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文檔簡介
模塊六烴飽和含氧衍生物(醇、酚、醚)的變化及應(yīng)用主題1醇主題2酚主題3醚任務(wù)訓(xùn)練6醚的制備目錄點贊中國1.知道醇、酚、醚的分類,會對它們進行命名;2.知道醇、酚、醚的物理性質(zhì),掌握醇、酚、醚的化學(xué)性質(zhì);3.知道醇、酚、醚結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系;4.會鑒別醇、酚、醚,能制備醇、酚、醚;5.能進行回流、洗滌、干燥的操作。學(xué)習(xí)目標【問題導(dǎo)入】日常生活中有許多醇、酚、醚,如人們喝的酒中有乙醇,乙醇可以作燃料;木糖醇可以做成口香糖;醫(yī)院中用的甲酚皂溶液是酚的溶液,有殺菌作用;甘油可以吸收空氣中的水分,起到吸濕作用,在化妝品、皮革、煙草、食品及紡織品中用作吸濕劑;人體代謝中從蛋白質(zhì)可得到鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的物質(zhì),氧化得到黑色素,它是賦予皮膚、眼睛、頭發(fā)以黑色的物質(zhì)。
你知道醇、酚、醚在結(jié)構(gòu)上有什么相同點,什么不同點嗎?它們的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)有什么差別?主題1醇【交流與討論】醇是人類認識較早的物質(zhì),知道生活中接觸的物質(zhì)如酒精、甘油、木糖醇屬于醇分類中的哪一類嗎?用系統(tǒng)命名法如何命名它們。醇、酚、醚都是烴的含氧衍生物,也可以看是水分子中的氫原子被烴基取代后的產(chǎn)物。H-O-H
R-O-H
Ar-O-H
R-O-R
水醇酚醚水分子中的一個氫原子被脂肪烴基取代后的產(chǎn)物稱為醇。飽和一元醇可用R-OH表示,通式為:CnH2n+1OH。醇中羥基(—OH)為其官能團。一、醇的分類和異構(gòu)體醇分子中的氧原子與水分子中氧原子一樣,其中O-H是氧原子以一個sp3雜化軌道與氫原子的1s軌道相互交蓋而成的;C-O鍵是碳原子的一個sp3雜化軌道與氧原子的一個sp3雜化軌道相互交蓋而成的,此外兩對未共用電子對分別占據(jù)另外兩個sp3雜化軌道。如下圖:1.按羥基所連的烴基不同分類羥基所連的烴基不同分為脂肪醇、脂環(huán)醇、芳香醇。根據(jù)脂肪烴基是否飽和又分為飽和醇和不飽和醇。脂環(huán)醇2.按羥基所連碳原子的種類不同分類羥基所連碳原子的種類不同分為伯醇、仲醇、叔醇。實例:3.按羥基的數(shù)目分類按羥基的數(shù)目分為一元醇、二元醇、多元醇。二、醇的命名1.普通命名法簡單醇常采用普通命名法,即在相應(yīng)的烴基名稱后加一個“醇”字。烴基+醇實例:2.俗名一些醇根據(jù)來源有俗名。實例:3.系統(tǒng)命名法①選連有羥基的碳原子在內(nèi)的最長碳鏈為主鏈,由主鏈碳原子數(shù)叫某醇;②從靠近羥基一端鏈進行編號;③最后把取代基的位次、名稱、羥基的位次寫在“某醇”的前面。5,5-二甲基-3-己醇2-甲基-1-丁醇實例:命名不飽和一元醇時,選擇含有雙鍵(或三鍵)以及羥基碳原子在內(nèi)的最長碳鏈作為主鏈,編號時應(yīng)從羥基一側(cè)開始。命名多元醇時,除要寫明分子所含羥基數(shù)目外,還要標明每個羥基的位次。