第九章 醇和酚
9.1,醇的分类、构造异构和命名
9.1,1醇和酚的分类按羟基的数目:一元醇,二元醇,多元醇;
按烃基的类别:脂肪醇、脂环醇、芳香醇;不饱和醇 ;
按羟基所连的碳原子类型:伯醇、仲醇、叔醇; C H 2 O HO H C H 2 O H
C H O H
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
C 2 H 5 O H
H C C C H 2 O HC H 2 C H C H 2 O H CH 3 O H OH O H
9.1,2 醇和酚的构造异构
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 O H C H 3 C H C H 2 O H
C H 3
CH 3
C H 3
C H 3
O H
C C H 3 C H C H 2 C H 3
O H
C H
3
O H
C H
3
O H
C H
3
O H
正丁醇 异丁醇 叔丁醇 仲丁醇
9.1.1 醇和酚的命名一、习惯命名法根据与羟基相连的烃基命名,,基,字一般可以省去:
C H 3 C H 2 C H C H 3
O H
C H 3 C H C H 2 O H
C H 3
C H 3 C H C H 3
O H
二,甲醇衍生物命名法三,系统命名法:
选择含羟基的最长链作为主链;从离羟基近的一端开始编号 。
不饱和醇应同时选择含有羟基和不饱和键的最长碳链为主链:
C H 3 C H C H C H 3
O H
C H 3
C H 3 C H 2 C H C H 2 O H
C H 3
C H 2
C
H
C
H
C H 2 C H C H 3
O H
(E)-6-苯基 -4-己烯 -2-醇脂环醇则从连有羟基的环碳原子开始编号:
O H
C H
2
C H
3
O H O H
C H
3
C C C H
3
C H
3 C H 3
O H O H
O H
O M e
O H
C H O
O H
O H
9.2 醇和酚的结构
9,3 醇和酚的制法一,有合成气合成甲醇二、由烯烃合成直接水合,间接水合,环氧化水解三、羰基合成由烯烃和 CO,H2合成
9,3.1 醇的工业合成
9,3.2 酚的工业合成一、异丙苯法二芳卤代烃水解三、碱熔法
9,3.3卤代烃或重氮盐的水解
9,3.4格氏试剂合成:
醛,酮的格氏反应甲醛得伯醇,其它醛得仲醇,酮得叔醇 。
格氏试剂与环氧乙烷反应得多两个碳原子的伯醇。
9,3.5有烯烃制备
9,3.6醛、酮、羧酸和羧酸衍生物的还原
9..4 醇和酚的物理性质
直链饱和一元醇,四个碳以下有酒味液体,五至十一个碳油状液体,十二个碳以上蜡状固体。沸点比分子质量相近的烷烃高很多,原因:分子间氢键。含支链的醇沸点更低,因为形成氢键更困难。
低级醇能与一些无机盐( MgCl2,CaCl2,CuSO4) 生成结晶状的分子化合物,称为结晶醇,或醇化物,如
CaCl2.4C2H5OH,利用这方法可除去乙醚中的少量乙醇
醇和酚都可以形成氢键,故多为固态,熔沸点教高
9.5 醇和酚的波谱性质醇的波谱性质酚的波谱性质
9,6 醇和酚的化学性质 — 醇和酚得共性
9,6.1 醇和酚弱酸性
C2H5OH + Na → C2H5ONa + 1/2 H2 ↑
醇钠与水反应得氢氧化钠:
C2H5ONa + H2O → C2H5OH + NaOH
C2H5OH + Mg( I2) → ( C2H5O) 2Mg + H2 ↑
醇的反应活性,CH3OH> 1? > 2? > 3?
