有机化学酚和醌
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。
第十一章酚和醌
O CH2COOH Cl Cl
2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D) 酚醚化学性质比酚稳定,不易氧化,而且与HI作 用,分解为酚,此反应可用来保护酚羟基。
OCH3 OH
+
2015/11/28
HI
+
习题13
CH3I
23
克莱森重排
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。
X
X
亲核性比醇弱
O O CH3
成酯:
OH + CH3COOH + CH3COCl + (CH3CO)2O
OH + CH3COOH
O
98%H2SO4 4h/55%
O C CH3
乙酸苯酯
2015/11/28
25
在酸催化下,酚与羧酸作用也能生成酯,但比醇 难。通常采用酰氯或酸酐与酚反应。例如:
O C Cl + HO
14
OCH2CH=CH2
OH
200oC
14
OH
CH2CH=CH2
200oC
14
O
CH2CH CH2
190-220C 6h
OH CH2CH CH2
CH2CH=CH2
O H3C
CH2CH CH2 CH3 H3C
OH CH3
CH2CH CH2
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24
(3)酯的生成
难
OH + HX
对 10.00 10.26 10.21 9.81 9.38 9.26 9.20 7.15
徐寿昌《有机化学》(第2版)配套题库【名校考研真题】(下册)-第1~20章【圣才出品】
第一部分名校考研真题第11章酚和醌一、选择题1.下列化合物碱性最强的是()。
[中国科学院-中国科学技术大学2001研]【答案】(A)【解析】酚的碱性与酚羟基上氧的孤对电子有关,氧原子上的电子云密度越大,碱性越强。
氰基、溴原子都为吸电子基,使氧原子上电子云密度降低。
2.下列化合物中,酸性最强的是()。
[天津大学2000研]【答案】(D)【解析】硝基为吸电子基,使邻、对位的电子云密度降低,使酚羟基的酸性增强。
3.下列物种作为离去基团时最易离去的是()。
[大连理工大学2004研]【答案】(A)【解析】硝基为吸电子基,使负电荷得以分散,故(A)最稳定,作为离去基团,最易离去。
二、简答题1.为什么?[上海大学2004研]答:甲氧基的给电子共轭效应使对位电子云密度增大,从而使对位酚羟基的酸性减弱,而间位甲氧基只有吸电子的诱导效应而无给电子的共轭效应,故间甲氧基苯酚的酸性比对甲氧基苯酚强。
2.从反应机理说明为什么烷芳混合醚(ArOR)在与氢碘酸共热时,只得到RI和ArOH,而不是ArI和ROH。
[南京大学2002研]答:醚与氢碘酸共热时先生成烊盐,然后发生碳氧键的断裂,生成醇和碘代烷。
对于混合醚,碳氧键断裂的顺序为:三级烷基>二级烷基>一级烷基>芳基,芳基与氧的孤对电子共轭,因此烷芳混合醚与氢碘酸共热时,芳基与氧相连的碳氧键没有断裂,烷基与氧相连的碳氧键断裂,产物为酚和碘代烷。
3.化合物(A)和(B)中哪个酸性较强?(C)和(D)相比较呢?简述理由。
[华东理工大学2003研]答:硝基的吸电子共轭效应,使邻、对位电子云密度降低,酚羟基的酸性增强,故酸性(B)>(A);甲基的立体效应使(C)中硝基的π-π共轭效应减弱。
化合物(A)和(B)中酸性(B)>(A);化合物(C)和(D)中酸性(D)>(C)。
甲基的立体效应使(C)中硝基的共轭效应减弱。
4.以苯以及必要的有机、无机试剂为原料合成3,4,5-三溴苯酚。