4-乙基-5-己烯-1-醇2,5-二甲基-1-己烯-3-醇2,3-二甲基-2,3-丁二醇4-甲基-1,3-戊二醇實例:實例:【練一練】寫出下列化合物的構(gòu)造式(1)2-乙基-1-已醇(2)3-甲基-2-戊烯-1-醇(3)芐醇(4)異戊醇用系統(tǒng)命名法命名下列化合物【練一練】3-甲基-2-戊醇2-甲基-2-丙醇3-甲基-3-丁烯-1-醇3,4-二甲基-1-戊醇二苯基甲醇2-甲基環(huán)己醇三、醇的性質(zhì)1.醇的物理性質(zhì)某實驗室中需要使用絕對無水乙醇,現(xiàn)有一實驗員擬利用乙醇與水的沸點的差別,用蒸餾的方法制備絕對無水乙醇。這種方法可行嗎?【交流與討論】飽和一元醇中,十二個碳原子以下的醇為液體,高于十二個碳原子的醇為蠟狀固體。甲醇、乙醇、丙醇帶有酒味,丁醇開始到十一醇具有難聞的氣味。二元醇和多元醇具有甜味,故乙二醇又叫甘醇,丙三醇俗稱甘油。低級醇可以與MgCl2,CaCl2等發(fā)生絡(luò)合,形成類似結(jié)晶水的化合物,例如:MgCl2·CH3OH、CaCl2·4CH3CH2OH等。這種絡(luò)合物叫結(jié)晶醇,溶于水而不溶于有機溶劑。因此不能用無水CaCl2做為干燥劑來除去醇中的水,但可用來除去合成產(chǎn)物中少量醇類雜質(zhì),例如除去乙醚中含有的少量乙醇。表6-1一些常用醇的物理性質(zhì)表名稱構(gòu)造式熔點/℃沸點/℃相對密度(20℃)溶解度g/100g水甲醇乙醇正丙醇正丁醇正戊醇正己醇正庚醇正辛醇正壬醇正癸醇正十二醇正十四醇正十六醇正十八醇CH3OHCH3CH2OHCH3(CH2)2OHCH3(CH2)3OHCH3(CH2)4OHCH3(CH2)5OHCH3(CH2)6OHCH3(CH2)7OHCH3(CH2)8OHCH3(CH2)9OHCH3(CH2)11OHCH3(CH2)13OHCH3(CH2)15OHCH3(CH2)17OH-97-115-126-90-78.5-52-34-15-5624384958.864.578.397.2118138156.51761952142282590.7930.7890.8040.8100.8170.8190.8220.8250.8270.829∞∞∞7.92.30.60.20.05不溶不溶不溶不溶不溶不溶2.醇的化學(xué)性質(zhì)醇分子中的C—O鍵和O—H鍵都是較強極性鍵,它對醇的性質(zhì)起著決定性的作用。此外由于羥基的影響使α、β碳上的氫也具有一定的活性,因此醇的化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在下列幾個部位。①
O—H鍵斷裂,氫原子被取代。②
C—O鍵斷裂,羥基被取代。③
α—H和β—H參加反應(yīng)。醇中含有與強電負性的氧成鍵的氫,預(yù)計它會呈現(xiàn)一定的酸性,O-H鍵的極性有利于把相當(dāng)正的氫作為離子而分離;另一方面,強電負性的氧易于容納所留下來的電子的負電荷。醇的酸性表現(xiàn)在和活潑金屬反應(yīng)生成氫氣,以及把弱酸性的烴從其鹽中置換出來。(1)醇的酸性相對酸性:相對堿性:烷基不僅使醇的酸性變得比水小,而且烷基越大,醇的酸性越小。醇的酸性比水弱,所以當(dāng)醇鈉遇水時立即水解?!咀h一議】將下列化合物按其酸性由強到弱排列成序。(2)羥基被鹵原子取代的反應(yīng)①與氫鹵酸的反應(yīng)醇與氫鹵酸反應(yīng)得到鹵代烴和水。HX的活潑次序為:HI
