石油大学有机第10章 醚和环氧化合物
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第十章 醚和环氧化合物
9
例如：合成
(CH3)2CH O CH2Ph
X
(CH3)2CHCl + NaO CH2
(CH3)2CHONa + Cl CH2
(CH3)2CHOH Na
(CH3)2CHONa
CH3
Cl2 hν
CH2Cl
(CH3)2CHONa
(CH3)2CH O CH2Ph
10
◆ 芳香醚的合成：
O ONa + CH3OSOCH3 O
R
+
.. O ..
R' + HCl
R
O
+
R' + Cl
pKb≈ 17.5
H
醚还可以与缺电子的Lewis酸形成络合物：
R
.. O .. .. O ..
R' + BF3
R R'
O
R R' O
BF3
X Mg R" O R R'
16
R
R' + R"MgX
2. 醚键的断裂 醚在HI或HBr的作用下，C–O键断裂，生成醇与卤代烷等
第十章 醚和环氧化合物
1
１ 结构和命名
通式为R—O—R，两个烃基相同时称为简单醚，不相
同时称为混合醚。
烃基可以是芳香烃基，也可以是脂肪烃基，两个烃基 可以彼此相连形成环醚。 醚和碳原子数目相同的醇互为同分异构体。 CH3OCH3 CH3CH2OH
2
H O H
R O R'
醚
CH3CH2OCH2CH3
R ONa + R' L
用于混醚、环醚、芳香醚的合成
例如：合成
(CH3)2CH O CH2Ph
X
(CH3)2CHCl + NaO CH2
(CH3)2CHONa + Cl CH2
(CH3)2CHOH Na
(CH3)2CHONa
CH3
Cl2 hν
CH2Cl
(CH3)2CHONa
(CH3)2CH O CH2Ph
10
◆ 芳香醚的合成：
O ONa + CH3OSOCH3 O
R
+
.. O ..
R' + HCl
R
O
+
R' + Cl
pKb≈ 17.5
H
醚还可以与缺电子的Lewis酸形成络合物：
R
.. O .. .. O ..
R' + BF3
R R'
O
R R' O
BF3
X Mg R" O R R'
16
R
R' + R"MgX
2. 醚键的断裂 醚在HI或HBr的作用下，C–O键断裂，生成醇与卤代烷等
第十章 醚和环氧化合物
1
１ 结构和命名
通式为R—O—R，两个烃基相同时称为简单醚，不相
同时称为混合醚。
烃基可以是芳香烃基，也可以是脂肪烃基，两个烃基 可以彼此相连形成环醚。 醚和碳原子数目相同的醇互为同分异构体。 CH3OCH3 CH3CH2OH
2
H O H
R O R'
醚
CH3CH2OCH2CH3
R ONa + R' L
用于混醚、环醚、芳香醚的合成
第十章_醚和环氧化合物
1. 醇的分子间脱水：
H2SO4 170 C
2 CH 2=CH 2 + 2H2O
2CH3CH2OH
H2SO4 140 C
CH3CH2-O-CH2CH3 + H2O
反应特点： 分子间脱水的温度低于分子内脱水； 反应特点：1) 分子间脱水的温度低于分子内脱水； 2) 此法伯醇收率高（SN2机理）。 机理）。 此法伯醇收率高（ 机理
环醚一般称为环氧某烃，或氧杂环某烷 环醚一般称为环氧某烃，或氧杂环某烷:
CH2 CH2 CH3 CH CH2 O O
环氧乙烷 1,2-环氧丙烷
CH2 CH CH2 O Cl
3-氯-1,2-环氧丙烷
和环氧化合物的结构 二. 醚和环氧化合物的结构
醚的结构
R－O－R(R’)；Ar－O－R或Ar－O－Ar（Ar’） － － ； － － 或 － － （ ）
3
CH3OH Protecting group C H
C BrCH2CH2CH2O C H
3
C H
BrCH2CH2CH2OH + CH3 C M g D O
2
2
H 2 S O
4
C H C H
3
3
E t h e r
C C H
3
C H
DCH2CH2CH2O
3
H2 S O
4
C H
3
C H
DCH2CH2CH2OH + CH3-C
冷浓H2SO4
乙醚溶解，呈一相 戊烷不溶解，分层
盐用冰水稀释，则又分解而析出醚。
2、醚中碳氧键的断裂 、
CH3CH2CH2OCH3 HI H CH3CH2CH2OCH3
I
H2SO4 170 C
2 CH 2=CH 2 + 2H2O
2CH3CH2OH
H2SO4 140 C
CH3CH2-O-CH2CH3 + H2O
