第 九 章 醇 酚 醚 Alcohols , Phenols & Ethers
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第 九 章醇 酚 醚
Alcohols , Phenols & Ethers
20 仲醇 ( ):R
CHR'
OH
一 . 分类与命名1. 分类 ① 按羟基所连碳原子的类型分:
10 伯醇 ( RCH2OH ):
30 叔醇 ( ):R
CR' OHR''
CH3CH2OH
CHCH2CH3
OH
CH3 OH
(CH3)3COH
6.1 醇
② 按羟基所连的烃基分:
饱和醇:
不饱和醇:
CH3CH2OHOH
(CH3)3COH
芳香醇:
CH2=CHCH2OH OH
CH3C≡ CCH2OH
CH2OH CH2OH
③ 按羟基的数目分:
一元醇:
二元醇:
CH3CH2CH2OHOH
三元醇:
H2C CH CH3
OH OH
H2C CH CH2
OH OH OH
OH
OH
CH3CH2CH2OH
OH
2. 命名① 普通命名法
(CH3)3COH
CH2=CHCH2OHCH2OH
正丙醇 异丙醇CHCH2CH3
OH
CH3
仲丁醇
CHCH2OH
CH3
CH3
异丁醇
叔丁醇
(CH3)3CCH2OH
新戊醇
环己醇烯丙醇
苄醇
CHOH
CH3
CH3
② 系统命名法
CH2=CHCHCH2OH
CH3
2- 甲基 -3- 丁烯 -1- 醇13 24
4- 苯基 -3- 丁烯 -2- 醇C6H5CH=CHCHOH
CH31
3 24
(R)-1- 苯基 -1- 丙醇
2- 环己烯醇
C6H5
C2H5
OHH 1
OH
Cl
1
32
12
3
3- 氯环己烯
二 . 醇的制备1. 由烯烃制醇
① 直接水合法
② 间接水合法
RCH CH2H2SO4 RCHCH3
OSO3H
H3+O
RCHCH3OH
RCH CH2
H2O£¬H+
RCHCH3OH¸ßÎ Â̧ ßѹ
2. 由 Grignard 试剂制醇
③ 硼氢化 - 氧化反应—— 制反马氏醇
RCH CH21) B2H6
2) H2O2 / OH-RCH2CH2OH
① 与环氧乙烷反应CH2 CH2
O+ R MgX ¸ÉÃÑ RCH2CH2OMgX
H2O
RCH2CH2OH
—— 制多两个碳的伯醇
② 与醛、酮反应C OMgX
R
H2O
R C OH
+ R MgX¸ÉÃÑ
C O
* 源自羰基碳
*源自格式试剂
CH3 CH
OMgX
R
H2O
R COH
CH3
H
+ R MgX¸ÉÃÑCH3 C
HO
* 源自羰基碳
*源自格式试剂
3. 醛、酮还原制醇[H]
C O CH OH
催化氢化、 NaBH4 、 LiAlH4[H] :
三 . 醇的物理性质1. 常温下性状直链饱和一元醇中:
C4 以下的醇为具有酒味的流动液体C5 ~ C11 的醇为具有不愉快气味的油状液体C12 以上的醇为无味的蜡状固体
名称 熔点 ( )℃ 沸点 ( )℃ 相对密度 溶解度 g/100g 水
甲醇 -97.8 65.0 0.7914 ∞
乙醇 -114.7 78.5 0.7893 ∞
正丙醇 -126.5 97.4 0.8035 ∞
异丙醇 -89.5 82.4 0.7855 ∞
正丁醇 -89.5 117.3 0.8098 8.0
仲丁醇 -114.7 99.5 0.8063 12.5
异丁醇 -108 107.9 0.8021 11.1
叔丁醇 25.5 82.2 0.7887 ∞
正戊醇 -79 138 0.8144 2.2
新戊醇 53 114 0.812 ∞
正己醇 -46.7 158 0.8136 0.7
2. 氢键对低级醇物理性质的影响
沸点:氢键
水溶性:R
OH H
O
H
R
OH H
O
H
R
OH H
O
H
氢键