酚的酸性比水强,比碳酸要弱
O N a C O 2 O H N a H C O 3+ + H 2 O +
9,6.2 醚的生成醇和酚形成金属盐,再与卤代烃等反应,生成相应的醚醚( )+R X N a X + R ' O RR ' O N a
C H
3
C H
2
C H
2
O N a C H
3
C H
2
I
C H
3
C H
2
C H
2
O H
C H
3
C H
2
C H
2
O C H
2
C H
3
O H
Cl Cl
Cl N O
2
K O H
OCl
Cl
N O
2
O H
( C H
3
)
2
S O
4
O C H
3
+
+
+
与无机酸的反应; 与硫酸,硝酸,磷酸等反应一,醇与硫酸作用得到酸式硫酸酯,
H 2 OC 1 2 H 2 5 O S O 2 O N a +N a O HC 1 2 H 2 5 O S O 2 O H +
H 2 O+C 1 2 H 2 5 O S O 2 O HH O S O 2 O H+C 1 2 H 2 5 O H
二,醇与硝酸作用得硝酸酯:
C H 2 O H
C H O H
C H 2 O H
+ H O N O 23
C H 2 O N O 2
C H O N O 2
C H 2 O N O 2
三硝酸甘油酯三,醇与磷酸(或磷酰氯)作用生成磷酸酯。
C 4 H 9 O
PC 4 H 9 O
C 4 H 9 O
O
H O
PH O
H O
O+3 C 4 H 9 O H
9,6.3 酯的生成四,醇和酚与有机酸(或酰氯、酸酐)反应生成酯。
C H 3 C H 2 O H SCl
O
O
C H 3 C H 3 C H 2 SO
O
O
C H 3+
O H
C O O H
O C O C H 3
C O O H
C H 3 C O C l+
H +
酚的亲核性比醇弱,难于直接酯化,通常用酸酐和酰氯
Fries重排:
O
O
C C H
3
A l C l
3
A l C l
3
OH
O
C C H
3
O H
O
C C H
3
25
o
C
165
o
C
9,6.4 氧化反应一、一元醇的氧化
C H 3 C H 2 C H 2 O H K 2 C r 2 O 7,H 2 S O 4 C H 3 C H 2 C O O H
Sarett试剂,( C 6 H 5 N ) 2 - C r O 3
C H 3 ( C H 2 ) 6 C H 2 O H C H 3 ( C H 2 ) 6S a r e t t C H O试剂仲醇氧化成酮,叔醇不容易氧化伯醇易被氧化二、一元醇的脱氢
C H 3 C H 2 O H Cu C H 3 C H O H22 5 0 ~ 3 5 0 o C +
三,α-二醇的氧化被高碘酸的水溶液氧化,定量消耗 HIO4,
用于分析多羟基化合物的结构
O H
C H 2 C H C H 2
O H O H
C H 2
O
OH C H
O
C H 2
O
2 IO 4 - +
+
与高碘酸水溶液的氧化作用相似,四醋酸铅也能氧化多羟基化合物。
四、酚的氧化 O H O
O
C r O
3
9,6.5 与三氯化铁的显色反应酚和烯醇型化合物,即羟基连在 SP2杂化碳原子上的化合物,与三氯化铁作用显示特殊的颜色
9,7 醇羟基的反应 — 醇的个性醇从强酸中接受一个质子生成质子化的醇,钅羊盐,不溶于水的醇可溶于浓硫酸,可与烷烃、卤代烃分离。
9,7.1 弱碱性
R O H + H 2 S O 4 [ R O H ]
H
+ + H S O
4
-
故醇溶于浓的强酸中,利用这点可以鉴别或分离醇
9,7.2与氢卤酸反应
R-OH + HX → R -X + H2O
可逆反应,制备卤代烃的方法 。
氢卤酸的反应活性,HI> HBr > HCl
醇的反应活性,烯丙式醇、苄醇 > 3? > 2? > 1 CH3OH
1?醇与 HI加热反应,与 HBr必须有浓硫酸存在,与 HCl必须有 ZnCl2
存在 。 烯丙醇或 3?醇与浓盐酸在室温下反应生成氯化物 。
卢卡斯试剂,( 氯化锌和浓盐酸 ) 鉴别 1?,2?,3?醇,氯代烷不溶于卢卡斯试剂,会出现混浊 。 室温下,3?醇立即出现混浊,
2?醇静置片刻后出现混浊,1?醇在加热才出现浑浊 。
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
C l H
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
H C l
H C l+C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
H O H
+
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
H
+
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
H
H
+
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
H O
+
H 2
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
H O H
CH 3 C H
2 C H 3
C H 3
Br
C
Br 唯一产物机理:伯醇-先生成烊盐,然后卤素离子从后面进攻叔醇-先生成碳正离子,然后生成卤代烃;可能有重排产物:
( 瓦格涅尔-麦尔外因重排 )
当伯醇或仲醇的?-碳原子具有二个或三个烷基或芳基时,在酸作用下发生分子重排反应。
+C H 3 C
C H 3
C
H
O H
C H 3 H
+ H B r C H 3 C
C H 3
C
H
B r
C H 3 H
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
B r H
+
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
H
+
C H 3 C
C H 3
C
H
H
C H 3
H
+
C H 3 C
C H 3
C
H
H
C H 3 O
+
H 2
C H 3 C
C H 3
C
H
H
C H 3 O H
CH 3 C H
2 C H 3
C H 3
Br
C
Br
P ( O H ) 3+R X3P X 3+R O H3
9,7.4 与卤化磷的反应与卤化磷( PX3,PX5) 反应用来制备溴代烃或碘代烃。
由伯醇和仲醇制备相应的溴代烷和碘代烷 。产率高,不重排
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 O H P B r 3 C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 Br
氯代烷一般用 PCl5,反应是 SN2机理进行的
9,7.5与亚硫酰氯反应醇与氯化亚砜反应得氯代烃:(在少量吡啶存在下)
+S O 2R C lR O H + S O C l 2 + H C l
生成的 SO2和 HCl都是气体,容易分离
C H 3
C H 2 O H
S O C l 2
C H 3
C H 2 C l
S O 2+ + + HCl
9,7.6脱水 反应一,分子间脱水消除与亲核取代反应的竞争:较低的温度有利于亲核取代反应:
叔醇只能分子内脱水得到烯。仲醇也主要得到烯烃。
伯醇按 SN2机理进行,仲醇和叔醇按 SN1机理进行。
C H 3 C H 2 O C H 2 C H 3Co1 4 0H 2 S O 4浓2 C H 3 C H 2 O H
不酮的醇分子间脱水可生成 3种醚的混合物。
二,分子内脱水
1,酸催化(硫酸或磷酸),醇脱水的反应活性,3? > 2? > 1?