反应特点： 分子间脱水的温度低于分子内脱水； 反应特点：1) 分子间脱水的温度低于分子内脱水； 2) 此法伯醇收率高（SN2机理）。 机理）。 此法伯醇收率高（ 机理
环醚一般称为环氧某烃，或氧杂环某烷 环醚一般称为环氧某烃，或氧杂环某烷:
CH2 CH2 CH3 CH CH2 O O
环氧乙烷 1,2-环氧丙烷
CH2 CH CH2 O Cl
3-氯-1,2-环氧丙烷
和环氧化合物的结构 二. 醚和环氧化合物的结构
醚的结构
R－O－R(R’)；Ar－O－R或Ar－O－Ar（Ar’） － － ； － － 或 － － （ ）
3
CH3OH Protecting group C H
C BrCH2CH2CH2O C H
3
C H
BrCH2CH2CH2OH + CH3 C M g D O
2
2
H 2 S O
4
C H C H
3
3
E t h e r
C C H
3
C H
DCH2CH2CH2O
3
H2 S O
4
C H
3
C H
DCH2CH2CH2OH + CH3-C
冷浓H2SO4
乙醚溶解，呈一相 戊烷不溶解，分层
盐用冰水稀释，则又分解而析出醚。
2、醚中碳氧键的断裂 、
CH3CH2CH2OCH3 HI H CH3CH2CH2OCH3
I
醚和环氧化合物
第十章 醚和环氧化合物1、通过本章的学习，掌握醚和环氧化合物的命名；2、掌握醚和环氧化合物的结构特征；掌握醚和环氧化合物的物理性质；3、掌握醚的化学性质；理解醚的波谱性质；理解醚和环氧化合物的制法；4、了解乙醚、环氧乙烷的性质和用途；5、了解冠醚的一般性质和在冶金中的应用。
一、醚的结构，分类和命名1．结构 2．分类3．命名1） 简单醚在“醚”字前面写出两个烃基的名称。
例如，乙醚、二苯醚等。
2） 混醚 是将小基排前大基排后；芳基在前烃基在后，称为某基某基醚。
例如：1）结构复杂的醚用系统命名法命名。
例如：环醚多用俗名饱和醚简单醚混和醚不饱和醚芳香醚环醚大环多醚（冠醚）CH 3CH 2OCH 2CH 3CH 3OCH 2CH 3CH 3OCH 2CH = CH 2CH 2=CHOCH=CH 2OCH 3O O OOOCH 3OCH 2CH = CH 2OCH 2CH 3甲基烯丙基醚苯乙醚CH 3-CHOCH 2CH 2CH 2CH 2OHCH 3异丙氧基丁醇4 --1-ROR'°109.5sp 3杂化二、醚的物理性质常温下，大多数醚为易挥发、易燃烧、有香味的液体。
醚分子中因无羟基而不能在分子间生成氢键，因此醚的沸点比相应的醇低得多，与分子量相近的烷烃相当。
常温下，甲醚、甲乙醚、环氧乙烷等为气体，大多数醚为液体。
醚分子中的碳氧键是极性键，氧原子采用sp 3杂化，其上有两对未共用电子对，两个碳氧键之间形成一定角度，故醚的偶极矩不为零，易于与水形成氢键，所以醚在水中的溶解度与相应的醇相当。
甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃等都可与水互溶，乙醚在水中的溶解度为每100g 水溶解约7克，其它低分子量的醚微溶于水，大多数醚不溶于水。
二、乙醚能溶于许多有机溶剂，本身也是一种良好的溶剂。
乙醚有麻醉作用，极易着火，与空气混合到一定比例能爆炸，所以使用乙醚时要十分小心。
三、醚的化学性质醚是一类不活泼的化合物，对碱、氧化剂、还原剂都十分稳定。
有机化学10---醚和环氧化合物
C O
C
利用分子内的Williamson合成法
OH (CH2)n CH2X OH H2 O CH2—X O (CH2)n (CH2)n+1 O
X
10.4 醚的物理性质
沸点低于同碳原子数的醇，因为醚分子之间不能形成氢键。 醚与水能形成氢键,乙醚与丁醇溶解度相同.
R
:O:
R
O H H
四氢呋喃能与水混溶，因其氧原子突出在外，更容易与 水形成氢键。 醚不活泼，是良好的有机溶剂。常用的有机溶剂有：乙醚、 四氢呋喃、1，4-二氧六环等。
(A) CH3OCH2CH(CH3)2
(C) CH3CH2OCH(CH3)2
(B) CH3CH2OCH2CH2CH3
(D) CH3OC(CH3)3
1） 1H-NMR谱图中，仅具有单峰； 2） 1H-NMR谱图中，只有一个双峰； 3） 1H-NMR谱图中，除含有其它质子峰外，在较低场中具有 两个吸收峰，其中一个为单峰，另一个为双峰； 4）1H-NMR谱图中，除含有其它质子峰外，在较低场中具有 两个吸收峰，其中一个为三重峰，另一个为四重峰； 答案: 1）D； 2）C； 3)A; 4)B.
