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第二节 醇 酚
第三章 烃的衍生物
卤代烃
醇 酚
醛 酮
羧酸 羧酸衍生物
有机合成
资 料 卡 片
在日常生活中,我们看到有些人喝酒后,会产生脸部变红、呕吐、昏迷等醉酒症状;有些人喝了一定量的酒,却并不会出现上述症状。这是什么原因造成的呢?
酒精在人体内的代谢主要靠两种酶:一种是乙醇脱氢酶,另一种是乙醛脱氢酶。乙醇脱氢酶使乙醇氧化交成乙醛,而乙醛脱氢酶能使乙醛氧化为乙酸。乙酸参与体内代谢,转化为二氧化碳和水排出体外。人体内若是具备这两种酶,就能较快地分解酒精。一般人的体内都有乙醇脱氢酶,但不少人缺少乙醛脱氢酶,这使体内的乙醛不易被氧化为乙酸,从而让人脸部甚至体表毛细血管扩张充血,并产生其他醉酒症状。
①CH3OH
③CH3CHCH3
OH
OH
CH3
⑥
②CH2CH2CH3
OH
CH2OH
⑤
OH
⑦
甲醇
1-丙醇
2-丙醇
苯酚
苯甲醇
邻甲基苯酚
环己醇
烃分子中的氢原子被羟基取代可衍生出含羟基的化合物。如:
⑨CH2=CHCH2OH
④
OH
⑧
乙二醇
丙烯醇
①—OH不能连在不饱和C原子上
CH2=CH-OH(乙烯醇) CH3CHO(乙醛)
②同一个C原子上,连有两个或多个—OH的醇不稳定,能发生分子内脱水
醇:
羟基与饱和碳原子相连的化合物
注意
酚:
羟基与苯环直接相连而形成的化合物
1、醇的分类
一、醇
羟基数目
一元醇
CH3OH 甲醇
乙二醇
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CHOH
CH2OH
丙三醇
烃基是否饱和
烃基中是否含苯环
饱和醇
不饱和醇
脂肪醇
芳香醇
多元醇
二元醇
CH2=CHCH2OH
OH
CH3OH
CH2OH
CH2OHCH2OH
CH2OHCHOHCH2OH
②饱和多元醇的通式:
R-OH
简写为:
CnH2n+2Om
CH2-OH
CH2-OH
CH2-OH
CH2-OH
CH-OH
①饱和一元醇的通式:
CnH2n+1OH或CnH2n+2O
C2H6O2
C3H8O3
CH3CH2OH
CH3OH
CH3CH2CH2OH
CH4O
C2H6O
C3H8O
烷烃分子中的一个氢原子被一个羟基取代产生的化合物叫饱和一元醇。
烷烃分子中的多个氢原子被多个羟基取代产生的化合物叫饱和多元醇。
2、醇的命名
①选主链——选取含羟基的最长的碳链为主链,称某醇
②编位次——编号时,从离羟基最近的一端开始编号
③写名称——用阿拉伯数字标出羟基位次,羟基的个数用“二”“三”等表示。
注意:羟基不是取代基
OH
CH2—CH2 —CH —CH3
1
2
3
4
CH3 CH C CH3
OH
OH
CH3
1
2
3
4
2,3-二甲基-3-戊醇
2-甲基-2,3-丁二醇
2-丁醇
2一羟基丁醇
(√)
(×)
2OH
2-甲基-1,2,4-丁三醇
CH2CH2
OH OH
乙二醇
汽车用抗冻剂
二元醇
CH2CH CH2
OH OHOH
丙三醇(甘油)
吸湿性护肤
三元醇
一元醇
CH3OH
甲醇
(木精、木醇)
剧毒
用于能源领域如汽车燃料
3、几种重要的醇简介
无色、具有挥发性的的液体,易溶于水
无色、黏稠、有甜味的液体,易溶于水和乙醇
俗称硝化甘油
硝化甘油用途:制作炸药、医药上用作血管扩张药,治疗冠状动脉狭窄引起的心绞痛
硝化甘油的制备:
CH2 - OH
CH2 - OH
CH - OH
CH2 – O—NO2
CH2 – O—NO2
CH – O—NO2
+ 3HO—NO2 + 3H2O
浓硫酸
△
“诺贝尔炸药”
属于酯类
名称 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃ 状 态 水中溶解度
甲醇 CH3OH -97 65
乙醇 CH3CH2OH -117 79 正丙醇 CH3CH2CH2OH -126 97 正丁醇 CH3CH2CH2CH2OH -90 118
正戊醇 CH3CH2CH2CH2CH2OH -79 138 十八醇 CH3(CH2)17OH 59 211
结论:
表3-2 几种醇的熔、沸点
液 体
油状液体
蜡状固体
可部分溶于水
难溶于水
能与水以任意比例互溶
(通常C1—C11:液态;C12以上:无色蜡状固体)
2.在水中的溶解度随碳原子数的增加而降低
1.饱和一元醇的熔、沸点随碳原子数的增加而升高。
烃基: 憎水基
