有机化学-第九章

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采用一种称为 PCC 的氧化剂,用于氧化伯醇制取 醛是比较好的氧化方法之一。PCC(pyridinium chlorochromate)是吡啶和 CrO3 在盐酸溶液 中的络合盐,又称Sarrett试剂,是橙红色晶体, 它溶于 CH2Cl2,在室温下便可将伯醇氧化为醛。
9.2 醇的化学性质
2.仲醇和叔醇的氧化 由于仲醇 α-C 上只有一个氢原子,所以它被氧
9.2 醇的化学性质
醇羟基中的氢可被活泼的金属单质置换,放出氢气并生成 醇金属。
9.2 醇的化学性质
醇的相对分子质量越大,级别越高,与金属的反应活性就 越小。
醇与金属钠的反应比水与金属钠的反应缓和得多,在实验 中,常用乙醇或丁醇来处理残留的金属钠。醇钠则是一类 强碱性试剂,其碱性强弱次序为:
9.2 醇的化学性质
一、醇与硫酸的反应
醇与硫酸反应可以生成酸性硫酸酯和硫酸酯,即硫酸氢酯 和硫酸二酯。伯醇与浓硫酸反应很容易生成硫酸氢酯并放 出热量。
9.2 醇的化学性质
二、醇与硝酸的反应
伯醇与硝酸反应可以顺利地生成硝酸酯。
9.2 醇的化学性质
醇的脱水反应
无机含氧强酸可以使醇发生以生成醚或烯烃为主产物的脱 水反应。例如:在不同温度下,乙醇与浓硫酸的反应主产 物是不同的:
9.3 酚的结构分类以及化学性质
在乙醚溶液中用新生的氧化银可以将邻苯二酚氧化 成邻苯醌:
在硫酸中,重铬酸钠氧化对苯二酚可得到较高收率的对苯醌:
9.3 酚的结构分类以及化学性质
二、酚的还原
苯酚经催化加氢可生成环已醇,后者是工业上生产 尼龙-66和锦纶-6(聚已内酰胺)的基础原料。
9.4
醚的结构分类以及化学性质
酚中的羟基与芳环连接在一起,类似烯醇型化合物。 可以用来鉴别酚的存在。不同的酚与FeCl3溶液作用 可呈现不同的颜色反应,生成酚氧离子和高价铁离 子的络合物:
9.3 酚的结构分类以及化学性质
三、酚生成芳醚的反应
酚与醇不同,酚不发生分子内的脱水反应,分子间 的脱水也难于进行,要在催化剂存在下加强热才能 进行:
9.2 醇的化学性质
2.醇与卤化磷的反应 卤化磷与醇反应也可以得到卤代烃,应用比较多的是
PBr3与PI3
在实际反应操作中,常常是用红磷与溴或碘直接与醇作用。 例如:
9.2 醇的化学性质
醇与无机含氧酸的反应
醇与无机含氧酸反应,生成相应的无机酸酯,反应可以是 SN2 或 SN1 机理:
伯醇主要是按 SN2 机理进行;叔醇主要是按 SN1 机理进 行;对仲醇而言,两种机理都可以发生,何者主要,应看 其它的有关反应条件(如:酸的浓度及强度、反应温度、 酸根负离子的亲核性等等)。
第九章 醇酚醚
第Βιβλιοθήκη Baidu章 醇酚醚
1 醇的结构及分类 掌握醇的结构与分类
2 醇的化学性质 了解醇的酸性, 碱性及亲核性,掌握醇羟基的取代反 应,醇的脱水反应以及醇的氧化和脱氢反应
3 酚的结构分类以及化学性质 了解酚的结构以及分类,掌握酚的化学性质
4
醚的结构分类以及化学性质
了解醚的结构以及分类,掌握醚的化学性质
9.3 酚的结构分类以及化学性质
四、酚生成酯的反应
酚与有机酸直接酯化生成酯的平衡常数非常小,酚 要在碱性条件下,与酰氯或酐等作用才能生成酯。 如:
9.3 酚的结构分类以及化学性质
五、酚羟基的氨解
β-萘酚和 NH4HSO3 及氨水在压力下于150℃可转 变成β-萘胺。由于萘的硝化反应不易发生在 β-位上, 常通过此反应制备 β-萘胺,此为Bucherer反应。
9.3 酚的结构分类以及化学性质
苯酚是很弱的酸,其水溶液不能使石蕊试纸变色。 由于苯酚的酸性小于醋酸(pKa=4.76)和碳酸 (pKa=6.35),所以向苯酚盐的水溶液中通入 CO2 或加入醋酸时,可将苯酚游离。根据此反应可以分 离、提纯酚。
9.3 酚的结构分类以及化学性质
二、酚与FeCl3的显色反应
9.2 醇的化学性质
在醇与氢卤酸作用生成卤烃的反应中,有两点是必 须明确的,这就是:
(1)反应是酸催化的,HX虽然是强酸,但在H2SO4或 Lewis酸存在时,反应会加速进行;