[武汉大学2002研]答:酚羟基为邻对位定位基,若先合成苯酚,再溴化将得到2,4,6一三溴苯酚,而题目要求合成3,4,5一三溴苯酚,故必须借助氨基的定位效应来定位,然后通过重氮化来完成目标产物的合成。
邢其毅《基础有机化学》配套题库章节题库酚和醌【圣才出品】
第19章酚和醌
一、选择题
下列化合物进行亲电取代反应最容易的是()。
A.苯酚
B.苯乙酮
C.苯
D.甲苯
【答案】A
二、填空题
写出下列化合物酸度增强顺序。
A.苯酚
B.4-乙酰苯酚
C.2-乙酰苯酚
【答案】A<C<B
三、简答题
1.环己醇中混有少量的苯酚,试除去之。
答:加氢氧化钠溶液振荡,使苯酚溶在氢氧化钠溶液中而除去。
2.2,4,6-三叔丁基苯酚在乙酸溶液中与溴反应,生成化合物(A),分子式为,产率几乎是定量的。
(A)的红外光谱中在1630cm-1和1650cm-1处有吸收峰,谱有三个单峰,其面积比为9:18:2,试推测(A)的结构。
答:2,4,6-三叔丁基苯酚的环上电子云密度较高,很容易在酸性条件下与溴发生下列反应:
3.请设计出分离“对甲基苯酚、间硝基苯甲酸、邻二甲苯”混合物的流程图。
答:
4.由苯酚及不超过4个碳原子的有机化合物和其他必要试剂为原料,合成局部麻醉。
答:。
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。
大学有机化学第十一章酚醌详解演示文稿
11.2.3 从芳磺酸制备
+ 浓H2SO4
NaOH(固体)
320。C
SO3H NaOH(溶液)
ONa H+
OH
SO3Na
+ 浓H2SO4 160。C
NaOH(固体) 熔融
ONa H+
SO3H NaOH(溶液) OH
SO3Na
11.2.4 从芳胺制备
芳胺经重氮化反应后,重氮基被羟基取代,得到酚。
NH2 Br
苯酚的卤代反应是亲电的离子型反应,在有利于X-X 键异裂的极性介质中或催化剂存在下更容易进行。
若想得到一元溴代产物,反应须在低温和非极性 溶剂下进行:
OH
+ Br2 CS02-o5r。CCCl4
OH
+ Br
67%
OH Br + HBr
33%
(2) 硝化
一元硝化:
OH
OH
Hale Waihona Puke OH稀H。NO325 C
NO2
先出现的为主官能团,其余为取代基,依次列出,尽
量使取代基位次和最小。
OH
OH
OH
OH
苯酚
CH3
NO2
间甲苯酚 对硝基苯酚
m-甲苯酚 p-硝基苯酚
萘酚 萘酚
OH
OH
OCH3
萘酚 邻甲氧基苯酚 萘酚 o-甲氧基苯酚
OH COOH
邻羟基苯甲酸
CHO
OH 对羟基苯甲醛
芳醇的命名与脂肪醇相似,将苯环作为取代代基。例如:
不溶
说明酚的酸性比碳酸弱!
OH + NaOH(5%) OH + NaOH(5%)
溶 不溶
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II11酚醌
NO2Na2CO3 H+ NO2
35o
NO2
NO2
NO2
2、从芳磺酸制备(碱熔法)
SO3H
O
NaOH
H
350oC
OH
注意:当环上连有-NO2、-COOH、-X时不宜采用此方法。
3、异丙苯氧化水解
C(C H 3 )2 H
H O OC C H (3 )2
O 2
H
1 1 0 o C , 0 .5 M P
除酚类外,凡具有烯醇式结构的化合物与FeCl3 也都有显色反应
CC OH
氧化反应
酚易被氧化为醌等氧化物,氧化物的颜色随着氧化程度的深
化而逐渐加深,由无色而呈粉红色、红色以致深褐色。
OH KMnO4 + H2S O4 O
多元酚更易被氧化。
O O
对苯醌
OH 2AgBr
O + 2Ag + HBr
OH
O
对苯二酚是常用的显影剂。
酚易被氧化的性质常用来作为抗氧剂和除氧剂。
还原反应
O H + 3H2
Ni
150°C
