復(fù)旦有機化學(xué)課件10

第十章醇和醚主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：醇、醚的結(jié)構(gòu)、分類和命名醇的制備鹵代烷的親核取代、烯烴與水的加成、硼氫化氧化、羥汞化還原醚的制備：Williamson制醚法、烷氧汞化還原醇、多元醇的化學(xué)性質(zhì)烯烴、鹵代烷的制備、氧化反應(yīng)、Pinacol重排醚和環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì)：環(huán)氧乙烷開環(huán)鄰基參與效應(yīng)第一部分醇醇的類型醇(Alcohols)叔醇（三級醇）鄰二醇伯醇（一級醇）仲醇（二級醇）

一元醇

多元醇烯醇式不穩(wěn)定互變異構(gòu)

烯醇（Enols）酮式酚(Phenol)注意區(qū)分特點：羥基與芳環(huán)相連烯烴水合（復(fù)習(xí)，第8章）

反應(yīng)可逆，產(chǎn)率不高。反應(yīng)有重排（親電加成機理，通過正碳離子中間體）反應(yīng)無立體選擇性。只能制備仲醇和叔醇，不能制備伯醇（Markovnikov加成規(guī)則）方法的局限性：例適合工業(yè)生產(chǎn)一、醇的制備鹵代烴水解

有合成意義的例子：（復(fù)習(xí)，第6、7章）SN2或

SN1機理

有副反應(yīng)——消除反應(yīng)。存在兩種機理，立體化學(xué)不確定。一般由醇制備鹵代烴（因醇易得）。方法的局限性：Grignard試劑與醛、酮、酯和環(huán)氧乙烷的反應(yīng)（復(fù)習(xí)，第7章）1o

醇2o

醇（R'=H）3o

醇3o

醇1o

醇（R'=H）2o

醇醛、酮和酯的還原；環(huán)氧乙烷的還原LiAlH4（負氫離子轉(zhuǎn)移試劑，強還原劑）1o

醇（R'=H）2o

醇2o

醇1o

醇1o

醇（R'=H）第10章、第12章介紹烯烴的羥汞化——還原（脫汞）反應(yīng)

Oxymercuration-Demercuration反應(yīng)特點及局限性：反應(yīng)較快（第一步幾分鐘，第二步1小時左右）。產(chǎn)率較高（>90%）。易操作，條件溫和，Hg易處理。區(qū)域選擇性好（Markovnikov取向）。無重排產(chǎn)物（說明什么？）。

非立體專一（順式加成＋反式加成）。羥汞化還原（脫汞）較好的醇的實驗室制備方法

烯烴的羥汞化——還原反應(yīng)的可能機理羥汞化（親電加成機理）還原脫汞（經(jīng)過自由基中間體）例：烯烴的羥汞化——還原反應(yīng)對比烯烴的水合反應(yīng)，兩者有何明顯不同？問題：如何解釋產(chǎn)物的立體化學(xué)？烯烴的硼氫化——氧化反應(yīng)

Hydroboration-Oxidation反應(yīng)的特點：產(chǎn)率較高。區(qū)域選擇性反應(yīng)（主要為反Markovnikov規(guī)則取向）。立體專一性反應(yīng)（順式加成）。無重排產(chǎn)物生成（說明什么？）。

p331,第8章,8.7節(jié)硼氫化氧化立體化學(xué)：順式加成(syn)三烷基硼

硼氫化——氧化反應(yīng)區(qū)域選擇性舉例

硼氫化——氧化反應(yīng)立體選擇性舉例在位阻小的一面加成

硼氫化——氧化反應(yīng)機理

硼烷及性質(zhì)空的p軌道有親電性sp2

雜化甲硼烷(Borane)乙硼烷(Diborane)（甲硼烷的二聚體）兩電子三中心鍵BH3:THF

硼氫化步驟機理——硼烷與烯烴的加成少取代，位阻小四中心過渡態(tài)H,B順式加成H,B同步加成位阻作用過渡態(tài)穩(wěn)定性決定反應(yīng)取向的因素：