>
HBr
>
HCl利用醇和鹽酸作用的快慢,可以區(qū)別一、二、三級醇,所用試劑為ZnCl2+HCl所配成的溶液,稱為盧卡斯(Lucas)試劑,運用于鑒別六個碳以下的醇。因C6以下的醇溶于Lucas試劑,相應(yīng)的氯代烷則不溶。從出現(xiàn)渾濁所需要的時間可以衡量醇的反應(yīng)活性。實例:醇的活性為:烯丙醇、芐醇>3°R-OH>2°R-OH>1°R-OH不多于六個碳的醇,可以用盧卡斯(Lucas)試劑來檢驗醇的級別。Lucas試劑是濃鹽酸與無水氯化鋅的混合物。當(dāng)被檢驗的醇與之作用時,生成的氯代烷由于不溶于Lucas試劑,導(dǎo)致反應(yīng)體系出現(xiàn)混濁和分層的現(xiàn)象。在室溫下叔醇或烯丙醇與Lucas試劑立即反應(yīng)出現(xiàn)混濁現(xiàn)象;仲醇與Lucas試劑作用數(shù)分鐘后可出現(xiàn)混濁現(xiàn)象;而伯醇與Lucas試劑的反應(yīng)加熱下才漸漸有混濁現(xiàn)象。必須注意:(Ⅰ)烯丙醇、芐醇雖然是伯醇,但是性質(zhì)活潑,在室溫也能與盧卡斯試劑迅速反應(yīng)分層;(Ⅱ)六個碳以上的醇,因為能溶于水,故不能用盧卡斯試劑鑒別它們?!揪氁痪殹堪严铝谢衔锱cHX反應(yīng)的速率按由慢到快的順序排列。實驗室中為什么不能用丁醇與三溴化磷反應(yīng)制備正溴丁烷?【交流與討論】②與無機酰氯、亞硫酰氯反應(yīng)醇與三鹵化磷、亞硫酰氯反應(yīng)生成相應(yīng)的鹵代烷,收率好,副產(chǎn)物少,條件溫和,此法是將伯醇仲醇轉(zhuǎn)變?yōu)辂u代烷的非常好的方法。因為紅磷和溴或碘能很快作用生成PBr3,PI3。所以實際操作中往往是用紅磷和溴或碘代替PBr3或PI3。實例:醇和PCl3反應(yīng)比較復(fù)雜,它不被用來制備氯代烴。因它的副反應(yīng)很嚴重。尤其是和伯醇作用時,產(chǎn)物常常是亞磷酸酯而不是氯代物。PCl5制備氯代物,這個方法也不太好,仍有酯生成,一般磷酸酯很難被除清,因此影響產(chǎn)物的質(zhì)量。目前由醇(特別是伯醇)制備氯代物最常用是方法是用SOCl2作試劑。產(chǎn)物較純凈。此法用于氯代烷的制備,不僅反應(yīng)速度快、產(chǎn)率高(一般在90%左右),且副產(chǎn)物二氧化硫和氯化氫均為氣體,易與氯代烷分離。
(3)氧化和脫氫反應(yīng)檢查司機灑后駕車使用的是“呼吸分析儀”。駕車人呼出的氣體經(jīng)過呼吸分析儀,根據(jù)顏色的變化,便可判斷司機是否喝酒。你知道它的反應(yīng)原理嗎?由于羥基的影響,醇的α-氫原子比較活潑,容易被氧化。伯醇被氧化劑氧化時(如K2Cr2O7、KMnO4、濃HNO3等),先是生成醛,然后進一步被氧化,生成羧酸?!窘涣髋c討論】小貼士伯醇氧化:仲醇氧化:實例:叔醇的α-C上沒有氫原子,上述條件不能被氧化。在強烈氧化條件下,碳碳鍵斷裂生成小分子的氧化物,無實用價值。用催化脫氫的方法也可將醇氧化。在Cu、Ag等金屬催化作用下,醇經(jīng)高溫可失去兩個氫原子而生成相應(yīng)的醛和酮,此法可用于工業(yè)生產(chǎn)。實例:
(4)脫水反應(yīng)醇與濃硫酸共熱發(fā)生脫水反應(yīng),產(chǎn)物隨反應(yīng)條件及醇的類型而異。在較高溫度下,主要發(fā)生分子內(nèi)的脫水(消除反應(yīng))生成烯烴;而在較低溫度下,則發(fā)生分子間脫水生成醚