低级醇与水混溶,随着醇相对分子质量的增大,醇在水中的溶解度逐渐减小。
四 . 醇的化学性质
+ -+
极性键
孤对电子
CO
: :H
HH Hsp3
碱性
弱酸性
C - O 键断裂
取代或消除
1. 氧孤对电子导致的化学性质—— Lewis碱① 溶于强酸
应用:除去烷烃或卤代烃中的少量醇区分醇与烷烃、卤代烃
钼羊盐
稀释或受热ROHROH
ŨH2SO4ROH
H
② 与金属离子的络合 ( 低级醇 )
因此:不能不能用无水 CaCl2 干燥 ROH
MgCl2•6ROH
CaCl2•4ROH结晶醇( 溶于水不溶于有机溶剂 )
2. 醇与活泼金属的反应
酸性: H2O > ROH > RCCH
—— 弱酸性CH3CH2OH + Na CH3CH2ONa + H2
(CH3)3COH + K (CH3)3COK + H2
醇金属 : 强碱性试剂和强亲核性试剂
EtONa + H2O EtOH + NaOH
R XR OH + HX
3. 醇羟基的卤代① 与 HX 反应
··δ+ δ-
i. 反应机理 亲核取代反应
CH3CH2CH2CH2OH + HBr CH3CH2CH2CH2Br + H2O
SN1 , SN2
a. SN1 : 烯丙醇、苄醇、叔醇、仲醇。
OH
R
CR
RH+
OH2
R
CR
R+
H2O
R
CR
R+ X
X
R
CR
R
CH3CH CH CH3
CH3
OH
HBr
Br
+ CH3C CH2CH3
Br
CH3
CH3CH CH CH3
CH3
´Î Ö÷
因为按 SN1 机理进行反应,碳正离子会重排
CH3 C CH CH3
CH3
OH
H+
H
CH3 C CH CH3
CH3
OH2H + CH3 C CH CH3
CH3
H+H2O
2¡ã̼ÕýÀë×ÓÖØ ÅÅ
CH3 C CH CH3
CH3
H+
3¡ã̼ÕýÀë×Ó
Br-
CH3 CH CH CH3
Br
CH3Br
CH3 C CH2 CH3
Br
CH3
仲醇与 HX 酸反应,
生成重排产物是 SN1 机理的重要特征
b. SN2 :大多数伯醇,且没有重排反应。
R OH2+
RCH2 OHH+
RCH2
H
H
XX
R
OH2¦Ä ¦Ä
CH2O
X CH2R
iii. 不同结构醇的相对活性
烯丙型醇、苄基型醇 ≈ 叔醇 >仲醇>伯醇
ii. HX 的相对活性亲核性: I- >Br- > Cl-
反应活性: HI > HBr > HCl
HCl 需要催化剂 , 如 ZnCl2
特别地: Lucas 试剂 ( 无水 ZnCl2 与浓 HCl 配制的溶液 ) 鉴别六个碳以下的伯、仲、叔醇 ( 烯丙式醇 )
R3C-OH烯丙式醇
R2CHOH
RCH2OH
Lucas 试剂
R3C-Cl
R2CHCl
RCH2Cl
现象立即浑浊
几分钟后浑浊
加热后浑浊
溶于 Lucas 试剂 不溶于 Lucas 试剂
②RX 的制备: 10 醇,可采用 HX 作卤化剂; 不是 10 醇,不采用 HX 作卤化剂 , 否则易得到重排产物。 可采用 SOCl2 , PX3 , PX5 作卤化剂
i. 与 SOCl2 反应
ROHSOCl2 RCl+ +SO2 HCl
优点:1) 不重排 , 且产物构型保持2) 副产物均为气体,易于除去3) 产率高,产物容易分离
反应的立体化学特征:醇的 α- 碳原子的构型保持。
CR
R'
H
OH¦Á
HClC
R
R'
H
Cl¦Á
SO2
SOCl2
,
ii. 与 PX3 , PX5 反应ROH + PX3 RX + H3PO3
(X=Cl 、 Br 、I)
优点: 不发生重排 因为反应是按 SN2 历程进行,不生成碳正离子中间体。 SN2 反应的立体化学特征:构型反转
CH3
CH2CH3
HO
SOCl2
H
CH3
CH2CH3
Cl H
PCl 3
CH3
Cl H
CH3CH2
构型反转 构型保持
