基础有机化学-第九章 醇和酚

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R HO H
多元醇可形成更多的氢
O R
HO R
键,沸点比一元醇更高。
氢键的形成影响着醇的熔点、在水中的 溶解度。
酚:多数为无色液体。 酚也能形成分子间氢键。 氢键的形成也影响着酚的熔点、在水中
的溶解度。
9.5 醇和酚的波谱性质
红外光谱(IR): 醇: O―H伸缩振动吸收峰:
游离的3650~3550 cm-1 (尖峰,弱)
―H ――CCHl 3
9.89 9.89 9.89 2,4 –二硝基 10.20 10.10 10.17 2,4,6–三硝基 8.11 8.80 9.20 (苦味酸)
3.96 0.38
――NOOC2H3
7.17 9.98
8.28 7.15 9.65 10.21
利用酚的酸性可用于酚的分离、鉴别:
OH + NaOH
9.1 醇和酚的分类与命名 醇与酚的区分:
C OH

Ar OH

羟基直接与饱和碳原子连接。
羟基直接与芳环上的碳原子 连接。
RCH2OH
OH

环己醇
OH CH3
OH
苯酚 对甲苯酚
CH2OH
苄醇 OH α–萘酚
9.1.1 醇和酚的分类
醇: (a) 按分子中所含羟基的数目分类:
CH3CH2OH
一元醇
CH2 CH2
甲醇的结构:
0.143 nm
H
H
CO H 108.5°H
SP3
H
CC
O
HH
H
苯酚的结构:
碳原子 sp2杂化 存在p,π–共轭
0.142 nm
SP2 O 109° H
图 9.1 甲醇和苯酚的结构示意图
酚羟基氧上的孤电子与苯环存在P-π共 轭,酚羟基上的氢易离解,所以酚的酸性比醇 强。
9.3 醇和酚的制法
O―H伸缩振动吸收峰: 3650~3200 cm-1(宽峰,强);
C―O伸缩振动吸收峰: 1250~1200cm-1(宽峰,强)。
芳环的伸缩振动吸收峰: 1500~1600cm-1;
一取代芳环的特征吸收峰: 690 和 760cm-1。
T/ %
σ/ cm-1
图 9.5 苯酚的红外光谱图
核磁共振谱(NMR) 醇: O–H的 1H NMR: δ 0.5~6.0 ppm 酚: O–H的 1H NMR: δ 4~9 ppm
9.7.6 脱水反应 (1) 分子间脱水 (2) 分子内脱水
9.8 酚芳环上的反应—酚的个性
9.8.1 卤化 9.8.2 磺化 9.8.3 硝化和亚硝化 9.8.4 Friedel–Crafts 反应 9.8.5 Kolbe–Schmitt 反应 9.8.6 与甲醛缩合——酚醛树脂及杯芳烃 (1) 酚醛树脂 (2) 杯芳烃 9.8.7 与丙酮缩合——双酚 A 及环氧树脂
R
H(R )
H(R ) C OH H(R )
RMgX + CH2

CH2 回流
RCH2CH2OMgx
H2O H+
O
RCH2CH2OH
(7) 由卤代烃水解制备
RCH2X + NaOH △ RCH2OH + NaX
(8) 羟汞化–脱汞反应
CH3(CH2)3CH
CH2

Hg(OAc)2/H2O ② NaBH4
图 9.6 1–丁醇的核磁共振谱图
图 9.7 4–乙基苯酚的核磁共振谱图
9.6 醇和酚的化学性质—醇和酚的共性 9.6.1 弱酸性
R-O-H ..O-H
R-O- + H+
O-
+ H+
RCH2OH + K 3RCH2OH + Al ROH + NaOH
OH + NaOH
RCH2OK + H2
(RCH2O)3Al +
9.3.2 酚的工业合成
(1) 异丙苯法
+ CH3CH
CH2
H3PO4 250℃,加压
CH CH3 CH3
CH CH3 CH3
CH3
+
O2
95~135℃
-OH/ROOR
C O OH
氢过C氧H化3 异丙苯
O
H3O+ ~90℃
OH + CH3CCH3
(2) 芳卤衍生物的水解制备酚
Cl
NO2
+ 2NaOH 140~150 ℃
醇还可以与酰基化试剂发生酯化反应:
O
ROH + R'C Cl
酰氯
OO
ROH + R'C OCR'
酸酐
O R'C OR
O R'C OR
酚的酯化 酚的亲核性差,所以酚难于与羧酸酯化。
OH + R
O C
OH
浓H+
R
O C
O

