醫(yī)用有機(jī)化學(xué).第8、酚

1、Chemistry is a key of science 天 道 酬 勤醇 、酚、醚第8章本章要點(diǎn):醇和酚的結(jié)構(gòu)、分類和命名；醇和酚的化學(xué)性質(zhì)及其反應(yīng)機(jī)制；掌握醚和環(huán)氧化合物的結(jié)構(gòu)、命名和化學(xué)性質(zhì)；掌握醚鍵斷裂和環(huán)氧化合物開環(huán)反應(yīng)機(jī)制醇、酚和醚在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 。 學(xué)時(shí)：6 學(xué)時(shí)8.1醇醇的結(jié)構(gòu)、分類和命名 醇的物理性質(zhì) 醇的化學(xué)性質(zhì) 醇的鑒別和分析 醇在醫(yī)藥上的應(yīng)用 一、醇的結(jié)構(gòu) 羥基直接和碳原子相連，氧的雜化狀態(tài)是sp3不等性雜化，C-O-H的鍵角接近sp3雜化的角度。 如：甲醇中的C-O-H鍵角為108.9o，兩對(duì)未共用電子對(duì)分別位于兩個(gè)sp3雜化軌道中： C HHHOH108.9o二、

2、醇的分類根據(jù)羥基所連接的飽和碳原子類型，可將醇分為三類： 伯醇 (一級(jí)醇，1醇) 仲醇 (二級(jí)醇，2醇) 叔醇 (三級(jí)醇，3醇) 根據(jù)分子中所含羥基數(shù)目的多少，醇可分為一元醇、二元醇和多元醇： 一元醇二元醇多元醇含兩個(gè)以上羥基的醇統(tǒng)稱為多元醇。CH3CH2OHCH2CH2OHOHCH2CHOHOHCH2OH 根據(jù)羥基所連的烴基結(jié)構(gòu)不同分為飽和醇、不飽和醇和芳香醇 ： 乙醇（飽和醇） 烯丙醇（不飽和醇） 苯甲醇或芐醇（芳香醇） 兩個(gè)羥基在同一個(gè)碳原子上的二元醇稱為偕二醇。偕二醇結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，容易脫水變成羰基化合物： 羥基連在雙鍵上的醇稱為烯醇，烯醇通常也不穩(wěn)定，容易重排為羰基化合物： 三、醇的命

3、名 對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的醇通常用普通命名法命名。命名方法是在“醇”字前面加上烴基名稱構(gòu)成，通常省去“基”字。 CH3OH 甲醇 (CH3)2CHOH 異丙醇 CH3CH2CH2CH2OH 正丁醇 異丁醇 脂環(huán)醇的命名是由脂環(huán)烴基后加“醇”字構(gòu)成： 環(huán)己醇 環(huán)己六醇（肌醇） 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的醇用系統(tǒng)命名法命名，其原則為：選擇包含羥基所在碳原子的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈(不飽和一元醇的命名應(yīng)選擇包含羥基所在的碳原子及不飽和鍵在內(nèi)的最長(zhǎng)的碳鏈為主鏈)，主鏈的命名與普通命名法相同；主鏈從距羥基最近端開始編號(hào)；羥基的位置用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，置于母體醇名稱之前，不飽和鍵和其它取代基的位置、數(shù)目、名稱則依次寫在羥基位號(hào)之前。

4、2-甲基-1-丙醇 3-戊烯-1-醇 1-苯基乙醇 1,2,3-丙三醇（甘油） 四、醇的物理性質(zhì) 低級(jí)一元醇為無(wú)色中性液體，具有特殊的氣味和辛辣的味道；甲醇、乙醇和丙醇可與水以任意比例混溶；411個(gè)碳原子的醇為油狀粘稠液體，僅部分溶解于水;高級(jí)醇為無(wú)嗅、無(wú)味的蠟狀固體，幾乎不溶于水。 羥基與水分子之間的氫鍵 醇羥基之間的氫鍵五、醇的化學(xué)性質(zhì) 醇羥基的酸性 醇羥基的取代反應(yīng)脫水反應(yīng) 分子內(nèi)脫水 分子間脫水 無(wú)機(jī)含氧酸酯的生成醇的氧化和脫氫反應(yīng) 1.醇羥基的酸性 ROH + Na RONa + 1/2 H2 醇羥基的氫原子的活潑性比水的氫原子的活潑性低得多，所以，醇與活潑金屬的反應(yīng)速率比水與活潑金

