第六章醇酚醚.docx

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第六章醇酚醚

第六章醇、酚、醚

一、学习要求

1.掌握醇、酚、醚的结构和命名。

2.掌握醇、酚、醚的主要化学性质和醇的重要的物理性质。

3.了解硫醇、硫醚和冠醚的结构、命名、性质及其重要用途。

二、本章要点

醇、酚、醚是三类重要的有机化合物，有的在医药上用作消毒剂、麻醉剂、溶剂，有的是有机合成的常用原料。

（一）醇

1.结构醇分子中的羟基氧为不等性sp3杂化，其中2个杂化轨道被2对未成键电子占据，另2个杂化轨道分别与α-C的sp3杂化轨道和氢原子的S轨道形成σ键。

由于氧的电负性大，故羟基氧电子云密度大，氢电子云密度小，因此氢氧键极性较大。

2.命名醇的普通命名是在“醇”前加上烃基名称，并省去“基”字。

醇的系统命名原则是：

（1）选择含有羟基的最长碳链作为主链，称为“某醇”，并使羟基相连的碳原子编号最小，将羟基位次写在“某醇”之前，其余的原则与烷烃相同。

（2）多元醇，应选择含羟基数目最多的最长碳链作主链，按羟基数目的多少称为“某二醇”、“某三醇”等。

（3）不饱和一元醇：

选择既含羟基又含不饱和键数目最多的最长碳链作主链，编号时应使羟基位次最小，根据主链碳原子数称为“某烯（炔）醇”，并在“烯（炔）”、“醇”前面标明不饱和键和羟基的位次。

（4）命名芳香醇时，将芳环作为取代基，以侧链脂肪醇为母体。

（5）脂环醇，根据脂环烃基的名称，称为“环某醇”，从羟基所连接的碳原子开始，按“取代基位次之和最小”的原则给环碳原子编号，将取代基的位次、数目、名称依次写在“环某醇”的名称之前。