制备环己醇工业方法
O H
缩合反应
两分子结合通常失去一个分子(如水等),而生成一个较大分子 的反应
(1)与甲醛的缩合-酚醛树脂
OH
OH OH CH2OH
CH2O
+
OH
OH
OH
CH2
+
OH
CH2OH
OH
OH
OH
OH
n CH2O
H2O
弱酸不能置换强酸所形成的盐 然而,强酸却可以置换弱酸形成的盐,故下面反应可以发生。
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。
有机化学 徐寿昌(第二版)第十一章
OH +
Na2CO3
X
利用醇、酚与NaOH和NaHCO3反应性质的不同,可鉴别和分离酚和醇。 练习:P159 一、8
酚的性质
•酚酸性的比较:
当苯环上连有吸电子基团时,酚的酸性增强; 连有供电子基团时,酚的酸性减弱。
有机化学
吸电子基团(硝基)使羟 基氧上负电荷更好地离域 移向苯环(诱导和共轭效 应),生成更稳定的对硝 基苯氧负离子,酸性增强
酚的构造、分类和命名
一元酚 二元酚
三元酚
有机化学
酚的构造、分类和命名 *带有优先序列取代基的命名:
有机化学
-COOH, -SO3H, -COOR, -COX, -CONH2, -CN, -CHO, >C=O, -OH(醇), -OH(酚), -SH, -NH2, >NH, 叁键,-C=C-, OR, -SR, -R, -X, -NO2
SO3H
OH
Cl
对羟基苯磺酸
SO3 H
HO CH3
4-甲基-5-羟基-2-氯苯磺酸
酚的构造、分类和命名
OH CH3
2-甲基苯酚
有机化学
HO
COOH
OH
O2N
CHO OH
4-羟基苯甲酸 对羟基苯甲酸
6-硝基-1-萘酚
2-羟基苯甲醛 邻羟基苯甲醛(水杨醛)
酚的制法
有机化学
从异丙苯制备
+ CH3CH=CH2 H2SO4
酚的性质
邻硝基苯酚和对硝基苯酚可用 水蒸气蒸馏方法分开
邻硝基苯酚分子形成分 子内六元环的螯和物, 对硝基苯酚只能通过分 子间的氢键缔和。
有机化学
酚的性质
下列化合物哪些能形成分子内氢键?
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
醌化反应可逆反应__概述说明以及解释
醌化反应可逆反应概述说明以及解释1. 引言1.1 概述醌化反应是一种常见的有机化学反应,其反应物为酚类化合物和氧气或者有机过氧化物。
它通过加氧作用将酚类化合物氧化生成对应的醌。
与许多有机反应不同的是,醌化反应具有可逆性,即在适当的条件下,可以将醌还原为酚。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面全面介绍和解释醌化反应的可逆性。
首先,我们将对醌化反应的基本原理进行阐述,包括反应机制和影响因素等内容。
然后,我们将探究实验设计及其结果分析以验证该反应的可逆性。
接下来,我们将深入讨论该反应在工业领域、生物化学领域以及环境影响研究中的重要意义和广泛应用。
最后,在总结主要结论的同时,我们也会提出目前存在的问题,并展望未来可能的研究方向。
1.3 目的该文旨在全面了解和探究醌化反应的可逆性,并为读者提供关于该领域内最新研究的综述。
通过对反应原理、实验验证和应用意义等方面的深入讨论,我们希望能够揭示醌化反应可逆性的机制,为更好地理解和利用该反应在化学领域中的作用提供指导和启示。
2. 醌化反应:2.1 反应原理:醌化反应是一种在有机化学中常见的重要反应类型。
其基本原理是通过将有机物中的羟基(-OH)氧化为对应的醌基(=O),从而实现有机物的转化。
具体而言,醌化反应是通过羟基上的脱氢作用完成的,将羟基上的氢原子去除并与其他官能团结合,生成一个含有酮基(C=O)和亚胺键形式的产物。