5、屬的反應(yīng)速率小。 水的性質(zhì)相似，醇與活潑堿金屬或堿土金屬反應(yīng)也能放出氫氣。 各類醇與金屬鈉的反應(yīng)活潑性順序?yàn)椋?甲醇 伯醇 仲醇 叔醇 醇鈉的堿性比氫氧化鈉的堿性更強(qiáng)，只能在醇溶液中保存，醇鈉遇到水會(huì)立即與水反應(yīng)，游離出醇。 不同結(jié)構(gòu)醇鈉的堿性強(qiáng)弱次序是： 叔醇鈉 仲醇鈉 伯醇鈉 2.醇羥基的取代反應(yīng) 醇與氫鹵酸反應(yīng)，使CO鍵斷裂，羥基被鹵素所取代，生成鹵代烴。 R-OH + HXR-X + H2O不同氫鹵酸及不同醇的反應(yīng)活性順序?yàn)椋?HI HBr HCl 叔醇 仲醇 伯醇 在上述反應(yīng)中，活性最低的HCl在沒有催化劑的條件下只能與叔醇反應(yīng)，而與伯醇和仲醇很難發(fā)生反應(yīng)。伯醇和仲醇只有在無(wú)水氯化鋅

6、的催化下，才能與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)。在此條件下，伯醇與仲醇的反應(yīng)速率也有所不同。無(wú)水氯化鋅和濃鹽酸的混合物稱為L(zhǎng)ucas試劑。 Lucas試劑通常用來(lái)鑒別6個(gè)碳以下的伯醇、仲醇和叔醇。 叔醇與Lucas試劑在室溫下立即發(fā)生取代反應(yīng)，使溶液產(chǎn)生渾濁；仲醇一般需數(shù)分鐘后才有明顯的反應(yīng)現(xiàn)象；伯醇在室溫下放置一小時(shí)也觀察不到反應(yīng)現(xiàn)象。 醇與氫鹵酸的反應(yīng)是在酸催化下的親核取代反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)制與鹵代烴的親核取代反應(yīng)相似。根據(jù)醇的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)可按SN1或SN2機(jī)制進(jìn)行。 叔醇或烯丙醇的反應(yīng)主要按SN1機(jī)制進(jìn)行，有碳正離子中間體產(chǎn)生。 伯醇的取代主要按SN2機(jī)制進(jìn)行反應(yīng)，鹵素負(fù)離子的進(jìn)攻與質(zhì)子化羥基的斷裂一步完成。

7、 SN1機(jī)制：根據(jù)反應(yīng)條件不同，仲醇與氫鹵酸反應(yīng)既可按SN2機(jī)制進(jìn)行，也可按SN1機(jī)制進(jìn)行。 SN2機(jī)制3.脫水反應(yīng) 醇與濃酸共熱可發(fā)生脫水反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)條件的不同，醇脫水可按兩種方式進(jìn)行，即分子內(nèi)脫水和分子間脫水。 醇在濃H2SO4等濃酸的催化下加熱，分子內(nèi)脫去一分子水生成烯烴，此反應(yīng)也屬于消除反應(yīng)。不同醇的脫水活性的順序?yàn)椋菏宕?仲醇 伯醇 在濃H2SO4或濃H3PO4存在下，伯醇還可以進(jìn)行分子間脫水生成醚。 如果兩種不同的伯醇之間脫水，則得到三種醚的混合物。因此，這種方法只適合制備單醚，而不適合制備混醚。混醚的制備可利用伯鹵代烴與醇鈉反應(yīng)。 4.無(wú)機(jī)含氧酸酯的生成 醇與無(wú)機(jī)含氧酸（如硝酸

