酚、醌
第十章 酚和醌
O H + H2O
O- + H3+O 苯氧基负离子
O H + H2O
O- + H3+O 环已基氧负离子
O H + H2O
O- + H3+O 苯氧基负离子
O H + H2O
O- + H3+O
环已基氧负离子
存在p-π共轭,氧原子上 的负电荷可以分散到苯环上 而稳定,平衡偏向负离子一 边,故其酸性较强(与环己醇 相比)。
酚Ar-OH R-COOH 其它有机物
NaOH 溶液
酚类 水溶液:
CO2
酸类
酚 溶液
H+ 不溶物: 其它有机物
R-COOH
比较醇和酚的酸性强弱,应主要比较它们各自离 解后所形成的相应共轭碱(烷氧基负离子和苯氧基负离 子)的稳定性大小,稳定性大,则酸性强;反之,则酸 性弱。
作为弱酸,苯酚和环己醇在水溶液中存在如下平衡:
OH + BrCH2 CH CH2
O CH2 CH CH2 苯基烯丙基醚
苯基烯丙基醚在高温下会发生重排,烯 丙基重排到酚羟基邻位,这一重排反应称克 莱森(C1aisen)重排。
α OH + BrCH2
200℃ 克莱森重排
βγ CH CH2
OH γ CH2
βα CH CH2
α βγ O CH2 CH CH2 苯基烯丙基醚
第十章 酚和醌
羟基直接与芳香环相连的化合物叫酚。通式:Ar-OH。
OH
OH
CH2-OH
苯酚
2-萘酚
苯甲醇
醌 :酚氧化后得到的环状不饱和二酮。
O
O
O
O
第一节 酚
有机化学第十九章酚和醌
有机化学第十九章酚和醌•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•酚和醌的分析方法•酚和醌的生理活性和应用酚的概述和性质01酚的定义和分类定义酚是一类具有羟基(-OH)直接连在芳香环上的有机化合物。
分类根据芳香环的类型和取代基的不同,酚可分为苯酚、萘酚、蒽酚等。
外观大多数酚为无色或淡黄色的结晶或液体。
溶解性酚易溶于有机溶剂,如乙醇、乙醚等,部分溶于水。
熔沸点酚的熔沸点一般较高,且随着分子量的增加而升高。
酸性酚具有弱酸性,能与强碱反应生成酚盐。
氧化反应酚易被氧化,如苯酚在空气中放置会逐渐氧化为粉红色。
取代反应酚羟基上的氢原子可被卤素、硝基等取代,生成相应的卤代酚、硝基酚等。
缩合反应酚可与醛、酮等发生缩合反应,生成具有特殊香味的缩醛或缩酮。
醌的概述和性质02醌的定义和分类定义醌是一类含有两个羰基(=O)的有机化合物,通式为R-CO-CO-R'。
分类根据取代基的不同,醌可分为苯醌、萘醌、菲醌等。
03熔点与沸点醌类化合物的熔点和沸点较高,且随着分子量的增加而升高。
01外观大多数醌为黄色或橙色结晶或粉末。
02溶解性醌类化合物一般易溶于有机溶剂,如乙醇、乙醚、氯仿等,难溶于水。
缩合反应在碱性条件下,两分子醌可发生缩合反应,生成具有共轭结构的二酮类化合物。
氧化还原反应醌类化合物具有较强的氧化性,可被还原剂(如钠、锌等)还原为对应的酚。
同时,它们也能与氧化剂(如酸性高锰酸钾)发生氧化反应。
加成反应在特定条件下,如催化加氢或烷基化反应中,醌类化合物可发生加成反应,生成相应的醇或醚。
取代反应醌类化合物的羰基活性较高,易发生亲核取代反应,如卤代、硝化、磺化等。
酚和醌的合成方法03芳香烃磺化法芳香烃与浓硫酸在高温下反应,生成芳香磺酸,再经水解得到酚。
芳香烃硝化法芳香烃与硝酸在低温下反应,生成芳香硝基化合物,再经还原得到酚。
芳香烃卤化法芳香烃与卤素在光照或高温下反应,生成芳香卤代烃,再经水解得到酚。
有机化学酚和醌
实例
OH NO2 >
OH NO2
7.22
8.39
O2N
NO2 OH
4.09
O2N
NO2 OH
NO2
0.25
OH
(CH3)3CCH2
CH2C(CH3)3
CH2C(CH3)3
酸性极弱
三、酚醚的形成及克莱森(Claisen)重排
酚不能分子间失水成醚,可用Williamson合成法制备.
