第八组 羟基的化学性质

水分子中的两个氢原子均被烃基取代的化合物称为醚。 醚类化合物都含有醚键。醚是由一个氧原子连接两个 烷基或芳基所形成，醚的通式为：R–O–R。它还可看 作是醇或酚羟基上的氢被烃基所取代的化合物。醚类 中最典型的化合物是乙醚，它常用于有机溶剂与医用 麻醉剂。醚类化合物的应用常见于有机化学和生物化 学，它们还可作为糖类和木质素的连接片段。
羟基直接和苯的sp2 杂化碳原子相连的分子称为酚， 这种结构与脂肪烯醇有相似之处，故也会发生互变异 构，称为酚式结构互变。但是，酚的结构较为稳定， 因为它能满足一个方向环的结构，故在互变异构平衡 中苯酚是主要存在形式。
酚类化合物种类繁多，有苯酚、甲酚、氨基酚、 硝基酚、萘酚、氯酚等，而以苯酚、甲酚污染最突出。 苯酚简称酚，又名石炭酸，微酸性(腐蚀性)，常温下 能挥发，放出一种特殊的刺激性臭味，在空气中变粉 红色。
醇羟基不是一个好的离去基团，需要酸的帮助， 使羟基质子化后以水的形式离去。各种醇的反应性为 3°>2°>1°，三级醇易反应，只需浓盐酸在室温振 荡即可反应，氢溴酸在低温也能与三级醇进行反应。 如用氯化氢、溴化氢气体在0℃通过三级醇，反应在 几分钟内就可完成，这是制三级卤代烷的常用方法。
在氢卤酸中，氢碘酸酸性最强，氢溴酸其次，浓盐酸 相对最弱，而卤离子的亲核能力又是I->Br->Cl-，故氢 卤酸的反应性为HI> HBr>HCl。若用一级醇分别与这三 种氢卤酸反应，氢碘酸可直接反应，氢溴酸需用硫酸 来增强酸性，而浓盐酸需与无水氯化锌混合使用，才 能发生反应。氯化锌是强的路易斯酸，在反应中的作 用与质子酸类似。
2.与卤化磷反应 醇与卤化磷反应生成卤代烷。
醇羟基是一个不好的离去基团，与三溴化磷作用 形成CH3CH2OPBr2，Br进攻烷基的碳原子，-OPBr2作 为离去基团离去。- OPBr2中还有两个溴原子，可继续 与醇发生反应。
碘代烷可由三碘化磷与醇制备，但通常三碘化磷 是用红磷与碘代替，将醇、红磷和碘放在一起加热， 先生成三碘化磷，再与醇进行反应。
醚的结构 脂肪醚中的醚键中的氧原子取sp3杂化状态，两
对孤对电子分占两根sp3杂化轨道，另外两根sp3杂 化轨道分别与两个烃基碳的sp3杂化轨道形成σ键。 其∠COC的键角接近111°。例如二甲醚的∠COC为 111.7°。
化学性质 自动氧化
乙醚及其他的醚如果常与空气接触或经光照，可生成不易 挥发的过氧化物（peroxide）。
药物用途
苯酚为一种原浆毒，能使细菌细胞的原生质蛋白 发生凝固或变性而杀菌。浓度约0．2%即有抑菌作用， 大于1%能杀死一般细菌，1．3%溶液可杀死真菌。本 品稀溶液可使人体感觉神经末梢麻痹，产生局部麻醉
作用，可止痒。苯酚对组织的穿透性强，易从皮肤黏 膜及创面吸收，故不宜大面积长期使用。酚软膏（2%） 用于皮肤防腐止痒。 用法： 外用，浓度不超过2%。禁 忌：本品对皮肤与黏膜具有腐蚀性，尿布皮炎患儿和6 个月以下酚>水。 酚比醇的酸性强，是由于酚式羟基的O-H键易断裂，生 成的苯氧基负离子比较稳定，使苯酚的离解平衡趋向 右侧，而表现弱酸性。酚式羟基的氢除能被金属取代 外，还能与强碱溶液生成盐（如酚钠）和水。
傅-克反应 苯酚也容易发生傅 - 克酰基化和烷基化反应。但是，