8、、亞硝酸、硫酸和磷酸等）之間脫水，也可生成相應(yīng)的無(wú)機(jī)酸酯。 ROH + HONO2 RONO2 + H2O 硝化甘油單磷酸酯 磷酸氫二烷基酯 磷酸三烷基酯 焦磷酸酯 三磷酸酯 5.醇的氧化和脫氫反應(yīng) 在有機(jī)反應(yīng)中，通常稱去氫或加氧的反應(yīng)為氧化反應(yīng)(oxidation)，稱加氫或脫氧的反應(yīng)為還原反應(yīng)(reduction)。 常用的氧化試劑:高錳酸鉀或重鉻酸鉀酸性溶液。 叔醇與羥基相連的碳上沒有氫原子，一般不被上述氧化劑所氧化。如果用更強(qiáng)的氧化條件，如與酸性高錳酸鉀一起加熱，可使叔醇氧化斷鏈，生成小分子氧化產(chǎn)物， 如果在無(wú)水的條件下使用CrO3-吡啶（C5H5N）配合物的CH2Cl2溶液氧化伯醇，

9、可以使氧化反應(yīng)停留在生成醛的階段。CrO3-吡啶配合物的CH2Cl2溶液被稱為Sarrett試劑（也稱Collins試劑）。 六、醇的鑒別和分析 醇羥基可用多種方法進(jìn)行鑒別。 醇的活潑氫可以被金屬鈉所置換，放出氫氣 ；伯醇和仲醇能被氧化劑所氧化，而叔醇通常不能被氧化 ；用lucas試劑還能區(qū)別伯醇、仲醇和叔醇 ；對(duì)于一些特殊結(jié)構(gòu)的醇，可通過其獨(dú)特的反應(yīng)加以識(shí)別 。多元醇的特性 分子中含兩個(gè)羥基以上的多元醇具有一元醇的所有性質(zhì)，此外，兩個(gè)羥基連在相鄰兩個(gè)碳原子上的鄰二醇類化合物還具有一些一元醇所不具有的特性。 鄰二醇可與氫氧化銅形成配合物，使氫氧化銅沉淀溶解，變?yōu)榻{藍(lán)色溶液。此反應(yīng)是鄰二醇類化合

10、物的特有反應(yīng). 鄰二醇類化合物可被過碘酸(HIO4)所氧化，使鄰二羥基之間的碳-碳鍵發(fā)生斷裂，生成醛、酮或羧酸類化合物。 2-甲基-2,3-丁二醇被過碘酸氧化，生成乙醛和丙酮. 丙三醇（甘油）經(jīng)2mol HIO4氧化，可得2mol甲醛和1 mol甲酸。 練習(xí)：命名完成反應(yīng)式1,2-二苯基-2-丙醇8.2酚酚的結(jié)構(gòu)、分類和命名 酚的物理性質(zhì) 酚的化學(xué)性質(zhì) 酚在醫(yī)藥上的應(yīng)用 一、酚的結(jié)構(gòu)酚羥基中氧原子呈sp2雜化狀態(tài)，氧原子上的兩對(duì)未共用電子對(duì)中，一對(duì)處于sp2雜化軌道，另一對(duì)處于未雜化的p軌道中，p軌道中的未共用電子對(duì)與苯環(huán)的大鍵形成p-共軛體系： 二、酚的分類根據(jù)芳烴基的不同 ，酚可分為苯酚和

11、萘酚等 ；根據(jù)芳環(huán)上含羥基的數(shù)目不同，可分為一元酚、二元酚和三元酚等，含兩個(gè)以上羥基的酚稱為多元酚。 三、酚的命名 簡(jiǎn)單酚的命名，通常以酚為母體。多元酚及取代酚通常用鄰、間、對(duì)(o-、m-、p-)標(biāo)明取代基的位置，也可用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，并采取最小編號(hào)原則 。苯酚 - 萘酚 - 萘酚 鄰苯二酚(兒茶酚) 對(duì)苯二酚 (氫醌) 均苯三酚 鄰羥基苯甲酸 (水楊酸) 2,4,6-三硝基苯酚 (苦味酸) 甲酚（鄰、間、對(duì)三種異構(gòu)體的混合物）的皂溶液俗稱來(lái)蘇兒(Lysol)，也稱煤酚皂液，在臨床上用作消毒劑。 鄰甲苯酚 間甲苯酚 對(duì)甲苯酚 四、酚的物理性質(zhì) 酚類化合物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)比芳烴高 ;室溫下大多數(shù)酚為

