酸 盐与盐酸或硫酸作用产生。
?
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34 34
酰胺N采取sp2杂化,与羰基形成p-π共轭,使C-N键具有 部分双键性质。 由于羰基的吸电子作用,大大降低了N上电子云密度, 使酰胺N的碱性极弱(比水的碱性还弱,强酸也不容易使其 质子化)。
有机化学——10羧酸衍生物和脂类
=
R C OH + N2 + H2O
3.霍夫曼降解反应
=
O R C NH2 + Br2
NaOH
R NH2 + NaBr + Na2CO3 + H2O
反应使碳链减少一个碳原子
=
O
O
五、碳酸衍生物
(一)脲(尿素)——碳酸的二元酰胺
1. 弱碱性 不能使石蕊试纸变色, 只能与强酸成盐
= = =
O R C NHOH +
=
R'COOH
O
R C O R'
=
+ H NH OH
O R C NHOH +
= =
R'OH
O
R C NH2 + H NH OH
O R C NHOH + NH3 异羟肟酸
3R C NHOH + FeCl3
=
异羟肟酸铁 (红~紫色)
可用做羧酸及其衍生物的定性检验
=
O
O (R C NHO)3Fe + 3HCl
(四)酯缩合反应
具有α-H的酯在碱的作用下与另一分子酯发生 反应称酯缩合反应或克莱森(Claisen)缩合反应
CH3 O O O O ① C2H5ONa C OC2H5 + H CH2 C O C2H5 CH3 C CH2 C OC2H5 + C2H5OH ②H
=
=
=
(五)还原反应
卤、酸酐和酯还原成伯醇
乙酰乙酸乙酯 β 丁酮酸乙酯
羧酸衍生物比羧酸容易还原。氢化铝锂可将酰
=
O R C O R C
有机化学课件第十章 羧酸和取代羧酸
一、羧酸的分类和命名
1、根据羧酸分子中烃基不同
COOH
饱和酸 CH3COOH 不饱和酸 CH3CH=CH-COOH 一元酸
3、按照羧酸分子中羧基数目
二元酸 COOH COOH
命名
俗名 如 醋 酸 系统命名法
命名时:1、选主链(含羧基在内的最长碳链) 2、编号(从羧基碳原子开始)
CH3-CH-CH2COOH CH2CH2CH3 3-甲基己酸 (-甲基己酸) CH3 COOH 3-甲基苯甲酸 CH3CH-CH2-CHCOOH
12 9 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2CH=CH-(CH2)7COOH
9 , 12-十八碳二烯酸(亚油酸) ( 9 , 12-十八碳二烯酸)
二、羧酸的物理性质
含5个C原子的酸溶于水。 b.p比相同分子量的醇高
C原子
水溶性
CH3CH2OH HCOOH
46 46
78.5 º C 100.7 º C
3. 酯的生成
18 H+ RCOOH + HOR´ 18 RCOOR´ + H2O
O R–C–OH + H OH R–C—O–R* H OH
HO R–C–OH + R*––OH OH R–C—O–R* OH2
–H2O
HO R–C–OR*
羧酸和醇位阻越大↑,反应速度↓,甚至不反应。
酯化的相对速度为
CH3
CH3
2,4-二甲基戊酸 ( , -二甲基戊酸) COOH COOH 邻苯二甲酸 CH3 C–COOH CH3 2-甲基-2-环已基丙酸
HOOCCH2CH2COOH
丁二酸
CH3(CH2)16COOH 十八碳酸(硬脂酸)
《有机化学》第十章 旋光异构
第十章 旋光异构
【知识目标】 了解物质的旋光性及其有关概念(平面偏振光、旋光仪和比旋光度等)。 掌握有机化合物对映异构与分子结构的关系。 掌握含一个手性碳原子化合物的对映异构情况。 掌握有机化合物的R/S标记法。
【技能目标】 能够根据分子结构判断分子的手性和旋光性。
2
异构现象分类
在有机化合物中,异构现象大体上分为两大类。构造异构是指分子式相同,而分子中原子相互 连接的顺序不同所产生的异构现象,如前面章节所述的碳链异构、位置异构和官能团异构等;立体 异构是指分子式相同,分子中原子相互连接的顺序相同,但在空间的排列方式不同所产生的异构现 象,旋光异构属于立体异构的一种,它与物质的旋光性有关。
5
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1 物质的旋光性
2 对映异构现象 与分子结构的关系
3 含一个手性碳原子 化合物的对映异构
6 第一节 物质的旋光性
一、 平面偏振光和旋光性
(一)平面偏振光
光波是一种电磁波,它的振动方向与前进方向垂直,如下图10-1所示。
第十章
光的前进方向与振动方向垂直
普通光的振动平面
7 第一节 物质的旋光性
(一)对映体——互为物体与镜像关系的立体异构体。
含有一个手性碳原子的化 合物一定是手性分子,含有两 种不同的构型,是互为物体与 镜像关系的立体异构体,称为 对映异构体(简称为对映体)。
对映异构体都有旋光性, 其中一个是左旋的,一个是右 旋的。所以对映异构体又称为 旋光异构体。
第十章
‖
20 第三节 含一个手性碳原子化合物的对映异构
碳链异构 位置异构 构造异构 官能团异构 互变异构
同分异构
顺反异构
立体异构
构型异构 对映异构(旋光异构)
有机化学第10章
• 重排: 有一些醇(除大多数伯醇外)与氢卤酸反应, 时常有重排产物生成,如: 例1:
CH3 CH3 H HCl CH3-C-CH2-CH3 CH3-C— C-CH3 Cl OH H
重排反应历程:
CH3 CH3 CH3
Why?