OH
ONa
OR
NaOH
水层 有机层
O Na OH (分离出去)
取代苯酚:
给电子基团
取代基在邻、
酸性减弱
二
对位时
吸电子基团
、 影
酸性增强
响 酸
H O
O
性 的
+ H pka = 10
因
酚氧负离子的电子离域:
素 O
OO
O
O
_
_
O
O
G(吸电子基)
G(给电子基)
电荷分散, 负离子稳定化 电荷集中, 负离子去稳定化
OH
OH
OH
OH
OH
+ (CH3CO)2O COOH
OCOCH3 + CH3COOH
COOH
傅瑞斯(Fries)重排
酚酯与AlCl3、ZnCl2等Lewis酸共热,可发生 酰基重排反应,生成邻羟基和对羟基芳酮的衍生物。 该重排反应称为傅瑞斯重排。(酚的芳环上带有间 位定位基的酯不能发生此重排)
O
OCR
OH O
CR
O2CO3
然而,强酸却可以与弱酸形成的盐作用,置换出 弱酸,故下面反应可以发生。
O Na
第十一章酚和醌详解
如下所示。
OH
O-
取代酚酸性的强弱与取代基的性质有关。
当苯环上连有吸电基时,由于吸电子的共轭和/或诱 导效应的影响,羟基氧原子上的电子密度降低,因此酸性 增加。
2020/9/22
18
例如,硝基苯酚的酸性比苯酚强,见下表所示。
相反,当苯环上连有供电基时,因不利于羟基氧原 子上电荷的分散,故酸性降低。
OH + NaCl
OH +
Na2CO3
X
利用醇、酚与NaOH和NaHCO3反应性的不同,可鉴别
和分离酚和醇。习题5 Nhomakorabea2020/9/22
17
苯酚具有酸性,是由于羟基氧原子上的未共用电子 对所在的p轨道与苯环的π轨道构成共轭体系,由于共轭 效应的影响,氧原子上的电子发生离域,使得羟基中的 氢原子容易以质子形式离去,同时生成苯氧负离子;也 由于共轭效应的影响,氧原子上的负电荷分散到苯环上, 使得苯氧负离子得到稳定。
OH OCH3
愈创木酚
CH(CH3)2
香芹酚
习题1
2020/9/22
11
二.酚的物理性质
在常温下,除极少数烷基酚是液体外,大多数酚是无 色晶体。
与醇相似,由于羟基的存在,酚分子间或酚与水分 子间也能形成氢键,因此,酚的沸点和熔点也都比相对分 子质量相近的烃高,在水中也有一定的溶解度。
2020/9/22
2020/9/22
5
在酚分子中,酚羟基的氧原子是sp2杂化,它以一个 sp2杂化轨道与苯环上碳原子的一个sp2杂化轨道形成 C-O σ键;以一个sp2杂化轨道与氢原子的 1s轨道形成O-H σ 键;另一个sp2杂化轨道为一对未共用电子所占据。
另一对未共用电子所占据的p轨道,与芳环的π轨道在 侧面相互交盖构成p,π-共轭体系。
第十章酚和醌
苯醌
邻苯醌
2,5-二甲基-1,4-苯醌
1,4-萘醌
1,2-萘醌
2-甲基-1,4-萘醌
2-羟基-1,4-萘醌
5-羟基-1,4-萘醌
结核萘醌
维生素K1
蒽醌 蒽醌是芳香酮,不是醌
很多有机染料具有蒽醌结构
2. 醌的制备
由苯酚氧化 OH
O
K2CrO7/H2SO4
由芳胺氧化
OH Ag2O,醚 Na2SO4
[Fe(OPh)6]3- + 6H+ + 3Cl-
O苯二酚:深绿色 对甲苯酚:兰色
(2)酚的氧化还原反应
(A)酚的氧化
OH
O
CrO3/CH3COOH
H2O, 0 0C
O
OH
O
H3C
CH3 CrO3/CH3COOH H3C
CH3
H3C
H2O, 0 0C
H3C O
酚在空气中可慢慢被氧化,颜色逐渐变深。
CH3CH2OH
H2CO3
pKa
10.00
15.5
17
6.18
成盐:
OH
NaO H
O Na +
H2O
O Na
+ H2CO3 ( CO2 + H2O )
OH + NaHCO 3
利用苯酚的这种能溶于碱,而又可用酸从从它的碱溶液中解离出来 的性质,可用于分离提纯。
如何除去环己醇中含有的少量苯酚?