4 、醇与无机含氧酸的反应 醇可与 H2SO4 、 HNO3 、 H3PO4等无机含氧酸发生分
子间脱水,生成无机酸酯,主要限于 10 醇。 该反应也是 SN 反应 , -OH被取代
CH3OH + H2SO4 CH3O S
==
O
O
OH
ÁòËáÇâ¼×õ¥
¼õѹÕôÁóCH3O S
==
O
O
OCH3
ÁòËá¶þ¼×õ¥
(CH3O)2SO2¼òд³É
硫酸二甲酯、硫酸二乙酯是重要的烷基化试剂,有剧毒
伯醇与硝酸反应可以顺利地生成硝酸酯;多元醇的
硝酸酯是猛烈的炸药。
CH2 OH
CH OH
CH2 OH
+ 3 HNO3
H2SO4
100¡æ
CH2 ONO2
CH ONO2
CH2 ONO2
甘油三硝酸酯 (亦称硝化甘油 ) ,是一种猛烈的炸药,
但它亦可用作心血管的扩张、缓解心绞痛的药物。
1. 分子内脱水成烯
CH3CH2OH H2SO4
£¼100¡æ
140¡æ
170¡æ
CH3CH2OSO3H
(CH3CH2)2O
CH2=CH2
ÁòËáÇâÒÒõ¥
ÒÒ ÃÑ
ÒÒ Ï©
5. 醇的脱水反应
C C
H OH
C C + H2OH+
醇的脱水有两种方式,即分子内脱水和分子间脱水。 至于是成酯、成醚还是生成烯烃,取决于醇的结构 和反应条件。
A. 醇分子内脱水的取向: a)符合 Saytzeff规则,即生成取代基多的烯烃。
CH3
OH
H3PO4 CH3 CH3+
( 84 % ) ( 16 % )
b) 尽可能生成共轭体系
CH CH CH2CH2
H2SO4H2C=HC CH CH3
OH
B. 大多数醇在质子酸的催化下发生分子内 脱水的机理 E1 消除。
C C
H OH
H+C C
H OH2+
C C
H+
H+
C CE1
烯丙型醇、苄基型醇 > 叔醇 > 仲醇 > 伯醇
相对反应活性
既然反应是按 E1 历程进行的,由于反应中间体为碳正离子,就可能先发生重排,然后再按 Saytzeff
规则脱去一个 β- H 而生成烯烃。如:
CH3C CHCH3
CH3
CH3 OH
H+CH3 C CHCH3
CH3
CH3 OH2+
CH3 C CHCH3
CH3
CH3
H2O
+
ÖØ ÅÅ
CH3C CHCH3
CH3
CH3
+H+C CCH3 CH3
CH3 CH3
CH2 C CH CH4
CH3
CH3
= +
(20%) (80%)Saytzeff ²ú Îï
然而,用 Al2O3 为催化剂时,醇在高温气相条件下脱
水,往往不发生重排反应。
CH3 C CH CH3
CH3
CH3 OH
CH2=CH3 C CH
CH3
CH3
Æø Ïà+ H2O
Ö÷Òª²ú Îï
Al2O3
2. 分子间脱水 醇的分子间脱水生成醚
醇的分子间脱水是制备单醚的重要方法,其中以伯
醇效果最好,仲醇次之,而叔醇一般得到的都是烯烃。
醇的分子间脱水一般不适合制备混合醚。
2 CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3
H2SO4
140 ℃
3.分子内脱水与分子间脱水是一对竞争反应
烃基结构有影响,如叔醇脱水一般只生成烯烃高温有利于消除成烯烃,低温有利于取代成醚
C2H5OH
170°C
H2SO4
140°C
H2SO4
CH2=CH2
C2H5OC2H5
e.g.
1. 叔醇以消除反应为主2. 烯丙型醇、苄基型醇能消除则消除 , 生成共轭烯烃 ;
不能消除成烯烃,才成醚。3. 伯醇与仲醇则看温度 , 低温成醚 , 高温成烯
ROH 在质子酸 H2SO4 作用下取代和消除反应的竟争 :
6. 醇的氧化① 氧化剂氧化
i. 伯醇氧化成醛和羧酸
RCH2OH[O]
RCHO[O]
RCOOH
KMnO4/ H2SO4 、
K2Cr2O7/H2SO4 、 Na2Cr2O7/H2SO4 等[O] :
e.g.