醇的脫水反應(yīng)表明,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)雖然是由分子的內(nèi)因決定的,但是在某些情況下,外因可以起決定性作用:同樣的反應(yīng)物,在不同條件下,可以得到不同的反應(yīng)產(chǎn)物。因此,無論是在實驗室還是在工業(yè)生產(chǎn)中,嚴格控制反應(yīng)條件,對于提高主產(chǎn)物的產(chǎn)率,意義十分重要。實例:脫水反應(yīng)機理:在脫水條件下,烯烴是揮發(fā)的,它從反應(yīng)混合物中被趕出,因此平衡反應(yīng)(3)移向右方。完成脫水反應(yīng)。關(guān)于醇的脫水,有正碳離子的形成,脫水反應(yīng)進行得多快,主要取決于正碳離子形成得多快,而這又取決于正碳離子的穩(wěn)定性。正碳離子的穩(wěn)定性取決于正電荷的分散,這由連接基團的推電子性或吸電子性所決定的。象在脫鹵化氫反應(yīng)中一樣,優(yōu)勢的產(chǎn)物是帶取代基較多的烯烴,即穩(wěn)定的烯烴。在脫水反應(yīng)中,穩(wěn)定性較大的烯烴是占優(yōu)勢的產(chǎn)物。此反應(yīng)服從扎依采夫(Saytzeff)規(guī)律。
(5)酯化反應(yīng)①硫酸酯生成十二醇的硫酸氫酯的鈉鹽是一種合成洗滌劑。醇與硫酸在不太高的溫度下作用得到硫酸氫酯。②硝酸酯生成甘油與濃硝酸及濃硫酸作用得到硝化甘油。硝化甘油進行加熱或撞擊,即猛烈分解,瞬間產(chǎn)生大量氣體而引起爆炸,因此硝化甘油可以用做炸藥。硝化甘油有擴張冠狀動脈的作用,在醫(yī)藥上用來治療心絞痛。醇與硝酸、亞硝酸作用生成相應(yīng)的酯。小貼士【練一練】寫出2-丁醇與下列試劑反應(yīng)得到的主要產(chǎn)物:(1)PBr3
(2)PCl5
(3)SOCl2
(4)Na(5)HBr
(6)Cu(加熱)(7)K2Cr2O7
+
H2SO4
(8)濃硫酸,170℃第一節(jié)醇四、丙三醇俗名甘油,是無色無臭有甜味的黏稠液體,沸點290℃,相對密度1.261,可與水混溶,也能溶于乙醇,但不溶于乙醚、氯仿等溶劑。甘油吸濕性強,能吸收空氣中的水分。丙三醇以酯的形式廣泛地存在于自然界中,油脂的主要成分是丙三醇的高級脂肪酸酯,丙三醇最初是油脂水解制肥皂時的副產(chǎn)物。近代工業(yè)上以丙烯為原料合成。甘油是重要的有機原料,廣泛用于軍工,化工和食品工業(yè)中,它可用于生產(chǎn)多種類型的樹脂,例如醇酸樹脂及甘油環(huán)氧樹脂等,它有強吸濕性,常用于印刷工業(yè)、煙草工業(yè)。在醫(yī)藥工業(yè)上用作軟膏調(diào)配劑及皮膚潤滑劑,它也是制備硝化甘油炸藥的原料。丙三醇的合成過程:五、醇的制法1.烯烴酸催化水合法四或五個碳原子的烯烴可以從石油裂化所得的混合物中分離出來。烯烴通過直接和水加成或和硫酸加成再水解,很容易轉(zhuǎn)變?yōu)榇迹@個方法只能得到按Markovnikov法則而形成的醇.實例:2.鹵代烴水解法伯和仲鹵代烴水解時時常需要堿溶液,叔鹵代烴用水就可以水解。實例:3.醛、酮、羧酸、酯的還原法醛、酮、羧酸和酯在不同條件下均可還原成相應(yīng)的醇。4.格氏試劑合成法主題2酚一、酚的分類【交流與討論】什么是酚?它的官能團是什么?通式怎么表示?最簡單的酚是什么物質(zhì)?
