第六章 醇、酚、醚
氧原子直接与两个烃基相连的化合物为醚。 (R—O—R、Ar—O—Ar或R—O—Ar) 醇、酚、醚是烃的含氧衍生物之一。 羟基直接与脂肪烃基相连的是醇类化合物,直接与芳基相连的是酚类化合物。 醇 酚 氧原子直接与两个烃基相连的化合物为醚。 (R—O—R、Ar—O—Ar或R—O—Ar) CH3OCH2CH3 醚是醇或酚的官能团异构体
第一节 醇 醇是脂肪烃分子中的氢原子被羟基(—OH)取代的衍生物,也可看作是水中的氢原子被脂肪烃基取代的产物。 RH ROH H2O ROH
一、 醇分类和命名 1. 分类 (1) 根据羟基所连烃基的结构,可把醇分为脂肪醇、脂环醇、芳香醇。 脂肪醇 脂环醇 芳香醇
(2) 根据羟基所连烃基的饱和程度,可把醇分为饱和醇和不饱和醇。 CH3CH2CH2OH 饱和醇 不饱和醇
(3) 根据分子中羟基的数目,可把醇分为一元醇、二元醇和多元醇。 三元醇
(4) 根据羟基所连碳原子的类型,可把醇分为伯醇、仲醇和叔醇。
2. 命名 (1) 普通命名法:烃基后加醇字 正丙醇 仲丁醇 新戊醇 叔丁醇
苄醇 CH2=CHCH2OH 烯丙醇
I. 选择含羟基的最长碳链为主链,按主链碳数称做某醇。不饱和醇的主链要含不饱和键在内。 (2) 系统命名法 脂肪醇: I. 选择含羟基的最长碳链为主链,按主链碳数称做某醇。不饱和醇的主链要含不饱和键在内。 II. 距羟基最近一端开始编号。 3-甲基-2-丁醇 2-乙基-2-丁烯-1-醇
3—苯基—2—丙烯醇(肉桂醇) 2—苯基—1—丙醇 芳香醇: 命名芳香醇时,将芳环看作取代基。 2-苯乙醇 3—苯基—2—丙烯醇(肉桂醇) 2—苯基—1—丙醇
命名多元醇时,主链应包含尽可能多的羟基。 多元醇: 命名多元醇时,主链应包含尽可能多的羟基。 3—甲基—2,4—戊二醇 1,2,4—丁三醇
二.醇的物理性质 醇含有羟基,分子间可以形成氢键,所以醇的沸点高于分子量相近的烃,也高于分子量相近的卤代烃。 羟基能与水形成氢键,是亲水基团,所以,C1-C3的一元醇,可与水任意混溶。C4-C9的一元醇,由于烃基在分子中的比例增大,烃基又是不溶于水的疏水基团,所以,在水中的溶解度迅速降低。C10以上的一元醇则难溶于水。
三.醇的化学性质 醇分子结构 羟基中的氧原子为不等性sp3杂化,其中两个sp3杂化轨道被两对未共用电子对占据,余下的两个sp3杂化轨道分别与碳原子和氢原子形成C—O键和C—H键 。
醇的主要化学性质
1. 与活泼金属的反应(酸性、羟基H的反应) 异丙醇铝 2H2O + 2Na—→2NaOH + H2↑ 2CH3CH2OH + 2Na—→2C2H5ONa + H2↑ 乙醇钠 6(CH3)2CHOH + 2Al—→2[(CH3)2CHO]3Al 异丙醇铝 2CH3CH2CH2OH + Mg —→ (CH3CH2CH2O)2 Mg 丙醇镁 Na、K、Mg、Al等与醇反应要比水要缓和得多。
不同烃基结构的醇与活泼金属反应的活性次序为: 水 > 甲醇 > 伯醇 > 仲醇 > 叔醇 H2O > CH3OH > RCH2OH > R2CHOH>R3COH 醇的酸性比水弱,其共轭碱烷氧基(RO―)的碱性就比OH―强,所以醇盐遇水会分解为醇和金属氢氧化物: RCH2ONa + H2O—→RCH2OH + NaOH α-C上连烷基越多酸性越弱, 反应活性越低
