有机化学 第6章.醇、酚

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醇 、 酚
羟基与水分子之间可以形成很强的氢键:
R O H O H H
R O H O H H
R O H O H H
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醇 、 酚
醇羟基之间可通过氢键缔合:
R O H O R H R O H O R H R O H O R H
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6.1.3
醇 、 酚
醇的化学性质
H R C O H H
醇 、 酚
Chemistry is a key of science
天道酬勤
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第六章
醇 、酚
10/14/2013 3:37 PM
醇 、 酚
本章要点
醇和酚的结构、分类和命名; 醇和酚的化学性质及其反应机制; 醇和酚在医学上的应用 。
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6.1 醇
醇 、 酚
醇的结构、分类和命名
醇的物理性质
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6.1.3.2 醇羟基的取代反应
醇 、 酚
醇与氢卤酸反应,使C—O键断裂,羟 基被卤素所取代,生成卤代烃。
R-OH + HX R-X + H2O
不同氢卤酸及不同醇的反应活性顺序为: HI > HBr > HCl 叔醇 > 仲醇 > 伯醇
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醇 、 酚
在上述反应中,活性最低的HCl在没 有催化剂的条件下只能与叔醇反应,而与 伯醇和仲醇很难发生反应。伯醇和仲醇只 有在无水氯化锌的催化下,才能与浓盐酸 发生反应。在此条件下,伯醇与仲醇的反 应速率也有所不同。无水氯化锌和浓盐酸 的混合物称为Lucas试剂。
环Baidu Nhomakorabea醇
OH
HO OH
环己六醇(肌醇)
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结构比较复杂的醇用系统命名法命名。
醇 系统命名法的命名原则为: 、 酚 1.选择包含羟基所在碳原子的最长碳链为主链(不
饱和一元醇的命名应选择包含羟基所在的碳原子 及不饱和键在内的最长的碳链为主链),主链的 命名与普通命名法相同; 2.主链从距羟基最近端开始编号;

CH3 CH3 — C + + H2O CH3

+ X-
CH3 CH3 —C —X CH3
醇 、 酚
伯醇的取代主要按SN2机制进行反应, 卤素负离子的进攻与质子化羟基的断裂一步 完成。
+ - + CH2 — 2 OH X R |
δ-
[X
R |
CH2
OH2
δ+
]
CH X— 2 + H2O
R |
根据反应条件不同,仲醇与氢卤酸反 应既可按SN2机制进行,也可按SN1机制进行。
醇 、 OH OH 酚 CH CH C(CH ) + HIO 3 3 2 4
CH3CHO + CH3COCH3 + HIO3 + H2O
丙三醇(甘油)经2mol HIO4氧化,可得2mol 甲醛和1 mol甲酸。
CH2OH | CHOH + 2 HIO4 | CH2OH 2HCHO + HCOOH + 2 HIO3 + 2H2O
RONO2 + H2O
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醇 、 酚
甘油与硝酸反应可生成甘油三硝酸酯 (硝化甘油):
CH2 OH CH OH CH2 OH + 3 HONO 2 CH2 ONO 2 CH ONO 2 CH2 ONO 2 + 3H2O
H2SO4
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醇 、 酚
O || R— O —P—OH | OH
O || RO —P —OR | OH
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6.1.3.3 脱水反应
醇 、 酚
醇与浓酸共热可发生脱水反应。根据 反应条件的不同,醇脱水可按两种方式进 行,即分子内脱水和分子间脱水。
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1.分子内脱水
醇 、 酚
醇在浓H2SO4等浓酸的催化下加热, 分子内脱去一分子水生成烯烃,此反应也 属于消除反应。
CH2 —CH2 | | H OH
醇 、 酚
在有机反应中,通常称去氢或加氧的 反应为氧化反应(oxidation),称加氢或脱氧 的反应为还原反应(reduction)。
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醇 、 酚
R—CH2— OH
[O]
O || R— C—H
[O]
O || R— C—OH
R— CH— R` | OH
[O]
O || R— C— R`
常用的氧化试剂有高锰酸钾(KMnO4) 或重铬酸钾(K2Cr2O7)酸性溶液。
96%H2S O 4 170℃
CH2 =CH2
+
H2O
不同醇的脱水活性的顺序为:
叔醇 > 仲醇 > 伯醇
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2.分子间脱水