—OH: 亲水基
烃基越大,憎水基占比例大,削弱了-OH的亲水作用,因而水溶性降低
Why
4、醇的重要物理性质
名称 结构简式 相对分子量 沸点/℃
甲醇 CH3OH 32 65
乙烷 CH3CH3 30 -89
乙醇 CH3CH2OH 46 79
丙烷 CH3CH2CH3 44 -42
正丙醇 CH3CH2CH2OH 60 97
正丁烷 CH3CH2CH2CH3 58 -0.5
表3-3相对分子质量相近的醇与烷烃的沸点比较
>
>
>
结论:
相对分子质量相近时,醇比烷烃的沸点远高得多
Why
醇分子间存在氢键,增强了分子间的作用力。
沸点升高
【思考与讨论】
图3-6 醇分子间形成氢键
R
O
H
H
R
O
R
O
H
H
R
O
R
O
H
H
R
O
含碳原子少的低级醇不仅分子间易形成氢键,它们与水分子间也能形成氢键!
甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇等低级醇可与水以任意比例混溶。
含相同碳原子数、不同羟基数的醇的沸点比较
名称 分子中羟基数目 沸点/℃
乙醇 1 78.5
乙二醇 2 197.3
1-丙醇 1 97.2
1,2-丙二醇 2 188
1,2,3-丙三醇 3 259
资料卡片
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碳原子数相同时,羟基越多,醇的沸点越高
结论:
羟基数目增多,分子间形成氢键数增多,分子间作用力增强!
Why
C—C—O—H
H
H
H
H
H
官能团——羟基(-OH)
-C原子
-C原子
乙醇分子是由乙基(—C2H5)和羟基(—OH)组成的,羟基比较活泼,它决定着乙醇的主要性质。
在学习化学性质时要注意是在哪里断键的。
①
②
④
③
5、乙醇的化学性质
在醇分子中,由于氧原子吸引电子的能力比氢原子和碳原子的强,使O—H和C—O的电子都向氧原子偏移。O—H和C—O的极性较强,容易断裂。
1)置换反应——与钠等活泼金属反应
2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2
(乙醇钠)
(断键① )
2)氧化反应
2 CO2 + 3 H2O
C2H5 OH + 3 O2
点燃
①燃烧
②催化氧化
2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O
Cu / Ag
(断键①③ )
(断键所有键 )
-OH直接相连碳上:有2个H原子被氧化成醛
有1个H原子被氧化成酮
无H原子不能被催化氧化
R-CH2 OH
-
(伯醇)
/Cu或Ag
O2
R-CHO
R-CH OH
R′
-
(仲醇)
/Cu或Ag
O2
R-C
R′
=
O
R-C OH
R′
R″
-
(叔醇)
羟基碳上无氢,不能被催化氧化
醛
酮
醇催化氧化规律
驾驶员正在接受酒精检查
K2Cr2O7
(橙红色)
Cr2(SO4)3
(绿色)
K2Cr2O7固体
CH3CH2OH CH3COOH
酸性KMnO4溶液
酸性K2Cr2O7溶液
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
氧化
氧化
乙醇 乙醛 乙酸
③被强氧化剂氧化(酸性高锰酸钾或酸性重铬酸钾)
醇被强氧化剂氧化规律
-OH直接相连碳上:有2个H原子被氧化成羧酸
有1个H原子被氧化成酮
无H原子不能被强氧化剂氧化
R-C OH
R′
R″
-
(叔醇)
羟基碳上无氢,不能被强氧化剂氧化
羧酸
酮
R-CH2 OH
-
(伯醇)
R-COOH
KMnO4(H+)或
K2Cr2O7(H+)
R-CH OH
R′
-
(仲醇)
R-C
R′
=
O
KMnO4(H+)或
K2Cr2O7(H+)
3)取代反应
①酯化反应
18
18
O O
CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
浓H2SO4
同位素示踪法
②与氢卤酸HX反应
CH3CH2—OH+HBr CH3CH2Br+H2O
△
反应机理:
-Br取代了-OH,-OH和-H结合生成H2O
此类反应通式:
R-OH +H-X→ R-X +H2O
(断键① )
(断键② )
溴乙烷 乙醇:
对比:
(碱性条件)
CH3CH2-Br + H-OH
CH3CH2-OH + H-Br
NaOH
△
说明: 反应条件不同,反应方向不同。上述反应不是可逆反应!