OH
NaO H
OH + CH3Br
O CH3 + H2O + Br
==
O
OH
OH + CH3O S OCH3
第十一章 酚和醌
(一) 酚一.酚的分类和命名根据羟基所连芳环的不同,酚类可分为苯酚、萘酚、蒽酚等。
根据羟基的数目,酚类又可分为一元酚、二元酚和多元酚等。
酚的命名是根据羟基所连芳环的名称叫做“某酚”,芳环上的烷基、烷氧基、卤原子、氨基、硝基等作为取代基,若芳环上连有羧基、磺酸基、羰基、氰基等,则酚羟基作为取代基。
例如:1-萘酚 或 α-萘酚 苯酚(石炭酸) 4-乙基苯酚 5-甲氧基-2-溴苯酚2,4,6-三硝基苯酚 3-甲基-4-羟基苯磺酸 1,3,5-苯三酚 1,2,3-苯三酚 (苦味酸) (均苯三酚) (连苯三酚)二.酚的物理性质常温下,除了少数烷基酚为液体外,大多数酚为固体。
由于分子间可以形成氢键,因此酚的沸点都很高。
邻位上有氟、羟基或硝基的酚,分子内可形成氢键,但分子间不能发生缔合,它们的沸点低于其间位和对位异构体。
纯净的酚是无色固体,但因容易被空气中的氧氧化,常含有有色杂质。
酚在常温下微溶于水,加热则溶解度增加。
随着羟基数目增多,酚在水中的溶解度增大。
酚能溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。
三.酚的化学性质酚和醇具有相同的官能团,但酚羟基直接与苯环相连,氧原子的p 轨道与芳环的π轨道形成p —π共轭体系,导致氧原子的电子云密度降低,使得碳氧键的极性减弱而不易断裂,不能像醇羟基那样发生亲核取代反应或消除反应。
同时,酚羟基中氧原子的电子云密度降低致使氧氢键的极性增加,与醇相比,酚的酸性明显增强。
另外,由于酚羟基的给电子效应,使苯环上的电子云密度增加,芳环上的亲电取代反应更容易进行。
OH OH OH 2H 5OHBrCH 3OOHOHOHNO 2O 2N2SO 3H CH 3HOOHHOOH苯酚中p-π共轭示意图综上所述,酚的主要化学性质可归纳如下:1.酸性酚类化合物呈酸性,大多数酚的pKa 都在10左右,酸性强于水和醇,能与强碱溶液苯酚的酸性比碳酸弱,能溶于碳酸钠溶液,但不能溶于碳酸氢钠溶液,在苯酚钠的溶液中通入二氧化碳能使苯酚游离出来。
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
[ 感谢观看 ]
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。
有机化学第九章酚和醌PPT课件
酸性
部分醌类化合物具有酸性,能与碱反应生成盐 。
取代反应
在一定条件下,醌类化合物能发生取代反应,引入其他基团。
醌的加成反应
与烯烃的加成
在催化剂作用下,醌能与烯烃发生加成反应,生成相应的醇。
与炔烃的加成
醌也能与炔烃发生加成反应,生成相应的酮。
与氢气的加成
在催化剂存在下,醌能与氢气发生加成反应,生成相应的醇或酮。
醌的加成反应
醌可以与烯烃、炔烃等发生加成反应,生成环状的 化合物,这些化合物在有机合成中具有重要的应用 价值。
醌的取代反应
醌上的羰基可以被卤素、羟基等取代,生成 相应的取代产物,这些取代产物在有机合成 中具有重要的应用。
酚和醌在药物合成中的应用
酚类药物
许多药物分子中含有酚羟基结构,如阿司匹林、对乙酰氨基酚等,这些药物具 有解热镇痛、抗炎等作用。
酚的氧化反应
酚可以被氧化为醌或其他氧化产物,这些氧化产物在有机合成中具 有重要应用,如用于合成染料、药物等。
酚的缩合反应
酚可以与醛、酮等羰基化合物发生缩合反应,生成酚醛树脂等高分子 化合物,用于制备塑料、胶粘剂等。
醌在有机合成中的应用
醌的还原反应
醌可以被还原为酚或其他还原产物,这些还 原产物在有机合成中具有重要应用,如用于 合成香料、药物等。
醌的还原反应
化学还原
使用还原剂(如钠、锌等)可将醌还原为对应的酚。
催化氢化
在催化剂(如铂、钯等)存在下,通过氢气可将醌还 原为酚。
电化学还原
通过电解的方法,可将醌还原为酚或酮。
04
酚和醌的合成方法
酚的合成方法
芳香烃磺化碱熔法
芳香烃与浓硫酸反应生成磺酸,再与碱熔融 得到酚。
第十章 酚和醌
酚的衍生物的命名一般是以酚作为母体,芳环上连接的其他基团
作为取代基。但当取代基的官能团序列优先于酚羟基时,则按取代基 官能团排列顺序的先后来选择母体。羟基直接连在其他芳环上的化合
物,其命名与苯酚相似。
对羟基苯甲醇
4,4'-联苯二酚
CH3
C
O OH
一元酚: 苯 酚 phenol (1)a-萘酚 a-naphthol
o
OH
80 - 100 oC SO3H
4–羟基苯–1, 3–二磺酸
SO3H
热力学控制
OH SO3H HNO3 O2N
制备苦味酸的原料
OH
OH SO3H 2 HNO3 O2N
NO2
SO3H
SO3H
NO2
发生了什么反应?
苦味酸 ( 2, 4, 6-三羟基苯酚)
• 硝基取代磺酸基的机理
OH O2N SO3H + SO3H OH O2 N SO3 NO2 SO3H OH HNO3 O2N NO2 + NO2 SO3 SO3H O2 N HNO3 SO3H OH NO2 + SO3 O2 N OH SO3 + NO2 + H2O
增多,多元酚在水中的溶解度增大。对称的多元酚因分子极性较小,其
水溶性小于一元酚。 大多数酚具有难闻的气味,但有些具有香味,酚类化合物均具有杀菌 作用,苯酚(石炭酸)可用作外用消毒剂和防腐剂,3%~5%苯酚水溶
液可用来作外科手术器械消毒液。2%的煤酚肥皂水溶液(俗称“来苏
儿”)常用作医院环境消毒液。
第十章
第一节 酚 (Phenols)
OH H2N H3C OH N CH 2OCONH 2 CH3 NH CH3
有机化学第十一章酚和醌
OH 兰紫色
OH
CH3 兰色
OH OH
兰紫色
OH OH
深绿色
OH
OH 暗绿色
OH OH OH
淡棕色
与FeCl3的显色反应并不限于酚,具有烯醇式结构 的脂肪族化合物也有此反应。
OH CC
OH
用于定性分析
作业P270:第7题
如何证明在邻羟基苯甲醇(水杨醇) 一个酚羟基和一个醇羟基?