酚羟基要三氯化铝作用形成铝盐，因此需要用较多的 三氯化铝来催化反应，得到对和邻酰基苯酚。邻酰基 酚中酚羟基的氢与酰基氧原子之间可以形成氢键，这 使它在非极性溶液中的溶解度较大，利用该特性采用 重结晶的方法能分离这个异构体。
1,2-环氧化合物的开环反应 一般的醚是较稳定的化合物，故常用作溶剂。醚
对碱很稳定，例如，醚与氢氧化钠水溶液、醇钠的醇 溶液以及氨基钠的液氨溶液都无反应。但环氧乙烷这 类化合物和一般醚完全不同，它不仅可与酸反应，而 且反应条件温和、速度快，同时还能与不同的碱反应。 原因是它的三元环结构使各原子的轨道不能正面充分 重叠，而是以弯曲键相互连结，由于这种关系，分子 中存在一种张力，极易与多种试剂反应，把环打开， 在有机合成中非常有用，通过它可以合成多种化合物
临床表现 急性中毒：吸入高浓度蒸气可引起头痛、头昏、乏
力、视物模糊、 肺水肿等表现。误服可引起消化道灼伤， 出现烧灼痛，呼出气带酚气味，呕吐物或大便可带血， 可发生胃肠道穿孔，并可出现 休克 、肺水肿、肝或肾损 害。一般可在 48 小时内出现急性肾功能 衰竭 ，血及尿 酚量增高。
皮肤灼伤：创面初期为无痛性白色起皱，继而形成 褐色痂皮。常见浅Ⅱ度灼伤。可经灼伤的皮肤吸收，经 一定潜伏期后出现急性肾功能衰竭等急性中毒表现。
碳氧键断裂反应
醚与氢碘酸一起加热，发生的断碳氧键裂，这 种断裂是酸与醚先形成钅羊盐，然后，随烷基性质 的不同，而发生SNl或SN2反应，一级烷基发生SN2反 应，三级烷基容易发生SN1反应，生成碘代烷和醇， 在过量的酸存在下，所产生的醇也转变成碘代烷。
对于混合醚，碳氧键断裂的顺序是：三级烷基>二 级烷基>一级烷基>芳基。
1.酸催化的开环反应 酸催化开环反应所用的试剂是亲核能力较弱的，
需要酸来帮助开环，酸的作用是使环氧化物的氧原子
质子化，氧上带有正电荷，需要向相邻的环碳原子吸 引电子，这样削弱了C—O键，并使环碳原子带有部分 正电荷，增加了与亲核试剂结合能力，亲核试剂就向 C—O键的碳原子的背后进攻，发生了SN2反应。在酸性 条件下，亲核试剂进攻取代基较多的环碳原子，这个 环碳原子的C—O键断裂，因为这个环碳原子由于取代 基（一般为烷基）给电子效应使正电荷分散而稳定。
不同的酚与氯化铁反应呈显不同的颜色。例如，苯酚、 间苯二酚、1，3，5-苯三酚与氯化铁溶液作用，均显 紫色；甲苯酚呈蓝色；邻苯二酚、对苯二酚呈绿色； 1，2，3-苯三酚呈红色，α-萘酚为紫色沉淀，β-萘酚 则为绿色沉淀等。此显色反应常用以鉴别酚类的存在。
具有羟基与sp2杂化碳原子相连的结构( —C=C— OH )结构的化合物能与FeCl3的水溶液显示特殊的颜色 一般的醇式羟基无此反应，故也可用来区别醇与烯醇。
氧化反应 酚类易被氧化，但产物复杂。纯苯酚系无色结晶，
在空气中放置后，就能逐渐氧化变为粉红色、红色或 暗红色。苯酚如用酸性重铬酸钾强烈氧化，则生成对 苯醌。
邻苯二酚和对苯二酚比苯酚更容易被氧化成相应 的醌，但间苯二酚不能被氧化为相应的醌。醌是一般 都具有颜色。
与FeCl3的显色反应 大多数的酚能与氯化铁的稀水溶液发生显色反应。
乙 醇 分 子 模 型