◇ 检验：用KI-淀粉试纸，若试纸变蓝色，说明存在过氧化物。 ◇ 除去过氧化物可用还原剂Na2SO3、FeSO4等。 ◇ 储存时醚中加入少许金属钠或铁屑，以免过氧化物形成。 ◇ 蒸馏乙醚时，不要蒸干，以免过氧化物过度受热而爆炸。蒸 馏前必须检验有无过氧化物存在，以防意外。
*10.7
冠 醚（自学）
O O O O O
10.6 醚和环醚的化学性质
*10.6.5 Claisen重排 (周环反应)
OCH2CH CH2 200℃ OH CH2CH CH2
第十章-醚和环氧化合物
检查过氧化物的方法：使湿的淀粉/KI试纸变蓝或使FeSO4 /KSCN显红色。 除去过氧化物的方法：用FeSO4洗涤（还原破坏）
四、克莱森（Claisen）重排
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， 称为克莱森重排。
OC* H2CH=CH2 200oC
OH CH2CH=C* H2
若邻位已被占领，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
αβγ
O CH2CH=CHCH3
CH3
CH3
重排机理：经历环状过渡态
CH3
OH CH3
CH2CH=CHCH3
α βγ
* O
* O
O
OH
H CH2CH=C*H2 互变异构
CH2CH=C* H2
如何制备？
OH
CHCH2CH3 C6H5 CH3
KOH 160 ~180oC
CH2=CH O C2H5
汞盐催化下醇对炔烃的亲电加成反应
CH3C CH + HOR Hg2+
CH2C=CH2 OR
第四节 醚的化学性质
醚是一类不活泼的化合物，对稀酸、碱、金属钠、催化氢 化、氧化剂、还原剂等都很稳定，与强酸可以发生反应。
一 烊盐的形成 二 醚键的断裂 三 生成过氧化物 四 克莱森重排
OR C
OR
H3O+
C O + ROH
ROH
H3O+
H+
O
O OR
四氢吡喃醚
+ ROH
O OH
常用于保护羟基
4* 含芳基的混合醚，醚键总是优先在脂肪烃基一边断裂。
第十章 醚和环氧化合物
sp3杂化
2. 环氧化合物的结构
10.3 醚和环氧化合物的制法 1. 醚和环氧化合物的工业合成
乙醇Байду номын сангаас硫酸催化下，加热脱水生成乙醚。
乙烯催化氧化得环氧乙烷。
浓 H2SO4
2 CH3CH2OH
CH3CH2OCH2CH3 Ag
H2C CH2
+
1/2 O2
oC 280~300
1~2MPa
H2C CH2 O
R
OH
+
H3C
C
CH2
CH3
用于醇的保护和脱保护
• 烯基醚
R' C R" CH OR R"
H2O/ H+
R' CH CH O + HOR
醛（或酮） 总是在烯基醚键处开裂
醇
3. 环氧化合物的酸性开环——亲核取代反应SN1机理
环氧化合物的碱性开环——SN2机理
O O + NH3 HOCH2CH2NH2 一乙醇胺 O HOCH2CH2NHCH2CH2OH 二乙醇胺 HOCH2CH2 HOCH2CH2 HOCH2CH2 三乙醇胺 N
第十章
醚和环氧化合物
主要学习内容
掌握醚的分类及其命名法。 掌握氢键对沸点、水溶性等物理性质的影响。 理解醚的结构特点。 掌握醚和环氧化合物的化学性质 理解醚和环氧化合物的制备方法
一．醚（Ether）和环氧化合物的分类及命名
分类
O O O O O
O R R'
R
O
R'
(CH2)n O
• 叔烷基醚按SN1 机理
CH3 CH3 CH3 I H O C CH3 CH3 CH3 O H CH3 C CH3 I CH3 I C CH3 CH3 I OH + CH3 C CH3
石油大学有机第10章 醚和环氧化合物
O
36℃ 35℃
OH 117℃
醚分子之间不象醇那样
发生氢键缔合，所以醚
的沸点比分子量相近的 醇低得多。与烷烃类似
在常温下除甲醚、甲乙醚、甲基乙烯基醚 为气体外，其它均为无色液体。
21
醚的物理常数
22
醚与水分子形成的氢键
溶解度 (g/100 mL)
很小
O
7.5
OH
8
醚与醇一样可以通过它的氧原子和水分子中的氢原子 形成氢键，所以醚在水中的溶解度比烷烃大，与同碳 数醇接近。
HBr
CH3Br
31
醚键断裂的影响因素
(2)当含有芳基的混合醚与HX反应，醚键总是优先在脂肪基 一边断裂，即使用过量的HX，也不会得到芳香卤代烃，因为
芳基碳氧键结合的特别牢固（有p-π共轭）。
O CH3 + HI
OH + CH3I
**
O
加 热
+ HI
不反应
32
(3)应用： Zeisel甲氧基定量测定法
X
+
RONa
制备脂芳混合醚时，由于芳香卤代烃不活泼， 一般是用酚钠和脂肪卤代烃作用。
脂芳混合醚的制备
OH + H2C CHCH2Br
K2CO3
丙酮, 加热
OCH2CH (86%)
CH2
脂芳混合醚的制备
F
+ KOCH3 CH3OH 25°C
NO2 OCH3
+ KF
NO2
(93%) 在芳环上连有吸电子基团的卤代芳烃比较活泼， 它们可以和醇钠作用，生成脂肪混合醚
和羟汞化－脱汞反应一样，醇对双键的加成方向符合马氏规则。
Hg(OAc)2 NaBH4
36℃ 35℃
OH 117℃
醚分子之间不象醇那样
发生氢键缔合，所以醚
的沸点比分子量相近的 醇低得多。与烷烃类似
在常温下除甲醚、甲乙醚、甲基乙烯基醚 为气体外，其它均为无色液体。
21
醚的物理常数
22
醚与水分子形成的氢键
溶解度 (g/100 mL)
很小
O
7.5
OH
8
醚与醇一样可以通过它的氧原子和水分子中的氢原子 形成氢键，所以醚在水中的溶解度比烷烃大，与同碳 数醇接近。
HBr
CH3Br
31
醚键断裂的影响因素
(2)当含有芳基的混合醚与HX反应，醚键总是优先在脂肪基 一边断裂，即使用过量的HX，也不会得到芳香卤代烃，因为
芳基碳氧键结合的特别牢固（有p-π共轭）。
O CH3 + HI
OH + CH3I
**
O
加 热
+ HI
不反应
32
(3)应用： Zeisel甲氧基定量测定法
X
+
RONa