2.2 反应条件:醌化反应通常需要一定的温度和催化剂存在下进行。
常见的催化剂包括过氧化合物、金属离子和马来酰亚胺等。
此外,反应溶剂也是影响醌化反应进行与否及产率的重要因素。
不同的官能团在不同的温度范围内对于醌化反应具有不同的敏感性,因此,在设计和优化条件时需要根据具体目标分子进行调整。
2.3 可逆性解释:传统意义上,醌化反应被认为是一个不可逆的过程。
然而最新研究发现,在特定条件下,例如加入辅助剂或在低温下进行反应等,醌化反应可以被逆转。
这种可逆性可以通过控制消耗氧气的速率、改变催化剂的浓度和引入还原剂等方式实现。
苯酚氧化成苯醌机理
苯酚氧化成苯醌机理
苯酚氧化成苯醌是一个重要的有机化学反应,其反应机理主要包括以下几个步骤:
1. 氧化反应:在氧的存在下,苯酚首先被氧气氧化成苯醌。
这一步通常需要有氧气或者氧化剂的存在,如过氧化氢、过氧化苯甲酰等,这些氧化剂能够提供活泼的氧原子,进而氧化苯酚的酚基。
2. 脱水醛:苯醌的羰基部分在接受氧气的同时,会失去水分子,形成对苯二醌。
这个过程也被称作脱水醛,使得苯醌的分子结构进一步稳定。
3. 生成苯醌:最后,对苯二醌经过还原反应,被还原为苯醌。
还原反应往往需要还原剂的存在,如亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾等。
通过这一步骤,苯醌的产物最终形成。
总的来说,苯酚氧化成苯醌的机理是一个多步反应过程,通过氧化、脱水醛和还原等步骤,最终得到苯醌这一重要的化合物。
这一反应机理不仅在有机合成领域有重要应用,也为化学研究提供了丰富的实验数据和理论基础。
在实际应用中,各种反应条件和催化剂的选择都会影响到反应的进行和产物的选择性,因此对苯酚氧化成苯醌的机理的深入理解和研究具有重要意义。
酚氧化成醌的反应机理
酚氧化成醌的反应机理
酚氧化成醌的反应机理可以概括为以下几个步骤:
1. 酚分子失去一个质子,形成酚负离子。
这是本反应的关键步骤。
2. 酚负离子发生亲电加成,攻击邻近的另一个酚分子的芳环上的一个碳原子,形成一个间位二面体中间体。
3. 中间体失去一个氧分子,形成一个芳香的靛红色的醌衍生物。
这是本反应的最终产物。
4. 醌衍生物脱去一个质子,重新形成酚分子。
这个酚分子可以再次发生和其他酚分子的反应,从而形成更多的醌衍生物。
总之,酚氧化成醌的反应机理是通过酚负离子的亲电加成和氧化作用而实现的,最终生成醌衍生物。
这个反应机理对于许多生物和化学过程都非常重要,并被广泛应用于有机合成、药物化学和材料科学等领域。
醌的化学结构
醌的化学结构醌是一种有机化合物,其化学结构由苯环上两个氧原子和一个酮基团构成。
它的分子式为C6H4O2,结构式为O=C1C=CC=C1O。
醌的化学结构使其具有许多特殊的化学性质和应用价值。
醌具有较高的氧化还原性,可以进行多种氧化还原反应。
其中最常见的是醌与还原剂之间的反应,形成对应的醇化合物。
例如,苯醌可以与亚硫酸钠反应,得到对应的苯酚。
这种反应在有机合成中非常重要,可以用于合成各种醇化合物。
醌还可以通过氧化反应生成醌酮。
在氧化剂的作用下,醌分子中的酮基团被氧化为醌酮。
这些醌酮化合物在有机合成和药物合成中有广泛的应用。
例如,环己酮可以通过环己醌的氧化得到,进而用于合成尼龙等聚合物。
醌还可以发生亲电取代反应。
由于醌分子中的氧原子具有较高的电负性,容易被亲电试剂攻击,发生取代反应。
例如,苯醌可以与溴反应,生成溴代苯酮。
这种亲电取代反应在有机合成中也具有重要的应用。
醌还具有自身的特殊性质。
由于醌分子中的两个氧原子的共振结构,使得醌分子具有较高的稳定性。
醌还具有较强的吸收紫外光的能力,因此常被用作紫外吸收剂。
醌还可以与许多有机物形成稳定的配合物,具有一定的荧光性质,因此在荧光探针和染料方面也有应用。