酚按照分子中所含羥基的數(shù)目不同分為一元酚、二元酚、三元酚等,二元酚以上的酚叫多元酚。二、酚的命名酚的命名,一般是在"酚"字前面加上芳環(huán)的名稱作母體,再加上其他取代基的名稱和位次。苯酚α-萘酚間甲苯酚鄰苯二酚對苯二酚間三苯酚三、酚的性質(zhì)【交流與討論】甲苯酚又叫甲酚,存在于煤焦油中,通常為鄰、間、對三種異構(gòu)體的混合物,俗稱煤酚。來蘇兒(Lysol)是47~53%的煤酚肥皂水溶液,在醫(yī)藥上用做消毒劑。你知道為什么來蘇兒可以殺菌嗎?1.酚的物理性質(zhì)除少數(shù)烷基酚為高沸點液體外,多數(shù)為固體,純酚一般沒有顏色,在空氣中易被氧氣氧化后帶紅色,甚至褐色。酚能溶于乙醇、乙醚及苯等有機溶劑,在水中的溶解度不大,但隨著酚中羥基的增多,水溶性增大。表6-2常見酚的物理常數(shù)名稱熔點/℃沸點/℃相對密度(20℃)溶解度g/100g水pka苯酚鄰甲苯酚間甲苯酚對甲苯酚鄰硝基苯酚間硝基苯酚對硝基苯酚2,4-二硝基苯酚2,4,6-三硝基苯酚鄰苯二酚間苯二酚對苯二酚1,2,3-苯三酚σ-萘酚43301135.544.59611411312210511017013394181191201201214194(9333Pa)279(分解升華)2452812863092791.55091.53611.54381.53121.57231.6041.5611.66249.32.52.32.60.21.41.60.561.445.1123862難9.8910.2010.1710.017.238.407.154.00.719.489.449.967.09.31酚是毒性很大的物質(zhì)??诜滤懒?30mg/kg體重。苯酚可使蛋白質(zhì)變性,有殺菌效力,曾用做消毒劑和防腐劑。苯酚有毒,可通過皮膚吸收進入人體引起中毒,現(xiàn)已不用作消毒劑。在飲用水中即使含有微量的酚也會有一股難聞的特異氣味。因此,為了保護人體健康,防止環(huán)境污染,防止自然生態(tài)被破壞,對含酚的污水,國家嚴格控制其含量,化工系統(tǒng)和煉焦工業(yè)的含酚廢水在排放前,必須加以處理。酚的殺菌能力隨羥基數(shù)目的增加而增加,苯酚經(jīng)烷基化或經(jīng)吸電子基團取代可增強其殺菌能力。酚可以發(fā)生締合,結(jié)構(gòu)不同,可發(fā)生分子間締合或分子內(nèi)締合。分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵溶解度的差異:水蒸汽蒸餾取決于于一個物質(zhì)在水的沸點時是否有相當(dāng)大的蒸氣壓;分子間氫鍵降低了蒸汽壓,這就阻止了間位和對位異構(gòu)體的水蒸汽蒸餾。2.酚的化學(xué)性質(zhì)酚羥基由于氧原子上未共用電子對參與了苯環(huán)的共軛,受到苯環(huán)的影響,在性質(zhì)上與醇羥基有明顯的差別,而苯環(huán)由于受到羥基的活化,比相應(yīng)的芳烴更容易發(fā)生親電取代反應(yīng)。苯酚結(jié)構(gòu):