氧化及水解步驟機理——烷基硼的氧化，硼酸酯的水解醇烷基遷移氧化水解

烷基遷移的立體化學(xué)氧化前后基團構(gòu)型未變同面遷移硼氫化反應(yīng)的深入——大體積硼氫化試劑及應(yīng)用（了解）9－BBN9－borobicyclo[3.3.1]nonane提高了反應(yīng)的區(qū)域選擇性例大體積基團

手性硼氫化試劑及應(yīng)用（了解）例：(+)-Ipc2BH(+)-a-Pinenea-蒎烯一種手性二烷基硼烷R型

87%e.e.不對稱硼氫化——氧化反應(yīng)HerbertC.Brown1912～GeorgWittig1897～1987TheNobelPrizeinChemistry1979"fortheirdevelopmentoftheuseofboron-andphosphorus-containingcompounds,respectively,intoimportantreagentsinorganicsynthesis"二、醇的化學(xué)性質(zhì)

醇的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)分析羥基氧有親核性和堿性好離去基羥基氫有弱酸性，可與堿反應(yīng)H在離去基團的b位，可消除a碳有親電性，可親核取代b位基團不易離去，不能直接消除a碳有親電性，但難親核取代C上連有氧，H可被氧化羥基氫的性質(zhì)（弱酸性）

與活潑金屬的反應(yīng)相對活性

與強堿的反應(yīng)提示：使用強堿時，注意羥基的保護。烷氧基鈉（強堿、強親核試劑）醇羥基氧的堿性和親核性醇作為堿

Br?nsted堿

Lewis堿好離去基好離去基質(zhì)子化羥基SN2orSN1醇作為親核試劑親核取代

與鹵代烴反應(yīng)醚機理：1o醇，制備對稱醚

與醇反應(yīng)醚（成醚）

與環(huán)氧乙烷反應(yīng)（環(huán)氧乙烷的酸性開環(huán)）機理：與烯烴的加成（與碳正離子的反應(yīng)）機理：叔丁基醚例：合成保護羥基脫保護

醇與烯烴的加成在合成上的應(yīng)用——羥基的保護羥基的另一常用保護法DHP（二氫吡喃）四氫吡喃與羰基加成（了解）有關(guān)機理：

與羧酸的酯化反應(yīng)（第13章）醇向羰基的親核加成

羧酸衍生物的醇解反應(yīng)（?；系挠H核取代反應(yīng)，第14章）酰氯酸酐與無機酸或磺酰氯反應(yīng)硝酸酯磷酸三酯硫酸氫酯亞硝酸酯對甲苯磺酸酸酯

與醛酮生成縮醛（酮）（第12章）半縮醛（酮）縮醛（酮）有關(guān)機理醇向羰基的親核加成醇羥基的取代被鹵素取代（3o

醇反應(yīng)很快）Lucas試劑

碘代、溴代機理好離去基與HX反應(yīng)叔鹵代物伯鹵代物仲鹵代物

氯代（Lucas試劑反應(yīng)）機理好離去基與鹵化磷的反應(yīng)

機理好離去基可進一步參與溴代PCl3反應(yīng)產(chǎn)率低與氯化亞砜（SOCl2）的反應(yīng)反應(yīng)有兩種立體選擇性（與溶劑有關(guān)）構(gòu)型翻轉(zhuǎn)構(gòu)型保持

吡啶參與的醇與SOCl2反應(yīng)機理1（構(gòu)型翻轉(zhuǎn)）氯代亞硫酸酯吡啶作用：產(chǎn)生“自由”的氯負離子好離去基

吡啶的其它作用——催化作用產(chǎn)生“自由”的氯負離子

醚為溶劑時醇與SOCl2反應(yīng)機理（構(gòu)型保持）SNi機理（SubstitutionNucleophlicinternal,分子內(nèi)取代機理）緊密離子對羥基被其它基團取代（間接取代）（復(fù)習(xí)：第6章）對甲苯磺酸酯構(gòu)型翻轉(zhuǎn)

反應(yīng)的立體化學(xué)好離去基復(fù)習(xí)：利用對甲基苯磺酸酯的取代制備構(gòu)型完全相反的產(chǎn)物第6章ppt：chap06-2差離去基好離去基醇羥基取代小結(jié)羥基總是先轉(zhuǎn)變?yōu)楹秒x去基，才能被取代醇脫水成烯（醇的b－消除）參考：第6章6.10.3節(jié)Zaitsev消除取向H＋催化：有重排Al2O3：不重排H+催化脫水機理（E2或E1機理）