制备脂芳混合醚时，由于芳香卤代烃不活泼， 一般是用酚钠和脂肪卤代烃作用。
脂芳混合醚的制备
OH + H2C CHCH2Br
K2CO3
丙酮, 加热
OCH2CH (86%)
CH2
脂芳混合醚的制备
F
+ KOCH3 CH3OH 25°C
NO2 OCH3
+ KF
NO2
(93%) 在芳环上连有吸电子基团的卤代芳烃比较活泼， 它们可以和醇钠作用，生成脂肪混合醚
和羟汞化－脱汞反应一样，醇对双键的加成方向符合马氏规则。
Hg(OAc)2 NaBH4
第十章 醚和环氧化合物
（H O X ）
脱卤化氢机理：分子内的SN2 X C H 3 CH OH C H2 OH-
注 意 ： 其 立 体化 学 ，反 式 共 平面 消 除 Cl N aO H O Cl 2 ， H 2 O OH Cl 为 什 么？ Na O H OH O
H Cl OH
OH
2 、环 氧化物 的开 环（ 酸 、碱 均可催 化开 环） （1 ）酸性 开环 CH 2 O 机理： C O C H+ C O H H+ CH2 δ+ CH 2 OH2 C Nu CH2 OH O H2 CH 2 ＋ H O H H+ CH 2 OH CH 2 OH Nu CH2
△
OH O C2H5 CH3CHCH2CH3 OCH3
HI △
+ C2H5I CH3CHCH2CH3 + CH3Br Br
HBr (过 量 ) 过 △
注 意 ： 2 、 三 级 烷 基 醚 ， S N 1 机 理 ， 叔丁 优 先 在 三 级 烷 基 一 边 断 裂 CH3 CH3 C CH3 O CH3 H＋ CH3 CH3 C CH3 H O CH3 CH3 CH3 C － H＋ H3C CH3 C C H2 （ 主） CH3 XC H3 CH3 C C H3 X ＋ HO CH3
(4) 乙烯基醚的合成
由于乙烯醇不存在，不能采用Williamson合成法制备乙烯 醚，而是利用乙炔的亲核加成来制备乙烯醚：
20%KOH水溶液 ,P
CH
CH + CH3OH
CH2=CH-OCH3
甲氧基乙烯 or甲基乙烯基醚
CH
CH + C2H5OH
。 160-180 C
NaOH
有机化学-第十章 醚与环氧化合物-文档资料
Oxonium salt
17
10.5.2 酸催化醚键断裂
例如： (1) 对称醚键的断裂: 两侧醚键断裂均等
18
(2) 甲基伯烷基醚：醚键断裂在甲基一侧
(3) 叔烷基醚：醚键断裂在叔丁基一侧
(4) 芳基醚：醚键断裂在烷基一侧
19
醚键开裂机理
甲基伯烷基醚：SN2机理(主要考虑位阻影响为主)
叔烷基醚：SN1机理(主要考虑碳正离子稳定性)
11
(3) 立体专一性反应——邻基参与作用
12
10.3.3 不饱和烃与醇的反应
该反应是可逆反应,可利用异丁烯与醇反应生成的叔 丁基醚保护醇羟基。
13
10.4 醚的物理性质和波谱性质
IR:
C–O
Байду номын сангаас
1200 ~ 1050cm-1
14
10.4 醚的物理性质和波谱性质
δ 3.4 ~ 4.0
1H
NMR:
20
两类较易水解的醚类化合物
• 叔丁基醚
用于醇的保护和脱保护
• 烯基醚
21
烯基醚的水解机理
22
10.5.3 环氧化合物的开环反应
稀酸介质 HX溶液
23
反应机理
不对称环氧化物的酸性下开环
反应取向：在取代基多的一端开环，具有SN1性质。
立体化学： 反式开环。
酸的醇溶液
碱性条件下的环氧化物开环
2
。
10.1 醚和环氧化合物的分类
单醚:
乙醚 甲基叔丁醚
醚
混醚: 环醚：
四氢呋喃(THF)
1,4-二氧六环
环氧化合物：
环氧乙烷
3
10.1 醚和环氧化合物的命名 1. 单醚： “二”＋“烃基 ＋ 醚”
17
10.5.2 酸催化醚键断裂
例如： (1) 对称醚键的断裂: 两侧醚键断裂均等
18
(2) 甲基伯烷基醚：醚键断裂在甲基一侧
(3) 叔烷基醚：醚键断裂在叔丁基一侧
(4) 芳基醚：醚键断裂在烷基一侧
19
醚键开裂机理
甲基伯烷基醚：SN2机理(主要考虑位阻影响为主)
叔烷基醚：SN1机理(主要考虑碳正离子稳定性)
11
(3) 立体专一性反应——邻基参与作用
12
10.3.3 不饱和烃与醇的反应
该反应是可逆反应,可利用异丁烯与醇反应生成的叔 丁基醚保护醇羟基。
13
10.4 醚的物理性质和波谱性质
IR:
C–O
Байду номын сангаас
1200 ~ 1050cm-1
14
10.4 醚的物理性质和波谱性质
δ 3.4 ~ 4.0
1H
NMR:
20
两类较易水解的醚类化合物
• 叔丁基醚
用于醇的保护和脱保护
• 烯基醚
21
烯基醚的水解机理
22
10.5.3 环氧化合物的开环反应
稀酸介质 HX溶液
23
反应机理
不对称环氧化物的酸性下开环
反应取向：在取代基多的一端开环，具有SN1性质。
立体化学： 反式开环。
酸的醇溶液
碱性条件下的环氧化物开环
2
。
10.1 醚和环氧化合物的分类
单醚:
乙醚 甲基叔丁醚
醚
混醚: 环醚：
四氢呋喃(THF)
1,4-二氧六环
环氧化合物：
环氧乙烷
3
10.1 醚和环氧化合物的命名 1. 单醚： “二”＋“烃基 ＋ 醚”
高四10章__醚和环氧
10.3 醚和环氧化合物的制法 醚和环氧化合物的制法
工业合成
10.3 醚和环氧化合物的制法 10. 10.3.1 醚和环氧化合物的工业合成
乙醚是重要的有机溶剂，在工业上， 乙醚是重要的有机溶剂，在工业上，可用醇脱水的方法制取： 浓H2SO4
2CH3CH2OH
∆
CH3CH2
O CH2CH3
环氧乙烷是重要的有机化工原料，是制备非离子表面活性剂的重要 原料。工业上，可由乙烯催化氧化制取环氧乙烷：
(1) 醇钠与卤烷的SN2反应 醇钠与卤烷的S
RONa + R'X R-O-R' + NaX
CH3 CH3CH2Br + CH3 C ONa CH3 CH3CH2 CH3 O C CH3 CH3 乙基叔丁基醚
例：
O Na
+ Br CH2CH3
OCH2CH3
注意：不能用叔卤烷做原料! 注意：不能用叔卤烷做原料!
