有机化学第9章醇-酚-醚

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若分子量相近,含羟基越多沸点越高。
3.溶解度:
低级醇可以和水以任意比例混溶。
正丁醇在水中的溶解度就很低,只有8%,正戊醇就更 小了,只有2%。
高级醇和烷烃一样,几乎不溶于水。
低级醇之所以能溶于水主要是由于它的分子中有和水分子相似的 部分—羟基。醇和水分子之间能形成氢键。所以促使醇分子易溶 于水。
第九章 醇 酚 醚
醇、酚、醚都是重要的有机含氧化合物,都可以看作 是水分子中的氢被烃基取代的衍生物。
H-O-H
R-OH Ar-OH
R-O-R Ar-O-R Ar-O-Ar
醇 酚

§ 9.1 醇的分类、结构、命名和物理性质
烃基所连的饱和 碳原子的种类
伯醇 仲醇 叔醇
烃基的饱和程度
饱和醇

不饱和醇
烃基和碳碳双键或 芳环相隔一个碳原 子的醇---烯丙醇
烯丙醇 苄醇
一元醇 羟基的数目 二元醇
多元醇
羟基一般连在不同的碳原子 上,两个或三个羟基连在同 个碳原子上的化合物不稳定, 容易失去水生成醛、酮和羧

§9.1 醇的分类、结构、命名和物理性质
❖ 羟基连在双键碳原子上的醇叫做烯醇,不稳定,异构成 羰基化合物。
RCH CH OH
RCH2CH O
RCH C OH
R“
仲醇与氢卤酸的反应可能为SN1和SN2反应。
在SN1反应过程中,常发生重排反应生成更稳定的碳正离 子。
OH
OH
H (CH3)2CHCHCH3 (CH3)2CHCHCH3
H (CH3)2C CHCH3
(CH3)2C CH2CH3 Br
(CH3)2CCH2CH3 Br
不同的氢卤酸与醇反应活性次序是HI>HBr>HCl。
3RCH2OH+PBr3 (RCH2O)3P+3HBr
RCH2OP(OCH2R)2+H
RCH2OP(OCH2R)2
H
Br +CH2 O P(OCH2R)2
RCH2Br+HOP(OCH2R)2
RH
氯化亚砜与醇的反应也可以制得氯代烷。由于该反应的 产物中有二氧化硫和氯化氢两种气体,反应速度快,反 应条件温和,产率高,而且不生成其它副产物,产物较 纯净,因而是制备氯代烃的好方法。
当醇的碳链增长时,羟基在整个分子中的影响减弱,在水中的溶 解度也就降低,以至于不溶于水。相反的,当醇中的羟基增多时, 分子中和水相似的部分增加,同时能和水分子形成氢键的部位也 增加了,因此二元醇的水溶性要比一元醇大。甘油富有吸湿性, 故纯甘油不能直接用来滋润皮肤,一定要掺一些水,不然它要从 皮肤中吸取水分,使人感到刺痛。
CH3CH2CH2OH 丙醇
(CH3)2CHOH 异丙醇
(CH3)3COH 叔丁醇
OH
OH
C
环已醇
三苯甲醇
系统命名法
即选择含有羟基的最长碳链作为主链,把支链看作取代基,从离 羟基最近的一端开始编号,按照主链所含的碳原子数目称为“某 醇”,羟基在1位的醇,可省去羟基的位次。
例如:
2-丁烯醇(巴豆醇) 3-苯基-2-丙烯醇(肉桂醇) 3 ,4-二甲基-2-戊醇
将伯醇或仲醇的蒸气和适量的空气或氧气在300-350℃ 通过铜、铜铬或氧化锌等催化剂,它们能脱氢生成醛 或酮,产生的氢气和氧结合成水。
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 O HC u - C r O 2 C H 3 C H 2 C H 2 C H O + H 2 O 3 5 0 ℃
OH
R O H + S O C l 2 R C l + S O 2 + H C l
反应实际上是先形成氯代亚硫酸酯,再与Cl-进行亲核取 代反应
RCH2OH+SOCl2 -HCl
O CH2O S Cl
R O
Cl CH2 O S Cl R
RCH2Cl+SO2+Cl
9.2.2.3 磺酸酯的亲核取代反应
伯醇和仲醇与苯磺酰氯或对甲苯磺酰氯在叔胺(R3N) 存在下生成磺酸酯,可与I- 、Cl-、Br- 、OR- 等亲 核试剂起取代反应。
醇分子中含有极化O-H键,可电离生成烷氧基负离子和质子。由于烷基 的给电子诱导效应,烷氧基负离子的稳定性比OH-低,所以醇的酸性比 水小,当醇分子α-碳原子上烷基增多时,烷氧基负离子的稳定性更差, 因而不同类型醇的酸性大小的顺序为:伯醇>仲醇>叔醇。当醇分子中α -碳原子上的氢原子被吸电子基团取代时,由于烷氧基负离子的稳定性 增加,因而醇的酸性增强。
R'
❖ 羟基连在同一碳原子上的化合物
RCH2C O R'
OH H
H
R C O -H2O R C O