(1)酚羥基的反應(yīng)【交流與討論】酚和醇都含有羥基,比較一下酚與醇的酸性誰強?如果在制備環(huán)已醇時有少量苯酚雜質(zhì),你能設(shè)計一個簡便方案除去雜質(zhì)嗎?①酸性酚比醇的酸性大,這是因為酚中的氧的給電子作用,使得電子向苯環(huán)轉(zhuǎn)移,氧氫之間的電子云密度降低,氫氧鍵減弱,易于斷裂,顯示出酸性。醇在一般情況下不與NaOH起反應(yīng),酚可以與氫氧化鈉反應(yīng)生成酚鈉,故酚可以溶于氫氧化鈉溶液中。不溶于水大多數(shù)酚的pKa=10。酸性比碳酸弱,將CO2通入酚鈉鹽的水溶液中,可以使酚重新游離出來。溶于水不溶于水溶于水當(dāng)酚的芳環(huán)上連有供電子基時,由于增加了酚羥基氧原子的電子云密度,使氫原子不易解離,其酸性比苯酚弱,取代基的供電子能力越強酸性越弱;反之,當(dāng)酚的芳環(huán)上連有吸電子基時,由于降低了酚羥基氧原子的電子云密度,使氫原子易于解離,其酸性比苯酚強,取代基吸電子能力越強,其酸性越強。苯酚鄰對位上的吸電子基越多,酸性越強。②與FeCl3的顯色反應(yīng)苯酚化合物所顯顏色化合物所顯顏色苯酚鄰苯二酚對苯二酚藍紫色深綠色暗綠色結(jié)晶對甲苯酚1,2,4-苯三酚1,2,3-苯三酚藍色藍綠色淡棕紅色不同酚與三氯化鐵反應(yīng)所顯的顏色大多數(shù)酚與三氯化鐵溶液作用能生成帶顏色的絡(luò)離子。不同的酚所產(chǎn)生的顏色不同,這種顏色反應(yīng),可作為酚的定性分析。藍紫色(絡(luò)離子)與三氯化鐵的顏色反應(yīng)并不限于酚,凡具有烯醇型結(jié)構(gòu)的化合物,都可發(fā)生這種顏色反應(yīng)。③成醚反應(yīng)酚醚不能由酚羥基間直接失水制備,必須用間接的方法。由酚鈉與鹵代烴或硫酸二烷基酯作用,實際上就是酚負離子作為親核試劑與鹵代烴反應(yīng)。實例:④酯的生成醇易與羧酸反應(yīng)生成酯,但酚不能直接和羧酸生成酯,需與酸酐或酰鹵作用生成酚酯。水楊酸乙酰水楊酸此反應(yīng)在醫(yī)藥上常用于制備“阿司匹林”,它是一種常用的解熱鎮(zhèn)痛藥。實例:
(2)芳環(huán)上的反應(yīng)酚中由于羥基的給電子作用,使得芳環(huán)上電子云密度增大,芳環(huán)的活性增大,容易發(fā)生親電取代反應(yīng),如:鹵代、硝化、磺化等①鹵代這個反應(yīng)很靈敏,極稀的苯酚溶液(10ug/g)也能與溴水生成沉淀,此反應(yīng)??捎米鞅椒拥蔫b別和定量測定。②硝化苯酚可被濃硝酸轉(zhuǎn)變成2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸),然而此硝化反應(yīng)伴隨有相當(dāng)程度的氧化反應(yīng)。為了獲得一硝基苯酚,必須使用稀硝酸,并須在低溫下反應(yīng);即使這樣,產(chǎn)率還是很低。③磺化酚的磺化反應(yīng),隨著反應(yīng)溫度不同,可得到不同的產(chǎn)物,繼續(xù)磺化可得二磺酸。二磺酸再硝化,可得2,4,6-三硝基苯酚,這是工業(yè)上制備苦味酸常用的方法。實例:④弗里德—克拉夫茨反應(yīng)酚容易進行弗里德—克拉夫茨反應(yīng),產(chǎn)物以對位產(chǎn)物為主。如果對位有取代基時,則生成鄰位產(chǎn)物。烷基化試劑常常是烯烴或醇,濃硫酸、磷酸或酸性離子交換樹脂為催化劑。(3)氧化反應(yīng)酚的活性高易被氧化,空氣也能使之氧化,苯酚與重鉻酸鉀及硫酸作用,生成苯醌。對苯醌(黃色)醌繼續(xù)氧化,碳環(huán)破裂,還能得到羧酸,產(chǎn)物為混合物。多元酸在堿性溶液中更易氧化。特別是兩個以上的羥基互為鄰、對位的多元酸最易氧化。主題3醚醚的通式R-O-RAr-O-ArAr-O-R醚分子中氧原子與兩個烴基相連,烴基可以是飽和烴基,不飽和烴基和芳基。醚不是線性分子,醚分子中的氧原子為sp3雜化,所以醚中的C-O-C形成110°的鍵角。醚是弱極性分子。醚分子中的氧可以和水形成氫鍵締合,因此在水中有一定的溶解度?!窘涣髋c討論】如何命名下列化合物?