醚和環(huán)氧化合物2ppt課件

1、第八章第八章 醚和環(huán)氧化合物醚和環(huán)氧化合物第八章 醚和環(huán)氧化合物 醚醚 (ethers) 是兩個烴基經(jīng)過氧原子銜接是兩個烴基經(jīng)過氧原子銜接起來的化合物。環(huán)氧化合物起來的化合物。環(huán)氧化合物(epoxides)指氧指氧原子和碳原子結合成的環(huán)狀化合物。原子和碳原子結合成的環(huán)狀化合物。 第八章第八章 醚和環(huán)氧化合物醚和環(huán)氧化合物 OOOOCH3CH2OCH2CH3OHHHH上頁上頁下頁下頁首頁首頁OOCHCH3 3OOCHCH3 3OCH3H3C.112第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (一、構造和命名) 第一節(jié)第一節(jié) 醚醚 一、醚的構造和命名一、醚的構造和命名 l 醚的通式：醚的通式：R-O-R、

2、Ar-O-R 或或 Ar-O-Ar l 醚鍵中的氧為醚鍵中的氧為sp3雜化，鍵角約為雜化，鍵角約為110 l 醚的官能團為醚鍵醚的官能團為醚鍵 上頁上頁下頁下頁首頁首頁CCO 在醚的分子中在醚的分子中, 與氧原子相連的兩個烴基一樣與氧原子相連的兩個烴基一樣時為單醚；兩個烴基不同時為混醚；兩個烴基中有時為單醚；兩個烴基不同時為混醚；兩個烴基中有一個或兩個是芳香烴基的為芳香醚。氧原子和碳原一個或兩個是芳香烴基的為芳香醚。氧原子和碳原子結合成的環(huán)狀化合物，通常稱為環(huán)醚。子結合成的環(huán)狀化合物，通常稱為環(huán)醚。 第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (一、構造和命名) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁O單醚單醚 C

3、2H5OC2H5 C6H5OC6H5 (二二)乙醚乙醚 二苯醚二苯醚混醚混醚 CH3OC2H5 C6H5OCH3 甲乙醚甲乙醚 苯甲醚苯甲醚 環(huán)醚環(huán)醚 簡單的醚常用普通命名法命名：簡單的醚常用普通命名法命名：“A基基B基醚?；?。單醚普通省略單醚普通省略“二字?；烀寻聪刃『蟠蠖帧；烀寻聪刃『蟠?先芳基后脂先芳基后脂基陳列烴基。英文命名那么按字母順序陳列烴基。基陳列烴基。英文命名那么按字母順序陳列烴基。CH3CH3OO 二甲基醚二甲基醚(甲醚甲醚) 二苯基醚二苯基醚(苯醚苯醚)(dimethyl ether or methyl ether) (diphenyl ether) C(CH3)3OC

4、H3CH(CH3)2O甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚(甲叔丁醚甲叔丁醚) 苯基異丙基醚苯基異丙基醚(苯異丙醚苯異丙醚) (methyl tertiary butyl ether) (isopropyl phenyl ether)第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (一、構造和命名) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 構造復雜的醚可用系統(tǒng)命名法：將醚鍵所銜接的構造復雜的醚可用系統(tǒng)命名法：將醚鍵所銜接的2個個烴基中碳鏈較長的烴基作母體，稱烴基中碳鏈較長的烴基作母體，稱“某烴氧基某烴。某烴氧基某烴。CH3CH2CH2CHCH3OCH3HO CH2CH2OC2H52-甲氧基戊烷甲氧基戊烷(2-methoxypent

5、ane) 環(huán)醚多用俗名。環(huán)醚多用俗名。 OOO四氫呋喃四氫呋喃(tetrahydrofuran) 1,4-二氧六環(huán)二氧六環(huán) (1,4-dioxane) 2-乙氧基乙醇乙氧基乙醇(2-ethoxyethanol)第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (一、構造和命名) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (二、醚的物理性質) 二、醚的物理性質二、醚的物理性質 C2H5-O-C2H5n-C5H10 n-C4H9OH分分子子量量沸沸點點()水水溶溶度度(g/100g水水)7472747234.536.1117.765.47.57.9互互溶溶C2H5-O-C2H5n-C5H10