CH3(CH2)8CH2OH CH3(CH2)8COOHCrO3 / H2SO4
ii. 仲醇氧化成酮
iii. 叔醇不易氧化
[O]R2CHOH R2C=O
R3COH[O]
一般不氧化
(注:剧烈氧化条件下叔醇碳碳键断裂氧化成低级羧酸 )
1¡ã ROH[ O ]
RCHO[ O ]
RCOOH
2¡ã ROH[ O ]
RCOR¡¯
3¡ã ROH ÒòÎÞ ¦Á - H£¬ÄÑÒÔ±»Ñõ»¯£¬
ÈôÔÚÇ¿ÁÒÌõ¼þÏÂÑõ»¯£¬Ì¼Á´½«¶ÏÁÑ
由伯醇制备醛收率很低,因为醛很容易被氧化
成酸。若想得到高收率的醛,可采用较温和的氧化
剂或特殊的氧化剂,进行选择性氧化。
选择性氧化剂:CrO3·(C5H5N)2 或 CrO3 -吡啶
N+
CrO3Cl -
H
沙瑞特 Sarrett 试剂
又称 PCC 氯化铬酸吡啶
作用:1)将伯醇氧化为醛
2)不影响 C=C 、 C=O 、 C=N双键
C6H5CH CHCH2OH=CrO3 - C5H5N
CH2Cl2C6H5CH CHCHO=
(85%)
② 催化脱氢 伯醇或仲醇的蒸汽在高温下通过活性 Cu( 或 Ag 、 Ni等 )
催化剂,则脱 α- 氢 ( 同一个 C 上的 H) 生成醛或酮。
叔醇没有 α- 氢,不能脱氢,只能脱水生成烯烃。
RCH2OH Cu , 325℃ RCHO + H2
R2CHOH Cu , 325℃ RCOR + H2
③邻二醇的高碘酸氧化
应用:1)利用 AgIO3白色沉淀鉴定邻二醇
2)推测分子中邻二醇结构的数目(每组邻二醇结构定量消耗一分子 HIO4)
R C C R'
R" R"'
OH OH
+ HIO4
AgNO3
AgIO3 °×É«
C=O C=OR R'
R" R"'+ HIO3+ + H2O
一 . 分类与命名1. ArOH 的分类 ① 按酚羟基所连芳香环分:
苯酚 β -萘酚
OHOH
6.2 酚 羟基 (―OH) 直接与芳环相连的化合物
② 按酚羟基的数目分:
一元酚:
二元酚:
三元酚:
… …
OH
OH OH
OH
OH
OHOH
OH
OH
OH
OHCH3
OH
O2N
2. 命名
1)母体:选择最优先的官能团和苯环一起做母体,其余的官能团全部视做取代基;
2)编号:从母体官能团开始,按最低系列原则编号。
e.g.