一、醚的分類第三節(jié)醚二、醚的命名1.普通命名法簡單醚一般用普通命名法,即按氧原子所連接的烴基命名。命名是在相應(yīng)的烷基前加“二”,后面加“醚”,“二”可以省略不寫,但不飽和醚及芳醚一般保留“二”字;混合醚命名時是將小的烴基寫在前,大的烴基寫在后,最后加上“醚”,“基”字可以省略。單芳基醚命名時,芳香烴基寫在前。乙醚苯甲醚2.系統(tǒng)命名法復(fù)雜的醚采用系統(tǒng)命名法,命名時選最長碳鏈為主鏈,含氧的較小碳鏈作為取代基,稱為烷氧基。環(huán)醚一般叫做環(huán)氧某烴或按雜環(huán)化合物命名的方法命名:1,2-環(huán)氧丙烷1,4-二氧六環(huán)3-甲氧基己烷3-乙氧基-1-丁烯三、醚的性質(zhì)1.醚的物理性質(zhì)醚的沸點比相應(yīng)分子量的醇低(正丁醇:117.3℃,乙醚:34.5℃)。其原因是由于醚分子中氧原子的兩邊均為烴基,沒有活潑氫原子,醚分子之間不能產(chǎn)生氫鍵。醚同相同碳原子的醇在水中的溶解度相近。因為醚分子中氧原子仍能與水分子中的氫原子生成氫鍵。如:乙醚與正丁醇在水中的溶解度都為8g/100mL。但是高級醚難溶于水。醚能溶解許多有機物,并且活性非常低,是良好的有機溶劑。一些醚的物理常數(shù)見表6-4。表6-4醚的物理常數(shù)名稱熔點/℃沸點/℃相對密度折光率甲醚乙醚丙醚異丙醚丁醚乙烯基乙醚二乙烯基醚苯甲醚二苯醚環(huán)氧乙烷1,2-環(huán)氧丙烷-141.5-116.2-112-85.89-95.3-115.3-101-37.526.84-110-104-24.934.590.568.7142.435.528155257.910.7333.90.6610.71370.7360.72410.76890.76300.7730.99611.07480.88240.85901.35261.38091.36791.39921.37741.39891.51791.57871.35971.30572.醚的化學(xué)性質(zhì)醚相當(dāng)穩(wěn)定,不易進行一般的化學(xué)反應(yīng),對堿、氧化劑、還原劑都很穩(wěn)定。由于C—O鍵為極性鍵,在一定的條件下,醚也能發(fā)生反應(yīng)。
(1)生成鹽醚都能溶解于冷的強酸中。由于醚鏈上的氧原子具有未共用電子對,能接受強酸中的H+而生成鹽,一旦生成即溶于冷的濃酸溶液中。烷烴不與冷的濃酸反應(yīng)也不溶于其中。所以用此反應(yīng)可區(qū)別烷烴和醚。鹽在濃酸中穩(wěn)定,在水中水解,醚即重新分出。利用此性質(zhì)可以將醚從烷烴或鹵代烴中分離出來。如:正戊烷和乙醚幾乎具有相同沸點,醚溶于冷濃硫酸中,正戊烷不溶于濃硫酸。把正戊烷和乙醚的混合液與冷濃硫酸混合,則得到兩個明顯的液層。
(2)醚鍵的斷裂在較高溫度下,強酸能使醚鏈斷裂,使醚鏈斷裂最有效的試劑是濃HI或HBr。烷基醚斷裂后生成鹵代烷和醇,而醇有可以進一步與過量的HX作用形成鹵代烷。實例:①混醚與HI反應(yīng)時,一般較小的烷基生成鹵代烷,較大的烷基生成醇。②帶有芳基的混醚與HI反應(yīng)時,通常生成鹵代烷和酚。這是因為氧原子和芳環(huán)之間的鍵由于p-π共軛結(jié)合得較牢,而烷基沒有這種效應(yīng)。為SN2反應(yīng),I-易進攻空間位阻小的碳原子。③兩個烴基都是芳基的醚,其醚鍵非常穩(wěn)定,不易斷裂,如二苯醚,可作為熱載體。