醇羟基中的氧是sp3杂化，两对孤电子分占两根sp3 杂化轨道，另外两根sp3杂化轨道一根与氢形成σ键。 甲醇的键长、键角以及甲醇和乙醇的球棍模型如下 所示
甲醇的键长，键角
甲醇的球棍模型
乙醇的球棍模型
1.与氢卤酸的反应 氢卤酸与醇反应生成卤代烷，反应中醇羟基被卤
原子取代。 ROH+HX——>RX+H20
羟基的化学性质
醇的化学性质 酚的化学性质 醚的化学性质
醇，有机化合物的一大类，是脂肪烃、脂环烃或芳 香烃侧链中的氢原子被羟基取代而成的化合物。一 般所指的醇，羟基是与一个饱和的，sp3杂化的碳原 子相连。若羟基与苯环相连，则是酚；若羟基与sp2 杂化的烯类碳相连，则是烯醇。酚与烯醇与一般的 醇性质上有较大差异。
多数自动氧化是通过自由基机理进行的。
过氧化醚是爆炸性极强的高聚物，蒸馏含有该化合物的醚 时，过氧化醚残留在容器中，继续加热即会爆炸。为了避免意 外，在使用存放时间较长的乙醚或其他醚如四氢呋喃等之前应 先进行检查，如果含有过氧化物，加入等体积的2%碘化钾醋酸 溶液，会游离出碘，使淀粉溶液变紫色或蓝色。三价硫酸酞和 50%硫酸配制的硫酸亚铁溶液，月加入提及的1/5，并剧烈震荡， 可破坏过氧化物。也可用氢化锂铝等还原过氧化物。为了防止 过氧化物的形成，市售无水乙醚中加有0.05μg/g二乙基氨基硫 代甲酸钠做抗氧化剂。即使乙醚中不含过氧化物，由于乙醚高 度挥发及其蒸气易燃，也常有爆炸和着火的危险，使用时一定 要注意及要有预防措施。
乙硼烷与环氧化物开环反应也是酸催化开环，乙 硼烷可以看作是甲硼烷的二聚体，硼外层6电子构型， 可以与环氧化物中的氧络合，其作用与质子酸类似， 因此硼烷中的负氢转移到取代基较多的环碳原子上
2.碱性开环反应 碱催化开环主要是试剂活泼，亲核能力强，环
氧化合物上没有带正电荷或负电荷，这是一个SN2反 应，C—O键的断裂与亲核试剂和环碳原子之间键的 形成几乎同时进行，这时试剂选择进攻取代基较少 的环碳原子，因为这个碳的空间位阻较小。
3、氧化成酮 一级醇及二级醇与醇羟基相连的碳原子上有氢，可
以被氧化成醛、酮或酸；三级醇与醇羟基相连的碳原 子上没有氢，不易被氧化，如在酸性条件下，易脱水 成烯，然后碳碳键氧化断裂，形成小分子化合物。
用高锰酸钾或二氧化锰氧化 醇不为冷、稀、中性的高锰酸钾的水溶液所氧化，
一级醇、二级醇在比较强烈的条件下（如加热）可被 氧化。一级醇生成羧酸钾盐，溶于水，并有二氧化锰 沉淀析出，中和后可得羧酸。二级醇可氧化为酮。但 由于二级醇用高锰酸钾氧化为酮时，易进一步氧化使 碳碳键断裂，故很少用于合成酮。三级醇在中性、碱 性条件下不易为高锰酸钾氧化，在酸性条件下，则能 脱水成烯，再发生碳碳键断裂，生成小分子化合物。
苯环上的取代反应 酚羟基由于p-π共轭而难于被取代，但苯环上的
氢原子可被取代，发生卤化、硝化和磺化等反应，并 且羟基是邻、对位定位基，对苯环有活化作用，故酚 比苯更容易进行亲电取代反应。
1、卤化 苯酚水溶液与溴水反应立刻生成三溴苯酚白色 沉淀，环境检测中常用来对苯酚定性或定量测定；
2、硝化 苯酚在室温下可被稀硝酸硝化，生成邻、 对位硝基化合物。使用稀硝酸即可生成邻硝基苯酚和 对硝基苯酚的混合物。如使用浓硝酸和浓硫酸的混合 物作硝化剂则可生成二硝基苯酚或三硝基苯酚。2，4， 6-三硝基苯酚俗称苦味酸，酸性比苯酚强得多。