3.性质

（1）重要物理性质：

由于醇可形成分子间氢键，故低级醇的沸点通常比相对分子质量相近的烷烃高得多。

随着醇中烷基的增大，醇羟基与水形成氢键的能力逐渐减弱，因此低级醇易溶于水，中级醇部分溶于水，高级醇则不溶于水。

（2）主要化学性质：

①醇与活泼金属（如Na、K、Mg、Al等）反应，生成相应的醇盐，并放出氢气。

醇与活泼金属的反应速率顺序为：

1）低级醇＞中级醇＞高级醇；2）甲醇＞伯醇＞仲醇＞叔醇

②醇可以与氢卤酸、卤化磷及氯化亚砜等发生亲核取代反应。

醇和氢卤酸反应，则醇羟基被卤素取代，生成卤代烃和水。

其活性顺序为：

氢卤酸相同时：

苄醇＞30醇＞20醇＞10醇。

醇相同时：

HI＞HBr＞HCl。

实验室常用Lucas试剂来鉴别10、20、30醇。

30醇立即反应，发热并生成氯代烃的油状物而分层；20醇在5分钟内反应，溶液变浑浊；10醇在数小时后亦不反应。

③脱水反应：

醇在酸或氧化铝催化下可加热脱水，脱水产物随温度及醇的类型不同而异。

温度较高时主要是发生分子内脱水成烯；而温度稍低些时则主要是发生分子间脱水成醚。

④成酯反应：

醇与无机含氧酸（如硝酸、亚硝酸、硫酸和磷酸等）作用，可失去一分子水而生成相应的无机酸酯。

⑤氧化脱氢反应：

伯醇或仲醇可被重铬酸钾、高锰酸钾或铬酸等氧化剂氧化，分别生成羧酸或酮,叔醇在一般情况下不被氧化。

⑥邻二醇的特殊反应：

邻二醇与氢氧化铜反应，生成一种深蓝色的配合物溶液。

实验室中常用于此鉴别具有两个相邻羟基的多元醇。

4.硫醇巯基（-SH）与烃基直接相连的化合物称为硫醇,其通式为R-SH。

（1）结构和命名：

硫醇在结构上可以视为醇分子中羟基氧原子被硫原子取代而成，硫醇的官能团是巯基。

硫醇的命名只需将相应的醇名称中的“醇”字改为“硫醇”即可。

（2）化学性质：

硫醇可与酸反应成酯，与醛或酮反应生成缩硫醛或缩硫酮等，除了这些与醇相似的性质外，还有其特殊的性质，主要表现在它的弱酸性和氧化反应两个方面。

（二）酚

1.结构酚羟基中的氧原子为sp2杂化，其中1个p轨道未参与杂化，且含有一对未成键电子，它可参与苯环的大π键，形成p-π共轭体系，氧原子上的电子云向苯环转移。

其结果是：

（1）苯环上的电子云密度相对增大，环上的亲电取代反应容易进行；

（2）C—O键间电子云密度相对增大，C—O键变得更牢固，-OH不易被取代；

（3）氧原子上的电子云密度相对降低，O—H键间的电子云向氧原子转移，O—H键极性增强，H较活泼，表现出一定的酸性。

2.命名酚的命名通常是以酚为母体，在“酚”字之前加上芳环名称，再标明取代基位次、数目和名称。

3.主要化学性质由于酚的结构特点，使键C—O不易断裂，而O—H键易断裂，表现出酚与醇在化学性质上具有较大的差异。

例如，酚的酸性比醇强；酚比醇易氧化，且产物复杂；酚羟基不与卤化基反应生成卤代芳烃；酚不能与酸直接反应生成酯；不能发生分子内脱水反应；酚羟基使苯环活化，易发生亲电取代反应。

（1）弱酸性：

苯酚的酸性（pKa=10）比水（pKa=15.7）、醇（pKa=16～18）强，但比碳酸（pKa1=6.35；pKa2=10.33）弱，因而在苯酚钠溶液中通入CO2，苯酚又游离析出。

利用酚的这一性质可将其与醇和羧酸分离。

（2）与FeCl3的反应：

大多数酚能与FeCl3的水溶液发生显色反应，不同的酚与FeCl3反应呈现的颜色不同。

例如，苯酚、间-苯二酚、1,3,5-苯三酚均显紫色；甲苯酚显蓝色；邻-苯二酚、对-苯二酚显绿色；1,2,3-苯三酚显红色；α-萘酚生成紫色沉淀；β-萘酚则生成绿色沉淀。

这种特殊的显色反应常用来鉴别酚类化合物的存在。

（3）芳环上的亲电取代反应：

①卤代反应：

苯的卤代反应一般较难进行，需要催化剂，但苯酚的卤代反应就非常容易。

例如，苯酚与溴水在室温下立即生成2,4,6-三溴苯酚白色沉淀，该反应十分灵敏，且能定量完成，可用于苯酚的定性和定量分析。

②硝化反应：

在室温下，苯酚与稀硝酸作用即生成邻-硝基苯酚和对-硝基苯酚。

邻、对位异构体可用水蒸气蒸馏法分离。

③磺化反应：

苯酚与浓硫酸作用，所得的磺化产物与反应温度密切相关。

在较低温度下，主要得到邻位产物；较高温度下，主要得到对位产物。

邻、对位异构体进一步磺化，均得到4-羟基-1,3-苯二磺酸。

（4）氧化反应：

酚类化合物很容易被氧化。

不仅易被重铬酸钾等氧化剂氧化，而且可被空气中的氧所氧化。

这就是苯酚即使保存在棕色瓶中，时间过长其颜色也会逐渐加深直至变成暗红色的原因。

（三）醚

1.结构醚可视为水分子的两个氢原子被烃基取代的产物，也相当于醇或酚分子中羟基的氢原子被烃基取代的结果。

醚分子中C—O—C称为醚键。

醚键中的氧原子为不等性的sp3杂化，C—O—C的键角近于109.5o，如甲醚分子中C—O—C为111.7o。

2.命名由两个烷基构成的单醚在命名时，写出烷基名称，再加上“醚”字，一般省去“基”字；由两个不饱和脂肪烃基或芳香烃基构成的单醚，命名时叫做“二某（基）醚”。

由两个不同的脂肪烃基构成的混醚，命名时按“顺序规则”（sequencerules）,写出两个烃基的名称，再加上“醚”字即可；由芳基与脂肪烃基构成的混醚，命名时一般将芳基写在脂肪烃基的前面；结构比较复杂的混醚可用系统命名法命名，以烃为母体，将较不优先的烃基和氧原子称为烃氧基，并将其作为取代基。