6、n-C4H9OH分分子子量量沸沸點點()水水溶溶度度(g/100g水水)7472747234.536.1117.765.47.57.9互互溶溶 1. 醚分子中沒有直接與氧相連的氫醚分子中沒有直接與氧相連的氫, 故不會構成分子故不會構成分子間氫鍵間氫鍵, 沸點比相對分子質量一樣的醇為低沸點比相對分子質量一樣的醇為低, 而與相應的烷而與相應的烷烴接近。烴接近。 2. 醚分子中的氧在一定程度上可與水構成氫鍵，故水醚分子中的氧在一定程度上可與水構成氫鍵，故水溶性與相對分子質量一樣的醇相近而比烷烴為大。溶性與相對分子質量一樣的醇相近而比烷烴為大。上頁上頁下頁下頁首頁首頁COCCOC 第八章 醚和環(huán)氧化合

7、物 第一節(jié) 醚 (三、醚的化學性質) 三、醚的化學性質三、醚的化學性質 醚較穩(wěn)定，其穩(wěn)定性僅次于烷烴。醚不能與醚較穩(wěn)定，其穩(wěn)定性僅次于烷烴。醚不能與強堿、稀酸、氧化劑、復原劑或活潑金屬反響。強堿、稀酸、氧化劑、復原劑或活潑金屬反響。但在一定條件下也可發(fā)生反響，反響與醚氧原子但在一定條件下也可發(fā)生反響，反響與醚氧原子上的孤電子對有關。上的孤電子對有關。CH3CH2CH2CH3O+ H2SO4CH3CH2CH2CH3OHHSO4上頁上頁下頁下頁首頁首頁R OHSO4H+ H2OH3OHSO4+RR O R +例：例：冷冷濃濃H2SO4C2H5OC2H5n-C5H12乙乙醚醚溶溶解解，呈呈一一相相戊

8、戊烷烷不不溶溶解解，分分層層第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (三、醚的化學性質) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁二醚鍵的斷裂二醚鍵的斷裂 在加熱條件下在加熱條件下, 醚與氫鹵酸反響，醚鍵斷裂，生醚與氫鹵酸反響，醚鍵斷裂，生成醇和鹵代烷，生成的醇可進一步與過量的氫鹵酸成醇和鹵代烷，生成的醇可進一步與過量的氫鹵酸反響。濃的反響。濃的HI是最有效的分解醚的試劑。是最有效的分解醚的試劑。 CH3CH3O+ HICH3I + CH3OHHICH3I + H2O 通常是較小的烴基生成鹵代烴通常是較小的烴基生成鹵代烴,較大的烴基生成醇較大的烴基生成醇(芳基芳基那么生成酚那么生成酚);假設為假設為R-OCH3與

9、與HI作用作用, 那么可定量地生成那么可定量地生成CH3I。O CH3 + HIO H + CH3I第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (三、醚的化學性質) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁OH(H3C)2HCC+CH3HH 醚鍵斷裂反響屬于親核取代反響醚鍵斷裂反響屬于親核取代反響, 通常伯烷基醚易按通常伯烷基醚易按SN2機制進展機制進展, 叔叔烷基醚易按烷基醚易按SN1機制進展。機制進展。 O(H3C)2HCCCH3HHH-II -SN2CH3CHOH ICH2CH3CH3第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (三、醚的化學性質) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁(三三) 過氧化物的生成過氧化物的生成 烷基醚

10、在空氣中久置，烷基醚在空氣中久置，-碳上的氫可碳上的氫可被氧化被氧化, 生成醚的過氧化物。生成醚的過氧化物。 CH3CH2O CH2CH3+ O2CH3CH2OO OCHCH3H乙醚乙醚 過氧化乙醚過氧化乙醚 l過氧化醚受熱易分解爆炸，蒸餾醚時應防止蒸干過氧化醚受熱易分解爆炸，蒸餾醚時應防止蒸干第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (三、醚的化學性質) l過氧化醚的檢驗：酸性碘化鉀過氧化醚的檢驗：酸性碘化鉀-淀粉試紙淀粉試紙l過氧化醚的除去：復原劑硫酸亞鐵或亞硫酸鈉過氧化醚的除去：復原劑硫酸亞鐵或亞硫酸鈉 上頁上頁下頁下頁首頁首頁四、冠醚四、冠醚 (crown ether) 冠醚冠醚 是分子中含