CH3 O CH3 R=R' CH3 O 环醚 氧原子与二价 烃基两端相连 CH3 O CH2CH3 混(合)醚 R=R' CH CH CH3
单(纯)醚
O 环氧化合物 三元的环醚
10.1 10.1 醚和环氧化合物的命名
醚和环氧化合物的命名 醚和环氧化合物的命名
① 习惯命名法：（常用，适用于简单醚）
Ag 1 CH2=CH2 + O2 o 2 300 C , 1~2Mpa
CH2 O
CH2
该方法只适用于从乙烯制取环氧乙烷。
10.3 醚和环氧化合物的制法
Williamson 合成法
10.3.2 Williamson 合成法
此法特别适用于合成混合醚，也可用于制备单纯醚。 此法特别适用于合成混合醚，也可用于制备单纯醚。
大学有机化学醚和环氧化合物PPT课件
大学有机化学醚和环氧化 合物ppt课件
• 有机化学醚的介绍 • 环氧化合物的介绍 • 醚和环氧化合物的比较 • 有机化学醚和环氧化合物的实际应用 • 有机化学醚和环氧化合物的未来发展
01
有机化学醚的介绍
醚的定义和结构
醚的定义
醚是一类由醇或酚与卤素或硫酸反 应生成的化合物，其结构通式为RO-R'，其中R和R'为烃基。
醚和环氧化合物的应用比较
醚的应用
醚在工业上主要用于溶剂、麻醉剂、农药等。
环氧化合物的应用
环氧化合物主要用于合成树脂、聚合物、涂料等高分子材料。
应用比较
醚和环氧化合物的应用领域不同，醚主要用于化学试剂、农药等； 而环氧化合物主要用于高分子材料合成。
04
有机化学醚和环氧化合物的实际应用
醚在医药领域的应用
THANKS
感谢观看
一些醚类化合物具有杀虫、杀 菌或除草活性，可以直接用作 农药，如杀螨醚、苯氧威等。
醚类化合物还可以作为农药的 增效剂，与其他农药混合使用， 以提高防治效果并减少农药的 使用量。
环氧化合物在材料科学领域的应用
环氧化合物可以通过聚合反应制备高 分子材料，如环氧树脂、环氧橡胶等， 这些材料具有优异的力学性能、电绝 缘性能和耐腐蚀性能。
醚和环氧化合物的性质比较
醚的性质
醚是较为稳定的化合物，对酸、 碱都有较好的稳定性。醚的沸点 较低，容易挥发。
环氧化合物的性质
环氧化合物对酸、碱都敏感，容 易发生开环反应。环氧化合物的 沸点较高，不易挥发。
性质比较
醚和环氧化合物的性质差异较大， 醚较为稳定，沸点低；而环氧化 合物对酸、碱敏感，沸点较高。
详细描述
环氧化合物具有多种化学性质，包括亲核性、亲电性、开环反应等。在一定条件下，环氧化合物可以 与多种试剂发生反应，如醇、酚、胺等。其中，开环反应是环氧化合物最重要的反应类型之一，可以 通过与氢离子、金属离子等反应打开环氧环。
• 有机化学醚的介绍 • 环氧化合物的介绍 • 醚和环氧化合物的比较 • 有机化学醚和环氧化合物的实际应用 • 有机化学醚和环氧化合物的未来发展
01
有机化学醚的介绍
醚的定义和结构
醚的定义
醚是一类由醇或酚与卤素或硫酸反 应生成的化合物，其结构通式为RO-R'，其中R和R'为烃基。
醚和环氧化合物的应用比较
醚的应用
醚在工业上主要用于溶剂、麻醉剂、农药等。
环氧化合物的应用
环氧化合物主要用于合成树脂、聚合物、涂料等高分子材料。
应用比较
醚和环氧化合物的应用领域不同，醚主要用于化学试剂、农药等； 而环氧化合物主要用于高分子材料合成。
04
有机化学醚和环氧化合物的实际应用
醚在医药领域的应用
THANKS
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一些醚类化合物具有杀虫、杀 菌或除草活性，可以直接用作 农药，如杀螨醚、苯氧威等。
醚类化合物还可以作为农药的 增效剂，与其他农药混合使用， 以提高防治效果并减少农药的 使用量。
环氧化合物在材料科学领域的应用
环氧化合物可以通过聚合反应制备高 分子材料，如环氧树脂、环氧橡胶等， 这些材料具有优异的力学性能、电绝 缘性能和耐腐蚀性能。
醚和环氧化合物的性质比较
醚的性质
醚是较为稳定的化合物，对酸、 碱都有较好的稳定性。醚的沸点 较低，容易挥发。
环氧化合物的性质
环氧化合物对酸、碱都敏感，容 易发生开环反应。环氧化合物的 沸点较高，不易挥发。
性质比较
醚和环氧化合物的性质差异较大， 醚较为稳定，沸点低；而环氧化 合物对酸、碱敏感，沸点较高。
详细描述
环氧化合物具有多种化学性质，包括亲核性、亲电性、开环反应等。在一定条件下，环氧化合物可以 与多种试剂发生反应，如醇、酚、胺等。其中，开环反应是环氧化合物最重要的反应类型之一，可以 通过与氢离子、金属离子等反应打开环氧环。
10-醚和环氧化合物
O C H 3 + N aC I
C I + C H 3O N a
不反应
制备含苯基的醚时须采用酚钠，否则反应很难发生 (2) 合成环醚