3.主要化学性质

（1）盐的形成：

醚键上的氧原子具有未共用电子对，作为路易斯碱能接受强酸的质子，形成盐。

因此，醚能溶于浓盐酸和浓硫酸等强酸中。

醚的盐只有在低温和浓的强酸中才稳定，若遇水则立即分解，恢复成原来的醚。

利用这一特性，可区别醚与烷烃或卤代烃。

例如，乙醚与正戊烷的沸点几乎相同，但醚能溶于冷的浓硫酸成为均相溶液，而正戊烷不溶于冷的浓硫酸，有明显的分层。

（2）醚键的断裂反应：

醚与浓强酸（如氢卤酸）共热时，醚的C—O键断裂生成卤代烃和醇，如有过量的氢卤酸存在，则生成的醇还能进一步转变成卤代烃。

混醚反应时，一般是小的烃基先断裂生成卤代烃，大基团或芳香烃基形成醇或酚。

（3）醚的过氧化物：

醚对氧化剂较稳定，但含有α—H的醚若与空气长期接触或经光照，则可被缓慢氧化而形成不易挥发的过氧化物。

过氧化物不稳定受热容易分解而爆炸。

4.冠醚冠醚（crownethers）是一类分子中具有（OCH2CH2）n重复单元的大环多醚，相当于乙二醇的大环聚合物。

因其形状似王冠，故称为王冠醚。

冠醚通常采用习惯命名法命名，即在“冠”字前标注成环原子总数，在“冠”字后写出环中氧原子数。

例如，15-冠-5是由15个原子组成的环醚，其中氧原子有5个。

冠醚环内有一定的空穴，金属离子可以钻入空穴中与醚键配位，这是醚氧原子与金属离子之间形成偶极—离子吸引的结果。

冠醚具有孔径—直径效应。

冠醚更重要的用途在有机合成领域。

从冠醚出发人工合成的某些化合物具有一些特殊性质，这些化合物有潜在的应用和开发前景。

5.硫醚硫醚（thioether）的通式为R—S—R＇，相当于醚分子中的氧原子被硫原子置换后的化合物＇。

（1）结构：

硫醚分子中C—S—C称为硫醚键，是硫醚的功能基。

硫醚是非线性分子，硫醚键中的硫原子为不等性的sp3杂化。

（2）命名：

命名硫醚时，只需在相应的醚名称的“醚”字前加上“硫”字即可。

（3）硫醚的化学性质：

①锍盐的形成：

与醚相似，硫醚键中硫原子上有未成键电子对，可作为一种路易斯碱，能接受强酸中的质子而生成锍盐。

锍盐不稳定，用水稀释后又分解为硫醚。

②氧化反应：

硫醚易被氧化，其产物随氧化剂的种类和氧化条件的不同而异。

例如，在高温下，发烟硝酸或高锰酸钾等将氧化剂，可将硫醚直接氧化成砜。

过氧化氢、三氧化铬和硝酸等在室温下可将硫醚氧化成亚砜，亚砜可进一步氧化成砜。

二甲亚砜具有很强的极性，且有两个甲基，因此既能溶解有机物又能溶解无机物，是一种良好的促溶剂，可将一些水不溶的物质配制成水溶液。

它的穿透能力很强可促使溶解于其中的药物渗入皮肤，故可用作渗皮吸收药物的促渗剂.