C H 3 C
C H 3
C H 2
C
o9 0
-8 5
H 2 S O 4%2 0
C H 3 C
C H 3
C H 3
O H
C H 2 C H 2
C
o1 7 0
H 2 S O 4%9 5
C H 3 C H 2 O H
仲醇、叔醇分子内脱水,札依采夫规则,可能发生重排:
C H 3 C H 2 C H C H 2+C H 3 C H C H C H 3Co1 0 0 H 2 S O 4
%6 0C H
3 C H 2 C H C H 3
O H
C H 3 C
C H 3
C
H
C H 3
C H 3 O H
C H 3 C
C H 3
C
C H 3
C H 38 5
% H 2 P O 4
+ C H 3 C
C H 3
C
C H 3
C H 2
H
主要产物
2,醇蒸气高温下通过催化剂 ( 氧化铝 ) 脱水生成烯烃温度高,很少重排 。
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 O H A l 2 O 33 5 0 - 4 0 0 o
C
C H 3 C H 2 C H = C H 2
CH 3 C H
C H 3
C H 3
C C H
3
O H
A l 2 O 3
CH 3 C H
C H 3
C H 3
C C H
2气相
9,8 酚芳环上的反应 — 酚的个性酚羟基由于 p-π 共轭而难于被取代,但苯环上的氢原子可被取代,
发生卤化、硝化和磺化等反应。并且羟基是邻、对位定位基,对苯环有活化作用,故酚比苯更容易进行亲电取代反应。
9,8.1卤化苯酚水溶液与液溴反应立刻生成三溴苯酚白色沉淀,环境检测中常用来对苯酚定性或定量测定:
O H B r
2
O H
BrBr
Br
+ + H Br
在强酸中,得到二溴苯酚
O H B r
2
O H
Br
C C l
4
O H
Br
+ + H B r
0 o C
+
在低温下,四氯化碳中,得到一溴苯酚
O H B r
2
O H
Br
Br
+ + H Br
H
2
O
H Br
9,8.2磺化 O H O H
S O
3
H
O H
S O
3
HH 2 S O 4
H
2
S O
4
O H
S O
3
H
S O
3
H
+
9,8.3硝化和亚硝化苯酚在室温下可被稀硝酸硝化,生成邻、对位硝基化合物,O H
O H
N O
2
H N O
3 OH N O
2
O H
N a N O
2
,H
2
S O
4
OH N O
+ +20%
7 ~ 8
o
C
9,8.4 傅 -克烷基化和酰基化反应
O H
C H
3
+
2
( C H
3
)
2
C = C H
2
H
2
S O
4
O H
C H
3
C ( C H
3
)
3
( C H
3
)
3
C
O H
+ C H
3
C O O H
B F
3
O H
C O C H
3
+
O H
C O C H
3
95% 微量
9,8.5 Kolbe-Schmitt反应酚钠或酚钾与 CO2加热加压下作用生成酚酸
O N a
C O 2
O H
C O 2 N a H +
O H
C O 2 H
+
加压有供电子基团容易进行,反应受热力学控制:
温度较低时有利于生成邻位异构体,
温度较高时有利于生成对位异构体。
9,8.6 与甲醛的缩合
9,8.7 与丙酮的缩合苯酚和甲醛作用,生成邻或对羟基苯甲醇,进一步生成酚醛树酯。
苯酚和丙酮缩合,生成双酚 A和环氧树脂