OCH3
OH
3- 甲氧基苯酚
3- 羟基苯甲醛
3-氨基 -5-溴苯酚
OH
CHO
OH
Br
NH2
SO3H
OH
4- 羟基 -2-萘磺酸OH
COOH
3- 羟基苯甲酸
二 . 酚的物理性质 大多数酚是结晶性固体,少数酚是高沸点
液体 具有特殊气味 能形成分子间氢键,沸点较高,在水中有
一定溶解度 具有腐蚀性和杀菌能力
三 . 酚的化学性质
p-共轭
C-O 键牢固
O-H 键易于离解 , 即 : 酚酸性
C-O 键不易断裂 , 酚羟基不易被取代
O-H削弱
苯环上电子云密度
苯环上亲电取代反应变易 , 即 : -OH 是致活基团
OH
1. 酚羟基上的化学反应
① 酸性
酸性:仍是一个弱酸,其酸性比碳酸还要弱
H2CO3 > C6H5OH > H2O > ROH > RCCH
PKa = 10
O
+ H+
OH
ONa + H2OOH + NaOH
ONa + H2O + CO2 OH + NaHCO3
◆取代基的电子效应对取代酚酸性的影响: 酚羟基的邻、对位连有供电子基时,降低苯氧负离子 稳定性;将使酸性↓;供电子基数目越多,酸性越弱。
酚羟基的邻、对位连有吸电子基时,提高苯氧负离子 稳定性;将使酸性↑;吸电子基数目越多,酸性越强。
CH3 OH OH
pKa 10.26 10.00
O2N OH OH
pKa 7.15 10.00
OH
NO2
7.22 值得注意的是:当吸电子基处于间位时,由于只存在
诱导效应的影响,而不存在共轭效应,故酸性的增加不明显。
练习: 1. 按酸性强弱排列成序:
OH OH
CH3
OHOH
NO2
Cl
OH
Cl
(1) (2) (3) (4) (5)
2. 成醚和成酯反应 A. 成醚反应
与醇相似,酚也可成醚,但与醇又有不同之处,即酚
不能分子间脱水生成醚。
制备烷基芳基醚可通过Willamson 法得以实现。
OH O-H2O
2
ArOH ArORNaOH
ArO- Na+¨ R-X
举例:OH
OH-,C2H5Br OC2H5
OH-
H2C CHCH2Cl
OCH2CH CH2
OH + CH3I OH O CH3
SN2 反应OH
O CH3OH + CH3O S OCH3
==
O
O
二芳基醚的制备比较困难,因为芳卤难与亲核试剂反
应;但当卤原子的邻、对位有强吸电子基时,反应则易
于发生。如:
O K Br+ Cu , 220¡æ O + KBr
O K Cl+Cl
Cl
NO2 OCl
Cl
NO2
³ý ²Ý¼Á
B. 成酯反应 酚与醇不同,其成酯反应比较困难。因此,制备酚酯需在酸 / 碱条件下,与反应活性较高的酰卤或酸酐作用方可实现。如:
OH
CH3 CH3
+ CH3COCl ßÁ à¤OCOCH3
CH3 CH3
+ HCl
3. 与 FeCl3 的显色反应
酚与其它具有烯醇式结构的化合物,可与 FeCl3
溶液发生显色反应,烯醇式结构的特征反应:
不同酚与 FeCl3 溶液作用显示的颜色不尽相同。如:
OH OH
CH3
OHOH
OH
OH
OH
OH
OHOH
OH
兰紫色 兰色 兰紫色 深绿色 暗绿色 淡棕色
2. 苯环上的化学反应
羟基是一个能使芳环活化的邻、对位定位基 , 因此 :
苯酚比苯易于亲电取代,条件更温和,甚至要加以控制往往发生多取代
1. 卤代 芳卤的生成往往需在 FeX3 的催化下完成,但苯酚的卤代 不需催化即可立即与溴水作用,生成 2,4,6 – 三溴苯酚 .
OH
+ Br2H2O
OHBr
Br
Br
(°× É«)
+ 3 HBr
该反应异常灵敏,现象明显;可用于酚的定性鉴定, 但却不能用来合成一元溴代酚。
然而,苯酚的溴代在较低的温度和弱极性溶剂或非极性溶剂中 ( 如: CHCl3 、 CS2 或 CCl4) 进行卤代,则可得到一溴苯酚,且以对位产物为主。
OH
+ Br2
CS2
0¡æ
OH
Br
+