CH3 CH3C-CH2CH3
+
+ CH3C-CHCH3 HCl CH3C-CHCH3 -H 2O CH C-CHCH 重排 3 3 H OH H +OH2 H Cl-
构造式
习惯命名法
衍生物命名法
系统
(4) 不饱和醇的系统命名:应选择连有羟基同时含有重 键(双键和三键)碳原子在内的碳链作为主链,编号时尽 可能使羟基的位号最小:
4-(正)丙基-5-己烯-1-醇
(5) 芳醇的命名,可把芳基作为取代基:
2
1-苯乙醇 (-苯乙醇)
1
CH2 -CH3 OH
3-苯基-2-丙烯-1-醇 (肉桂醇)
H+, 25℃
(CH3)3C-OH
该反应历程:
(CH3)2C=CH2 + H+ (CH3)3 C+
H2 O
(CH3)3C-OH2 (CH3)3C-OH + H+
+
• 不对称烯烃, 在酸催化下水合,往往中间体碳正离子 可发生重排:
H+的加成符合马氏规律
(CH3)3CCH=CH2
H+
重排
①H2O ②-H+
RCH2-OH + HBr H SO RCH2Br + H2O 2 4 RCH2-OH + HCl ZnCl RCH2Cl + H2O 2
有机化学-第十章
10.2 醛酮的化学性质
如果利用NaHSO3与羰基化合物加成的可逆性,将 NaCN 与 α-羟基磺酸钠作用,使生成的 HCN 与分解出的羰基化合 物加成生成α-羟基腈,这样也可避免 HCN 的直接使用。 例如:
10.2 醛酮的化学性质
醛、酮与碳负离子的加成
Grignard 试剂,炔钠,Wittig试剂等,都含有碳负离子, 它们与羰基化合物的反应活性很高,有机合成上有广泛的 应用。
10.2 醛酮的化学性质
一、与氨、伯胺的反应
脂肪族醛、酮与氨、伯胺的反应可生成亚胺,也称为席夫 碱(Schiff base):
10.2 醛酮的化学性质
脂肪族醛、酮生成的亚胺中含的C=N双键在反应条件下不 是很稳定的,它易于发生进一步的聚合反应。芳香族的醛、 酮与伯胺反应生成的亚胺则比较稳定。
10.1 醛酮的结构及分类
在醛、酮分子中,羰基碳原子是以sp2 杂化状态与其它三 个原子构成键的,羰基碳原子的P轨道与氧原子上的P轨道 以相互平行的方式侧面重叠形成π键,即羰基是一个平面 构型的; 与羰基碳原子直接相连的其它三个原子处于同一平面内, 相互间的键角约为120度,而π键是垂直于这个平面的。
> > >
>
>
>
>
10.2 醛酮的化学性质
一、与水的加成
甲醛、乙醛、丙酮等小分子羰基化合物在水中的溶解性非 常好,这不仅是它们与水分子之间可以形成氢键,还在于 它们可以与水分子发生加成反应,生成了水合物; 这种水合物只有在水溶液中在一定浓度范围、一定的温度 下才是比较稳定的,游离的羰基水合物(同碳二元醇)是 极不稳定的,它将迅速脱水成为羰基化合物。
有机化学第10章 醛和酮
Witting反应是在醛酮基碳所在处形成碳碳双键的一个重要方法,产物中 没有双键位置不同的异构体。反应条件温和,产率也较好,但产物双键 的构型较难控制。 Witting也因该工作而与Brown H C共享了1979年的诺 贝尔化学奖。 另一种类型的磷叶立德试剂是霍纳(Horner L)提出的:用亚磷酸 酯为原料来代替三苯基膦与溴代乙酸酯得到的试剂磷酸酯,后者在强碱 作用下形成Horner试剂。
另一种类型的磷叶立德试剂是霍纳(Horner L)提出的:用亚磷酸 酯为原料来代替三苯基膦与溴代乙酸酯得到的试剂磷酸酯,后者在强碱 作用下形成Horner试剂。
补充: 醛、酮与炔化钠的加成
