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文檔簡介
醫(yī)用化學醇酚醚第1頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三世界衛(wèi)生組織的事故調查顯示,大約50%-60%的交通事故與酒后駕駛有關。結論:飲酒要適量第2頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三交警判斷駕駛員是否酒后駕車的方法K2Cr2O7Cr2(SO4)3(橙紅色)(綠色)第3頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三飲酒后,酒精進入人體內如何代謝?聯(lián)系生活:人體內的乙醇如何代謝?第4頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
醇、酚、醚都是烴的含氧衍生物。C、O以單鍵相連(C—O)。HOHR
取代1HROH醇醇羥基ArOHAr
取代1H酚酚羥基R R
OR或Ar
取代2H醚醚鍵第十八章醇、酚、醚第5頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三第一節(jié)醇一、醇的分類、命名R—CH2
OH 伯醇(1o醇)
CH—OH
仲醇(2o醇)RRR—C—OH
叔醇(3o醇)RRR—CH2-OH
R-CH=CH-CH2-OH
Ar-CH2-OH
飽和醇 不飽和醇 芳香醇CH3CH2-OH
CH2—CH2
CH2—CH—CH2
OH
OH OH
OHOH
一元醇 二元醇 多元醇第6頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
通常醇分子中的一個C原子只連一個-OH,如果一個C連兩個以上-OH時,則易失水形成羰基(—CO—)?!狢——————>——C——OHOH-H2OO偕二醇(gem-diol)
當-OH直接連在不飽和碳上時,分子往往不穩(wěn)定,易發(fā)生異構化,生成較穩(wěn)定的醛或酮。CH2=CH—OH CH3——CHO第7頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
醇的系統(tǒng)命名法是選擇含-OH的最長碳鏈作主鏈,按主鏈碳原子個數(shù)稱“某醇”,編號應使-OH的位次最低,羥基的位次寫在醇名之前。
2,3-二甲基-1-丁醇2,3-dimethyl-1-butanolCH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH3 CH2OH2-乙基-1-戊醇(二)命名第8頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三CH3-CH=CH-CH-CH2CH2CH2CH3
CH-OH
CH2-
對于不飽和醇,選擇既含-OH又含重鍵
的最長碳鏈作主鏈,編號使-OH的位次最低。4-己烯-2-醇3-丁基-1-苯基-
5-苯基-4-己烯-2-醇5-phenyl-4-hexen-2-ol
第9頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
多元醇的命名:“某二醇、某三醇”等。-OH數(shù)目與主鏈碳原子數(shù)相同時,可不標出羥基位次。CH2—CH2—CH2OHOHOHOH1,3-丙二醇(1,3-propanediol)順-1,2-環(huán)戊二醇QUESTION:用系統(tǒng)命名法命名下列化合物。
OH-CH2—C— CH31,2-二苯基-2-丙醇第10頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三二、醇的性質
醇的化學反應主要是O-H鍵的異裂(酸性);C-O鍵的異裂(羥基被取代和脫羥基);又由于-OH的影響,使a-H也具有一定的活潑性。
H—C——O Ha酸性;成酯取代;消除氧化脫氫第11頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
醇與鈉作用就比較和緩,放出的熱不足以使生成的氫氣自燃。H—O-H+Na——>NaOH+H2(反應激烈)R—O-H+Na——>RONa+H2(反應和緩)(一)與活潑金屬反應——似水第12頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三三類醇與金屬反應的活性順序為:
R R CH3-OH>R—CH2-OH>R—CH-OH>R—C-OH R
由于R-OH的酸性比水弱,它的共軛堿RO-的堿性就比OH-強,醇鈉遇水立即分解:
平衡遠遠偏向右邊。因此醇鈉不是通過醇與NaOH制得,而通過醇與金屬鈉反應制得。RONa+H-OH R-OH+NaOH第13頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三(二)與無機酸反應1、與HX反應R—OH+HX R—X+H2O反應活性:
HI>HBr>HCl(HF一般不反應)
芐醇、烯丙式醇>叔醇>仲醇>伯醇>CH3OH
常用無水氯化鋅的濃鹽酸溶液(Lucas試劑)鑒別3類醇:(CH3)3C-OH濃HCl-ZnCl2/20℃(CH3)3C-Cl
1min內變渾濁
CH3
-CH-CH2CH3Lucas試劑CH3CH-CH2CH35min內變濁
OH ClCH3CH2CH2CH2OH
Lucas試劑CH3CH2CH2CH2Cl
幾小時無變化,加熱才反應該反應只適合于鑒別六碳以下的一元醇。第14頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三2.與無機含氧酸反應——酯化
醇可與酸(無機含氧酸或有機酸)反應,經(jīng)失水而生成酯。分為無機酸酯和有機酸酯。(CH3)2CHCH2CH2OH+HO-NO—>(CH3)2CHCH2CH2ONO+H2O
異戊醇
亞硝酸異戊酯
(緩解心絞痛的藥物)CH2—CH—CH2+HNO3OH
OH OHH2SO410℃CH2—CH—CH2+
H2O
ONO2
ONO2ONO2
丙三醇與HNO3反應能生成甘油三硝酸酯(俗稱硝化甘油):甘油三硝酸酯是一種緩解心絞痛的藥物,又是一種烈性炸藥第15頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
H2SO4為二元酸,與醇作用可生成酸式酯和中性酯。CH3-OH+HO-S-OHOOCH3-OSO3H硫酸氫甲酯OCH3O-S-OCH3
硫酸二甲酯O
8~18碳高級醇的酸性硫酸酯的鈉鹽(R-OSO3Na)用作洗滌劑。第16頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三(三)脫水反應醇與酸共熱發(fā)生脫水反應.脫水有兩種方式:(1)分子內脫水成烯——
消除反應CH2—CH2————>CH2=CH2+H2OHOH濃H2SO4170℃此反應常用來制備烯烴:OH85%H3PO4,100~140℃+H2OLewis酸如Al2O3,也能催化醇的脫水反應?;?
