有机化学- 醚和环氧化合物

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
甲乙醚
(二)乙醚
CH3
CH3—O—C—CH3 CH3
甲基叔丁基醚
—O—
二苯醚
OCH2CH3
苯乙醚
3
CH3 OCH2CH CH2
OCH2CH CH2
甲基烯丙基醚
苯基烯丙基醚
2、系统命名法:烷氧基+母体
OH
(CH3)2CCH2CH2—OCH3
OH OCH2CH3
2-甲基-4-甲氧基-2-丁醇
间乙氧基苯酚
5
第二节 醚的物理性质
1、大多数醚为无色、易挥发、易燃烧的液体。如 在实验室里常用的溶剂乙醚 bp:34.50C,极易燃使用 时请注意安全。
2、醚分子间不能以氢键相互缔合,沸点与相应的 烷烃接近,比相应的醇、酚低的多。 3、醚分子中含有电负性较强的氧,可以与水形成 分子间的氢键,因此在水中有一定的溶解度。乙醚 在水中的溶解度与正丁醇相近~8g/100mL。 四氢呋喃和1,4-二氧六环因氧原子裸露在外面, 可以和水形成较强氢键,因而能与水无限混溶。
+
SN2, -H2O
CH3CH2OH + CH3CH2——OH2
+
CH3CH2-OH-CH2CH3
-H+ CH3CH2OCH2CH3
30
醇失水制醚注意两点: 1、原则上讲,醇在浓H2SO4作用下用于制备结构
对称的醚。 2、1oROH制醚产率较好, 2oROH制醚产率不好,
3oROH不能制得醚,而只能得到烯烃。
CH2 CH2 O
NH(CH2CH2OH)2
二乙醇胺
CH2 CH2 O
二、开环反应的取向
N(CH2CH2OH)3
三乙醇胺
CH3 CH CH2 + CH3OH O
H
CH3CH CH2
OCH3 OH
CH3ONa CH3CH CH2 OH OCH3
26
三、开环反应的机理: 无论酸性还是碱性条件下的开环都是SN2反应。
键反应活性高,易开环。
为了将它与其他的环醚相区别,而冠与它环氧化合 物的名称。
一、命名:取代基 + 环氧位置 + 环氧 +母体
CH2 CH CH2Cl
H3C HC CH CH3
O 3-氯-1,2-环氧丙烷
(环氧氯丙烷)
O 2, 3-环氧丁烷
24
二、开环反应
环氧乙烷无论在酸性还是碱性条件下都可发生
开环反应:
20
O
O
O
Na+
O
O
O
O
O
K+
O
O
O
半径
冠醚 :2.6~3.2 K+ : 2.66
15—冠—5对钠离子有很好的络合性能,18—冠—6 对钾离子有很好的络合性能。
②、相转移催化剂(PTC):
搅拌两周 n—C8H17Br + NaCN
(有机相) (水相) 100C
n—C8H17CN(无生成)
相转移催化剂
二、 Williamson 合成法
+ RONa
R'X
SN2
ArONa + RX SN2
+ ROR'
NaX
+ Ar-O-R
NaX
31
例:
CH3CH2CH2CH2O—Na + I—CH2CH3
(CH3)2CHO—Na + Cl—CH2-C6H5
(CH3)2SO4
ONa + 或
CH3—I
CH3CH2CH2CH2OC2H5 71%
CH3
HO
CH3 C2H5
H CH3
RR OH
28
O CH3
C2H5OH C2H5ONa
OH H CH3 OC2H5
C2H5OH H+
CH3 OH
C2H5O H
29
第三节 醚的制备
一、醇的脱水
2C2H5OH
浓H2SO4
130-140℃
+ C2H5OC2H5
反应历程:
CH3CH2OH +H+
H2O
KMnO4
p-CH3C6H4SO3H
H+/H2O HO—
三、过氧化物的生成
—O— O
COOH COOH
在常温下,醚-位上的C-H可与空气中的氧自动地
发生氧化反应生成过氧化物。
14
CH3CHOCH2CH3
O2
CH3CH —OCH2CH3 H2O CH3CHOH + CH3CH3OH
H
OOH
OOH
n CH3CH—OH -nH2O OO—H
本部分讲授提要
第一节 醚的分类与命名 第二节 醚的物理性质 第三节 醚的化学性质 第四节 冠醚 第五节 环氧化合物 第六节 醚的制备
1
第一节 醚的分类与命名
含有C—O—C键(叫做醚键)的化合物叫做醚。 一、分类
单纯醚:氧原子连结的两个烃基相同
R-O-R
Ar-O-Ar
混合醚:氧原子连结的两个烃基不相同
18
14