R-CC-Na+ NaNH2 (-NH3) R-CCH +
C=O
NH3(液) 或乙醚
C C ONa CR H O 2
• 醛和脂肪族甲基酮(或七元环以下的环酮)与之反应,生成
• -羟基磺酸钠
白色
过量
在酸碱下可逆反应,分离提纯
-羟基磺酸钠与等摩尔的NaCN作用,则磺酸基可被氰基取代, 生成 -羟基腈,避免用有毒的氰化氢,产率也比较高。
3、与醇的加成
*1 反应情况介绍 ① 与醛反应 CH3CH=O + CH3CH2OH
(hydrazine)
C 6H 5 H C O + H2NNH O2 N NO2
(hydrazone)
C 6H 5 H C NNH O 2N NO2 + H 2O
2,4–二硝基苯肼
O O + H2NNHCNH2
2,4–二硝基苯腙
O NNHCNH2 + H2O
氨基脲
(semicarbazine)
缩氨基脲 (半卡巴腙)
大学有机化学 第十章醇消除反应第一二节
三、醇的光谱性质
• IR中 –OH常有两个吸收峰:
3640~3610cm-1——未缔合尖峰 3600~3200cm-1——氢键缔合宽峰 • NMR中 O-H δ=1~5.5
乙醇中:O-H δ=5.4(与浓度、温度有关)
-CH2- δ= ~2.7 -CH3 δ= ~1.2 • 见P263~264 图10-2 和 图10-3
Lucas试剂用于区别伯、仲、叔醇; 但一般仅适用于3—6个碳原子的醇; 因为1—2个碳的产物(卤代烷)的沸点低,易挥发; 大于6个碳的醇(苄醇除外)不溶于卢卡斯试剂,易 混淆实验现象。
P267问题10-5,
伯醇与氢卤酸反应按SN2历程进行; 烯丙基型、叔醇——按SN1历程进行; 仲醇——一般按SN2历程进行;
118
结论:相对分子质量相近时各类物质沸点:
醇 > 醛酮 > 卤代烃 > 醚、烷烃
主要原因——醇分子之间具有氢键缔合作用,沸 点最高;强极性分子沸点大于弱极性分子的沸点
多元醇由于羟基数目的增多,分子间的氢键作用 更强,其沸点更高: 例如:乙二醇 ——沸点:197℃
季戊四醇 ——固态,熔点:260℃。
CH2CH2 CH3CHCH2
OH OH
OHOH
乙二醇 (α-二醇)
1,2-丙二醇
CH2OH
CH2CH2CH2 OH OH
1,3丙二醇 (β-二醇)
HOH2C C CH2OH 季戊四醇
CH2OH
醇的英文词尾:-ol 将烷烃词尾-e改为-ol
二、醇的物理性质——阅读-分析-理解
1、物态、气味
2、沸点:直链饱和一元醇 C 、bp
Ar-O-R Ar-O-Ar
醇、酚的官能团:
有机化学第10章 醇、酚、醚
①醇可依分子中所含羟基数目分为一元醇、二元醇及三元醇等,二
元及二元以上的醇称为多元醇。例如:
CH3CH2OH CH2CH2 OH OH
乙醇(一元醇) 乙二醇(二元醇)
CH2CH CH2 OH OH OH
丙三醇(三元醇)
3
②醇也可依分子中烃基的不同而分为脂肪醇(包括饱和醇及不饱和 醇)、脂环醇和芳香醇。 例如:
C(CH3)2或 C(CH3)3
23
在醇的核磁共振谱图中,羟基质子(O—H)由于受
分子间氢键的影响,其化学位移(δ)出现在1~5.5范围 内,在核磁共振谱中产生一个单峰。由于氧的电负性 较大,羟基所连碳原子上的质子的化学位移一般在 3.4~4.0。
24
10.1.4 醇的化学性质
羟基是醇的官能团,作为反应中心羟基决定了醇的化学性质。
2,3-二甲基-3-戊醇
12
不饱和醇的命名,除应选择同时连有羟基和不饱和键的最长碳 链作为主链外,其它原则与饱和醇相同。
CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2OH CH CH2
5 6
4
3
2
1
4-丙基-5-己烯-1-醇
CH CHCH3 CH3CH2CHCHCH2CHCH3 CH3 OH
4-甲基-5-乙基-6-辛烯-2-醇
32
醇和氢卤酸反应的速率与醇的结构的关系: 醇的活性顺序是:烯丙型醇、苄基型醇>叔醇>仲醇>伯醇。 例如:
33
利用不同醇与盐酸反应速率的不同,可以区分伯、仲、叔醇。无
水氯化锌与浓盐酸配制的溶液,叫做Lucas试剂。因为水溶性较好的
醇与Lucas试剂反应后,生成与水不互溶的氯代烃,形成乳状的混浊 溶液或分层,所以可利用Lucas试剂鉴别低碳(C6以下)一元伯、仲、叔 醇(C6以上的一元醇水溶性较差,难于用Lucas试剂鉴别)。例如:
有机化学第十章含氮有机化合物
例2
注意:2个基团的变化
(2) 催化加氢----工业上由硝基化合物制取胺
• 该反应是在中性条件下进行,对于那些带有酸性和
碱性条件下易水解基团的化合物可用此法还原.
(3) 在不同介质中还原得到不同的还原产物
• 酸性条件下中间体的生成:
• 在中性条件下还原,很容易停留在 N-羟基苯胺
二、 重氮化反应
• 伯芳胺在低温及强酸(主要是盐酸或硫酸)水溶液 中,与亚硝酸作用生成重氮盐的反应,称为重氮化反应:
NH2 + HONO + HCl
N2Cl + 2H2O
(NaNO2+HCl) 氯化重氮苯(重氮苯盐酸盐)
• 若以硫酸代替盐酸,则得 重氮苯酸式硫酸盐(简称重 氮苯硫酸盐):
N2 HSO4
• 重氮化合物的结构:[ArN+N]X- 或 ArN2+X-
• 重氮正离子主要的共振结构:
三、 重氮盐的性质及其在合成上的应用
重氮盐化学性质非常活泼,它的化学反应归纳两类 •(1)放出氮的反应——重氮基被取代的反应; •(2)保留氮的反应——还原反应和偶合反应。 1、 放出氮气的反应 •重氮盐中的重氮基可以被羟基、氢、卤素、氰基等原 子或基团取代,在反应中有氮气放出。
间位取代反应, 注意条件
例2——对位取代反应
氨基的 保护
8、 季铵盐和季铵碱 (1)季铵盐的生成——叔胺和卤烷作用生成季铵盐:
• 季铵盐在加热时分解,生成叔胺和卤烷:
• 具有长链的季铵盐可作为阳离子型表面活性剂。
(2)季铵碱的生成——季铵盐与强碱作用时,不能 使胺游离出来,而得到含有季铵碱的平衡混合物:
7、 芳环上的取代反应 • 氨基是很强的邻、对位定位基,容易发生亲电取代 反应: (1)卤化——速度快,溴化和氯化得2,4,6-三卤苯胺:
有机化学第十章酚和醌
醌的反应机理
加成反应
醌可以与氢气、卤素等发生加成反应,生成相应 的醇或卤代醇。
取代反应
醌环上的氢原子可以被其他基团取代,生成取代 醌。
ABCD
还原反应
醌可以被还原剂(如钠汞齐、氢化铝锂等)还原 成相应的酚。
Diels-Alder反应
某些醌可以与烯烃或炔烃发生Diels-Alder反应 ,生成环加成产物。
有机化学第十章酚和醌
CONTENTS 目录
• 酚的概述和性质 • 醌的概述和性质 • 酚和醌的合成方法 • 酚和醌的反应机理 • 酚和醌的应用领域 • 实验部分:酚和醌的制备与性质实验
CHAPTER 01
酚的概述和性质
酚的定义和分类
酚的定义
羟基直接连在芳香环上的化合物。
酚的分类
根据羟基所连芳香环的不同,可分为苯酚、萘酚等。
农药和兽药
一些醌类化合物具有杀虫、杀菌、除草等生物活 性,可用于合成农药和兽药,如敌草快、百草枯 等。
高分子材料