例:醇的脫水成烯主要產(chǎn)物重排產(chǎn)物為主如何得到末端烯烴？

Al2O3的消除伯醇轉(zhuǎn)化為對甲基苯磺酸酯

E2消除區(qū)域選擇性的應(yīng)用思考題：如何實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)變？

醇的氧化

用常見的強氧化劑（HNO3,KMnO4/OH－，Na2Cr2O7/H2SO4）氧化致最終產(chǎn)物

一些重要的有選擇性的氧化劑MnO2（選擇性氧化烯丙位羥基

a,b-不飽和醛或酮）CrO3/H2SO4/丙酮（Jones試劑，酸性體系，不影響雙鍵）1o醇羧酸2o醇酮1o

醇醛2o

醇酮CrO3/吡啶（Sarrett試劑或Collins試劑，堿性體系，不影響雙鍵）紅色晶體，溶于CH2Cl21o

醇醛，2o

醇酮PCC(pyridiniumchlorochromate)(Corey試劑)PCC＝[(CH3)3CO]3Al/丙酮或

[(CH3)2CHO]3Al/丙酮（Oppenauer氧化）2o醇酮，不影響雙鍵

機理六元環(huán)過渡態(tài)Oppenauer氧化舉例：

了解：Meerwein-Ponndorf還原（Oppenauer氧化的逆反應(yīng)）(p536,第12章12.6,2)Meerwein-Pondorf還原Oppenauer氧化醇類反應(yīng)小結(jié)鄰二醇及其性質(zhì)鄰二醇的制備

烯烴加成

酮的雙分子還原（第12章）頻哪醇鄰二醇（Pinacol類化合物）Pinacol例：適合制備對稱鄰二醇多元醇的選擇性氧化Pinacol重排PinacolPinacolone(頻哪酮)Pinacol重排機理（有兩種可能途徑）：更穩(wěn)定的正離子遷移、脫水同步遷移脫水例：其它鄰二醇的Pinacol重排思考：這些結(jié)果說明了什么？主要產(chǎn)物次要產(chǎn)物Pinacol重排立體化學(xué)：CH3遷移環(huán)重排說明機理中消除和遷移可能是同步的重排有利因素：遷移基團與離去基團處于反式cistrans合成上應(yīng)用：通過Pinacol重排合成螺環(huán)化合物寫出重排機理思考題：寫出下列轉(zhuǎn)變的機理鄰基參與效應(yīng)（p395）b-溴代醇與HBr反應(yīng)的立體化學(xué)

meso外消旋體立體專一反應(yīng)通常：SN2orSN1非立體專一赤式蘇式

鄰基參與機理的解釋分子內(nèi)SN2（鄰基參與）mesoBr作為親核試劑環(huán)正離子（溴鎓離子）

鄰基參與效應(yīng)：鄰位親核性基團促進了離去基團的離去

例1水解速度比一般1oRX快動力學(xué)為一級芥子氣2,2'－二氯二乙硫醚機理（鄰基參與）

例2構(gòu)型保持SN2SN2鄰基參與機理思考題：試用鄰基參與效應(yīng)解釋下列實驗現(xiàn)象消旋化旋光純旋光純旋光純構(gòu)型翻轉(zhuǎn)第二部分醚（Ether）醚的結(jié)構(gòu)及類型烯基醚芳基醚飽和醚環(huán)醚大環(huán)多醚冠醚sp2雜化醚的制法Williamson醚合成法（制備醚的主要方法）SN21oR’產(chǎn)率較好；

3o

R’

消除為主。例：芳基醚四元環(huán)醚醇脫水制備對稱醚局限性只適合1o醇制備對稱醚，不適合制備非對稱醚SN1或SN2機理，有消除、重排等副產(chǎn)物例

烯烴與醇反應(yīng)制備叔烷基醚合成上的應(yīng)用：保護醇羥基（復(fù)習(xí)：ppt：chap10-2）例：完成轉(zhuǎn)變合成路線烯烴的烷氧汞化——還原（脫汞）反應(yīng)

(Alkoxymercuration-Demercuration)