CH2OH
OH
中含有
• 酚具有极高的亲电反应活性的原因——氧原子的P 电子分散到苯环上,增加了苯环的电子云密度,加强 了亲电反应活性。
• 醇与酚不同,没有电子的离域现象 • 苯酚的离域
酚为什么具有酸性?
p -π共轭效应和氧原子的 – I 效应共同影响的结果, 必然导致O―H键之间的电子更偏向于氧,这就有利于氢 原子的解离,而表现出一定的酸性。
•苯酚的红外光谱
• 对甲苯酚的红外光谱
邻硝基苯酚与对硝基苯酚沸点高低???
邻硝基苯酚可以发生分子内缔合,即形成分子内 氢键;对硝基苯酚可以发生分子间缔合,即形成分子 间氢键;邻硝基苯酚发生了分子内缔合,降低了分子 间缔合的能力,其沸点比对硝基苯酚低。
O
H O
H O
O
O
N
NO
N
…O
O
O
H…
11.4 酚的化学性质
答:(1)加入与FeCl3,显色(蓝色),表明有酚羟
基存在; (2)将邻羟基苯甲醇分别与NaHCO3和NaOH作用,该 物质不溶于NaHCO3而溶于NaOH,酸化后又能析出, 表明该物质显弱酸性(进一步证明有酚羟基)。
(3)与卢卡斯试剂反应生成混浊(证明有醇羟基,酚微 溶于水)
有机化学第九章酚和醌
或 HOCl
• 多卤代:反应条件——中性及碱性体系
Cl2 无溶剂
OH Cl +
OH
OH
Cl2 Cl
Cl
OH Cl
+
Cl
Cl
OH
OH
OH
3 Cl2 / H2O Cl
Cl 2 Cl2
Cl
Cl
PH = 10 3 Br2 / H2O
FeCl3 Cl
Cl
Cl
Cl
OH
五氯苯酚
Br
Br
白色沉淀,酚的特征反应
Br
邻位苯醌 (1,2-苯醌)
➢间位苯酚氧化不生成醌
酚类作为抗氧化剂
例: •在新处理苯甲醛中加入微量对苯二酚 •抗氧剂BHT
O H
(H 3C )3C
C (C H 3)3 R
O
(H 3C )3C
C (C H 3)3 +R H
C H 3 BHT (Butylated hydroxytoluene)
C H 3
C OR
➢间位有取代基不发生重排反应。 ➢芳环或酰基部分空间位阻过大,产率降低。
酚类化合物苯环上的亲电取代
卤代 • 一卤代:反应条件——非极性溶剂或酸性体系
OH Br2 / CS2
5oC
CS2:非极性溶剂
Br
OH
OH
OH
Br2 / HOAc
+
Br
酸性条件
回流
Br
(C H3)3CO Cl
OH Cl
O
……
NO2
N OO
N OO
稳定的共振式(负电荷可离域到-NO2)
•给电子基的影响(使酸性减弱)
有机化学第十一章酚与醌
醌可与含有活泼氢的化合物(如醇、酚、胺等)发生缩合 反应,生成相应的缩合物。例如,苯醌与乙醇在酸性条件 下可缩合成苯乙酮。
亲核加成反应
在碱性条件下,醌可与亲核试剂发生加成反应,生成相应 的羟基化合物。例如,苯醌可与氢氧化钠反应生成苯酚钠 。
与金属的反应
某些醌类化合物可与金属离子形成络合物,表现出配位性 质。例如,苯醌可与铁离子形成红色络合物。
氧化反应
酚易被氧化,如苯酚在空气中放置会逐渐氧 化成粉红色。
缩合反应
酚可与醛或酮发生缩合反应,生成酚醛树脂 或酚酮树脂。
醌的反应及应用
加成反应
醌可与亲核试剂发生加成反应,如与氢氰酸加成生成α-羟基腈。
还原反应
醌可被还原成酚,常用的还原剂有金属氢化物、硫化物等。
取代反应
醌环上的氢原子可被卤素、硝基等取代,生成相应的卤代醌或硝基醌 。
有机化学第十一章 酚与醌
contents
目录
• 酚的概述与性质 • 醌的概述与性质 • 酚与醌的合成方法 • 酚与醌的反应及应用 • 实验操作与注意事项 • 知识拓展与前沿动态
01
酚的概述与性质
酚的定义与分类
定义
羟基直接连在芳香环上的化合物称为 酚。
分类
根据羟基所连芳香环的不同,酚可分 为苯酚、萘酚、蒽酚等。
Diels-Alder反应
某些醌类化合物可作为Diels-Alder反应的二烯体,与亲双烯体发生环 加成反应。
酚和醌在有机合成中的应用
酚的应用
酚可用于合成染料、药物、香料等有机化合物,还可作为高分子化合物的原料, 如酚醛树脂、环氧树脂等。
醌的应用
醌可用于合成染料、药物等有机化合物,还可作为高分子化合物的原料,如聚苯 醌、聚酰亚胺等。此外,醌还可作为氧化剂、脱氢剂等在有机合成中广泛应用。
有机化学---第11章 酚和醌
h
10
1、酚羟基上的反应 (1)酚羟基的酸性
OH + NaOH
+ ONa
H2O
乙醇 水
苯酚 碳酸
pKa 17
15.7
10
6.38