总结起来,醌是一种具有特殊化学结构的有机化合物,其分子中含有苯环、氧原子和酮基团。
醌具有较高的氧化还原性,可以进行多种氧化还原反应。
醌还可以发生亲电取代反应,并具有自身的特殊性质。
由于醌具有多种特殊性质,因此在有机合成、药物合成、紫外吸收剂、荧光探针和染料等方面都有重要的应用价值。
醌的化学结构为我们研究其性质和应用提供了基础,并为有机化学的发展做出了重要贡献。
有机化学生僻字
有机化学生僻字
有机化学领域存在一些较为专业或生僻的字词,这些字词通常用于描述有机化合物的结构、性质和反应。
以下是一些有机化学中较为生僻的字词:
1. 异戊二烯(yi4 wu3 er4 yan3):指异戊二烯烃,一种碳骨架含有四个碳原子的烃类化合物,具有特殊的结构和性质。
2. 醌(kun4):指苯醌类化合物,一类含有醌基团的有机化合物,常见的有苯醌、萘醌等。
3. 丙酮氰(bing3 kun3 qing2):指丙二酮氰腈,是一种含有氰基的有机化合物,具有特定的合成和反应性质。
4. 杂芳烃(za2 fang1 ting1):指杂环芳烃,是一类含有芳环结构的杂原子(如氮、硫等)的有机化合物。
5. 苯甲醚(ben1 jia3 mi2):是一种苯环上连接有甲氧基的有机化合物。
6. 碘苯(dian4 ben1):指碘代苯,即苯环上连接有碘原子的化合物。
7. 腈酸酯(qing2 suan1 zi3):是一类含有腈基和酯基的有机化合物。
8. 卤代苯酚(lu3 dai4 ben1 fen1):是苯环上连接有卤素基团的苯酚衍生物。
这些字词通常在有机化学的专业文献、教材或实验报告中出现,用于描述特定的有机化合物结构、命名规则或反应性质。
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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
+ H2CO3 ( CO2 + H2O )
OH + NaHCO 3
酚的成盐反应可用于分离提纯。 如:如何除去环己醇中含有的少量苯酚?
通入 C O2
OH
(分离之)
OH
NaO H
OH
RX
ONa
O CH3OSOCH3
O
硫酸二甲酯
OCH3 75%
苯甲醚
O
NaOSOCH3 O
OH Cl
Cl
ClCH2COOH
30% NaOH 回流 4-5h
OCH2COOH
H
Cl
Cl
2,4-二氯苯氧乙酸
Claisen 重排
OCH2CH CH2
OH
200℃
CH2CH CH2
烯丙基芳基醚
14
OCH2CH=CH2
pKa 16~19 10
6.38
4.75
苯环上取代基对酸性的影响:
OH OH OH
OH OH
OH
OCH3
NO2
NO2
NO2 O2N
NO2
NO2
NO2
pKa10.2 10 8.39 7.15 4.09 1
0.25 与无机强酸 相近
一些取代酚的酸性 (pKa, 25℃)
取代基
邻
间
对
—H
10
10
10
—CH3 —F
氧原子的未共用电子对与苯环形成的p,π供电共轭
效应>氧原子的吸电诱导效应
(B)苯环对羟基的影响:使酚具有酸性
因苯环与氧原子形成p,π共轭体系,使氧原子电子 云密度降低,结合H+能力减弱,羟基氢易失去;
失去H+后的氧负离子由于苯环分散负电荷而稳定。
一、酸性及成盐
OH
酸性大小: ROH <
< H2CO3 < CH3COOH
pka 10.0
CH3
Cl
NO2
10.26
9.38
7.15
这里值得注意的是:当吸电子基处于间位时,由 于它们之间主要只存在诱导效应的影响,而忽略共轭 效应,故酸性的增加幅度不大。
NO2
O2N
OH
OH
OH
pKa
7.15
8.39
10.00
问题:
间甲氧基苯酚的酸性为什么比苯酚的酸性略强?