醇 、 酚
在浓H2SO4或浓H3PO4存在下,伯醇还 可以进行分子间脱水生成醚。
CH3CH2OH + HOCH2CH3
浓 H2 S O 4 140℃
CH3CH2OCH2CH3 + H2O
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醇 、 酚
Lucas试剂通常用来鉴别6个碳以下的伯 醇、仲醇和叔醇。 叔醇与Lucas试剂在室温下立即发生取代 反应,使溶液产生浑浊;
仲醇一般需数分钟后才有明显的反应现象;
伯醇在室温下放置一小时也观察不到反应 现象。
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醇 、 酚
醇与氢卤酸的反应是在酸催化下的亲 核取代反应,其反应机制与卤代烃的亲核 取代反应相似。
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醇 、 酚
如果在无水的条件下使用CrO3-吡啶 (C5H5N)配合物的CH2Cl2溶液氧化伯醇, 可以使氧化反应停留在生成醛的阶段。 CrO3-吡啶配合物的CH2Cl2溶液被称为 Sarrett试剂(也称Collins试剂)。
CH3(CH2)6CH2OH + CrO3(C5H5N)2 CH2Cl2 25℃ CH3(CH2)6CHO
对于结构简单的醇通常用普通命名法命名。 命名方法是在“醇”字前面加上烃基 名称构成,通常省去“基”字。
CH3OH 甲醇 (CH3)2CHOH
正丁醇 异丁醇
异丙醇
CH3CH2CH2CH2OH
CH3CHCH2OH | CH3
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醇 、 酚
脂环醇的命名是由脂环烃基后加“醇”字构 成:
HO OH OH HO
C6H5CH=CHCH2OH + CrO3(C5H5N)2
CH2Cl2 25℃
C6H5CH=CHCHO
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6.1.4
醇 、 酚
醇的鉴别和分析
醇羟基可用多种方法进行鉴别。
醇的活泼氢可以被金属钠所置换,放出氢 气; 伯醇和仲醇能被氧化剂所氧化,而叔醇通常 不能被氧化 ; 用lucas试剂还能区别伯醇、仲醇和叔醇 ; 对于一些特殊结构的醇,可通过其独特的反 应加以识别 。
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多元醇的特性
醇 、 酚
分子中含两个羟基以上的多元醇具有 一元醇的所有性质,此外,两个羟基连在 相邻两个碳原子上的邻二醇类化合物还具 有一些一元醇所不具有的特性。
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(1)与氢氧化铜的反应:
醇 、 酚
邻二醇可与氢氧化铜形成配合物,使 氢氧化铜沉淀溶解,变为绛蓝色溶液。
CH2OH | CHOH | CH2OH
如果两种不同的伯醇之间脱水,则得到 三种醚的混合物。因此,这种方法只适合制 备单醚,而不适合制备混醚。混醚的制备可 利用伯卤代烃与醇钠反应。
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6.1.3.4 无机含氧酸酯的生成
醇 、 酚
醇与无机含氧酸(如硝酸、亚硝酸、硫 酸和磷酸等)之间脱水,也可生成相应的无 机酸酯。
ROH + HONO2
R` | R—C —CH—CH2 + 2 HIO4 | | | OH OH OH
R—C—H + H—C —R` + HIO3 + H2O || || O O
R— C —R` + H—C —OH + || || O O
H—C —H || O
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2-甲基-2,3-丁二醇被过碘酸氧化,生成乙醛 和丙酮:
_
+
Cu
2+
OH
CH2 —O | CH —O | CH2OH
Cu
此反应是邻二醇类化合物的特有反应
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(2)与过碘酸的反应:
醇 、 酚
邻二醇类化合物可被过碘酸(HIO4)所 氧化,使邻二羟基之间的碳-碳键发生断裂, 生成醛、酮或羧酸类化合物。
R—CH—CH—R` + HIO4 | | OH OH
根据醇的结构,反应可按SN1或SN2机 制进行。
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醇 、 酚
叔醇或烯丙醇的反应主要按SN1机制 进行,有碳正离子中间体产生。
CH3 CH3 —C —OH CH3
CH3 CH3 — C —OH2 CH3
CH3 CH3 — C + CH3
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+
CH3
+ +
_
+ HX
CH3 —C —OH2 + X CH3
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醇 、 酚
叔醇与羟基相连的碳上没有氢原子, 一般不被上述氧化剂所氧化。如果用更强 的氧化条件,如与酸性高锰酸钾一起加热, 可使叔醇氧化断链,生成小分子氧化产物,
CH3 | KMnO4, H+ CH3 —C —OH | △ CH3 O || CH3 —C —CH3 + [O] CH3COOH+CO2 H | H —C—O — [O] CO2+H2O