H
OH H R C O -H2O
R'
RC O 酮 R'
OH H R C O -H2O
OH
R C O 羧酸 OH
9.1.2 醇的结构
醇的氧原子为sp3杂化。其中两个sp3杂化轨道分别含有一个电子,与碳 原子的sp3杂化轨道和氢原子的1s轨道重叠。另外二个sp3杂化轨道分别 含有一对未共用电子对,交叉构象为优势构象。
4.低级醇能和一些无机盐类(MgCl2,CaCl2,CuSO4 等)形成结晶状的分子化合物,称为结晶醇。如: MgCl26CH3OH,CaCl24C2H5OH等。
➢ 醇类不能用这些盐类来干燥,但可以用来除去混 合物中的少量的醇。
§9.2 醇的化学性质
取代,消去
R
C
氧化
O
H
酸性,生成酯
H
一、醇的酸性
HCl的活性最小,它与伯醇或仲醇的反应需要无水氯化锌 催化才能得到氯代烃。氯化锌是路易斯酸,它可以接受醇 羟基氧原子的电子对,使C-O键进一步极化,促进反应的 进行。
卢卡斯(Lucas)试剂
浓盐酸与氯化锌所配成的试剂。 作用:鉴定C6以下的醇的类型 机理:C6以下的醇都能溶于卢卡斯试剂,而相应的
H
H
H
O
C
H
H
C-H 109.5pm
H
H C-O 143pm
O-H 96pm
∠COH 108.9°
∠HCH 109°
H
wenku.baidu.com
∠HCO 110°
甲醇的偶极矩为1.7D,与水的偶极矩(1.8D)相近
9.1.3 醇的命名
❖ 普通命名法
简单的一元醇,根据和羟基相连的烃基名称来命名。在 “醇”字前面加上烃基的名称。例如:
C l O H OS O