復(fù)習(xí)：烯烴的羥汞化－還原（脫汞）（pptchap10-1）機理：？

烯烴的烷氧汞化——還原（脫汞）反應(yīng)醚

炔烴的烷氧汞化——還原反應(yīng)制備烯基醚烯基醚比較：炔烴的水合反應(yīng)烯醇醚類的化學(xué)性質(zhì)

結(jié)構(gòu)特點分析C上連有氧，H可被氧化a碳有親電性，但難親核取代a碳有親電性，可親核取代較好的離去基氧有堿性，可與酸結(jié)合醚在中性、堿性和弱酸性條件下穩(wěn)定，常用作溶劑醚的自氧化（a-氫的氧化）提示：醚類試劑（乙醚、THF等）久置使用時要當心

先用淀粉－KI（2％的醋酸溶液）試驗蒸餾時勿蒸干可用還原劑處理除去過氧化物（如FeSO4，LiAlH4，Na等）醚鍵氧的堿性

作為Br?nsted堿作為Lewis堿Oxoniumsalt醚鍵的開裂（醚在酸性體系中的親核取代）

醚鍵在中性、堿性或弱酸性條件下不會斷裂。分析：弱酸性條件下可離去，離去能力比H2O差(親核能力弱及濃度稀時)難進行分析：中性、堿性條件下差離去基難進行

醚鍵可被HI和HBr在加熱下斷裂例：HX過量時，生成2分子鹵代烷

不對稱醚醚鍵的開裂取向基團體積差別不大小小小較大大很大如何解釋以上反應(yīng)取向？1o2o3o手性碳構(gòu)型保持

醚鍵開裂機理（親核取代反應(yīng)機理）SN2機理SN2，位阻影響為主SN2SN1機理SN1，中間體穩(wěn)定性為主SN1

叔丁基醚兩類較易水解的醚類化合物用于醇的保護和脫保護

烯基醚總是在烯基醚鍵處開裂醛（或酮）醇用一般的醚水解機理能解釋嗎？

烯基醚水解機理親電加成半縮醛（質(zhì)子化）消除1,2－環(huán)氧化合物（Epoxides）免疫抑制劑雷公藤內(nèi)酯醇(-)-Triptolide(7R,8S)-DisparlureGypsymothpheromone雌舞毒蛾引誘劑1,2－環(huán)氧化合物EpoxidesOxiranes（IUPAC）1,2－環(huán)氧化合物的制備分子內(nèi)SN2立體專一注意下列兩立體異構(gòu)體反應(yīng)的區(qū)別transcis提示：Sharpless不對稱環(huán)氧化反應(yīng)（1980）（了解）e.e.>90%(+)-酒石酸二乙酯(+)-diethyltartarate(-)-酒石酸二乙酯(-)-diethyltartarateTheNobelPrizeinChemistry2001WilliamS.Knowles

RyojiNoyori

K.BarrySharpless

"fortheirworkonchirallycatalysedhydrogenationreactions"

"forhisworkonchirallycatalysedoxidationreactions"1,2－環(huán)氧化合物的酸性開環(huán)反應(yīng)取向：在取代基多的一端開環(huán)立體化學(xué)：

反式開環(huán)酸性開環(huán)機理與質(zhì)子結(jié)合，親電性增強（弱親核試劑）堿性開環(huán)（親核試劑親核能力較強）堿性開環(huán)機理反應(yīng)取向：在取代基少的一端開環(huán)立體化學(xué)：

反式開環(huán)位阻小有利（溶劑）例：1,2－環(huán)氧化合物的酸性或堿性開環(huán)冠醚（CrownEthers）12-冠-415-冠-518-冠-612-Crown-415-Crown-518-Crown-6Crown18-Crown-6冠醚的制備18-冠-6Williamson醚合成法二苯并-18-冠-6C.J.Pederson,1960s冠醚對金屬離子的絡(luò)合冠醚的作用絡(luò)合正離子，使負離子“裸露”相轉(zhuǎn)移催化劑合成上的應(yīng)用舉例

CharlesJ.Pedersen(1904~1989)DonaldJ.Cram(1919~2001)Jean-MarieLehn(1939~)TheNobelPrizeinChemistry