注意:苯酚不能与NaHCO3反应; 应用:分离或鉴别醇或酚与羧酸。
+ + ONa
H2O
CO2
h
+ OH
NaHCO3
11
苯酚具有酸性的原因:
当苯酚形成苯氧负离子后, 该离子的共轭程度比苯酚还 要大,因此更稳定,故使酚 羟基显示出酸性。 取代酚的酸性:当苯环上连有强吸电子基时,会使苯 氧负离子中氧上的负电荷更分散,则结构就更稳定, 相应的取代苯酚的酸性比苯酚的酸性更强。反之则反。
CO CH3
OH
OH
OH O
+CH3COOH BF3
+
C CH3
O C CH3
h 95%
痕量
21
(5)与羰基化合物的缩合反应
苯酚活性位(邻、对位)上的氢可与羰基化合物
(醛、酮等)发生缩合反应。
OH
OH +HCHO 酸或碱
+ C H 2 O H
CH2OH
OH
反应历程:
O
+
H
HCH
OH
HC +
-H+
H
H2 / Ni 120~200℃,1~2MPa
制备尼龙-6、尼龙-66的原料
h
27
五、重要的酚 1、苯酚——俗名“石炭酸”
纯品为无色晶体,熔点45℃,易溶于65℃以上 的热水和有机溶剂中;有腐蚀性、杀菌性。工业上 可用于制树脂、染料和炸药。
第11章 forIC 酚、醌mainly chinese
概 述Summary
羟基直接连接在芳环上的化合物称为酚 (phenols)(-OH),该羟基称为酚羟基,以区别 于醇羟基。
如下面两个化合物互为构造异构体,第 一个化合物(羟基不是直接连在苯环上)属醇类 化合物,第二个化合物属酚类化合物。
酚很容易被氧化成环状的不饱和二酮,我 们把这种特殊的酮叫做醌(quinones)。
O
O
O
O
Cl
O
H3C O
1,4—苯醌 1,2—苯醌
这两类化合物均是重要的工业原料,有许
多具有很强的生理活性,有的甚至是生物体 内不可缺少的。
第一节 Phenol 酚
一、结构和命名Structure and Nomenclature (一)结构
苯酚是平面分子,C—O键的键长比甲醇中 的C—O键短。由于苯酚氧原子的未共用电子对 所占有p轨道和苯酚π轨道共轭,氧上的未共用 电子对可离域到苯环上。
(1) 苯酚可溶于5%的NaOH水溶液中,说 明其具有酸性。
(酚的酸性比碳酸弱)weaker than H2CO3
C6H5OH + NaHCO3
RCOOH + NaHCO3
RCOONa+ 2OH + CO2
(用于分离酚和羧酸的混合物)
(2) 取代酚substituted phenols 的酸性
酸性与环上取代基的性质及其在环上的位 置有关。
(4)
(3) > (2) > (1) > (4)
2. 酯化反应esterification reaction
C6H5 O H + CH3COCl OH - C6H5OCOCH3 + HCl
COOH
酚、醌
紫色
不同的酚所产生的颜色不相同,这个反应常用于各种
酚的定性检验。 具有烯醇式结构的化合物都可发生这样的显色反应,
苯酚也可看作是烯醇式结构的化合物。
C C
OH
OH
芳醚的生成和分解:
O H O H- O C H 3C H 2B r
-
O
C H 2C H 3
O- + (C H 3 O ) 2 S O 2
第十章 酚、醌
酚、醌的结构及命名; 酚、醌的物理性质及光谱性质;
酚、醌的化学性质和反应活性规律;
了解一些重要的酚、醌的制备和用途。 酚、醌的化学性质和制备方法;
§10-1 酚
1 结构和命名
酚是羟基直接和芳环相连的化合物。根据羟基的数目,
分别称为一元酚、二元酚和多元酚。
酚的命名,是以酚羟基所取代的芳烃名称后加“酚”字。
OH
N a N O 2 ,H 2 S O 4 7 ~8 ℃
OH
稀 H N O3
OH
NO
NO2
③磺化:
OH
浓 H 2S O 4 25 ℃
OH S O 3H
OH
H 2S O 4 100 ℃
OH
浓 H 2S O 4 100 ℃
OH
}
浓 H 2S O 4
S O 3H
S O 3H
S O 3H
在引入两个磺酸基后使苯环钝化,与浓硝酸作用时不
OH Br +
OH
Br
②硝化:
OH
稀 HNO 3
OH NO2 +
OH
NO2
邻硝基苯酚和对硝基苯酚可用水蒸气蒸馏法分离。
H O O N
O HO NO2
10酚和醌 有机化学
Cl,-NO2等基团时,副反应更多
SO3H
ONa
OH
应用范围受到限Na制OH(固)
H+
融熔 ,300℃
三、制备
(二)卤代苯的水解 卤代苯中的卤原子很不活泼,须在高温、高压和催化 剂存在下才能水解。