11、有多個是分子中含有多個 OCH2CH2 構造構造單元的大環(huán)多醚單元的大環(huán)多醚, 因其立體構造像王冠因其立體構造像王冠, 故稱冠醚。故稱冠醚。18-冠冠-6 (18-crown-6) 12-冠冠-4 (12-crown-4) 冠醚的命名以冠醚的命名以 “ x-冠冠-y 表示，表示，x 代表構成代表構成環(huán)的碳和氧原子總數(shù)環(huán)的碳和氧原子總數(shù), y 代表環(huán)中的氧原子數(shù)。代表環(huán)中的氧原子數(shù)。 OOOOOOOOOO第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (四、冠醚) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 冠醚分子當中有一個空穴。只需與此空穴大小冠醚分子當中有一個空穴。只需與此空穴大小適宜的適宜的Mn+才干進入空穴內(nèi)，從而

12、對金屬離子具有才干進入空穴內(nèi)，從而對金屬離子具有較高的絡合選擇性。例如較高的絡合選擇性。例如 18-crown-6 只可與只可與K+絡絡合。因此冠醚合。因此冠醚 可用來分別及測定某些金屬離子?？捎脕矸謩e及測定某些金屬離子。K+OOOOOK+OOOOOOK+OOOOOOO第八章 醚和環(huán)氧化合物 第一節(jié) 醚 (四、冠醚) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)氧化合物環(huán)氧化合物 第八章 醚和環(huán)氧化合物 第二節(jié) 環(huán)氧化合物 H2CCH2OH2CCH2OO一、環(huán)氧化合物的構造與命名一、環(huán)氧化合物的構造與命名 OCC61.610559.2o149pm147pm上頁上頁下頁下頁首頁首頁第八章 醚和環(huán)氧化

13、合物 第二節(jié) 環(huán)氧化合物 (二、開環(huán)反響) 二、環(huán)氧化合物的開環(huán)反響二、環(huán)氧化合物的開環(huán)反響 環(huán)氧化物分子中存在張力很大的三員氧環(huán)，化環(huán)氧化物分子中存在張力很大的三員氧環(huán)，化學性質活潑。在酸堿催化下與親核試劑能進展開環(huán)學性質活潑。在酸堿催化下與親核試劑能進展開環(huán)反響反響(opening of ring reaction) 。Y = X, CN, OH, OR, OAr, SH, CH3CHCH2O HYCH3CHCH2YOHCH3CHCH2YOH上頁上頁下頁下頁首頁首頁(一一) 酸催化開環(huán)反響酸催化開環(huán)反響 在稀酸條件下，環(huán)氧化合物的環(huán)被在稀酸條件下，環(huán)氧化合物的環(huán)被翻開，生成相應的加成產(chǎn)物。

14、翻開，生成相應的加成產(chǎn)物。OH+, H2OH2CCH2OH OH乙乙二二醇醇HClH2CCH2OH Cl2-氯氯乙乙醇醇H+, CH3OHH2CCH2OH OCH32-甲甲氧氧基基乙乙醇醇第八章 醚和環(huán)氧化合物 第二節(jié) 環(huán)氧化合物 (二、開環(huán)反響) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁 非對稱的環(huán)氧化合物在酸催化下進展開非對稱的環(huán)氧化合物在酸催化下進展開環(huán)反響時環(huán)反響時, 親核試劑主要進攻取代基較多的親核試劑主要進攻取代基較多的環(huán)氧碳原子。環(huán)氧碳原子。 H3C -HC C H2OC H3C H -C H2O HC lH C l+C H3C H -C H2C lO H+9 0 %1 0 %H3C -HC C