Al2O3,250℃第17頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三b)若消去的方向不止一個,主要產(chǎn)物為Saytzeff烯烴。
CH3 CH3-CH-C—CH2————>HOHH
46%H2SO490~95℃
CH3CH3CH=C-CH3
CH3+CH3CH2-C=CH284% 16%醇分子內脫水表現(xiàn)以下特征:a)反應活性:3°醇>2°醇>1°醇生成的中間體正碳離子愈穩(wěn)定,則愈易脫水。第18頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三(2)分子間脫水——成醚實驗室制乙醚:C2H5-OH————>C2H5OC2H5+H2O濃H2SO4140℃工業(yè)制乙醚:C2H5-OH————>C2H5-O-C2H5+H2OAl2O3300℃
這是制備對稱醚的方法,適于由低級伯醇制醚。叔醇的主要產(chǎn)物為分子內消去產(chǎn)物——烯烴,仲醇成醚的產(chǎn)量也很低。第19頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三(四)氧化反應
常用的氧化劑有H2CrO4(CrO3溶于H2SO4中而成)、KMnO4。(1)伯醇氧化成醛[O]
HHR—C—OH伯醇R—C=OH醛[O]
OR—C—OH酸氧化反應(oxidation):得氧或去氫的反應。
還原反應(reduction):得氫或去氧的反應。
,醛易繼續(xù)被氧化成酸:第20頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
如果氧化伯醇制醛,必須嚴格控制反應條件及氧化劑用量。由于醛的沸點低于醇,一般使反應在低于醇而高于醛的沸點下進行。隨時將生成的醛從反應液中蒸出。但這只限于制備bp<100℃的醛。K2Cr2O7-H2SO4/60℃(5sorless)CH3CH2CH2-OH
bp97
℃CH3CH2CHO
bp49
℃(45~49%)(2)仲醇氧化成酮,常用此法制備酮。CH3-CH-(CH2)5CH3OHCH3-C-(CH2)5CH3
O
K2Cr2O7-H2SO4D2-辛酮(96%)第21頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
用鉻酸作氧化劑時,反應前Cr6+為棕紅色,反應后生成的Cr3+是綠色。故鉻酸試劑可用作醇的鑒別。伯醇、仲醇在數(shù)秒鐘內即起反應,叔醇不反應。C=C、C≡C與鉻酸反應較慢,不能很快觀察到顏色變化,故可鑒別開;醛類有干擾,此時需利用其他方法來鑒別。第22頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三實驗醇與K2Cr2O7的反應試管①—乙醇試管②—仲丁醇試管③—叔丁醇①②③分別加入K2Cr2O7試劑試管①②—藍綠色①②③①②③①②③第23頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
CrO3/吡啶溶液稱為Sarett試劑,可直接將伯醇氧化成醛,仲醇氧化成酮,分子中存在的C=C一般不受影響。CH3(CH2)5CH2OHCrO3/吡啶CH3(CH2)5CHO庚醛(93%)Collins試劑:CrO3·吡啶/CH2Cl2為溶劑.似Sarett試劑。Jones試劑:CrO3/稀H2SO4,可將不飽和仲醇氧化成酮, 不影響碳碳重鍵。第24頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
Question:K2Cr2O7的酸性水溶液與叔醇作用為何變綠?