OH (C H 2 ) n CH2 X OH H 2O O (C H 2 ) n X CH2 X (C H 2 ) n + 1 O
k3 > k5 > k6 > k4 > k7 > k8 (kn 为速率常数，n 为生成环醚环的节点数)
D 2O
D C H 2C H 2C H 2O
C CH3
D C H 2C H 2C H 2O H + C H 3
C
CH2
四、醚的物理性质
醚分子极性小，分子间作用力小，沸点低。但醚可与水形成氢键，故醚 微溶于水。
五、醚的波谱性质
IR: C-O 伸缩振动吸收峰在 1200-1050 cm-1
1H
NMR:
CH 3 X + (CH 3 ) 3 CONa
CH3 H 3C C X C H 3 + C H 3O N a
(CH 3 ) 3 C O
CH3 H 3C C
CH 3
C H 2 + N aX + C H 3 O H
制备有叔烃基的混醚时，应采用叔醇钠与伯卤烷作用，否则得不到醚
O N a + C H 3C I
CH
O
质子化学位移在 3.4 - 4.0 ppm
六、醚和环醚的化学性质
1. 佯盐的生成
R O R + HCl R + O H 佯盐
R + Cl
生成的佯盐可溶于浓强酸中，用冷水稀释则重新析出醚层。利用这一性 质可分离提纯醚
有机化学 第十章 醚
工业上制备乙二醇的方法：
H 2C O CH2 + H 3O + H 2C O H C H 2 + H 2O
H 2C O H
CH2
H 2O
HO
CH2
CH2
OH2
H 2O
HO
CH2
CH2
+ O H + H 3O
王鹏
山东科技大学 化学与环境工程学院
10.6 醚和环氧化合物的化学性质
酸催化下，不对称环氧化合物易发生SN1反应， 亲核试剂优先进攻取代较多的碳原子：
≥ O O ＞ O ＞ O ≥ O ＞ O
反应速率依次减小
王鹏
山东科技大学 化学与环境工程学院
10.3 醚和环氧化合物的制法
影响反应的因素：
• X与–OH的距离愈小，愈易反应； • 环张力愈小，愈易反应。
3. 立体专一性反应——邻基参与作用：
• 由于邻基参与，使得环醚产物具有立体专一性
Br H 3C H 3C OH
C
CH2
H 2S O 4 D 2O
B r C H 2 C H 2 C H 2 O C (C H 3 ) 3 D C H 2 C H 2 C H 2 O C (C H 3 ) 3
B r M g C H 2 C H 2 C H 2 O C (C H 3 ) 3
CH3
H 2S O 4
△
D C H 2C H 2C H 2O H +
① n C 6 H 1 3 M g B r ,乙 醚 ② H 3O
+
n C 6H 13C H 2C H 2O H
CH2 O
CH2
H /H 2 O o r H O /H 2 O
第十章醚和环氧化物
环氧乙烷
1,4-环氧丁烷
1,2-环氧丙烷
醚的命名实例-2
结构简单的醚，按其烃基来命名。混醚，按次序规则 “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。
CH3CH=CH-O-CH=CHCH3
二丙烯基醚
O O
1,4-二氧六环
OCH2CH3 CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3
NaOSO2C6H5
3 环氧化合物的合成
HOCH2CH2CH2CH2Cl RONa
+ HOCl
威廉森合成法—具体应用解析
分子内SN2
O- Cl
-Cl-
O
Cl
Cl
NaOH
OH
O-
Cl
OH NaOH
E2
HO
H
分子内SN2 O
O
4 冠谜的合成
威廉森合成法—具体应用解析
HO-CH2-CH2-OH + 2
CH3
CH3
R
H OH
H2N H
S
H3C
反应特征：SN2，中心碳原子发生构型反转。由于环氧 乙烷与亲核试剂发生SN2，当两个带正电核的碳原子空 间位阻不同时，亲核试剂进攻空间位阻较小的碳原子。
例如：
O
H3C C
H3C
CHCH3
CH3ONa, CH3OH
OH
(CH3)2CCHCH3
OCH3
（2）酸性条件下的开环反应 酸性条件下，环氧乙烷非常容易开环：
1 脂肪醚的合成
威廉森合成法—具体应用解析
RO-Na+ + R’—X
R’— OSO2OH
R'--OSO2
ROR’ + NaX ROR’ + NaOSO2OH
有机化学：第10章 醚和环氧化合物
CH3 112° CH3
O: sp3 杂化
图10.1 乙醚分子的球棍模型
2、环氧化合物的结构
0.147 nm
CH2
CH2
59.2°
O
0.144 nm 61.5°
三元环具有较大的环张力
三、醚和环氧化合物的制法
1、醚和环氧化合物的工业合成
乙醚：
2 CH3CH2OH
浓
H2SO4