2. 与氢卤酸的反应(-OH被取代的反应) 不同的氢卤酸与同一种醇反应,其活性次序为: HI>HBr>HCl 不同的醇与同一种的氢卤酸反应,其活性次序为: 烯丙型醇>叔醇>仲醇>伯醇
卢卡斯试剂(无水氯化锌的浓盐酸溶液)可鉴别六个碳原子以下一元伯、仲、叔醇。 仲醇 (不浑浊) 伯醇
3.与无机酰卤的反应 (-OH被取代的反应) CH3CH2CH2OH + PCl5 —→ CH3CH2CH2Cl + POCl3 (PX3、PX5、SOCl2) (-OH被取代的反应) CH3CH2CH2OH + PCl5 —→ CH3CH2CH2Cl + POCl3
4.脱水反应 (1)分子间脱水 两种不同的醇进行分子间脱水反应时,则得到三种醚的混合物: 用分子间的脱水反应制备醚时,只能使用单一的醇制备对称醚。
(2)分子内脱水 反应活性大小为:叔醇>仲醇>伯醇 分子内脱水遵循查依采夫(Saytzeff)规律
若分子内脱水后能形成共轭体系,则应主要按此方式进行,此时并不一定遵循查依采夫规律 。例如:
醇的消除反应一般按E1历程进行。由于中间体是正碳离子,某些醇会发生重排。
醇与羧酸或无机含氧酸生成酯的反应,称为酯化反应。 5.酯化反应 醇与羧酸或无机含氧酸生成酯的反应,称为酯化反应。 (1)与羧酸的酯化反应 ( 羧酸脱-OH,醇脱 H ) 反应是可逆的,为提高酯的产率,可以减少某一产物的浓度,或增加某一种反应物的浓度 。
(2)与无机含氧酸的酯化反应
醛的沸点比同级的醇低得多,如果在反应时将生成的醛立即蒸馏出来,脱离反应体系,则不被继续氧化,可以得到较高产率的醛。 6.氧化反应 (1)加氧反应 (叔醇无α-氢,不能被氧化) 醛的沸点比同级的醇低得多,如果在反应时将生成的醛立即蒸馏出来,脱离反应体系,则不被继续氧化,可以得到较高产率的醛。
使用MnO2或CrO3/吡啶(Py)等弱氧化剂可以把醇氧化为相应的醛或酮。 (分子中的双键不被氧化)
(2)脱氢反应 叔醇因无α-氢原子,则不能发生脱氢反应。
四.个别化合物 1.甲醇 2.乙醇 3.乙二醇 4.丙三醇(甘油) 甘油铜(绛蓝色) 5.肌醇和植酸 6.三十烷醇 1.甲醇 2.乙醇 3.乙二醇 4.丙三醇(甘油) 甘油铜(绛蓝色) 用此反应鉴别丙三醇或邻多元醇 5.肌醇和植酸 6.三十烷醇
第二节 酚 羟基(—OH)直接与芳环相连的化合物是酚。
一.酚的分类和命名 分类 根据羟基所连芳环酚类可分为苯酚、萘酚、蒽酚;根据羟基的数目,酚类又可分为一元酚、二元酚和多元酚。 一元酚 二元酚 多元酚
命名 (1) 根据相应的芳香基叫做"某酚" α- 萘酚 苯 酚 1,2-苯二酚 1,2,4-苯三酚 1,2,3-苯三酚 邻苯二酚
(2)除-OH外,芳环上还有-R, -NO2, -X, -OR时,均将它们作取代基,仍以酚作母体。 2,4,6-三硝基苯酚
6-甲基-8-硝基-2-萘酚 4-溴-1-萘酚
(3)除-OH外, 芳环上还有羧基、磺酸基、羰基、氰基等,则把羟基作为取代基。 3-甲基-4-羟基苯磺酸
二、酚的物理性质 (自学) 三、酚的化学性质 苯酚 的结构
苯酚的主要化学性质