一些醌类化合物可用于合成高分子材料,如聚苯 醌、聚酰亚胺等,这些高分子材料具有优良的耐 热性、耐腐蚀性、机械强度等特点,可用于航空 航天、汽车制造等领域。
CHAPTER 06
实验部分:酚和醌的制备与性质实 验
04
讨论实验中观察到的特殊现象或意外结果 ,提出进一步的研究方向或假设。
THANKS
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酚和醌的反应机理
酚的反应机理
酸性 氧化反应 取代反应 缩合反应
酚具有酸性,可以与碱反应生成盐。其酸性比醇强,但比羧酸 弱。
酚容易被氧化,如苯酚在空气中放置会逐渐变成粉红色。此外 ,酚还可以被高锰酸钾、重铬酸钾等强氧化剂氧化。
酚羟基上的氢原子可以被卤素、硝基等取代,生成相应的卤代 酚或硝基酚。
有机化学CLASS10
3.3~4.0 ppm
M-18
MS:
M+
不明显
明显
失水峰
6
三. 醇的反应 (Reaction of Alcohols) 与活泼金属的反应(羟基中H的反应) 1. 与活泼金属的反应(羟基中H的反应)
CH3CH2OH
(CH3)3COH
+ +
Na
CH3CH2ONa
(CH3)3COK
+ +
K
1 H2 2 1 H 2 2
CH3 H3C C OH CH3
CH2 H3C C OH2 CH3
快 +
HX
CH2 H3C C OH2 CH3
慢
CH3 H3C C CH3
9
+
H2O
CH3 H3C C CH3
CH3
+
X
快
H3C C
X
CH3
b. 一般伯醇按SN2机理 一般伯醇按S 快 RCH2OH + H 慢
X
δ
RCH2 OH2
R
+
25
注意: 注意:只要在反应中形成
C OH
C
都可发生 片 内 类型重排。 类型重排。 练习: 练习:
O CH
口
口
OH CH2OH
H
CH3 CH3 CH3 C C CH3
CH3 O
极性溶剂
CH3 C CH3 C CH3
OH I
26
四. 醇的制备 (Preparations of Alcohols) 1. 羰基化合物的还原
C C C C
重排动力: 重排动力:
C OH
有机化学第十章羧酸及其衍生物
尿素亦称脲,是重要的高效有机氮肥。其碱性比一般酰胺强。
缩二脲在碱性溶液中与极稀的硫酸铜溶液能产生紫红的颜色反应,这种颜色反应叫做缩二脲反应。
缩二脲反应鉴定肽键。
紫红
P202. 10.1 a, b, c, e, f, g,i, m
P203. 10.3 j
P204. 10.4 b, c;
羧酸——分子中含有羧基的化合物 用通式:R-COOH或Ar-COOH表示
羧酸 (Carboxylic acid )
命名 (nomenclatune )
HCOOH CH3COOH HOOC—COOH
01.
2,3-二甲基丁酸
1、熟练掌握羧酸和羧酸衍生物的分类和命名以及羧酸、羧酸衍生物的化学性质;
第十章 羧酸及其衍生物
(carboxylic acid and their derivatives)
本章学习要求 熟练掌握羟基酸、羰基酸的化学性质和命名; 从分子结构来分析理解这几类化合物的性质。
甲酸(蚁酸) 乙酸(醋酸) 乙二酸(草酸)
02
二聚体(氢键缔合)
03
04
化学性质( chemical property )
酸性
05
几个与羧酸有关的基团:
01
四电子三中心的分子轨道 两个碳氧键键长等同。
02
可以用来鉴别苯酚和羧酸
酰卤的生成
酸酐的生成
2.羧酸中羟基的取代反应
亚硫酰氯
01.
思考 ?
01.