(3)醚的氧化低級醚在放置過程中,因為與空氣接觸,會慢慢地被氧化成過氧化物。乙醚的過氧化物是具有臭味的油狀液體,沸點比乙醚高,不揮發(fā)。過氧化物不穩(wěn)定,遇熱容易分解,發(fā)生強烈爆炸。因此,醚類化合物應(yīng)放在棕色玻璃瓶內(nèi)保存,在蒸餾醚之前,檢驗是否有過氧化物。在蒸餾醚時注意不要蒸干,以免發(fā)生爆炸事故。
檢驗醚中是否有過氧化物的方法,取少量乙醚,將碘化鉀的醋酸溶液(或水溶液)加入醚中,震蕩若有碘游離出來,(I-與過氧化物反應(yīng)生成I2),溶液顯紫色或棕紅色,就表明有過氧化物存在?;蛴昧蛩醽嗚F和硫氫化鉀(KCNS)混合物與醚振蕩,如有過氧化物存在,會顯紅色。
除去過氧化物的方法是在蒸餾以前,加入適量還原劑如5%的FeSO4于醚中,使過氧化物分解。為了防止過氧化物的形成,市售絕對乙醚中加有0.05ppm二乙基氨基二硫代甲酸鈉作抗氧化劑四、環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷在酸性堿性條件下易與含活潑氫的試劑發(fā)生反應(yīng)。環(huán)氧乙烷無色、氣體,b.p:11℃。能溶于水、乙醇、乙醚中。一般是把它保存在鋼筒(瓶)中。制備:五、醚的制法1.醇分子間脫水利用醇脫水制備醚。一級醇產(chǎn)量高,二級醇的產(chǎn)量很低,三級醇則只能得到烯烴。此法只適宜于制備低級的簡單醚。二元醇在酸(硫酸、磷酸、對甲基苯磺酸)作用下,通過控制可以在分子內(nèi)失水成環(huán)醚。2.威廉森合成法是制備混合醚的一個方便方法。總結(jié):Williamson反應(yīng)制備混合醚時,需要選擇合適的兩種結(jié)合試劑。①欲得到最好產(chǎn)率的混合二烴基醚,應(yīng)選擇伯鹵代烴與醇鈉反應(yīng),而不用仲或叔鹵代烴。②制備脂烴基芳基醚時,一定不要選用鹵素直接連在芳環(huán)的鹵代烴。3.不飽和烴與醇的反應(yīng)在強酸(如硫酸)或強酸性陽離子交換樹脂等催化下,烯烴可與醇發(fā)生反應(yīng)生成醚,這是甲基叔丁基醚的工業(yè)制法,它是無鉛汽油添加劑,可以提高汽油的辛烷值。任務(wù)訓(xùn)練6β-萘乙醚的制備一、工作任務(wù)β-萘乙醚的制備二、學(xué)習(xí)目標1.知識目標2.素質(zhì)目標3.能力目標(1)通過查找資料,了解反應(yīng)物的物性參數(shù);(2)懂得威廉森合成法制備混合醚的原理和方法。(1)會查找資料;(2)學(xué)會規(guī)范操作,樹立安全意識;(3)具有嚴肅認真的學(xué)習(xí)態(tài)度及認真仔細的工作態(tài)度。(1)掌握回流操作技術(shù);(2)能用重結(jié)晶法提純固態(tài)有機化合物。三、學(xué)習(xí)要求1.組長組織組員召開小組會議,領(lǐng)會學(xué)習(xí)目標,進行任務(wù)分工;2.結(jié)合所學(xué)的有機化學(xué)理論知識討論理解實驗原理;3.討論實驗安全事項。四、任務(wù)落實1.資料查詢、收集與整理。通過查閱資料,填寫下列表6-5。表6-5試劑及產(chǎn)品的基本物性參數(shù)名稱摩爾質(zhì)/(g/mol)熔點/℃沸點/℃密度/(g/cm3)水溶性β-萘酚β-萘乙醚溴乙烷2.實驗原理和材料(1)實驗原理主反應(yīng)副反應(yīng)(2)材料清單氫氧化鈉、無水乙醇、β-萘酚、溴乙烷、95%乙醇3.實驗方案設(shè)計(1)實驗裝置繪制普通回流裝置(2))實驗流程實驗關(guān)鍵步驟:組裝儀器→加料→加熱回流→抽濾→計算回收率。在50mL圓底
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