答:叔醇在酸性水溶液中可進行分子內脫水,生成烯烴,然后K2Cr2O7氧化烯烴后生成綠色的Cr3+。
但在強烈氧化條件下可導致C—C鍵斷裂,生成小分子氧化產(chǎn)物。
(3)叔醇無a-H,在同樣條件下不被氧化。第25頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三催化脫氫也能使伯醇變成醛、仲醇生成酮。HOHO+H2CuO250~300℃環(huán)戊酮(92%)Cu300℃CH3CH2-OH CH3CHO+H2第26頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三(五)鄰二醇的反應
對于多元醇,當兩個-OH相對位置較遠時,所發(fā)生的反應與一元醇差不多。兩個-OH相距較近時,由于相互影響而能發(fā)生一些特殊的反應。(1)與氫氧化銅的反應
具有兩個相鄰-OH的多元醇(鄰二醇)如1,2-丙二醇、丙三醇等,加到Cu(OH)2沉淀中去,沉淀消失,生成深蘭色配合物。CH2—CH—CH2OH
OH OH+Cu(OH)2CH2—CH—CH2O
O OH
Cu-2H2O甘油銅第27頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三實驗甘油與氫氧化銅的反應加入硫酸銅加入氫氧化鈉試管①—加入甘油①深藍色溶液
②淺藍色①②第28頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三(2)與高碘酸的反應
R1
R2HR—C—C—
C—ROHOHOH+2
HIO4
R1R—CO+
R2O=COH+HC—RO+2HIO3+H2O
此反應可作定性或定量分析。使用已知濃度的AgNO3標準溶液滴定生成的HIO3(生成AgIO3白色沉淀),根據(jù)消耗AgNO3的量以及產(chǎn)物的結構、數(shù)量可獲得反應物的含量、結構等有用信息。尤其對糖類的結構測定有用。第29頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三如何推斷連多醇被HIO4
氧化所得的產(chǎn)物結構?
CH3HHCH3—C—C—
C—H OHOHOH一砍:在連-OH的C—C之間砍斷;砍的次數(shù)=HIO4mol數(shù)
CH3 H
HCH3—C—+—C—+
—C—H OH OH OH2molHIO4
CH3 H
HCH3—C—OH
+
HO—C—OH
+
HO—C—H OH OH OH二加:在砍斷的C—C之間加進-OH三脫:同一碳上連多個-OH不穩(wěn)定,易脫水生成醛酮或酸.
CH3
H
HCH3—C=O+HO—C=O+O=C—H酮 酸 醛第30頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三小結(醇的性質:(一)與活潑金屬反應(放出氫氣)(二)與無機酸反應(盧卡斯試劑)(三)脫水反應
1.分子內脫水(溫度170℃,產(chǎn)物:乙烯)
2.分子間脫水(溫度140℃,產(chǎn)物:乙醚)(四)氧化反應(檢驗酒后駕車)(五)具有鄰二醇結構的多元醇可與新制氫氧化銅反應生成深藍色溶液。四、重要的醇第31頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三第二節(jié)酚一、酚的分類和命名
羥基直接與芳香環(huán)相連的化合物叫酚。通式:Ar-OH。OHOHCH2-OH苯酚2-萘酚苯甲醇一般以酚作母體。有時以芳環(huán)作母體,酚羥基作取代基。間-甲苯酚3-甲苯酚1-萘酚(a-萘酚)2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸)OHCH3OHOHNO2O2NNO2一元酚第32頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三OHCO2H鄰羥基苯甲酸4-羥基苯磺酸HOSO3HOHOH二元酚OH(CH2)5CH3HOOHCH3OH鄰苯二酚(兒茶酚)1,2-苯二酚4-己基-1,3-苯二酚2,5-二羥基甲苯2-甲基-1,4-苯二酚三元酚OHOHHO1,2,3-苯三酚(連苯三酚)麥食子酚
含兩個或兩個以上酚羥基的都屬于多元酚。第33頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三二、酚的結構
-OH與sp2雜化的C=C相連,則叫烯醇。一般的烯醇不穩(wěn)定,主要以其異構體——羰基化合物存在:C==
CRO-H烯醇—C——C—R
H
O醛或酮
但在酚中,-OH所連接的sp2-C由于形成了環(huán)閉的共軛體系,故這種“烯醇”是穩(wěn)定的。OHHOHH第34頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
酚多為固體。在水中溶解度比相應的醇大,加熱時苯酚可與水混溶。酚類有防腐作用,醫(yī)院用的消毒劑“來蘇兒”就是甲苯酚與肥皂的混合物。二、酚的性質(Propertiesofphenols)OHO-+
H+Ka=10-10OHO-+
H+Ka=10-18比較:(一)弱酸性第35頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三OHONa+H2O+NaOH苯酚鈉
在酚鈉溶液中通入CO2又能析出苯酚,表明苯酚的酸性弱于碳酸。ONaOH+NaHCO3+CO2
+H2O幾類物質的酸性比較:有機酸>碳酸>苯酚>醇