12、結(jié)晶性固體，只有少數(shù)烷基酚(如甲酚)為高沸點(diǎn)的液體 ;酚類化合物在水中有一定溶解度，并且隨著分子中羥基數(shù)目的增多，溶解度增大 ;酚通?？扇苡谝掖?、乙醚、苯等有機(jī)溶劑。 五、酚的化學(xué)性質(zhì) 酚羥基的酸性 酚的氧化反應(yīng)酚的鑒別反應(yīng) 與三氯化鐵的顯色反應(yīng) 酚與溴水的反應(yīng) 1.酚羥基的酸性 酚羥基中氧上的未共用電子對(duì)與苯環(huán)形成p-共軛，使羥基的O-H鍵極性增大，酚羥基上的氫更容易電離，因此，酚的酸性比醇強(qiáng)很多，但仍屬于弱酸(苯酚的pKa9.96)。 酚本身水溶性不大，但酚能與氫氧化鈉反應(yīng)生成酚鈉而溶于水，而醇不溶于氫氧化鈉。 生成的酚鈉遇酸可游離出苯酚，從水中析出使溶液產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象。 苯酚的酸性比碳酸(

13、pKa6.35)弱，因此，向苯酚鈉溶液中通入二氧化碳時(shí)，能使苯酚游離出來(lái)。 由此可見，酚不能溶解于碳酸氫鈉溶液中。利用酚能溶解于氫氧化鈉溶液而不溶解于碳酸氫鈉溶液中的特性可區(qū)別和分離醇、酚與羧酸。 苯環(huán)上連有取代基的酚，其酸性可增強(qiáng)或減弱，主要取決于取代基的性質(zhì)、數(shù)目和位置。若苯環(huán)上連有吸電子基團(tuán)，酚的酸性增強(qiáng)，尤其是吸電子基團(tuán)連在羥基的鄰位和對(duì)位時(shí)作用更明顯。 2.酚的氧化反應(yīng) 酚比醇更容易被氧化，空氣中的氧就可以將酚慢慢氧化，氧化產(chǎn)物很復(fù)雜。 多元酚就更容易被氧化，氧化產(chǎn)物也是醌類化合物 對(duì)苯醌在亞硫酸的水溶液中很容易被還原成對(duì)苯二酚。3.酚的鑒別反應(yīng) a.酚與溴水的反應(yīng) 由于羥基是鄰對(duì)位

14、定位基，使苯環(huán)活化，因此，酚的親電取代反應(yīng)更容易進(jìn)行。常用此反應(yīng)檢驗(yàn)苯酚及某些酚類化合物。 b.與三氯化鐵的顯色反應(yīng) 羥基與雙鍵碳原子直接連接的烯醇式結(jié)構(gòu)(C=C-OH)能與三氯化鐵水溶液起顏色反應(yīng) 大多數(shù)酚也能發(fā)生三氯化鐵顯色反應(yīng)，通常生成紅、綠、藍(lán)、紫等各種顏色。苯酚、間苯二酚、1，3，5-苯三酚顯藍(lán)紫色；對(duì)苯二酚顯暗綠色；1，2，3-苯三酚顯棕紅色。此顯色反應(yīng)可以用來(lái)鑒別含游離酚羥基的化合物。酚在醫(yī)藥上的應(yīng)用-麝香草酚 化學(xué)名為5-甲基-2-異丙基苯酚 ；又名百里香酚，存在于某些植物的香精油中 ；醫(yī)藥中作為防腐劑、消毒劑和驅(qū)蟲劑。 酚在醫(yī)藥上的應(yīng)用-丹皮酚又稱牡丹酚，化學(xué)名為2-羥基-4

15、-甲氧基苯乙酮 ;中藥徐長(zhǎng)卿和牡丹皮中的有效成分之一，具有鎮(zhèn)靜作用 。酚在醫(yī)藥上的應(yīng)用-維生素E 維生素E俗稱生育酚; 是人體內(nèi)的重要抗氧劑;有一定的抗衰老作用;臨床上常用維生素E治療先兆流產(chǎn)和習(xí)慣性流產(chǎn) ; 練習(xí)：命名將下列化合物按酸性由強(qiáng)到弱排列 3-甲基-5-甲氧基酚OHOHNO2OHCH3OHCH3NO2OHNO2NO2醚可以看成是醇或酚分子中羥基的氫原子被烴基取代而成的化合物結(jié)構(gòu)通式 R-O-R、Ar-O-R或Ar-O-Ar，C-O-C鍵稱為醚鍵-醚的官能團(tuán)。環(huán)氧化合物是指含有三元環(huán)的醚及其衍生物。8.3醚和環(huán)氧化合物一、醚的結(jié)構(gòu)sp3雜化sp3雜化軌道上的孤對(duì)電子分類根據(jù)兩個(gè)烴基是