三、问题参考答案

问题6-1将下列化合物分类并命名：

解：

（1）仲醇。

3-甲基-2-己醇

（2）不饱和仲醇。

2-戊烯-3-醇

（3）脂环醇。

3-环己烯-1-醇（4）仲醇。

5-甲基-5-苯基-3-戊醇

问题6-2

（1）为什么甲醇、乙醇、丙醇与水可以任意比例互溶？

（2）为什么甲醇的沸点（64.7℃）比相对分子质量相近的乙烷的沸点（-88.6℃）高得多？

解：

（略）

问题6-3试比较下列各组醇与金属钠反应的活性。

（1）乙醇和丙醇

（2）1-甲基环己醇和环己基甲醇（3）环己醇和己醇

解：

（1）乙醇＞丙醇

（2）环己基甲醇＞1-甲基环己醇（3）己醇＞环己醇

问题6-4用化学方法鉴别正丙醇和异丙醇。

解：

正丙醇、异丙醇+卢卡斯试剂——→异丙醇在几分钟内溶液变浑浊；正丙醇无反应。

问题6-5以2-甲基环己醇为起始原料，合成1-甲基-1-溴环己烷。

解：

问题6-6完成下列转变：

解：

问题6-7为什么苯酚的酸性比醇的酸性强？

解：

酚羟基中的氧原子可以和苯环发生p-π共轭，使O-H键的极性增大，易给出质子生成苯氧负离子，其负电荷分散到整个苯环上，所以比较稳定。

醇分子中无此作用。

问题6-8为什么硝基苯酚的酸性强于甲基苯酚？

解：

硝基是吸电子基，而甲基是斥电子基，因此硝基苯酚的酸性强于甲基苯酚。

问题6-9使用三氯化铁检查酚类化合物时，哪些酚容易漏检？

解：

一般认为凡分子中含有烯醇结构的化合物都可与FeCl3的水溶液发生显色反应。

但须指出的是，硝基苯酚、间-羟基苯甲酸、对-羟基苯甲酸分子中虽含有酚羟基，但不发生显色反应，易漏检。

问题6-10为什么苯酚发生亲电取代反应比苯容易得多？

解：

由于酚羟基中的氧原子可以和苯环发生p-π共轭，p电子云向苯环转移。

这种作用可使苯环上的电子云密度大为电子云增加，则发生亲电取代反应比苯容易得多。

问题6-11为什么乙醚的沸点远远低于正丁醇的沸点？

解：

和正丁醇不同，乙醚分子中的氧原子与两个碳原子相连，分子间不能形成氢键，因此乙醚的沸点远远低于正丁醇的沸点。

问题6-12如何从甲基异丙基醚出发制备异丙基醚？

解：

问题6-12怎样检查醚中过氧化物的存在？

解：

检查的方法是，将少量醚与酸性KI—淀粉试纸一起振摇，若有过氧化物存]在，则试纸变蓝；在碘化钾的醋酸溶液中加入少量醚，若有过氧化物存在，则可析出棕色的碘；取少量醚与硫酸亚铁和硫氰化钾的水溶液一起振摇，若有过氧化物存在，则可将Fe2+氧化成Fe3+，后者可与硫氰化钾生成血红色的[Fe（SCN）6]3+配离子。

四、习题参考答案

1.用系统命名法命名下列化合物：

解：

（1）2-丁醇

（2）5-甲基-1-庚醇

（3）3-苯基-1-丁醇（4）4-戊烯-1-醇

（5）3，5-二甲基苯酚（6）2-甲基-1-（2ˊ—羟基苯基）丁烷

（7）4-乙基-1，2-苯二酚（8）3-甲基环己烷

（9）丙硫醚（10）4-乙氧基-异丙苯

（11）1，3-丁二硫醚（12）4-叔丁基苯甲硫醚

2.写出下列化合物的结构式：

（1）3-戊醇

（2）2，3-二甲基-2，3-戊二醇

（3）2，3-丁二醇（4）2，3-二甲基-3-乙基-1-戊醇

（5）环己基甲醇（6）2-甲基-3-苯基-1-丙醇

（7）α-萘酚（8）2-甲基-6-乙基苯酚

（9）甲基异丙基硫醚（10）2-乙氧基甲苯

3.完成下列反应式：

解：

（1）HCl；

（2）

（3）

4.怎样从含烃类杂质的苯酚溶液中分离出苯酚？

解：

加入氢氧化钠使苯酚转变为钠盐，从而溶入水相，与烃分离，再向水相中加入盐酸使苯酚重新析出。

5.用化学方法鉴别下列各组化合物。

（1）正丁醇、2-丁醇、2-丁烯-1-醇

（2）苯甲醇、苯甲醚、对甲基苯酚

（3）正丙醇、2-甲基-2-丁醇、甘油

解：

6.某化合物A（C5H12O）脱水可得B（C5H10），B可与溴水加成得到C（C5H10Br2），C与氢氧化钠的水溶液共热转变为D（C5H12O2），D在高碘酸的作用下最终生成乙酸和丙酮。

试推测A的结构，并写出有关化学反应式。

解：

A的结构式为：

有关反应如下：

（川北医学院卿笑天）