设备要求高,条件苛刻,也使推广应用受到限制。 但当卤原子的邻或对位有吸电子基(如-NO2)时,氯就变得较活 泼,易发生亲核取代反应,可不需要高温、高压。
柯尔柏-施密特反应的条件是:干燥的苯酚钠 盐与二氧化碳在高温和压力下反应,生成邻羟基 苯甲酸
ONa
+
CO2
125-150℃ 0.5MPa
OH COONa H+
OH COOH
5.柯尔柏-施密特反应
若把苯酚的钠盐换成钾盐,加入碳酸钠和一氧 化碳,在200-250℃反应,则生成对羟基苯甲酸。
OK + K2CO3 + CO
(2) 1,6-共轭加成反应 对苯醌在亚硫酸水溶液中,经1,6—加氢被还原成对 苯二酚(又称氢醌),这是氢醌氧化成对苯醌的逆反应。
醌类化合物不是芳香族化合物,但根据其骨架可 分为苯醌,萘醌,蒽醌,菲醌等。
一、概述
醌是作为相应芳烃的衍生物来命名的。例如:苯 得到的醌称为苯醌,萘得到的醌称为萘醌等。
O
O
1,4-苯醌 (对苯醌)
O O
1,2-苯醌 (邻苯醌)
O CH3
CH3 O
2,5-二甲基-1,4-苯醌
一、概述
O
H
OH OH
OH
OH OH FeCl3
CH3
紫色 绿色 兰色
2. 氧化 酚比醇易氧化,多元酚更易被氧化。
2. 氧化
第十一章:酚和醌
Cl
NO2 Na2CO3
H2 O
ONa NO2 NO2
OH
H+
NO2 NO2
NO2
3. 异丙苯法
CH(CH3)2 + O2 CH3 CH3 C O OH
110~120℃ ℃ 0.4MPa 过氧化氢异丙苯
OH
H+,H2O ~90℃ ℃
+ CH3
O C CH3
=
§11-2 醌
命名: 命名:将醌看作芳烃的衍生物。
OH
O
H
O
醌氢醌 (暗绿色针状晶体)
OH (无色)
其缓冲溶液可做成电极 ,测[H+]
[H]:SO2+H2O, Fe+HCl [O]: FeCl3
(2) 加成反应 1,4-加成: 加成: 加成
O + HCl O O OH Cl H
重排
OH OH Cl
O
KClO4 氧化 (1) HCl
O
Cl (2) KClO 4
邻硝基苯酚( 邻硝基苯酚(形成分 子内氢键容易挥发) 子内氢键容易挥发) +
O
O
N
-
N
+
O
- H
H
O
N+ O O
O H
O H O
H H
对硝基苯酚( 对硝基苯酚(形成分 子间氢键不易挥发) 子间氢键不易挥发)
OH NO2
OH NO2
OH NO2 分解 1.7 OH
沸点: 100℃ 沸点 ℃ 水中溶解度: 水中溶解度 0.2 ( g / 100g水) 水 OH + 浓HNO3 ③ 亚硝化 OH
(2- 氯苯酚 氯苯酚) (3- 甲基苯酚 甲基苯酚)
第十章:酚醌
OHH 3CCH 3第十章 酚、醌羟基直接连接在芳环上的化合物称为酚(phenols )(Ar-OH), 该羟基称为酚羟基,以区别于醇羟基。
如下面两个化合物互为构造异构体,第一个化合物(羟基不是直接连在苯环上)属醇类化合物,第二个化合物属酚类化合物。
CH 2OHCH 3p -甲基苯甲醇 2,6-二甲基苯酚酚很容易被氧化成环状的不饱和二酮,我们把这种特殊的酮叫做醌(quinones )。
这两类化合物均是重要的工业原料,有许多具有很强的生理活性,有的甚至是生物体内不可缺少的,下面分别加以讨论。
第一节 酚一、结构和命名苯酚是平面分子,C -O键的键长比甲醇中的C -O键短。
偶极方向与甲醇的相反。
136pmH 3142pmH 3Cμ = 1.6D 1.7D苯酚和甲醇碳氧键长的差别是由于前面章节已提及过的其成键轨道的s 成分越多,键长越短;另外是由于苯酚氧原子的未共用电子对所占有p 轨道和苯酚π轨道共轭,氧上的未共用电子对可离域到苯环上,它的真实结构可用共振式表示:(1) (2) (3) (4)(1)最稳定,对共轭杂化体的贡献最大,(2)(3)和(4)式中有电荷的分离,虽不稳定,但对共振杂化体亦有较少的贡献。
因此碳氧间亦有部分双键的特征,使键长缩短,C-O键不易断裂,羟基不易被取代。
在甲醇中,羟基是吸电子基,偶极方向指向羟基。
但在苯酚中,由于羟基通过共轭对苯环所起的给电子作用超过了它对苯环的吸电子诱导作用,所以偶极方向指向苯环。
根据芳环上所连羟基的数目,可把酚类分为一元酚,二元酚,三元酚……,但常把含有一个以上羟基的酚称为多元酚。
命名时,都以苯酚(萘酚,蒽酚等)作为母体,它们的英文名都是以-ol结尾,如苯环上连接有其它取代基则可看作是苯酚的衍生物。