+ H2O
O
O
OH +
(Na)
9.3.1 醇的工业合成 (深红色列出的方法必须掌握)
(1) 由合成气(CO + H2 )合成
CO
+ 2 H2
CuO-ZnO-Cr2O3 2100~400 ℃
CH3OH
5~10 MPa
(2) 由烯烃合成
CH3CH
CH2
+
H2O
H3PO4 300℃,~7MPa
CH3CHCH3
OH
(3) 羰基合成
CH3CH
CH2 + CO + H2
钴催化剂 130~175℃
~25 MPa
CH3CH2CH2CHO + CH3CHCHO CH3
H2, Ni 或 Cu △,~5 MPa
CH3CH2CH2CH2OH + CH3CHCH2OH
CH3
(4) 发酵法
乙醇的制备:
淀粉 淀粉酶 麦芽糖 麦芽糖酶 葡萄糖 酒化酶 酒精
(5) 由烯烃经硼氢化氧化水解制备
450~550 kPa,5.5h
ONa NO2 + NaCl + H2O
ONa NO2 H2SO4
OH NO2
此法主要用于硝基酚和氯代酚的生产。
(3) 碱熔法制备酚
SO3H
OH
SO3
①NaOH, 300℃
H2SO4
CH3
CH3
②H3O+
CH3
此法曾是工业制酚的主要方法.
9.3.3 重氮盐的水解制备酚
分子间缔合的3200~3400 cm-1(宽峰)。 C―O伸缩振动吸收峰: 1050~1250 cm-1 (强峰)
T/ %
σ σ/ cm-1 图 9.2 2–甲基–2–丙醇的红外光谱图
T/ %
σ/ cm-1
图 9.3 2–丁醇的红外光谱图
T/ %
σ/ cm-1
图 9.4 1–己醇的红外光谱图
酚的红外光谱特征吸收:
CH3CH2O
NO2
OH
+
δ+
BrCH2CH=CH2
NaOH 回流
OCH2CH=CH2
O- N+a
+
δ+
(CH3)2SO4
OCH3 + CH3SO4Na
9.6.3 酯的生成
CH2OH CHOH
+
3
HNO3
HSO4 100℃
CH2ONO2
CHONO2 +
3H2O
CH2OH
CH2ONO2
2 ROH + H2SO4 △ O
HC≡CH
25.0
醇和酚的相对酸性:
碳酸>苯酚>水>乙醇
醇的酸性比较:
CH3OH

1。醇

2。醇

3。醇
取代酚的酸性影响因数:
酚羟基的邻、对位上有强吸电子时,酸
性增强,吸电子基越多,酸性越强;
酚羟基的邻、对位上有给电子时,酸性
减弱。
表9.2 取代 酚的酸性常数
取代基
pKa (25℃)
取代基
邻间

pKa (25℃)
OH OH
二元醇
CH2 CH CH2
OH OH OH
三元醇
(b) 按与羟基相连的烃基分类:
饱和醇 CH3CH2CH2CH2OH
脂肪醇
CH2 CHCH2OH

不饱和醇
芳香醇
HC CCH2OH
CH2CH2OH
(c) 按与羟基相连的碳原子的种类
CH3
CH3CH2CH2OH
CH3CHCH3
CH3CCH3
伯醇
3 2
H2
RONa + H2O
ONa + H2O
酚的酸性比醇的酸性强,是因形成的负 离子稳定性不同造成的:
稳定性:
O- > RO-
弱酸化合物的PKa值
弱酸
PKa值 弱酸
PKa值
H2CO3 6.38
H2O
15 .74
OH 9.89
CH3CH2OH 15.9 (CH3)3COH 18.0
CH3OH 15.5
ROH + R-C-OH
R2SO4 + H2O
H+