酯化反应的活性次序: 酸相同时 CH3OH > RCH2OH > R2CHOH > R3COH 醇相同时 HCOOH > CH3COOH > RCH2COOH > R2CHCOOH > R3CCOOH
有机化学第十章含氮化合物
第一节胺一、分类和命名1•定义:氨分子中的氢原子被氨基取代后所得到的化合物。
2•分类:根据氨分子中的一个、二个和三个氢原子被烃基取代分成伯胺(10胺)、仲胺(2°胺)和叔胺(3°胺)。
相当于氢氧化铵NH4OH和卤化铵NH4X的四个氢全被烃基取代所成的化合物叫做季铵碱和季铵盐。
根据氨基所连的烃基不同可分为脂肪胺(R-NH2)和芳香胺(Ar-NH2)。
根据氨基的数目又可分成一元胺和多元胺。
应当注意的是:NH3—R-NH2伯胺—R2NH仲胺—R3N叔胺NH4OH—R4NOH季铵碱NH4X—R4NX季铵盐伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇的分级依据不同。
胺的分级着眼于氮原子上烃基的数目;醇的分级立足于羟基所连的碳原子的级别。
例如叔丁醇是叔醇而叔丁胺属于伯胺。
CH3 CH3CH—C—OH CH—C—NfCH3 CF3叔丁醇(3 °醇)叔丁胺(1°胺)要掌握氨、胺和铵的用法。
氨是NH3氨分子从形式上去掉一个氢原子,剩余部分叫做氨基-NH2,(去掉二个氢原子叫亚氨基二NH)。
氨分子中氢原子被烃基取代生成有机化合物的胺。
季铵类的名称用铵,表示它与NH4的关系。
3•命名:对于简单的胺,命名时在胺”字之前加上烃基的名称即可。
仲胺和叔胺中,当烃基相同时,在烃基名称之前加词头二”或三”例如:CH3NH2 甲胺(CH3)2NH 二甲胺(CH^N 三甲胺C6H5NH2 苯胺(C6H5)2NH 二苯胺(C6H03N 三苯胺而仲胺或叔胺分子中烃基不同时,命名时选最复杂的烃基作为母体伯胺,小烃基作为取代基,并在前面冠以“N;突出它是连在氮原子上。
例如:CH3CH2CH2N(CH3)CH2CH3 N-甲基-N-乙基丙胺(或甲乙丙胺)C6H5CH(CH 3)NHCH 3 N-甲基-1-苯基乙胺C6H5N(CH3)2 N,N-二甲基苯胺季铵盐和季铵碱,如4个烃基相同时,其命名与卤化铵和氢氧化铵的命名相似,称为卤化四某铵和氢氧化四某铵;若烃基不同时,烃基名称由小到大依次排列。
《有机化学》第十章 醛酮的结构与性质
第十章醛酮的结构与性质引言醛酮分之中都会含有羰基( ),羰基中碳原子是sp2杂化的,三个杂化轨道形成三个δ键,其中一个是和氯形成的δ键。
这三个键在同一平面上,彼此间理论键角为120°,但由于三个键所连基团不同,相互作用有差别,因此键角和理论值略有出入。
碳原子和剩下的一个轨道和氧原子的轨道重叠形成Л键,因此羰基是由一个δ键和一个Л键所组成的碳氧双键,如图:图10.1羰基的结构及其电子云示意图羰基中碳氧双键与烯烃中碳碳双键不同,是极性的双键(由于氯原子的电负性比碳大),成键电子云密度在氧原子处较高,氧原子带部分负电荷(δ-),而碳原子处电子云分布较低,因而带部分正电荷(δ+)。
极性碳氧双键易受到带负电荷或孤对电子的试剂(即亲核试剂)的进攻,发生亲核加成反应,这是羰酮经典的反应之一。
羰基是极性基团具有较强的吸电子诱导反应,因而羰基的α-H具有一定的“酸性”,在碱性条件下离去后形成碳负离子,作为亲核试剂与另一分子的醛(或酮)发生醇醛缩合(或醇酮缩合)反应。
另外醇酮的羰基易发生氧化还原反应。
10.1 亲核加成反应醛酮的亲核加成反应是其经典的反应之一,可用下列通式表示:在反应过程中,首先是试剂的亲核部分(Nu-)向羰基碳进攻,形成负氧离子,再与带正电荷的亲电部分(A+)结合。
影响亲核加成速度主要是电子效应和空间效应。
羰基碳原子的正电性的高低决定反应速度的快慢,吸电子取代基加快反应进程,供电子取代基减慢反应进程。
由于在决定反应速度的步骤中碳原子由于sp2杂化转变为sp3杂化,键角变小,基团的排斥作用增强,因此羰基所连的基团的大小也对反应速度产生影响。
基团越大,空间位阻越大,反应速度越慢。
下列醛酮的亲核加成反应活性由强到弱的顺序为:(1)(2)10.1.1含氧亲核试剂的加成反应1.与水的加成反应水和醇都是含氧的亲核试剂。