(2)除了一般的伯醇外,仲醇、叔醇、烯丙位醇等,在它 们与HX作用生成的卤代烃产物中,重排产物的生成是普 遍的现象。
9.2 醇的化学性质
一是在生成的烯烃中,有重排产物,二是不同级别的醇反应 活性是: 叔醇 > 仲醇 > 伯醇。如:
9.2 醇的化学性质
一般情况下,醇分子内脱水反应活性次序为: 3°ROH > 2°ROH > 1°ROH。 如:
9.2 醇的化学性质
三、频哪醇的脱水和频哪醇重排
2,3-二甲基-2,3-丁二醇称为频哪醇,通常把两个羟基都 连在叔碳原子上的α-二醇也看作频哪醇(pinacol)。
9.4 醚的结构分类以及化学性质
醚的结构与分类
一、醚的结构
醚的通式为R-O-R'、R-O-Ar、Ar-O-Ar,醚 可以看做是水分子中的两个氢原子被烃基取代后 所得到的化合物。醚键C-O-C是醚类化合物的结 构特征,在脂肪醚中氧原子是以sp3杂化状态分别 与两个烃基的碳原子形成两个σ单键,氧原子上两 对未共用电子对占距两个SP3轨道。
9.1 醇的结构和分类
二、醇的分类
醇的分类方法比较多,一般有以下几种方法:
1.在醇分子中按含有羟基的个数,把醇可分成一元醇、二 元醇、三元醇、四元醇……等等;
2.在一元醇中,按照与羟基直接连接的碳原子的级别(即 α-C的构造),可把醇分为伯、仲、叔醇;
3. 按与羟基连接的烃基的种类又可以把醇分为饱和醇、不饱 和醇及芳醇。
在Al2O3存在下,频哪醇可以脱除两分子水,生成共轭二 烯烃:
9.2 醇的化学性质
醇氧化与脱氢反应
一、醇的氧化
1.伯醇的氧化 由于羟基的影响,醇的α-氢原子比较活泼,容
易被氧化。伯醇被氧化剂(如K2Cr2O7、KMnO4、 浓HNO3等)氧化时,先是生成醛,然后进一步被 氧化,生成羧酸。
9.2 醇的化学性质
3°>2°>1°>CH3O->HO-
9.2 醇的化学性质
二、醇的弱碱性
醇羟基氧原子上的未共用电子对,可以与质子作用形成烊 离子,表现出醇有弱碱性。如与无机强酸作用生成烊盐, 与Lewis酸作用生成酸碱络合物:
9.2 醇的化学性质
醇羟基的取代反应
一、醇与氢卤酸的反应
醇与 HX 反应时,首先是醇羟基的氧原子与 HX 提供的 H+ 作用生成烊离子,然后是卤负离子(X-)取代了质子 化醇(即烊离子)中的水分子生成卤代烃。
三.醇与氯化亚砜及卤化磷的反应
1.醇与氯化亚砜的反应 氯化亚砜(SOCl2)是无色液体,沸点为79℃。氯化亚
砜与醇作用生成氯代烃,同时还生成两种气体产物(HCl 及SO2)。
9.2 醇的化学性质
醇与氯化亚砜作用先是生成氯代亚硫酸酯和氯化氢,接着 氯代亚硫酸酯发生分解,带有部分负电荷的氯原子恰好位 于缺电子碳的前方并与之发生分子内的亲核取代反应;当 碳氯键形成时,分解反应完成并放出 SO2,这种取代反应 机理称为分子内亲核取代,记作 SNi
9.1
醇的结构和分类
9.1 醇的结构和分类
一、醇的结构
烃分子中饱和碳原子上的氢原子被羟基取代后形成的化合 物称为醇,醇的通式一般写成 ROH。
羟基(-OH)是醇类化合物的官能团。在醇分子中,羟基 与烃基之间的化学键(C-O 键)和羟基中的O-H 键都是 极性共价σ 键,碳和氧两个原子均是以sp3杂化状态形成 σ 键的。
9.2 醇的化学性质
二、醇的脱氢
醇的脱氢反应是指醇羟基上的氢原子和α-C上的 氢原子的脱除反应,这是一个催化脱氢反应。伯 醇和仲醇催化脱氢生成的产物是醛或酮。如:
9.3
酚的结构分类以及化学性质
9.3 酚的结构分类以及化学性质
酚的结构和分类
一、酚的结构
羟基与芳环直接相连形成的化合物是酚。通式为 ArOH。 酚羟基氧原子上的未共用 P 电子对与芳环的π 电 子之间存在 P-π 共轭; 氧原子的给电子共轭作用(+C 效应)使芳环的 π 电子密度增加,有利于环上进行亲电取代反应; 氧原子与芳环的电子效应又导致了 C-O 键强度增 加和羟基中 O-H 键的极性加大,使酚羟基被取代的 反应活性远不如醇羟基,酚的酸性则明显高于醇。
醇分子中的烃基越小,α-碳原子所连支链越少及越小,其 酸性就越强;多元醇以及有较强吸电子基存在于 α-C 上 的醇其酸性增强。