O R-C-OR + H2O
ROH + CH3
SO2Cl
N

( TsCl)
O
RO-S
CH3 + .HCl
O ( ROTs)
N
δ+
ROO2S
CH3 KCN RCN + CH3
SO3K
( TsK)
NaBr
二甲亚砜
RBr + TsONa
TsO―是弱碱,是很好的离去基团。醇羟 基不容易被卤原子以外的基团取代,但把醇 转变为磺酸酯,就可以很容易使醇羟基被其 它基团取代。
9.6.3 酯的生成 9.6.4 氧化反应 (1) 一元醇的氧化 (2) 一元醇的脱氢 (3)α–二醇的氧化 (4) 酚的氧化 9.6.5 与三氯化铁显色反应 9.7 醇羟基的反应—醇的个性 9.7.1 弱碱性 9.7.2 与氢卤酸反应 9.7.3 α–卤代醇与氢卤酸的反应 邻基效应 9.7.4 与卤化磷的反应 9.7.5 与亚硫酰氯的反应
酚的普通命名和系统命名
芳环名称 + “酚”
HO
HO
OH
OH
CH3
OH
对苯二酚 1,4-苯二酚
OH
均苯三酚
4–甲基苯酚
有其它官能团的醇和酚的命名
——选优先基团做母体基命名
OH NO2
HOCH2COOH
2-氨基-1-丙醇
COOH
3-硝基-4-羟基苯甲酸
CH3CHCH2OH NH2
羟基乙酸
9.2 醇和酚的结构
ONa + H2O
ONa + CO2 + H2O
OH + NaHCO3
9.6.2 醚的生成
醇的酸性太弱,不能与卤代烃反应生成
醚。醇、酚的金属盐与卤代烃作用,可以生
成相应的醚:
CH3CH2O- N+ a
+
δ+
BrCH2CH=CH2
(伯卤烃)
CH3CH2O- N+ a + Cl δ+ NO2 △
CH3CH2OCH2CH=CH2
OH
仲醇
OH
叔醇
酚:按分子中所含羟基的数目分类:
OH
OH
OH
一元酚
OH
二元酚
HO
OH
三元酚
9.1.2 醇和酚的命名
(1) 醇的命名 (a) 普通命名法:——用于简单的醇。
烃基的名称 + “醇”
CH3 CH3 CHCH2OH
异丁醇
CH2 CHCH2 OH
烯丙醇
CH2OH
苯甲醇 苄醇
(b)醇的俗名:
CH3OH
甲醇 (木精)
CH=CHCH2OH CH2=CHCH2OH
肉桂醇
巴豆醇
(b) 系统命名法 • 选择含有羟基的最长的碳链作为主链 • 主链从靠近羟基的一端编号 • 按主链碳原子数称“某醇”,并在名称前 标明羟基的位次
CH3
CH3
1
2
CH3CHC3 HC4 H2C5HC6 HC7 H3
OH
OH
3,6-二甲基-2,5庚二醇
由芳胺制备:
NH2
NaNO2, H2SO4
NO2
0~5℃
N2+
H3+O,△
NO2
OH NO2
9.4 醇和酚的物理性质
状态: 直C5链~ C饱11和油的状一液元体醇;C4C以12 下以上流蜡动状液固体体;。
沸点:低级醇的沸点比相对分子质量相近
的烷烃高得多。
甲醇 65℃ 乙烷 –88.6℃
醇能形成分子间氢键:
不饱和醇的命名——选包括羟基和不饱和键 在内的最长链做主链,按官
能团优先次序(P197表5-7) 选优先基团做母体基。
CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2OH
CH CH2 4–丙基–5–己烯–1–醇
脂环醇、芳醇的命名:
CH2OH
环己甲醇
CH3
CH2CH2OH
2 (4′ 甲环己基) 1 乙醇
CH3
第九章 醇和酚
9.1 醇和酚的分类与命名 9.1.1 醇和酚的分类 9.1.2 醇和酚的命名 (1) 醇的命名 (2) 酚的命名 9.2 醇和酚的结构 9.3 醇和酚的制法 9.3.1 醇的工业合成 (1) 由合成气合成 (2) 由烯烃合成 (3) 羰基合成 (4) 发酵法
9.3.2 酚的工业合成 (1) 异丙苯法 (2) 芳卤衍生物的水解 (3) 碱熔法 9.3.3 卤代烷或重氮盐的水解 9.3.4 由 Grignard 试剂制备 9.3.5 由烯烃制备 9.3.6 醛、酮、羧酸和羧酸衍生物的还原 9.4 醇和酚的物理性质 9.5 醇和酚的波谱性质 9.6 醇和酚的化学性质—醇和酚的共性 9.6.1 弱酸性 9.6.2 醚的生成
RCH=CH2
1 2
(BH3)2

RCH2CH2BH2
H2O2 NaOH
RCH2CH2OH
(6) Grignard试剂与醛酮、环氧物反应制备
(R)
RMgX + H C
H (R)
O 回醚流R
1 RCH2=CH2
(B醚H3)2RCH2CH2BH2NHa2OOHRCH2CH2OH
H(R )
C
OMቤተ መጻሕፍቲ ባይዱX
H2O H+
CH3(CH2)3CHCH3
OH
(9) 醛、酮、羧酸和羧酸衍生物的还原制备
(十一、十二、十三章里介绍)
CH3O
CHO
H2, Pt CH3OH
CH3O
CH2OH
CH3(CH2)11COOH
① LiAlH4, 纯醚,回流 ② H3O
CH3(CH2)11CH2OH
C2H5OOC(CH2)8COOC2H5 Na,C2H5OH HOCH2(CH2)8CH2OH
OH CH3
CHCH3
4–甲基–1–环己醇
OH 1 (4′ 甲苯基)
1 乙醇
多元醇的命名: ——写出多个羟基所在位置。
HOCH2CHCH3 OH
1,2-丙二醇
HOCH2CH2CH2OH
1,3-丙二醇
(2) 酚的命名 酚的俗名:
OH
HO
OH
COOH
OH 邻苯二酚 (儿茶酚)
OH
3,4,5-三羟基苯甲酸 (没食子酸)
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