醇的化学性质
醇的鉴别和分析 醇在医药上的应用
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6.1.1
醇 、 酚
醇的结构、分类和命名
醇的结构 醇的分类 醇的命名
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一、醇的结构
醇 、 酚
羟基直接和碳原 子相连,氧的杂化状 态是sp3不等性杂化, C-O-H的键角接近sp3 杂化的角度。 如:甲醇中的 C-O-H键角为108.9o, 两对未共用电子对分 别位于两个sp3杂化 轨道中:
各类醇与金属钠的反应活泼性顺序为: 甲醇 > 伯醇 > 仲醇 > 叔醇
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醇 、 酚
醇钠的碱性比氢氧化钠的碱性更强,只 能在醇溶液中保存,醇钠遇到水会立即与水 反应,游离出醇。
CH3CH2ONa + H-OH Na OH + CH3CH2OH
不同结构醇钠的碱性强弱次序是:
叔醇钠 > 仲醇钠 > 伯醇钠
O || RO —P —OR | OR
单磷酸酯
磷酸氢二烷基酯
磷酸三烷基酯
O O || || R— O —P —O—P —OH | | OH OH
O O O || || || R— O —P —O—P —O—P —OH | | | OH OH OH
焦磷酸酯
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三磷酸酯
6.1.3.5 醇的氧化和脱氢反应
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1,2,3-丙三醇(甘油)
6.1.2
醇 、 酚
醇的物理性质
低级一元醇为无色中性液体,具有特殊 的气味和辛辣的味道;甲醇、乙醇和丙 醇可与水以任意比例混溶;4~11个碳原 子的醇为油状粘稠液体,仅部分溶解于 水;高级醇为无嗅、无味的蜡状固体,几 乎不溶于水。 一元醇的密度虽然比相应的烷烃大,但 仍小于水的密度。
3.羟基的位置用阿拉伯数字表示,置于母体醇名称 之前,不饱和键和其它取代基的位置、数目、名 称则依次写在羟基位号之前。
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醇 、 酚
CH3CHCH2OH | CH3
2-甲基-1-丙醇
CH3CH=CHCH2CH2OH
3-戊烯-1-醇
CH— CH3 | OH
1-苯基乙醇
CH2— CH—CH2 | | | OH OH OH
醇羟基的酸性 醇羟基的取代反应 脱水反应 分子内脱水 分子间脱水 无机含氧酸酯的生成 醇的氧化和脱氢反应
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6.1.3.1 醇羟基的酸性
醇 、 酚
水的性质相似,醇与活泼碱金属或碱土 金属反应也能放出氢气。
ROH + Na ─→ RONa + 1/2 H2
醇羟基的氢原子的活泼性比水的氢原子 的活泼性低得多,所以,醇与活泼金属的反 应速率比水与活泼金属的反应速率小。
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H
H
108.9o
C
H
H
O· ·
· ·
二、醇的分类
醇 、 酚
根据羟基所连接的饱和碳原子类型, 可将醇分为三类: 伯醇 (一级醇,1°醇) 仲醇 (二级醇,2°醇) 叔醇 (三级醇,3°醇)
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R— CH2 —OH
R` | R— CH —OH
R' R C OH R"
醇 、 酚
根据分子中所含羟基数目的多少,醇 可分为一元醇、二元醇和多元醇: 一元醇 二元醇 多元醇
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醇 、 酚
两个羟基在同一个碳原子上的二元醇 称为偕二醇。偕二醇结构很不稳定,容易 脱水变成羰基化合物:
OH C OH -H2O C O
羟基连在双键上的醇称为烯醇,烯醇 通常也不稳定,容易重排为羰基化合物:
CH2 —CH—OH —
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··
重排
O CH3-C—H
三、醇的命名
醇 、 酚
CH3 CH2 OH CH2 OH CH2 CH2 OH CH CH2 OH OH OH
含两个以上羟基的醇统称为多元醇。
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醇 、 酚
根据羟基所连的烃基结构不同分为饱 和醇、不饱和醇和芳香醇 :
—CH2OH
CH3CH2OH CH2=CHCH2OH
乙醇 (饱和醇) 烯丙醇 (不饱和醇)
苯甲醇或苄醇 (芳香醇)
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6.1.5
醇 、 酚
醇在医药上的应用
甲醇 乙醇
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1.甲醇
醇 、 酚
甲醇最早由木材干馏得到,故又称木醇 。 甲醇为无色液体,沸点64.7,易燃,能与 水、乙醇、乙醚和氯仿等混溶。 甲醇是常用的有机溶剂之一。 甲醇的毒性很大,不能作为饮料。
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