在一定的条件下水可与醛酮的羰基加成形成水合物,但是水合物极不稳定,很易失水:(平衡主要偏向反应物方向)只有活性较强的醛的水合物较稳定,如甲醛在水溶液中几乎全部以水合物形式存在,但不能分裂,而三氯乙醛的水合物其吸收光谱图表明不含羰基:水合氯醛2.与醇的加成反应:在干燥的HCl作用下,醛与等摩尔的醇亲核加成生成半缩醛,半缩醛可与另一摩尔的醇发生反应,生成缩醛:半缩醛缩醛缩醛对碱和氧化剂都很稳定,在有机合成中常用此反应来保护醛酮。
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波普性质:
IR:νO-H 3500~3650(游离);3200~3400(缔合) νC-O 1050~1200cm-1
H1NMR:
R CH OH
δ 3.4~3.85 ; 1~5.5(与缔合度有关) 比相应的烷烃低2.3~2.5
二.醇的化学性质
醇的性质分析
羟基氢有弱 酸性,可与 碱反应 H在离去基 团的b位, 可消除
1. 醇作为碱
Brönsted碱
好离去基团
H+ R OH R OH2
Nu R Nu + H2O
质子化羟基 SN2 or SN1
Lewis碱
ZnCl2 R OH R O H ZnCl2
Cl
R
Cl +
HO
ZnCl
好离去基团
④ 与无机酸或磺酰氯反应
HNO3 H+ HNO2 R O NO
亚硝酸酯
R
① 与HX反应
H Cl , ZnCl2 R Cl
• 碘代、溴代机理
X H R OH R OH2
Lucas 试剂
( X = Br, I)
(3o 醇, 反应很快)
(SN2)
R
X + H2O
好离去基团
(SN1)
R
- H2O X R X
• 氯代(Lucas试剂反应)机理
好离去基团
Cl ZnCl2 R OH R O H ZnCl Cl - Cl R O H ZnCl
R-CH2
O 109o H
O H 105o H
C-O-H间的夹角为109度,和等性的SP3杂化轨道夹角109.5 度差不多。醇的结构与水基本相似。
醇中的羟基和水中的羟基相似,因此也可以形成氢键:
R R O H O H O H
由于形成氢键,要使醇液体变成蒸汽而沸腾,必须打开这 些氢键,因此醇的沸点比较高。这和水沸点比较高是一个 道理。例如甲醇和乙烷的分子量为32和30,差不多,但甲 醇的沸点为65度,而乙烷的为-88.6度,可见醇的沸点高得 多。
醇类的命名
CH3CH2CH2CH2 OH
OH CH3CH2CHCH3
普通法 系统法 主链:含羟 基的最长链
正丁醇 (n-butyl alcohol) 1-丁醇 (1-butanol)
仲丁醇 (sec-butyl alcohol) 2-丁醇 (2-butanol)
CH3 H3C C OH CH3
CH3 CH3CHCH2 OH
O
硝酸酯
NO2
R OH +
+
H2O
H2SO4
R
O
SO3H
硫酸氢酯
2 R OH
POCl3 R OH + H3C SO2Cl H3C SO2OR + HCl R OPOCl2 (R O)3PO
磷酸三酯
+
3 HCl
对甲苯磺酸酸酯
3. 醇羟基的取代
1. 被卤素取代
R OH
H
Br R Br
or NaBr / H2SO4 H I R I
C H
C O
or
C H
C O
OH
C
C
第一部分 醇(2)
主要内容
醇类化合物的制备(烯烃水合、卤代烃水解, 酯与Grignard试剂的加成等) 烯烃的羟汞化——还原(脱汞)反应 烯烃的硼氢化——氧化反应
醛酮
三. 醇的制备
1. 烯烃水合
例
H2O, H3PO4 H3C CH CH3 H3C C CH2 CH2 170 C, 10MPa H2SO4 CH3 H3 C C CH3 H2 O H3 C CH3 C OH CH3
R C R' Cl + SO2
SNi机理( Substitution Nucleophlic internal, 分子内取代机理)
2. 被其它基团取代(间接取代)
好离去基团
TsCl R OH R OTs NaI R I NaCN R KOAc R OAc + OTs CN
对甲苯磺酸酯
H3C SO2Cl
N
反应有两种立体选择性 (与溶剂有关)
R Cl R' H
构型翻转
SOCl2 醚为溶剂
R H R' Cl
构型保持
• 与SOCl2反应机理 1(有吡啶参与,构型翻转)
R OH H R' Cl Cl S O H R' R O H Cl S Cl O H R' R O S O Cl