醇一般有如下酸性强弱次序: CH3OH > 1o ROH > 2o ROH > 3o ROH
9.2 醇的化学性质
醇的酸性虽然很弱,但也足以使Grignard试剂发生分解。
9.1 醇的结构和分类
羟基与碳碳双键相隔一个饱和碳的不饱和醇称为烯丙位醇
H2C=CH-CH2-OH
烯烃的碳碳双键与羟基直接相连,形成烯醇。烯醇是一类 不稳定的不饱和醇;
9.1 醇的结构和分类
在一个碳原子上连有两个羟基的为同碳二元醇,通常情况 下是不稳定的,它会自行脱一分子水转化为羰基化合物。
9.3 酚的结构分类以及化学性质
苯酚是最简单且最重要的酚。酚有芳香性, 具有较高的热力学稳定性。
苯酚
9.3 酚的结构分类以及化学性质
苯酚主要的性质可表示如下:
由于酚环上的电子密度高,所以酚比芳烃和 醇都容易发生氧化反应。
9.3 酚的结构分类以及化学性质
二、酚的分类
按芳环的结构可分为常见的苯酚和萘酚两大类。 按芳环上连有的羟基的数目,又可分为一元酚和 多元酚。
当芳环上存在吸电子基团时,这种氨解反应可顺利进行
9.3 酚的结构分类以及化学性质
酚的氧化与还原反应
一、氧化反应
酚环上的高电子密度,使其非常容易发生氧化反应。 暴露于空气中的酚,因氧化而呈现较深的颜色。酚 与强氧化剂作用,随着反应条件的不同,产物也不 同,并且较复杂。在控制条件下酚的氧化有制备意 义。例如:
9.3 酚的结构分类以及化学性质
酚羟基上的反应
一、酚的弱酸性
酚具有比醇更强的酸性。如苯酚的pKa=10,环已 醇的pKa=18。
苯酚的氧原子上的未共用电子对与苯环上的π电子 形成共轭,使氧原子上的电子云密度下降,从而加 大了O←H键的极性,使氢质子容易解离,导致酚有 酸性; 另一方面,由于酚氧负离子的负电荷可以分散到芳 环上,通过电子的离域而使其稳定性增加,所以酚 有较明显的酸性。
9.2
醇的化学性质
本章重点
9.2 醇的化学性质
醇的酸性与碱性
一、醇的弱酸性
醇分子中存在 H-O 极性键,其电离平衡中可以产生质子 和烃氧基负离子:
9.2 醇的化学性质
在醇的酸性电离平衡中,所形成的烃氧基负离子的溶剂化 作用越好,则它的热力学稳定性越高,相对应的醇的pKa 值就越小,即酸性较强。
CH3OH 甲醇(球棒模型)
C2H5OH 乙醇(比例模型)
9.1 醇的结构和分类
由于氧原子的强吸电子作用,使醇羟基上的氢有一定的酸 性,而氧原子上的未共用电子对则有一定的碱性和亲核性 。
受羟基的影响,醇的α-碳和该碳上的氢(α-H)容易发生 氧化或脱氢反应,而β-碳上的氢则可参与分子内的脱水反 应。
这是因为与 X- 相比,-OH 是不好的离去基,而 H2O 是 一个好的离去基。
9.2 醇的化学性质
实验研究发现,不同的HX有如下的反应活性: HI > HBr > HCl >> HF
不同的醇与HX反应的活性次序为: 3°R-OH > 2°R-OH > 1°R-OH
9.2 醇的化学性质
浓盐酸与叔醇在室温下振摇,便可得到卤代烃,浓盐酸与 伯醇作用时,一般要加入无水ZnCl2才能使反应较顺利的 进行,伯或仲醇与浓氢溴酸共热或与溴化钠及硫酸共热可 制得溴代烃。氢碘酸可较容易地与醇反应生成碘代烃。如:
化的产物为酮。
醇的氧化是放热反应。仲醇氧化生成酮,也要控 制好反应温度,不然会有深度氧化反应发生(酮 被进一步氧化成酸)。
9.2 醇的化学性质
由于叔醇的α-C上没有氢原子,所以叔醇较难进 行氧化反应。在碱性条件下,叔醇不被KMnO4氧 化;在酸性条件下,叔醇可以被KMnO4氧化,生 成小分子产物。例如:
9.2 醇的化学性质
一、醇分子间脱水--生成醚
醇分子间脱水生成醚的反应是 SN 反应机理。制备单醚时, 一般以伯醇为宜;这时的脱水可以认为是 SN2 机理,如正 丁醚的合成:
9.2 醇的化学性质
二、醇分子内脱水--生成烯烃
醇分子内脱水生成烯烃的反应是一个消除反应。一般来说, 仲醇和叔醇是按 E1 机理进行;这一推论被下面的实验事 实所支持:
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