1.酸性 酚类化合物呈酸性,pKa在10左右,酸性强于水和醇,能与强碱溶液作用生成盐。 苯酚的酸性比碳酸弱,在苯酚钠的溶液中通入二氧化碳能使苯酚游离出来。
利用酚的弱酸性从化合物中分离酚:
芳环上取代基的性质对酚的酸性影响 芳环上连有供电子基时,酸性减弱;芳环上连有吸电子基时,酸性增强。 pKa 10.2 9.95 7.17 0.38 芳环上连有供电子基时,酸性减弱;芳环上连有吸电子基时,酸性增强。
2. 与FeCl3的颜色反应(酚的鉴定) 苯酚 蓝紫色 对甲苯酚 蓝色 邻苯二酚 深绿色 间苯三酚 淡棕红色 含 结构的化合物与FeCl3都有颜色反应。
利用简便化学方法鉴别:
3.酚醚和酚酯的生成 制备混合醚醚方法 制备酚酯方法
反应灵敏度高,且定量完成,可用于苯酚的定性和定量分析及饮用水的监测。 4.芳环上的取代反应 (1) 苯酚的溴代 2,4,6-三溴苯酚(白色) 反应灵敏度高,且定量完成,可用于苯酚的定性和定量分析及饮用水的监测。
若制备一溴代苯酚,需在非极性溶剂中:
(2)苯酚的硝化 2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸)
(3)苯酚的磺化
5.氧化反应
四.个别化合物 (自学) 1.苯酚 2.甲苯酚 3.苯二酚 4.苯三酚 5.维生素E
第三节 醚 通式为: R—O—R’、R—O—Ar、Ar—O—Ar’ C—O—C称为醚键,是醚的官能团。 第三节 醚 两个烃基通过氧原子相连而成的化合物是醚。 通式为: R—O—R’、R—O—Ar、Ar—O—Ar’ C—O—C称为醚键,是醚的官能团。
根据分子中烃基的结构,醚可分为脂肪醚和芳香醚 一.醚的分类和命名 1.分类 根据分子中烃基的结构,醚可分为脂肪醚和芳香醚 脂肪醚 芳香醚 根据两个烃基是否相同,又可分为简单醚、混合醚 CH3CH2OCH2CH3 CH3OCH2CH3 简单醚 混合醚 (两个烃基不同) (两个烃基相同)
(1) 普通命名法:两个烃基相同时,根据烃基名称叫做“二某基醚”字 一个烃基的两个碳同时与一个氧相连为环醚: 2. 命名 (1) 普通命名法:两个烃基相同时,根据烃基名称叫做“二某基醚”字 二甲(基)醚 二乙(基)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 乙基乙烯基醚 甲基异丙基醚 苯乙醚 β—萘甲醚
(2) 系统命名法:较长碳链的烃为母体(有不饱和烃基时,选择不饱和度较大的烃基为母体),烃氧基为取代基。 1-甲氧基丁烷 1,2-二甲氧基乙烷
3-乙氧基己烷 3-乙氧基-1-丁烯
对三、四元环环醚,以“环氧某烷”来命名,标出氧所连两个碳的位置 1, 2-环氧丙烷 2-甲基-1,3-环氧丁烷 用杂环化合物来命名更大的环醚 1,4-环氧丁烷(四氢呋喃) 1,4-二氧六环
二、醚的物理性质 (自学) 三、醚的化学性质 1. 盐的生成 除某些环醚外,醚是一类很稳定的化合物,与活泼金属、碱、氧化剂、还原剂等不反应。 1. 盐的生成 盐可溶于冷的浓强酸中,用水稀释会分解析出原来的醚,可分离提纯醚,也可鉴别醚。
用简便的化学方法鉴别:
2.醚键的断裂 脂肪混合醚与氢卤酸作用时,一般是与较小的烷基相连的醚键断裂,生成卤代烷,当氧原子上连有叔烷基时,则主要是与叔烷基相连的醚键断裂,生成叔卤代烷。