对于多元酚只须在“酚”字前面用二、三……等表示羟基的数目,并用阿拉伯数字1,2,3……等表明羟基和其它基团所在的位次。
例如:OH OHCH3苯酚4-甲(基)苯酚4-methyl phenolphenol 或对-甲基苯酚p-methyl phenolOHOH2-萘酚2-naphthalenol 9-蒽酚9-anthrol或β-萘酚β-naphthol 或γ-蒽酚γ- anthrol 多元酚类似于多元醇的系统命名。
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OCOCH3
AlCl3 165oC or TiCl4 CH3
O H3CC
H
O
CH3 COCH3
CH3
动力学产物
热力学产物
四 酚芳环上的一般亲电取代反应
1 酚的卤化
(1)酚在酸性条件下或在 2、CCl4等非极性溶液 )酚在酸性条件下或在CS 中进行氯化和溴化,一般只得到一卤代产物。 中进行氯化和溴化,一般只得到一卤代产物。
Bu-t I OH Br
Zn 10%NaOH 20oC 0.5h
Bu-t OH Br
(100oC除Br原子 原子) 除 原子
不行) 去卤顺序 I>Br(Cl不行) 对位 > 邻位 ( 不行
2 酚的磺化
OH
15-25oC
SO3H
OH
OH
H2SO4(浓) 80-100oC H2SO4(浓) 80-100oC
HO
OH
C O O
生成酚酞的反应机理
HO
O + OH O O
(浓)H2SO4 t 亲核加成 O
OH O
H+ -H2O
OH
芳香亲电取代
HO
O-H HO OH O O H+ C COOO
酚酞
苯酚傅克反应的实例
eg 1.
OH + (CH3)3CCl
HF
(CH3)3C
OH
eg 2.
定义: 定义:烯丙基芳基醚在高温下可以重排为邻烯丙基酚或 对烯丙基酚,这称为克莱森重排。 对烯丙基酚,这称为克莱森重排。
14
OCH2CH=2 α β γ 200 C
o
OH
14
OH
CH2CH=CH2
γ
β
α
200oC
14
CH2CH=CH2
α
β
γ
克莱森重排的立体化学规律
H R O Me Z H
H Me O
质子酸催化:(质子酸有利于增强羰基活性) 质子酸催化:(质子酸有利于增强羰基活性) :(质子酸有利于增强羰基活性
OH OH + O O
OH O OCCH2CH2COH
+
+
H O +
OH
O
OH OH
+
H+~
O O
O
-H+
O O OCCH2CH2COH
苯酚的一个特殊反应是:在浓 苯酚的一个特殊反应是: 硫酸或无水氯化锌的作用下, 硫酸或无水氯化锌的作用下, 与邻苯二甲酸酐不发生傅氏反 与邻苯二甲酸酐不发生傅氏反 而发生缩合反应生成酚酞 缩合反应生成酚酞。 应,而发生缩合反应生成酚酞。
Cl + NaOH
Cu o 300 C 28MPa
ONa
H+
OH
异丙苯法(见醛酮一章) 三 异丙苯法(见醛酮一章) 四 重氮盐法
+ N2HSO4 H2O OH
HBF4 CH3COOH + N2BF4
H2O
OCOCH3
格氏试剂--硼酸酯法 五 格氏试剂 硼酸酯法
Mg Br THF MgBr B(OCH3)3 -78 C
特殊仪器
+ H2O K2CO3
碱: NaOH Na2CO3
2. 弗里斯重排
定义:酚酯与路易斯酸一起加热, 定义:酚酯与路易斯酸一起加热,可发生酰基重排生成邻羟基 和对羟基芳酮的衍生物。该重排反应称为弗里斯重排。 和对羟基芳酮的衍生物。该重排反应称为弗里斯重排。 (酚的芳环上带有间位定位基的酯不能发生此重排) 酚的芳环上带有间位定位基的酯不能发生此重排)
谱中羟基氢的δ 范围内。 酚羟基的1H NMR谱中羟基氢的δ值很不固定,在4-8 范围内。 谱中羟基氢的 值很不固定, 若由于形成氢键发生分子内缔合,氢的δ值在10.5-16 。 若由于形成氢键发生分子内缔合,氢的δ值在
第三节 酚的制备 一 芳香磺酸的碱融熔法 二 卤代苯的水解 三 异丙苯法 四 重氮盐法 格氏试剂--硼酸酯法 五 格氏试剂 硼酸酯法
酚的物理性质
有特殊气味, 有特殊气味, 大多为高沸点的液体或低熔点的无色固体, 大多为高沸点的液体或低熔点的无色固体, 能与水形成氢键,在冷水中有一定的溶解度, 能与水形成氢键,在冷水中有一定的溶解度, 易溶于热水,醇和醚。 易溶于热水,醇和醚。
酚的光谱特性: 酚的光谱特性:
