第十章 醇和醚
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CH 3CH 2OH OH
CH 2CH 2OH
醇分子中氧的价健及未共用电子对分布示意图
醇、醚是烃的含氧衍生物之一。醇的分子中含有羟基(—OH )官能团。羟基直接与脂肪烃基相连的是醇类化合物。醚是氧原子直接与两个烃基相连的化合物(R —O —R 、Ar —O —Ar 或R —O —Ar ),通常是由醇或酚制得,是醇或酚的官能团异构体。
(一) 醇
醇是脂肪烃分子中的氢原子被羟基(—OH )取代的衍生物,也可看作是水中的氢原子被脂肪烃基取代的产物。
10.1醇的结构、分类和命名 10.1.1醇的结构
化合物的性质主要是由其分子的结构决定的。羟基是醇类化合物的官能团,羟基中的氧原子为不等性sp 3杂化,其中两个sp 3杂化轨道被两对未共用电子对占据,余下的两个sp 3杂化轨道分别与碳原子和氢原子形成C —O 键和C —H 键。
10.1.2醇的分类
根据羟基所连烃基的结构,可把醇分为脂肪醇、脂环醇、芳香醇(羟基连在芳烃侧链上的醇)等。例如:
脂肪醇 脂环醇 芳香醇
根据羟基所连烃基的饱和程度,可把醇分为饱和醇和不饱和醇。例如: CH 3CH 2CH 2OH CH 2=CH —CH 2OH
饱和醇 不饱和醇
根据分子中羟基的数目,可把醇分为一元醇、二元醇和多元醇。饱和一元醇的通式为C n H 2n+2O 。在二元醇中,两个羟基连在相邻碳原子上的称为邻二醇,两个羟基连在同一碳原子上的称为胞二醇(不稳定)。例如:
一元醇 二元醇 二元醇(邻二醇)
根据羟基所连碳原子的类型,可把醇分为伯醇(一级醇)、仲醇(二级醇)和叔醇(三级醇)。例如:
CH 3CHCH 3OH CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2
CH 3CH 2OH CH CH 2=CH CH 3C CH 3CH 2
=C CH 3
CHCH 3 OH
伯醇(一级醇) 仲醇(二级醇) 叔醇(三级醇)
10.1.3醇的命名
结构简单的醇可用普通命名法命名,即在“醇”字前加上烃基的名称,“基”字一般可以省去。例如:
异丁醇 仲丁醇 烯丙醇 苄醇
结构复杂的醇则采用系统命名法命名。首先选择连有羟基的最长碳链为主链,从距
羟基最近的一端给主链编号,按主链所含碳原子的数目称为“某醇”,取代基的位次、数目、名称以及羟基的位次分别注于母体名称前。例如:
3—甲基—2—戊醇 2,4,4—三甲基—2—戊醇
命名不饱和醇时,主链应包含羟基和不饱和键,从距羟基最近的一端给主链编号,按主链所含碳原子的数目称为“某烯醇”或“某炔醇”, 羟基的位次注于“醇”字前。例如:
2—甲基—3—丁烯—1—醇 Z —3,4—二甲基—3—己烯—2—醇
命名芳香醇时,将芳环看作取代基。例如:
3—苯基—2—丙烯醇(肉桂醇) 2—苯基—1—丙醇
CH 3CHCH 2OH
CH 2=CH CH 2OH CH 3
CH 3CH 2CHCH 3OH RCH 2OH
RCH 2
CH
R'R
C R'OH
R"123。。
。
CH 2OH 3
CH 3
CH 3C CH 2
CH 3
CH 3C 2H 5
OH
CH 3CHCHCH 3
CH=CH CH 2OH
CHCH 2OH CH 3
CH 2CH CH 2CH 2OH
OH
命名多元醇时,主链应包含尽可能多的羟基,按主链所含碳原子和羟基的数目称为“某二醇”、“某三醇” ......等。例如:
3—甲基—2,4—戊二醇 1,2,4—丁三醇
10.2醇的制法
10.2.1烯烃的水合(略) 10.2.2 硼氢化-氧化反应 例如:
反应特点:1°操作简单,产率高。 2°反马氏规律的加成产物,是用末端烯烃制备伯醇的好方法。 3°立体化学为顺式加成。 4°无重排产物生成 例如:
10.2.3由醛、酮制备 1) 醛、酮与格氏试剂反应
用格氏试剂与醛酮作用,可制得伯、仲、叔醇。
CHCH 3CH 3
CH
OH
CH 3CH
3RCH = CH 2(RCH = CH 2)3B 22-3RCH 2CH 2OH 32CH 3CH 2-C = CH 2CH 3CH 3CH 3CH 2-CH-CH 2OH
(BH )22 -CH 2
CH 2OH
(BH 3)2
22 -
(CH 3)3-C-CH = CH 2
22-
32(CH 3)3-C-CH 2CH 2OH
CH 3
22-CH 3H OH
顺式加成产物
RMgX 与甲醛反应得伯醇,与其它醛反应得仲醇,与酮反应得叔醇
应注意: 1°反应的第一步要绝对无水,因此两步一定要分开。 2°制格氏试剂的底物应无易与格氏试剂反应的基团。 2)醛、酮的还原
醛、酮分子中的羰基用还原剂(NaBH 4,LiAlH 4)还原或催化加氢可还原为醇。 例如:
不饱和醛、酮还原时,若要保存双键,则应选用特定还原剂。
10.2.4由卤代烃水解
此法只适应在相应的卤代烃比醇容易得到的情况时采用。
C O + R-MgX C R
OMgX C R OH + Mg X OH 无水乙醚
或THF
无水乙醚
C H
O C R H H
OMgX C R H
H OH
无水乙醚
C R'
O C R R'H
OMgX
C R R'H OH 无水乙醚
R'
O
C R R'R''
OMgX C R R'R''OH 甲醛
醛
酮伯醇仲醇叔醇
CH 3CH 2CH 2CHO NaBH 4
2CH 3CH 2CH 2CH 2OH
CH 3CH 2-C-CH 3
O
NaBH 42CH 3CH 2-CH-CH 3
OH
85%
87%