醚
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教 案
醚是两个烃基通过氧原子相连而成的化合物,可用通式表示为:R —O —R ’、R —O —Ar 、Ar —O —Ar ’,其中—O —称为醚键,是醚的官能团。饱和一元醚和饱和一元醇互为官能团异构体,具有相同的通式:C n H 2n+2O 。
10.7 醚的分类和命名
根据分子中烃基的结构,醚可分为脂肪醚和芳香醚。两个烃基相同的醚叫做简单醚,不相同的叫做混合醚。醚键是环状结构的一部分时,称为环醚。例如: CH 3OCH 2CH 3 CH 3CH 2OCH 2CH 3
(混合醚) (简单醚) (环醚)
结构简单的醚一般采用普通命名法命名,即在烃基的名称后面加上“醚”字。两个烃基相同时,烃基的“基”字可省略,例如:
甲醚 异丙醚 二苯醚 两个烃基不相同时,脂肪醚将小的烃基放在前面,芳香醚则把芳基放在前面,例如: 乙基异丁基醚 乙基乙烯基醚
苯乙醚 β—萘甲醚
结构复杂的醚可采用系统命名法命名,即选择较长的烃基为母体,有不饱和烃基时,选择不饱和度较大的烃基为母体,将较小的烃基与氧原子一起看作取代基,叫做烷氧基(RO —)。例如:
O
CH 3OCH 3CH 3
CH 3CH 3 CH O CH CH 3
CH 3
CH 2CHCH 3
CH 3CH 2O C 2H 5
O CH=CH 2
OCH 2CH 3
OCH 3
CH 2
CH 2
O
1-甲氧基-2-丁烯 1-乙氧基-2-丙醇 4-甲氧基苯酚
CH 3CHCH 2CH 2CHCH 2CH 3
OCH 3
CH 3 OCH 2CH 3 CH 2OH
5-甲基-2-甲氧基庚烷 对乙氧基苯甲醇 1, 2-二甲氧基乙烷 命名三、四元环的环醚时,标出氧原子所在母体的序号,以“环氧某烷”来命名。例如:
1, 2-环氧丙烷 1, 3-环氧丙烷
2, 3-环氧丁烷 2-甲基-1,3-环氧丁烷 更大的环醚一般按杂环化合物来命名。
O
O
O
1,4-环氧丁烷(四氢呋喃) 1,4-二氧六环
10.8 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。
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。
10.9 醚的化学性质
除某些环醚外,醚是一类很稳定的化合物,其化学稳定性仅次于烷烃。常温下,醚对于活泼金属、碱、氧化剂、还原剂等十分稳定。但醚仍可发生一些特殊的反应。
1.
钅羊 盐的生成
醚分子中的氧原子在强酸性条件下,可接受一个质子生成钅羊 盐:
OH
CH 3CHCH 2OCH 2CH 3
CH 3CH=CH CH 2OCH 3CH 3O
OH
CHCH 3
CH 3CH
O
CH 2CHCHCH 3
CH 3O
CHCH 3
CH 2
O
CH 2CH 2CH 2
O
CH 3OCH 3 + H 2SO 4(浓[ CH 3 O CH 3 ] HSO 4
H +
钅羊 盐
钅羊 盐可溶于冷的浓强酸中,用水稀释会分解析出原来的醚。所以不溶于水的醚能溶于强酸溶液中,利用醚的这种弱碱性,可分离提纯醚类化合物,也可鉴别醚类化合物。 2.醚键的断裂
在较高温度下,浓氢碘酸或浓氢溴酸等强酸能使醚键断裂,生成卤代烃和醇或酚。若使用过量的氢卤酸,则生成的醇将进一步与氢卤酸反应生成卤代烃。
脂肪族混合醚与氢卤酸作用时,一般是较小的烷基生成卤代烷,当氧原子上连有三级烷基时,则主要生成三级卤代烷。例如:
芳香醚由于氧原子与芳环形成p -π共轭体系,碳氧键不易断裂,如果另一烃基是脂肪烃基,则生成酚和卤代烷,如果两个烃基都是芳香基,则不易发生醚键的断裂。例如:
环醚与氢卤酸作用,醚键断裂生成双官能团化合物。例如:
3.过氧化物的生成
醚类化合物虽然对氧化剂很稳定,但许多烷基醚在和空气长时间接触下,会缓慢地被氧化生成过氧化物,氧化通常在α-碳氢键上进行:
CH 3CH 2O CH 2CH 3 + O CH 3CH 2O CH CH 3
O OH
过氧化物不稳定,受热时容易分解而发生猛烈爆炸,因此在蒸馏或使用前必须检验醚中是否含有过氧化物。常用的检验方法是用碘化钾的淀粉溶液,或硫酸亚铁与硫氰化钾溶液,若前者呈深蓝色,或后者呈血红色,则表示有过氧化物存在。除去过氧化物的方法是向醚中加入还原剂(如FeSO 4或Na 2SO 3),使过氧化物分解。为了防止过氧化物生成,醚应用棕色瓶避光贮存,并可在醚中加入微量铁屑或对苯二酚阻止过氧化物生成。
10.10 环醚
环氧乙烷
环氧乙烷可由乙烯在银的催化下氧化制得:
I + H 2O
R I R' + H
O R OH
3Br + CH 3
O HOCH
2CH 2CH 2CH 2CH 2I
O
CH 3
CH 3I + CH 3CHCH 2OH
CH 3CHCH 2OCH + CH 3CH 2OH
CH 3
CH 3
C CH 3
CH 2CH O
C
CH 3CH 3
CH 3
I CH 3