△
CH3CH2OCH2CH3
结构特点分析
a碳有亲电性， 但难亲核取代
醚在中性、碱性和弱酸性 条件下稳定，常用作溶剂
a碳有亲电性，可 亲核取代
H+
R' C O R
H
C上连有氧， H易被氧化
氧有碱性， 可与酸结合
H R' C O R
H
较好的 离去基
1、 盐的生成
R O R' 一种Lewis碱 pKb≈ 17.5
与强酸作用生成 盐：
CH3
CH3 HBr
CH3 H CH3 C O
CH3 CH3
CH3 Br CH3 C Br
CH3
CH3
CH3 C CH3OH CH3
不对称醚醚键的开裂取向 : 3o>甲基>1o>20
醚键开裂机理
SN2机理
位阻影 响为主
SN1机理
中间体稳 定性为主
28
两类较易水解的醚类化合物
• 叔丁基醚
•烯基醚
醇在硫酸的作用下脱水生成醚——单醚的制备
醇脱水法适用于制备低级单纯醚，不能制高级醚和混合醚。
环氧乙烷：
CH2
CH2
+
1 2
O2
Ag 280~300℃,1~2MPa
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最简单和最重要的环醚是环氧乙烷,环氧化合物与 一般醚不同，它是一类非常活泼的化合物。这种活泼性 主要来自于三元环的高度张力。只有开环才能解除张力， 所以开环是环氧化合物的主要反应。
环氧化合物可被多种试剂开环，反应既可在酸性 条件，也可在碱性条件进行。
35
1, 2－环氧化合物的开环： 环氧乙烷由于存在较大角张力，性质活泼，容易与亲核试剂 (如H2O、HX、ROH、NH3、RMgX等)发生亲核取代反应而开环
通式为: R-O-R 或 R-O-R′，类型有：
CH3 O 单醚
CH3 CH3 O C2H5 混醚 芳醚
OCH3 H2C O
CH2
环醚
2
醚的命名（自学）
1. 先写出两个烃基的名称，再加上“醚”字 2. 混合醚的名称是将较小烃基或苯基写在前面 3. 醚的英文类名为“ether”,在“ether”前边加上烃基的名称
Primary alkyl halide + alkoxide nucleophile
.. : R O .. + R′ 醇钠 .. 卤代烷 L ..:
L =X ,
R
.. O ..
O S O
..R' + :.. L:
O
TsO = H3C
9
This is an SN2 method. The substrate must be primary or secondary
HBr
CH3Br
31
醚键断裂的影响因素
(2)当含有芳基的混合醚与HX反应，醚键总是优先在脂肪基 一边断裂，即使用过量的HX，也不会得到芳香卤代烃，因为
芳基碳氧键结合的特别牢固（有p-π共轭）。
O CH3 + HI
OH + CH3I
**
O
加 热
+ HI
不反应
32
(3)应用： Zeisel甲氧基定量测定法
30
醚键断裂的影响因素
(1) X－的亲核性大小是：I－ > Br－ > Cl－ ，所以断裂醚 键的氢卤酸活性顺序为： HI > HBr >> HCl
HI的活性最高，所以它是醚键断裂反应的常用试剂。
CH3CHCH2CH3 HBr heat OCH3
CH3CHCH2CH3 + CH3OH
Br (81%)
CH2 CH2 H OH
H2SO4 170℃
CH2 CH2
叔醇很容易脱水生成烯烃，所以叔醇脱水很难 得到叔烷基醚。 醇脱水只适合于制简单醚，此法制醚往往生成 醚的混合物，难于分离，产率不高。 视频
8
（2）威廉姆逊合成法
The Williamson Ether Synthesis
用卤代烃和醇钠作用制备醚的方法
O
36℃ 35℃
OH 117℃
醚分子之间不象醇那样
发生氢键缔合，所以醚
的沸点比分子量相近的 醇低得多。与烷烃类似
在常温下除甲醚、甲乙醚、甲基乙烯基醚 为气体外，其它均为无色液体。
21
醚的物理常数
22
醚与水分子形成的氢键
溶解度 (g/100 mL)
很小
O
7.5
OH
8
醚与醇一样可以通过它的氧原子和水分子中的氢原子 形成氢键，所以醚在水中的溶解度比烷烃大，与同碳 数醇接近。
(3)烷氧汞化－脱汞反应 Alkoxymercuration-Demercuration
17
烷氧汞化－脱汞反应
前面已介绍，用羟汞化－脱汞反应可以由烯烃制备醇。 如果在反应中以醇代替水，所得到的产物则是醚， 即相当于在烯烃双键上加了一分子的醇。
CH3CH2CH CH2 1) Hg(OAc)2, CH3OH 2) NaBH4 H CH3CH2CH CH2 OCH3
• 取一定量的含有甲氧基化合物和过量的氢碘酸 共热，把生成的碘甲烷蒸馏到硝酸银的酒精溶 液里，按照所生成的碘化银的含量即可计算出 原来分子中的甲氧基含量。
CH3 O R + HI Δ CH3I + ROH