pKa ~5 6.4 10 16~18第36頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
取代酚類的酸性與取代基的種類、數(shù)目等有關。吸電子基使酚的酸性增強;斥電子基使酚的酸性減弱。
Question:按酸性強弱順序排列下列化合物。酸性:對硝基苯酚>對氯苯酚>苯酚>對甲苯酚第37頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三常用苯酚的這種適中的酸性分離提純苯酚。酚Ar-OHR-COOH其它有機物NaOH溶液不溶物:其它有機物水溶液:酚類酸類CO2酚溶液H+R-COOH第38頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
酚羥基是鄰對位定位基,強活化基。(四)芳環(huán)上的取代反應1、鹵代:OHBrBrBrOHBr2,H2O100%+HBr反應靈敏,可用于苯酚測定。OHBr2,CS25℃
+ +HBrOHBrOHBr比較(主要產(chǎn)物)第39頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三2、硝化反應:OH20%HNO325℃OHNO2O
ONOH+鄰-硝基苯酚由于形成分子內氫鍵,可用水蒸氣蒸餾法分離開來。bp216℃,隨水蒸氣蒸餾
bp279℃
使用混酸可得到二或三硝基苯酚,但產(chǎn)率很低。因為苯酚更易被硝酸氧化。OH
濃HNO3
濃H2SO4OHNO2NO2O2N(苦味酸)
30~40%
15%第40頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三OHOHNO2NO2O2N芳環(huán)上引入硝基越多,酚的酸性越強。OHNO2OHNO2NO2pKa
10 7~8 5 0.7多硝基酚的制備:Cl硝化ClNO2NO2硝化ClNO2NO2O2N易水解成相應的酚第41頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三3、磺化反應:OHconc.H2SO425℃Conc.H2SO4100℃OHSO3HOHSO3H90%49%Conc.H2SO4/100℃第42頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三(五)與FeCl3的反應
具有-OH與sp2-C=C相連結構的化合物,大多數(shù)(不是全部)能與FeCl3水溶液呈現(xiàn)顏色反應。酚即屬于這類物質。不同的酚與FeCl3產(chǎn)生不同的顏色。反應機理及有色物質的組成尚不完全清楚,可能形成如下的配合物:6Ar-OH+Fe3+ [(Ar-O)6Fe]3-+6H+第43頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三OHOHOHOHOHHOOHOHOHOHOHCH3FeCl3紫色綠色蘭色
用此顯色反應可鑒別酚或具有烯醇式結構—C=C—OH的化合物。但有些酚(如硝基苯酚、間-或對-羥基苯甲酸等)不與FeCl3顯色。第44頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
(六)氧化:酚比醇易氧化。OHK2CrO4+H2SO430℃(86~92%)OO對-苯醌多元酚更易被氧化。Ag2O/Et2O[H]鄰-苯醌OHOHOO+2Ag+H2OOHOOOH+2AgBr*+2HO-+2Ag+H2O+2Br-第45頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
廣泛使用的食品儲存劑(抗氧劑)如BHT和BHA就是苯酚的衍生物:OH
C(CH3)3
C(CH3)3
(CH3)3Cbutylatedhydroxytoluene
BHTOH
C(CH3)3
OCH3OH
C(CH3)3
OCH3butylatedhydroxyanisole
BHA
這些酚類能萃滅食品氧化過程中產(chǎn)生的自由基,阻斷自由基型的氧化反應。第46頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三第三節(jié)醚一、醚的結構、分類和命名1.醚的結構醚鍵——醚分子中的C-O-C鍵,是醚的官能團。
醚不是線性分子, 有一定角度,故醚有極性。但極性比互為異構體的醇或酚低。
OC CR-O-R(R’);Ar-O-R或Ar-O-Ar(Ar’)第47頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三
結構簡單的醚用習慣命名法:“某基某基+醚”。單醚一般省略“二”字?;烀寻聪刃『蟠?,先芳基后脂基
排列烴基。英文名則按字母順序排列烴基。2.醚的命名:(二)乙醚diethyletherorethyletherCH2=CH-O-CH=CH2(二)乙烯醚C2H5-O-C2H5第48頁,共54頁,2023年,2月20日,星期三—O——O—CH3(二)苯醚
(diphenylether)
苯甲醚(茴香醚)(methylphenylether)
結構復雜的醚可用系統(tǒng)命名法:將醚鍵所連接的2個烴基中碳鏈較長的烴基作母體,稱“某烴氧基某烴”。2-甲氧基戊烷4-甲氧基甲苯CH3-CH-CH2CH2CH3OCH3CH3OCH3第49
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