氯代亚硫酸酯 (接下页)
(接上页机理)
H+
C H C OH Al2O3 C C + H2O
H+催化:有重排 Al2O3:不重排
Zaitsev消除取向
• H+催化脱水机理(E2 或 E1机理)
E2
C H+ C H C OH B C H C OH2 -H2O C C C C + HB C + H2O + HB
E1
H B
例: 醇的脱水成烯
R
另外,由于醇中的羟基可以 同水形成氢键:
R H O O R H H O H O H R
因此醇的水溶性好,低级醇(1-4个C)可以与水混溶,而随着R-基 的增大,醇分子中-OH的比例减少,因此与水的相似性越差,水溶 性也就越差。这就是“相似相溶”规律。分子中的羟基越多,形成 的氢键的能力越大,因此沸点越高,水溶性也越好。如乙二醇沸点 197度,与水混溶。
一元醇
伯醇(一级醇)
仲醇(二级醇)
R'' 叔醇(三级醇)
根据分子中羟基所连碳原子不同:伯醇、仲醇和叔 醇 多元醇 C (C)n C C
OH OH
C OH
OH
邻二醇
烯醇(Enols)
OH C C
互变异构
C H C
O
烯醇式 不稳定
酮式
注意区分
OH
特点: 羟基与芳环相连
酚 (Phenol)
OH R X or H2O
SN2 或 SN1 机理
R
OH
方法的局限性:
• 有副反应——消除反应。 • 存在两种机理,立体化学不确定。 • 一般由醇制备卤代烃(因醇易得)。
有合成意义的例子:
NBS CH3 (PhCOO)2 X2 , H2O CH2 CH2 X OH NaOH Ar CH2 Br Ar CH2 OH
• 反应的立体化学
Nu Nu H R' R O O S O CH3
R H R' + O O S O CH3
构型翻转
(SN2)
醇羟基取代小结
R R
OH2 O H O H O OTs ZnCl Nu
羟基总是先转变 为好离去基,才 能被取代
R
OH
R
PBr2 O
R
Nu
差离去基团
R R
S
N
好离去基团
4.醇脱水成烯(醇的b-消除)
OH CH3CH2CCH3 CH3 OH CH3CH2CHCH2 CH3 CH3 OH CH3C CH3 CHCH3 H2SO4, H2O
H2SO4, H2O
H3C
CH3 + CH3
H3C
CH3 CH2
主要产物
H
+
H3C C H3C C
CH3 + CH3 H2C
CH3 C CH CH3 CH3
碱性、中性 [ O ] , H+ - H2O 酸性 R R'CH C R" [O] R'COOH + O C R" R
醇类反应小结
C C H C OR 成醚 H C OTs
取代 C H C Nu
成磺酸酯
C 酯化 H
C O C R O
失去氢 C H C O 氧化
C H
C OH 消除 卤代 C H C X
醇和酚的分子中都含有羟基(-OH),羟基与饱和碳原子直接相连者称 为醇,而与芳环的的碳原子直接相连者称为酚
OH OH CH3 CH CH3 2-丙醇 苯酚
一.醇的分类和命名
R
OH
醇 (Alcohols)
醇的分类
根据分子中含羟基的数目不同:一元、二元和多元醇
R' R' OH R C OH R CH2 OH R CH
醇的结构与物理性质
醇是由烃基和羟基两部分组成的,在醇的羟基中,氧原子的外层 电子比碳多了2个,其电子构型为:2S22P4,氧原子采取SP3杂化:
--2S
--- --- --2P
--- --- --- --SP3
两个只填充一个电子的SP3轨道各与烃基中的碳和羟基中的氢 结合,另两个SP3轨道都填充着两个成对的电子。这种杂化叫 不等性杂化。碳原子采取SP3杂化,每个轨道都填入一个 电子,叫等性杂化:
普通法 系统法
叔丁醇 (tert-butyl alcohol) 2-甲基-2-丙醇 (2-methylpropan-2-ol)
异丁醇 (isobutyl alcohol) 2-甲基-1-丙醇 (2-methylpropan-1-ol)
3
2
1
1
2
3
4
5
6
命名不饱和一元醇时,可选择含有双键(或三键)以及羟基的最长碳 链为主链, 从离羟基最近的一端开始编号, 称为某烯醇或炔醇,羟基的位置用阿拉伯数字表示, 放在醇字前面.
Alcohol Alcohol
第十章
醇、酚
第一部分
主要内容