③分子间脱水成醚
(两个分子分别断键①、②)
C2H5 OH + HO C2H5 C2H5 O C2H5 + H2O
浓H2SO4
140 ℃
乙醚
醚:由两个烃基通过一个氧原子连接起来的化合物
官能团名称:
醚键
醚的官能团:
醚的结构可用R—O—R'来表示,R和R'都是烃基,可以相同,也可以不同。
醚类物质在化工生产中被广泛用作溶剂,有的醚可被用作麻醉剂。
醚的命名:CH3O-CH3 甲醚 (二甲醚) CH3O-CH2 CH3 甲乙醚
饱和一元醚的通式:CnH2n+2O (n≥2)
分子式相同的醇与醚互为官能团(类别)异构
4)消去反应
【实验3-2】在圆底烧瓶中加入乙醇与浓硫酸按体积比1∶3的混合液20 mL,并加入碎瓷片防止暴沸。加热混合溶液,迅速升温到170 ℃,将生成的气体先通入NaOH溶液除去杂质,再分别通入KMnO4酸性溶液和溴的四氯化碳溶液中,观察现象。
KMnO4酸性溶液、溴的四氯化碳溶液褪色。
乙醇在浓硫酸作用下,加热到170 ℃,发生了消去反应,生成乙烯。
实验现象:
实验结论:
反应原理:
(断②和断⑤)
制乙烯实验装置
酒精与浓硫酸体积比为1∶3(浓硫酸缓慢加入乙醇中)
浓硫酸的作用是什么?
放入几片碎瓷片作用是什么?
为何使液体温度迅速升到170℃?
温度计的位置?
混合液颜色如何变化?为什么?
NaOH溶液的作用?
用排水集气法收集(不用排空气法)
防止暴沸
催化剂和脱水剂
液面以下
防止在140℃时生成乙醚。
逐渐变黑。
吸收SO2和乙醇
注意:温度计水银球要置于反应物的中央位置因为需要测量的是反应物的温度,而且不能与烧瓶接触。
SO2和乙醇干扰KMnO4酸性溶液对产物乙烯的检验
醇的消去反应的规律:
①醇发生消去反应(分子内脱水)的断键位置:
—C—C—
H OH
浓H2SO4
+H2O
—C==C—
α
β
醇发生消去反应:要求与羟基相连碳的邻位碳原子上有氢原子。
若醇分子中α–C原子连接两个或三个β–C,且β–C原子上均有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的产物。例如:
发生消去反应产物为CH3CH=CHCH3或CH3CH2CH=CH2
CH3—CH2—CH—CH3
OH
②
(1)溴乙烷与乙醇都能发生消去反应,二者的反应有什么异同
现象 CH3CH2Br CH3CH2OH
反应条件
化学键断裂
化学键生成
反应产物
NaOH乙醇溶液 加热
C—Br C—H
碳碳双键
CH2=CH2 NaBr H2O
浓硫酸,加热至170 ℃
C—O C—H
碳碳双键
CH2=CH2 H2O
思考与讨论
(2)请写出分子式为C3H8O的有机化合物的同分异构体的结构简式
醇类的同分异构体可有:①碳链异构;②羟基的位置异构;
③官能团异构:同分子式醇与醚互为类别异构
乙醇的化学性质与结构的关系 反应类型 反应物 断键位置 反应条件
置换反应 乙醇、活泼金属 —
取代 反应 卤代反应 乙醇、浓HX
酯化反应 乙醇、羧酸
(自身)成醚 分子间脱水 乙醇
消去反应 乙醇
氧化 反应 催化氧化 乙醇、氧气
强氧化剂氧化 乙醇、KMnO4/H+
燃烧 乙醇、O2 全部 点燃
有进有出为取代,只进不出是加成,只出不进为消去,得氧失氢是氧化,得氢失氧为还原。
①
②
①
一分子断①,
另一分子断②
②⑤
①③
①③
△
浓硫酸,△
浓硫酸,
140 ℃
浓硫酸,
170 ℃
Cu/Ag,△
—
归纳总结