OHBr
(67%) (33%)
2. 硝化 苯酚的硝化在室温下即可进行,但因苯酚易被氧化,
故产率较低。OH
+ HNO3 (20%)25¡æ
OHNO2
OH
NO2
+
ON HO N
H
=O
O O
=
O
HO N O
=
O
·Ö×ÓÄÚÇâ¼ü ·Ö×Ó¼äÇâ¼ü
(·Ðµã½ÏµÍ) (·Ðµã½Ï̧ ß)
(CH3O)2SO2NaOHONa OCH3OH
浓 HI
◆也可先保护酚羟基
发烟 H2SO4
发烟 HNO3
OCH3
NO2
NO2
O2N
OH
NO2
NO2
O2N
3. 磺化
OHH2SO4(98%)
OHSO3H +
OH
SO3H
H2SO4(98%)
OHSO3H
SO3H
20 ¡æ 49% 51%
100 ¡æ 10% 90%
OH
+OH
+ (CH3)3C OH H2SO4 C(CH3)3
OH
CH3
=CH2H2SO4
OH
CH3
C(CH3)3(CH3)3C2 (CH3)2C
不用 AlCl3 催化,因为酚能与 AlCl3 作用,催化剂失去活性。
质子酸作催化剂时, 酚容易进行 F-C 烷基化反应,且以对位产物为主。 若对位被占据,烷基则进入邻位。
4. F-C 反应
4- 甲基 -2,6- 二叔丁基苯酚
(264抗氧剂 )
OH OHCOC6H13 +
OH
+(1) BF3
COC6H13
C6H13COCl(2) H3O+
酚的酰基化反应也容易进行,但不能用 AlCl3 催
化剂,因为酚能与 AlCl3 作用。
OH
+ CH3COCl ßÁ à¤OCOCH3
+ HCl
无路易斯酸催化或碱催化则生成酚酯
⑤与羰基化合物的缩合反应OH
+ HCHOH+»òOH-
OHCH2OH
OH
CH2OH
+
OH
+ CH3COCH3
H+
2 OHOH CCH3
CH3
双酚 A
3. 酚的氧化反应 很易被氧化,即使在空气中放置过久,也会氧化而呈深红色。
OH
OH
OH
Na2Cr2O7/H2SO4
O
O
对苯醌
四 . 酚的制备 1. 磺酸盐碱熔法
H2SO4
165¡æ
SO3HNa2CO3
ÖÐ ºÍ
SO3NaNaOH £¾300 ¡æ
(ÈÚ ÈÛ)
ONa H+
H2SO460¡æ
SO3H
Na2CO3
ÖÐ ºÍ
SO3NaNaOH
£¾300¡æ(ÈÚ ÈÛ)
ONa
H+
OH
OH
2. 氯苯水解法
氯苯难以发生亲核取代!当卤原子的邻对位有吸电子基团时,水解反应比较易于进行Note:
Na2CO3
Cl
NO2
NO2
ONa
NO2
NO2
H+
OH
NO2
NO2
100ºC
ClNaOH , 400¡ æ
200atm
ONaH+
OH
6.3 醚Ethers
一 . 分类与命名1. 分类
RO
R'
R=R’ ?
按烃基分
R=R’:
R≠R’ :
单醚
混合醚
饱和醚
不饱和醚
芳香醚
环醚
2. 命名i. 单醚 —( 二 )某 ( 基 ) 醚
C2H5OC2H5
乙醚 / 二乙基醚
CH2=CH-O-CH=CH2
二乙烯基醚
ii. 混醚 —某 ( 基 )某 ( 基 ) 醚(习惯将小基团放前面,大基团放后面;芳基放在烷基的前面)
CH3-O-C(CH3)3
甲基叔丁基醚CH2=CH-O-CH2CH3
乙基乙烯基醚
OCH3 苯甲醚
iii. 环醚
CH2 CH2
O环氧乙烷
——“环氧某烷” 或 从杂环化合物名称衍生
1,2- 环氧丙烷
CH2 CHCH3
O
CH2CH2
O
CH2
1,3- 环氧丙烷
CH2 CHCH2Cl
O3- 氯 -1,2- 环氧丙烷
( 环氧氯丙烷 )
O
1,4- 环氧丁烷(四氢呋喃 , THF)
OO
1,4- 二氧六环( 二噁烷 )
e.g.
iv. 复杂的醚 ——视烃氧基为取代基
3- 甲氧基己烷
二 . 醚的制备
1. 醇分子间脱水 —简单醚的制备
+ROH HORH+
ROR
e.g.