OH
>
NO2
pka 7.15
O
AlCl3
+ HO
CR
傅瑞斯重排的区域选择性
OCOCH3 CH3
AlCl3 25℃
AlCl3 165℃
OH
CH3 COCH3
H OO H3CC
动力学产物
热力学产物
CH3
较高温度下,有利于邻位异构体生成. 较低温度下,有利于对位异构体生成.
练习:
1. 按酸性强弱排列成序:
200oC
重排产物是邻位取代
OH 14 CH2CH=CH2
O via
O
过渡态
*
O
*
O
O H
* CH2CH=CH2
* OH
互变异构
CH2CH=CH2
若邻位已被占据,烯丙基经两次连续重排迁移到对位。
CH3
OCH2CH=C* H2 CH3
CH3
OH CH3
CH2CH=C* H2
注意:当重排的是一个取代的烯丙基时,产物中烯 丙基的构造是与原来不同的。
CHO
, OH 对羟基苯甲醛
OH COOH
邻羟基苯甲酸 (水杨酸)
OH
SO3H 对羟基苯磺酸
二、物理性质 物态:
少数烷基酚为液体,多数一元酚为无色固体。
沸点和熔点: 由于可形成分子间氢键,有较高的沸点和熔点。
溶解度: 一元酚微溶于水,多元酚随羟基的增多而加大。
第三节 酚的化学性质
OH
O
(A)羟基对苯环的影响:致活,邻对位取代
10.29 8.81
10.09 9.28
10.26 9.81
—Cl
8.48
9.02
9.38
—Br
8.42
8.87
9.26
—I
8.46
8.88
9.20
—OCH3
9.98
—NO2
7.22
—2,4-diNO2
—2,4,6-triNO2
9.65 8.39 4.09
10.21 7.15
0.25
成盐:
OH
NaO H NaHCO3
第九章 酚和醌
酚:Ar-OH 酚羟基(官能团) [O]
醌:环状不饱和二酮
第一节 酚的结构
H C,O均为sp2杂化
O与苯环形成p-共 轭体系
共轭的结果:
*1. *2.
增强了苯环上的电子云密度 增加了羟基上的氢的解离能力
苯酚的共振式
OH
OH
O+ H
O+ H
O+ H
(贡献最大)
第二节 酚的命名和物理性质
12
34
OCH2CH CHCH3
OH
32
1
CHCH CH2
CH3
4
CH3 OCHCH CH2
12 3
OH
CH2CH CHCH3
32
1
四、酚酯的形成及傅瑞斯(Fries)重排
O
OCOR
酸或碱
R-C-Cl
+ HCl
OH
酸或碱 OCOCH3
+ (CH3CO)2O
+ CH3COOH
特殊仪器 RCOOH
OCOR + H2O
一、命名
一元酚:芳环名称 + 酚
OH
OH
OH
CH3
OH CH3
NO2
苯酚 2-甲苯酚 4-硝基苯酚 2-甲基-1-萘酚
多 元
OH
酚
OH
1,4-苯二酚
对苯二酚
OH OH OH
1,2,3-苯三酚 连苯三酚
OH
HO OH
1,3,5-苯三酚 均苯三酚
当分子中有其它优先基团时,如 SO3H,CHO,
O
CR, COOH 时,-OH作为取代基命名。
酸:H2SO4 H3PO4 碱:NaOH Na2CO3 K2CO3
酚与醇不同,酚成酯反应比较困难,这是因为酚 的亲核能力弱,与羧酸反应的平衡常数较小,因此, 制备酚酯需在酸 / 碱条件下,与反应活性较高的酰卤 或酸酐作用方可实现。如:
OH
CH3
+ CH3
CH3COCl
吡啶
OCOCH3
CH3
+ HCl CH3