芳香醚断裂,则生成酚和卤代烷 两个烃基都是芳香基,则不易发生醚键的断裂 环醚与氢卤酸作用,醚键断裂生成双官能团化合物 。
3.过氧化物的生成 蒸馏或使用前必须检验醚中是否含有过氧化物。 醚要用棕色瓶避光贮存,也可在醚中加入微量铁屑或对苯二酚阻止过氧化物生成。
四.个别化合物 1.环氧乙烷 环氧乙烷的制备
环氧乙烷的化学性质
2.冠醚 12—冠—4 15—冠—5 18—冠—6
第四节 含硫化合物 硫和氧同在元素周期表的第六主族,硫能形成与氧原子相对应的化合物:硫醇、硫酚、硫醚 。 R—S—H Ar—S—H 硫醇 硫酚 R—S—R’ R—S—S—R’ 硫醚 二硫化物
一、 硫醇、硫酚、硫醚的命名 硫醇、硫酚、硫醚的命名与相应的醇、酚、醚相同,只需在相应的醇、酚、醚字前加上“硫”字。 乙硫醇 甲硫醚 苯硫酚 1,2-乙二硫醇 苯甲硫醚 邻苯二硫酚
2,3-二巯基-1-丁醇 二、硫醇、硫酚、硫醚的物理性质(自学) 三、硫醇、硫酚、硫醚的化学性质 1.硫醇、硫酚的酸性 对于结构较复杂的硫醇、硫酚、硫醚,则将巯基、RS-作为取代基: 2—甲硫基戊烷 2,3-二巯基-1-丁醇 二、硫醇、硫酚、硫醚的物理性质(自学) 三、硫醇、硫酚、硫醚的化学性质 1.硫醇、硫酚的酸性 乙硫醇 乙醇 苯硫酚 苯酚 pKa 9.5 17 7.8 9.95 硫醇、硫酚的酸性比相应的醇、酚强
醇不能与氢氧化钠溶液反应,而硫醇能溶于氢氧化钠溶液生成硫醇钠。但硫醇的酸性比碳酸弱 。 苯硫酚的酸性比碳酸强,可与碳酸氢钠反应生成苯硫酚钠。
硫醇能与砷、汞、铅、铜等重金属离子形成难溶于水的硫醇盐。 2,3-二巯基-1-丙醇(又称为巴尔[BAL])是常用重金属离子中毒的特效解毒剂。
2. 硫醇、硫酚、硫醚的氧化 在强氧化剂如硝酸、高锰酸钾等的作用下,硫醇、硫酚可被氧化为磺酸。 2. 硫醇、硫酚、硫醚的氧化 硫醇、硫酚弱氧化剂如H2O2、NaIO、I2或空气中的氧等就能将它们氧化为二硫化物。 反应是定量进行的,可用于测定巯基化合物的含量,也可用来除去硫醇杂质 。 在强氧化剂如硝酸、高锰酸钾等的作用下,硫醇、硫酚可被氧化为磺酸。
硫醚在室温下可被浓硝酸、三氧化铬或过氧化氢氧化生成亚砜。如用发烟硝酸、高锰酸钾或有机过酸,硫醚可被氧化成砜。例如
本章要点 1. 醇、酚、醚的命名 2. 醇、酚、醚的主要化学性质 3. 鉴别 (1) 低级伯、仲、叔醇的鉴别(卢卡斯试剂) 1. 醇、酚、醚的命名 2. 醇、酚、醚的主要化学性质 3. 鉴别 (1) 低级伯、仲、叔醇的鉴别(卢卡斯试剂) (2) 邻多元醇的鉴别 (Cu(OH)2/OH-) (3) 酚类的鉴别(FeCl3) (4) 醚的鉴别
作 业 1. (1) (3) (6) (7) (10) 2. (1) (3) (4) (6) (8) 4. 5. (1) (3) 作 业 1. (1) (3) (6) (7) (10) 2. (1) (3) (4) (6) (8) 4. 5. (1) (3) 7. (1) (2) (6) 8. 9. 10.
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