酚的红外光谱有羟基的特征吸收峰。 酚的红外光谱有羟基的特征吸收峰。 在稀溶液中, 处有羟基的伸缩振动吸收峰; 在稀溶液中,在3611-3603cm-1处有羟基的伸缩振动吸收峰; 在浓溶液中,由于形成氢键, 在浓溶液中,由于形成氢键,此羟基的伸缩振动吸收峰移向 3500-3200cm-1,酚的 酚的C-O伸缩振动吸收峰在 伸缩振动吸收峰在1300-1200cm-1。 伸缩振动吸收峰在
一 芳香磺酸的碱融熔法
eg 1
+ H2SO4 SO3H Na2SO3 SO3Na
NaOH 300 C
o
+ ONa H
OH
eg 2
60 oC H2SO4 120 oC
SO3H NaOH H+
OH
t
SO3H OH NaOH H
+
t
二 卤代苯的水解
卤苯水解有两种反应机制: 卤苯水解有两种反应机制: 1 邻对位没有吸电子取代基的卤苯是按苯炔中 间体机制进行的。 间体机制进行的。 2 绝大多数邻,对位有吸电子取代基的卤苯是 绝大多数邻, 按加成消除机制进行的。 按加成消除机制进行的。
O R-C-Cl + AlCl3
O R-C+
+ AlCl4O R-C H O R-C
O R-C+ +
O R-C
OAlCl2
OAlCl2
-H+
OAlCl2 H2O
OH
碱催化(碱有利于酚氧负离子形成) 碱催化(碱有利于酚氧负离子形成)
O
O
OO O
O O OCCH2CH2CO
H2O
O- +
O
O
O O OCCH2CH2COH
SO3H
HO
SO3H
SO3H
H2SO4(稀) 回流
OH
应用: 定位; 芳核位置保护基; 引入酚羟基。 应用:1 定位; 2 芳核位置保护基;3 引入酚羟基。
3 酚的硝化
OH
OH
+ 稀HNO3(20%)
-H2O 室温
NO2
+ HO
NO2
35 % -40%
12 % -15%
*2,4,6-三硝基苯酚的制备 三硝基苯酚的制备
CH3CH2Br NaOH H2O
OCH2CH3 + NaBr
OH
CH3Br NaOH H2O
OCH3 + NaBr
反 应 机 理
O + CH3 Br
NO2 O- + Br
-
SN2
OCH3 + BrNO2 O Br NO2
NO2
NO2 O
SN2Ar
NO2 + Br-
苯甲醚的两种特殊制法(溶剂不同) 苯甲醚的两种特殊制法(溶剂不同)
Br2 CS2 5oC Br2 冰HAc 回流
Br Br
OH
+ HBr Br OH + HBr
OH +
Cl
OH
HOCl
OH
+ H2O
(CH3)3C-O-Cl(次氯酸的三级丁酯) (次氯酸的三级丁酯) CuCl2 180oC -HCl
Cl OH + Me3COH
Cl
OH
Cl
Cl OH + HOCl
Cl
(CH3)2SO4 NaOH H2O
OH OCH3 + CH3OSO3-Na+
CH2N2
醚
OCH3 + N2
芳基烃基醚的二个重要性质 *1. 被碘氢酸解
OCH3
HI
OH + CH3I
*2. 催化氢解
OCH2
H2/Pd
OH + CH3
CH2-A
A为杂原子时均易被氢解 为杂原子时均易被氢解
2. 克莱森重排
O
反应式
OCR AlCl3
OH
O CR + HO O CR
弗里斯重排的反应机制
O CH3CO
O C O CH3 AlCl3
O CH3CO
+
H C H3C
O _ AlCl2 Cl
O
O -HCl CH3CO H3C C
O H2O O AlCl2
O CH3CO
O CCH3
弗里斯重排的区域选择性
OH
AlCl3 25oC or PPA
(2) 亚硝基化可以在酸性介质中进行,也能在碱性介质 ) 亚硝基化可以在酸性介质中进行, 中进行。 中进行
(3)亚硝基苯酚的性质:能与苯酚缩合。 )亚硝基苯酚的性质:能与苯酚缩合。
5 酚的傅 克反应 酚的傅-克反应
*芳环上的电荷密度较高,因此烷基化、酰基化反应可以 芳环上的电荷密度较高,因此烷基化、 芳环上的电荷密度较高 在较弱的催化剂作用下进行。 在较弱的催化剂作用下进行。 *苯酚的羟基和苯环均可发生酰基化反应,情况如下: 苯酚的羟基和苯环均可发生酰基化反应,情况如下: 苯酚的羟基和苯环均可发生酰基化反应
一 酸性
苯环上的取代基对酚酸性强弱的影响 电子效应的影响: 吸电子基团使酸性增强, 电子效应的影响: 吸电子基团使酸性增强,给电子基团使 酸性减弱。 酸性减弱。 空间效应的影响: 空阻减弱溶剂化作用( 空间效应的影响: 空阻减弱溶剂化作用(溶剂化作用有利于 酚羟基的离解),从而使酸性减弱。 酚羟基的离解),从而使酸性减弱。 ),从而使酸性减弱