(E t)3N
O OS
O N aI C H 3C O C H 3
I
SO 3N a

苯磺酸酯的亲核反应一般按SN2机理进行
9.2.3 消去反应
醇在硫酸、对甲苯磺酸等强酸催化下脱水生成烯烃。
OH H 2SO 4 100℃
醇分子内脱水反应一般按E1机理进行,H2O是离开基,不同类型 的醇的反应活性为叔醇>仲醇>伯醇。
如:
F3CCH2OH H2O CH3CH2OH
pKa 12.2 pKa 15.7 pKa 15.9
醇中羟基上的氢较活泼,能被金属所取代,生成氢气和醇金属盐,醇 能和Na,Mg,Al等反应。
醇的酸性比水弱,活泼金属与醇的反应不如水剧烈,不同类型醇的活 性顺序为:伯醇>仲醇>叔醇。
醇钠是强碱,有机合成上常用作强碱和亲核试剂。
O
Cu O2 350℃
9.2.5 与无机含氧酸的反应
醇 + 羧酸
酯类化合物。
醇+无机酸 生成无机酸酯。
硝酸 HNO3能很快地和伯醇作用生成酯。硝酸酯有一个特性,那 就是它受热会发生爆炸,所以在处理和制备硝酸酯时必须小心。
氢键
和水一样,醇分子中的氢氧键是高度极化的,一个分子的羟基上带部 分负电荷的氧(氢键的接受体)和另一分子羟基上带部分正电荷的氢
(氢键的给予体),通过静电引力互相吸引生成氢键,因此,醇在液
态时,以多分子的缔合状态存在,要使液体变成蒸气,除要克服分子 之间的范德华作用力外,还需要断裂氢键(氢键的键能约25kJmol-130kJmol-1),这样醇的沸点比分子量相当的烷烃和卤代烷高得多。
如果分子中除羟基外尚有其他官能团时,需按规定的官能团次序 选择最前面的一个官能团作为这个化合物的类名。其他官能团则 作为取代基。IUPAC规定的次序大体上为:正离子(如铵盐)、 羧酸、磺酸、酸的衍生物(酯、酰卤、酰胺等)、腈、醛、醇、 酚、硫醇、胺、醚、过氧化物。例如:
6-氨基-2-己醇 多元醇的命名方法,要选取含有尽可能多的带羟基的碳链作为主链,
伯醇用Na2Cr2O7与硫酸的混合液氧化先形成醛,醛容易继续氧化 为羧酸。但由于醛比醇的沸点低,选择合适的反应温度可使反应
中生成的醛被蒸馏出来而不被继续氧化,这个方法只用于制备沸 点不高于100℃的醛。
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 O H N a 2 C r 2 O 7 C H 3 C H 2 C H 2 C H O H 2 S O 4H 2 O
2. 取代反应
2.1 与氢卤酸反应
卤代烃的制备: ROH + HX → RX + H2O
伯醇:(SN2) RCH2 OH +H
RCH2 OH2
X
CH2 OH2
R
CH2 X +H2O R
叔醇:(SN1) R
R’ C OH+H R“
R’ R C OH2
R“
R’ RC
R“
R’
R’
R C +X
RC X
R“
仲醇、叔醇分子内脱水,产物遵守查依切夫规则。即主要产物是 碳碳双键上烃基最多的烯烃。
由于醇分子内脱水反应的活性中间体是碳正离子,因而常伴有重 排反应发生。但如果用路易斯酸Al2O3为催化剂,在较高温度脱 水,则可避免重排产物的生成。
C H 3 (C H 2 )4 C H 2 C H C H 3AA 3 l5 l23 0 OO ℃ 34 C H 3 (C H 2 )4 C H 2 C HC H C H 3 O H
R
R
O
HO
H
HO
HO
R
R
醇分子间的缔合
例如:CH3CH2OH 78.5℃,
R
H
O
HO
H
HO
HO
R
R
醇分子与水分子间的缔合
CH3CH2Cl 12℃.
2.沸点:
在同系列中醇的沸点也是随着碳原子数的增加而有 规律地上升。 如直链饱和一元醇中,每增加一个碳原子,它的沸点大约升高1520℃。
在同数碳原子的一元饱和醇中,沸点也是随支链的增加而降低。 在相同碳数的一元饱和醇中,伯醇的沸点最高,仲醇次之,叔醇最 低。
b.p. 117.7℃
b.p. 75.7℃
仲醇在相同条件下氧化成酮,酮在此条件下不会被继续氧化,因 此,是制备酮的一种好方法。
O H N a2C r2O 7
C H 3 (C H 2)5 C H C H 3 H 2S O 4
O C H 3 (C H 2)5 C C H 3
当醇分子中含有不饱和键时,用CrO3 +H2SO4或CrO3与吡啶作为 氧化剂,氧化该醇可生成相应的不饱和醛酮,不饱和键不受影响。
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H C H 2 O HK H M 3 O n O + 4 C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O H
C H 2 C H 3
C H 2 C H 3
实验室常用的氧化剂是铬酸,通常有Na2Cr2O7+ H2SO4 、CrO3 +H2SO4、CrO3+吡啶是铬酸的主要形式。
C H 3 ( C H 2 ) 4 C C C H 2 O H C r O 3 + 吡 啶 C H 3 ( C H 2 ) 4 C C C H O
用CrO3 +H2SO4(Johns试剂)氧化伯醇或仲醇时, 产生蓝-绿色的亚铬酸盐的沉淀,因此常用这一反应 来检验伯醇和仲醇,但醛和酚等易氧化物质也对该试 剂显正结果。
羟基的数目写在醇字的前面。用二、三、四等数字表明。
1 ,2-丙二醇
1 ,3-丙二醇
9.1.4 醇的物理性质
1.状态:
C1-C4是低级一元醇,是无色流动液体,带有酒味,比水 轻 C5-C11为油状液体,有不愉快气味 C12以上高级一元醇是无味的蜡状固体。 二元醇和多元醇都具有甜味,故乙二醇也称为甘醇 (Glycol)。 甲醇有毒,饮用10毫升就能使眼睛失明,再多用就有使 人死亡的危险,故需注意。
9.2.4 氧化和脱氢
❖ 广义地讲在有机化合物分子中加入氧或脱去氢都属于氧化反应。
醇分子中与羟基相连的碳原子(α-碳原子)上如果有氢原子,
则可以被氧化。
伯醇可以被氧化,其产物是醛、酸
仲醇可以被氧化,其产物是酮。
叔醇因为它连羟基的叔碳原子上没有氢,所以不容易氧化。
高锰酸钾常被用来氧化伯醇生成相应的羧酸
氯代烃则不溶解,因此可以根据出现混浊的时间和 分层的情况来判别醇的类型。 在室温下叔醇和烯丙式醇反应极快,立即分层, 仲醇反应较慢,数分钟后出现混浊, 伯醇在加热时才发生反应。
9.2.2.2 与三卤代磷和氯化亚砜反应
醇与三卤代磷(或P+X2)反应生成卤代烃:
反应中先生成亚磷酸酯,后者与卤素负离子起SN2反应
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