16、否相同，分為單醚和混醚按烴基種類，分為脂肪醚和芳香醚如果氧原子與烴基連成環(huán)則為環(huán)醚分子中含有多個(gè)氧原子的大環(huán)則為冠醚。二、醚的分類（二）乙醚 二乙烯基醚 二苯醚 三、醚的命名甲乙醚 苯甲醚 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醚2-甲基-3-甲氧基丁烷 對(duì)-甲氧基甲苯 2-乙氧基乙醇 環(huán)醚可以稱為環(huán)氧某烷，也可按雜環(huán)化合物的名稱命名 環(huán)氧化合物的普通命名法還可稱為氧化某烯。環(huán)氧乙烷1,4-二氧六環(huán)四氫呋喃 （二噁烷） 氧化乙烯氧化丙烯 方法1 將環(huán)氧化合物的母體命名為環(huán)氧乙烷，三元環(huán)中的氧原子編號(hào)為1，兩個(gè)碳原子依次編號(hào) 2-甲基環(huán)氧乙烷 2-乙基環(huán)氧乙烷 2,3-二甲基環(huán)氧乙烷方法2 環(huán)氧化合物命名為環(huán)氧某烷，并標(biāo)明

17、與氧原子成環(huán)的碳原子的位置 。1,2-環(huán)氧丙烷 1,2-環(huán)氧丁烷 2,3-環(huán)氧丁烷 其衍生物的系統(tǒng)命名，方法有二：冠醚 按分子中原子總數(shù)（X）和氧原子數(shù)（Y），稱為X-冠-Y18-冠-6 四、醚的物理性質(zhì) 自學(xué)并回答下列問題：醚與醇是同分異構(gòu)體，為什么相對(duì)分子質(zhì)量相同的兩種物質(zhì)沸點(diǎn)相差很大？ 醚的溶解性如何？五、醚的化學(xué)性質(zhì)醚是十分穩(wěn)定的化合物，穩(wěn)定性僅次于烷烴。醚不能與堿、還原劑、氧化劑或活潑金屬反應(yīng)，只能在強(qiáng)酸條件下發(fā)生反應(yīng)。1. 鹽的生成該性質(zhì)可用于醚的純化，用于和烷烴、鹵代烴等的區(qū)別。 2.醚鍵的斷裂醚與濃強(qiáng)酸（如HX）共熱，醚鍵斷裂生成鹵代烴和醇如果HX過量，生成的醇可進(jìn)一步反應(yīng)生成

18、鹵代烴氫鹵酸的反應(yīng)活性 : HIHBrHCl問題：下列反應(yīng)首先生成哪一種碘代烷？ 混合醚與HX反應(yīng)時(shí)，通常是較小的烴基先生成鹵代烴，較大的烴基生成醇；含有苯基的混合醚與氫鹵酸反應(yīng)時(shí)，總是生成酚和鹵代烴，二苯基醚則不被氫鹵酸分解。 醚鍵的斷裂屬于親核取代反應(yīng)機(jī)理，是SN1還是SN2取決于醚的結(jié)構(gòu)。 問題：為什么芳香醚中苯基與醚鍵氧的C-O鍵不易斷裂？醚鍵斷裂的應(yīng)用測(cè)定有機(jī)分子中甲氧基的含量 ，該測(cè)定方法稱為Zeisel法。3 . 過氧化物的形成課后自學(xué)并回答：為什么蒸餾乙醚時(shí)要避免蒸干 ？如何檢查并除去醚中的過氧化物？ 4. 環(huán)氧化合物的開環(huán)反應(yīng) 4.1環(huán)氧乙烷的開環(huán)反應(yīng)制備比試劑本身多兩個(gè)碳的伯醇，是延長(zhǎng)碳鏈的方法之一。環(huán)氧乙烷在酸或堿催化下的開環(huán)反應(yīng)都是親核反應(yīng)機(jī)制 酸催化下，形成質(zhì)子化環(huán)氧乙烷，提高了環(huán)碳原子的正電性，利于親核試劑的進(jìn)攻而發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。 堿性催化下，增強(qiáng)了試劑的親核性而使開環(huán)反應(yīng)易