AgNO3 酒精溶液
CH3ONO2 + AgI
33
3.生成过氧化物
醚在空气中久置，会慢慢发生自动氧化，生成过氧化物。
X
+
RONa
制备脂芳混合醚时，由于芳香卤代烃不活泼， 一般是用酚钠和脂肪卤代烃作用。
脂芳混合醚的制备
OH + H2C CHCH2Br
K2CO3
丙酮, 加热
OCH2CH (86%)
CH2
脂芳混合醚的制备
F
+ KOCH3 CH3OH 25°C
NO2 OCH3
+ KF
NO2
(93%) 在芳环上连有吸电子基团的卤代芳烃比较活泼， 它们可以和醇钠作用，生成脂肪混合醚
和羟汞化－脱汞反应一样，醇对双键的加成方向符合马氏规则。
Hg(OAc)2 NaBH4
-OH
（CH3)3C-CH=CH2 +CH3OH
（CH3)3C-CH-CH3
83% OCH3
烷氧汞化－脱汞反应
如果用叔醇和烯烃制备相应的醚，由于空间位阻，叔醇不易 加到双键碳原子上，而用三氟醋酸汞代替醋酸汞，效果较好
24
（三）醚的波谱性质
3000～2850 SP3杂化 C-H伸缩振动
1200~1050
25
26
（四）醚的化学性质
• 醚是一类不活泼的化合物，它对碱、稀酸、 金属钠、催化氢化、还原剂、氧化剂等都是 稳定的。但与强酸性物质可以发生某些化学 反应。
27
结构特点分析
H+ R' C H O R R' C H
CH3OCH2 CH3 甲乙醚 ethyl methyl ether
OCH3
（一） 醚的命名
CH3OC(CH3)3 甲基叔丁基醚 tert-Butyl methyl ether CH3CH2OCH2CH2CH2Cl 乙基-3-氯丙基醚 3-chloropropyl ethyl ether
3
苯甲醚 Anisole (茴香醚)
H2C O
CH2
CH3CH2OH H2SO4, 25℃
CH3CH2OCH2CH2OH 醇醚 (87-92%)
CH3CH2OCH2CH2OCH2CH3 只有在加热
或长时间反应的条件下才能形成。
38
3、与卤化氢反应
环氧乙烷与HX的反应开环生成卤代醇
CH2 O CH2 + HX H+ CH2 CH2 X OH
BF3
R－O－R’
R O:BF 3 R’ R O:AlCl 3 R’
29
AlCl3
三氟化硼必须配成乙醚溶液
2.醚的碳氧键断裂
醚与HX一起加热，醚键（C-O)会发生断裂而生成醇 和卤代烃。在过量氢卤酸存在下，醇也变成了卤代烃。
O
C
C
H Br
Br
+H
O
C
H Br
2
Br
C
醚键断裂是一种亲核取代反应。醚先与质子结合形成 盐，将较差的离去基团OR（强碱）变成了较好的离去基 团HOR（弱碱）。X－作为亲核试剂进攻 盐底物的中心 碳原子，而促使醚键断裂。
酸性开环机理
与质子结合，变为 较好的离去基团
H O H R H+ H O
•反应取向：
在取代基多的 一端开环
OH H R Nu
•立体化学：反式开环Fra bibliotekR Nu（弱亲核试剂）
H2O
36
1、与 水 反 应
在酸存在下，与H2O发生反应
SN1
O
H O
OH
H2O
H H2O
OH
O H
H
OH + H3O+
37
2、与醇反应
23
环醚的溶解性及醚的用途
O
四氢呋喃
O
O
1,4-二氧六环
环醚的水溶解度比较大，这可能是由于氧原子成环后，突出 在外，更容易与水分子形成氢键的缘故。此外多元醚也能与水互 溶，一般的高级醚难溶于水 醚是优良的有机溶剂，常用来提取有机物，或作为有机反 应的溶剂。低级醚具有高度挥发性，容易着火，使用时要特别 注意。 聚醚可以作表面活性剂
6
（1）醇脱水制醚
RCH2O
H
CH2R
OH H+
RCH2O
CH2R
+
H
OH
酸催化反应，可逆反应，适合于一级醇
反应特点：1) 分子间脱水的温度低于分子内脱水
2) 此法伯醇收率高（SN2机理）
7
醇脱水制醚
醇分子内脱水生成烯是同时存在的竞争反应， 所以醇脱水制醚时必须控制适当的温度。
CH3CH2 O H + H O CH2CH3 H2SO4 140° C CH3CH2 O CH2CH3
•1o R’－L较好； 3o R’－L消除为主。
10
威廉姆逊合成法
例 一
(CH3)3CONa + CH3I
(CH3)3COCH3 + NaI
甲基叔丁基醚
11
威廉姆逊合成法
例 二
CH2Cl
+ CH3CHCH3
ONa
CH2OCHCH3
(84%)
卤代烷必须 是一级的
CH3 醇钠可由伯醇、仲醇 或叔醇与钠反应制备
XCH2CH2X只有在加热或长时间反应的条件下才能形成
CH3 CH CH2 O HBr 10℃ CH3 BrCHCH2OH 87~92%
*
不对称环氧化合物在酸性催化条件下进行亲核取代反应时， 易按SN1机理进行反应，优先在取代基多的碳原子上发生反应。