15 16 17 O
18
1213O
O1 2
1110O
9
8
O 7
O4 3 5
6
(对称)二苯并-18-冠-6
2,3,11,12-二苯并 —1,4,7, 10,13,16 —六氧杂环十八烷
冠醚是因其形得其名:
O
O
O
O O
O
O
O
O
O
O
O
18 — 冠 — 6
19
冠醚的结构特征:
1、——[OCH2CH2—]n— 结构单元数目不同环的半径不同; 2、分子中含有多个氧原子,有很强的络合性;
CH3CH2OCH2CH3 + 浓H2SO4
CH3CH2OHCH2CH3 + -HSO4

H2O
CH3CH2OCH2CH3 + 稀H2SO4
9
由于醚是较弱的路易斯碱,所以只有与浓的强酸才 能生成 盐。该反应可用来分离、提纯醚或用以鉴 别醚。醚也可与路易斯酸形成络合物:
R O + BF3
R
R
O BF3 R
R 2
R
气态 bp:-1010C
O + RMgX
溶液
R
R
R
O Mg O
R
R
X
如:格氏试剂在金属镁的表面生成,与醚形成络合物
后脱离金属镁的表面进入溶液,使得格氏试剂的制备
得以进行。
10
二、醚键断裂的反应
醚与浓的HCl、HBr、HI作用,醚键可发生断裂。
Baidu Nhomakorabea
HX的反应活性:HI > HBr > HCl
醚键断裂的顺序:30烷基>20烷基>10烷基>芳烃基
[ CH O O ] n
CH3
过氧化物 的聚合物
( HO—CH—OO—H HO—CH—OO—H )
CH3
CH3
脱水方式
过氧化物受热或震动会引起剧烈爆炸。因此在蒸馏
醚之前,一定要检查是否含有过氧化物。
R—O—O—R + KI + H2O
I2 + ROH + KOH
Fe2+ R—O—O—R
Fe3+ KSCN
离子CN-引入有机相。 CN-在有机相是无溶剂化作 用的、裸露的、反应活性很大的阴离子。反应后生
成的NaBr又可进入水相,与NaCN进行阴离子交换, 生成NaCN络合离子对,使反应循环进行。
22
—CH3 + KMnO4/H2O
—COOH
很慢
—CH3 + K+ MnO4-/H2O PTC(18-冠-6)
CH3 CH CH2 O
H
CH3
CH O H
CH2有SCNH1性3O质H的SN2
CH3CH OCH3
CH2 OH
酸性开环:1、底物活性大,试剂活性小; 2、试剂优先进攻能形成稳定C+的环碳原子。
CH3
CH CH2 Na+-OC2H5 O 典型的SN2反应
CH3CH O-
CH2
+C2H5OH -C2H5O-
4
3、多元醚的命名:
多元醚是根据相应的多元醇来命名.
CH3CH2O—CH2CH2—OH CH3O—CH2CH2—OCH3
乙二醇单乙醚
乙二醇二甲醚
CH3O—CH2CH2—O—CH2CH2—OCH3 二乙二醇二甲醚
石油醚不是含氧化合物醚,而是烷烃的混合物
主要是戊烷和己烷的混合物。有30号、60号
两种,沸程分别为30-60℃,60-90℃两种。
3、即可溶于水又可溶于有机溶剂。
由于冠醚具有这些结构特性,因而具有广泛的用途。 最典型的用途是用作萃取剂和相转移催化剂
①、萃取剂:冠醚中氧原子上的孤对电子对阳离 子具有很强的络合作用,改变 ——[OCH2CH2—]n—的数 目就可改变醚的孔穴半径,对于阳离子,半径小 者抓不牢,大者进不去。因此利用适当半径的冠 醚就可以从多种离子的混合液中有选择地将某一 种离子萃取出来。
淀粉 蓝
Fe(SCN)36+ (血红色)
15
若含有过氧化物可用硫酸亚铁溶液洗涤出去。
四、克莱森(Claisen)重排 苯基烯丙基醚在加热时,烯丙基从氧上迁移到 苯环上的反应叫克莱森(Claisen)重排
OCH2CH CH2
OH
CH2CH CH2
OCH2CH CH2
CH3
CH3
CH3
OH CH3
CH2CH CH2
1、 若两个是10烷基则发生SN2,小烃基生成碘代烷,
大烃基生成醇。若氢碘酸过量则均生成碘代烷。
SN2
CH3OCH2CH3 + HI(1mol)
CH3I + CH3CH2OH
- I + CH3——+HO—CH2CH3
CH3CH2OH + HI
CH3CH2-I + H2O
11
2、 若是30烷基和20烷基则发生SN1,30烷基生成
16
反应过程:
α
例1、
O
CH2 β CH
CH2 γ
OH γ
βα
CH2 CH CH2