2. Williamson 醚合成法
—混合醚的制备
RONa ROR'ArONa ArOR'+ R'X
注意:1)避免使用叔卤代烷,多用伯卤代烷2) 芳基烷基醚的制备总是用酚钠
e.g. 合成 CH3CH2OC(CH3)3
²» ÄÜÓÃC2H5ONaºÍ (CH3)3CBr,ÒòΪ ´ËʱÒÔÏû³ý ·´ ӦΪ Ö÷¡£
CH3 C
CH3
CH3
Br
C2H5ONa CH3 C
CH3
CH2
CH3CH2Br + NaOC(CH3)3 CH3CH2OC(CH3)3
三 . 醚的物理性质
沸点比同数碳原子的醇低得多 ( 不能形成分子间氢键 )
在水中溶解度小(环醚除外)。
四 . 醚的化学性质
醚的稳定性仅次于烷烃,常温下与活泼金属、碱、氧化剂、还原剂等一般都不发生反应,常常用作溶剂。 醚的化学性质主要表现在:
氧上孤对电子呈现出的 Lewis 碱性C - O - C 键在苛刻条件下的断裂低级醚的自动氧化
1.Lewis 碱
① 溶于浓硫酸 ,形成盐 :
应用:区分醚与烷烃、卤代烃 ( 不溶 )分离、纯化醚
RORH+
RORH
钼羊盐
② 与 Lewis 酸络合
2ROR + R'MgX R2O Mg
R
X
OR2
2. 醚键的断裂
不易断裂 形成氧正离子后 , 吸电子增强 , C-O 键极性加大 , 容易断裂
醚键的断裂需在强酸性环境中,浓 HBr 、 HI 酸
R O R' 1mol HI
R’I + ROH
烷基混合醚与 1 mol HI 反应时:
a.较小的烷基生成碘代烷,较大烷基生成醇。
H3C CH2 O CH3HI
CH3I + CH3CH2OH
b.若有 30 烷基 , 则 30 烷基生成碘代烷,另一个烷基生成醇。
OCH357%HI
120--130 COH + CH3I
c. 芳基烷基醚总是烷氧键断裂,生成酚
p-π共轭,牢固,难断裂O
非常稳定,醚键不会断裂
机理 : SN 反应
a) 伯烷基醚多按 SN2 机制断裂
»úÀí(SN2)£º
CH3CH2 O CH3 + H+ CH3CH2 O CH3H
CH3CH2 O CH3H
+ I£ CH3CH2OH + CH3I
考虑空间位阻和 C 的正电性较小的烷基生成碘代烷,较大烷基生成醇。
机理(SN1):
CH3 O C(CH3)3
H+
CH3 O C(CH3)3
b) 叔烷基醚多按 SN1 机制断裂
CH3
OC(CH3)3
HICH3OH + (CH3)3C-I
HICH3I
故 30 烷基生成碘代烷, 另一个烷基生成醇
HI
(CH3)3C + CH3OH
I£
£¨ CH3)3CI CH3I
3.过氧化物的生成
CH3CH2 O CHCH3H
O2 CH3CH2 O CHCH3OOH
过氧化醚受热或震动,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。为了除去醚中过氧化醚,可以向醚中加入还原剂,如:硫酸亚铁、亚硫酸钠等,从而保证了安全。
五 . 环醚与冠醚
H2C
O
CH2
H2O/H+
ROH/H+
HX
HCN
RMgX
HOCH2CH2OH
ROCH2CH2OH
XCH2CH2OH
HOCH2CH2CN
RCH2CH2OH
1. 环氧乙烷的开环
乙二醇单某 ( 基 )醚
亲核取代 SN
冠醚是含有多个氧原子的大环醚,其结构形似皇冠,故称冠醚,是二十世纪 70年代发展起来的具有特殊络合性能的化合物。
名称可用 X-冠 -Y表示, X表示环上所有原子的数目, Y表示环上氧原子的数目
2.冠醚
O
O
O
O
O
OOO
O O
O
OO
OO
12-冠 -4 15-冠 -5 18-冠 -6
18-冠 -6
冠醚有其特殊的结构,分子中间有一个空隙。由于环 中有氧原子,氧有未共用电子对,可与金属离子络合。 不同的冠醚有不同的大小的空隙,可以容纳不同大小 的金属离子,形成配离子。 如: 12-冠 -4 可络合锂离子, 18-冠 -6 可络合钾离子, 因此可用于分离金属离子。 也可用作相转移催化剂。
K+
冠醚作相转移催化剂催化反应机理
常用的相转移催化剂: 季磷盐、季铵盐和冠醚
+ MnO4-
OO
O
OO
OK
+
MnO4-
OO
O
OO
OK
MnO4- CH3
+ OO
O
OO
OK
+
COOH
+
OO
O
OO
OK
+
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K+