15、 H2OH3C -HC C H2OC H3C H -C H2O HC lC H3C H -C H2O HC lH C l+H C l+C H3C H -C H2C lO H+C H3C H -C H2C lO H+9 0 %1 0 % 2-甲基環(huán)氧乙烷甲基環(huán)氧乙烷 2-氯氯-1-丙醇丙醇 1-氯氯-2-丙醇丙醇 H3C -HC C H2OC H3C H -C H2O HC lH C l+C H3C H -C H2C lO H+9 0 %1 0 %H3C -HC C H2OH3C -HC C H2OC H3C H -C H2O HC lC H3C H -C H2O HC lH C l+H C l

16、+C H3C H -C H2C lO H+C H3C H -C H2C lO H+9 0 %1 0 %第八章 醚和環(huán)氧化合物 第二節(jié) 環(huán)氧化合物 (二、開環(huán)反響) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁(二二) 堿催化開環(huán)反響堿催化開環(huán)反響 環(huán)氧化合物在強堿作用下環(huán)氧化合物在強堿作用下, 環(huán)環(huán)被翻開，生成相應的加成產(chǎn)物。被翻開，生成相應的加成產(chǎn)物。 OH2CCH2OH OH乙乙二二醇醇H2CCH2OH NH2H2CCH2OH OCH32-甲甲氧氧基基乙乙醇醇OH , H2ONH32-氨氨基基乙乙醇醇 CH3ONaCH3OH第八章 醚和環(huán)氧化合物 第二節(jié) 環(huán)氧化合物 (二、開環(huán)反響) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁

17、 非對稱的環(huán)氧化合物在堿性條件或用強親核非對稱的環(huán)氧化合物在堿性條件或用強親核試劑進展開環(huán)反響時，親核試劑主要進攻取代基試劑進展開環(huán)反響時，親核試劑主要進攻取代基較少的環(huán)氧碳原子位阻小的碳原子。較少的環(huán)氧碳原子位阻小的碳原子。 OH2C CHCH3+ CH3OHCH3OCH2CHCH3CH3ONaOH1-甲氧基甲氧基-2-丙醇丙醇 CH2CH2OCH3CH2CH2CH2O-H2OCH3CH2CH2CH2OH烴烴氧氧負負離離子子中中間間體體1-丁丁醇醇 (82%)CH3CH2MgBr25第八章 醚和環(huán)氧化合物 第二節(jié) 環(huán)氧化合物 (二、開環(huán)反響) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁第八章 醚和環(huán)氧化合物

18、第二節(jié) 環(huán)氧化合物 (二、開環(huán)反響) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁OCH3CH2HH三、環(huán)氧化合物開環(huán)反響機制三、環(huán)氧化合物開環(huán)反響機制 第八章 醚和環(huán)氧化合物 第二節(jié) 環(huán)氧化合物 (三、開環(huán)反響機制) 1. 酸催化開環(huán)反響機制酸催化開環(huán)反響機制 環(huán)氧化合物的開環(huán)反響屬于親核取代反響。酸性條件下環(huán)氧化合物的開環(huán)反響屬于親核取代反響。酸性條件下, 首首先生成質子化環(huán)氧化合物先生成質子化環(huán)氧化合物(protonated epoxide), 然后親核試劑進然后親核試劑進攻質子化環(huán)氧化合物攻質子化環(huán)氧化合物, 質子化環(huán)氧化合物迅速開環(huán)生成產(chǎn)物。質子化環(huán)氧化合物迅速開環(huán)生成產(chǎn)物。 COCH+H+COCNuCOHCNu上頁上頁下頁下頁首頁首頁ClOCH3CH2HHCH3CH2HClOH 堿催化的開環(huán)反響堿催化的開環(huán)反響, 是親核試劑直接進攻環(huán)氧化是親核試劑直接進攻環(huán)氧化合物本身合物本身, 而不是先生成質子化環(huán)氧化合物而不是先生成質子化環(huán)氧化合物, 因此開環(huán)因此開環(huán)需求在強堿條件下或強親核試劑。需求在強堿條件下或強親核試劑。 2. 堿催化開環(huán)反響機制堿催化開環(huán)反響機制 COCNuCOCNu+第八章 醚和環(huán)氧化合物 第二節(jié) 環(huán)氧化合物 (三、開環(huán)反響機制) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁OH3CH3COCH3H3CH3COOCH