OH CH2CH CH2
例2、
CH3
α βγ O CH2 CH CH2
CH3
第一次重排
CH3
O CH3
CH3
O CH3
γ βα CH2 CH CH2
第二次重排
CH3
OH CH3
H
CαH2CβH CγH2
CH2CH CH2
n—C8H17—CN
搅拌1.8小时
99%
21
对相转移催化反应的解释——Starks催化循环图:
相转移催化剂 Na+ CN- + Na+ Br-
Na+ CN-+ Na+ Br-
水相 界面
Na+ CN- + R——Br
R—CN + Na+ Br- 有机相
体系中加入相转移催化剂后,它可以与阳离子形成
能进入有机相的络合物,同时以离子对的形式将阴
6
IR:
1H NMR:
C―O 1200 ~ 1050cm-1 CH O δ 3.4 ~ 4.0
正丙醚的红外光谱图
7
正丙醚的核磁共振谱图
8
第三节 醚的化学性质
醚的化学性质比较稳定,通常条件下与碱、稀酸、 氧化剂、还原剂不发生反应,但在一定条件下也可 进行一些反应:
一、 盐的生成
醚中氧原子上的孤对电子可看作是路易斯碱,它可 以接受质子生成的物质叫 盐。
R-O-R´ Ar-O-R
Ar—O—Ar´
环 醚:含有醚键的环状化合物叫环醚
O
四氢呋喃 (THF)
(
)
O
呋喃
4
O
5
3
6O2 1
1,4—二氧六环
2
二、命名
1、普通命名法: 相应的烃基+醚字,当氧原子连结的烃基不同
时,习惯上是:先小后大、先芳后脂。
CH3OCH3
CH3CH2OCH2CH3
(二)甲醚
CH3OCH2CH3
(CH3)2CH—O—CH2-C6H5 84%
O—CH3
CH3ONa + HO
(为什麽?)
32
由于该反应是SN2反应,为尽量减少E2消除,卤代 烷部分尽可能避免采用仲卤代烷和叔卤代烷。例:
CH3 CH3—C—ONa + BrCH2CH3 SN2
CH3
CH3
ba
CH3—C—O—C2H5

H2O/H+ (H2O/NaOH)
CH2——CH2
HO OH
ROH/H+ (ROH/NaOR)
CH2 CH2 +
O
ArOH/H+ (NaOAr )
HX
CH2——CH2 RO OH
CH2——CH2 ArO OH
CH2——CH2 X OH
25
CH2 CH2 + NH3 O
NH2CH2CH2OH
乙醇胺
—COOH
很快
相转移催化反应的特点:
1、操作简便不需要无水操作;2、条件温和:
3、反应速度快;
4、产率高。
冠醚作为相转移催化剂的缺点: 毒性大,价格高。
常用的相转移催化剂: 冠醚、季铵盐、季鏻盐以及聚乙烯醇
23
第七节 环氧化合物(Epoxides)
CH2 CH2 O
结构特点:1、环小张力大; 2、环中有氧原子,具有极性
17
第五节 冠醚
含有多个氧亚乙基( ——[OCH2CH2—]n— )重复结构单 元组成的大环多醚叫冠醚。
命名 1、 成环原子总数 + 冠 + 氧原子数 2、 按含杂环的系统命名法命名
O
O
O
O
O
O
OO
15—冠—5 1,4,7,10,13-五氧杂环十五烷
O
O
O
18—冠—6
1,4,7,10,13,16-六氧杂环十八烷
12
4、对于苄基醚,催化加氢后脱去甲苯生成醇。常 利用此性质来保护醇羟基:
CH2OCH2CH3 H2 , Pd
CH3
+ CH3CH2OH
常用于保护醇羟基的试剂还有二氢吡喃:
+ ROH
H+
O
O OR
H+/H2O HO
(
)
+ HOR
CHO O OH
13
例:
HO—
HO—
COOH COOH
+ HO— O
OCH3
CH3CH CH2 OH OCH3
碱性开环:1、底物活性大小,试剂活性大; 2、试剂优先进攻空间位阻小的环碳原子。
27
四、开环反应的立体化学
碱性开环
CH3 C2H5
O
H
CH3 + -OH
1. 开环 2. H2O
酸性开环
CH3 C2H5
H
CH3
-H+
+ H2O
O H
CH3
OH
C2H5
SS
H
HO
碘代烷,10烷基则生成醇。
SN1 CH3)3C OCH3 + HI(1mol)
(CH3)3C—I + CH3OH
I- + (CH3)3C– OHCH3
SN1
I- + (CH3)3C+ + CH3OH
3、 若是烷芳混合醚,则总是生成酚和碘代烷。
—OCH2CH3 + HI(过量)
—OH + ICH2CH3
相关文档
最新文档