文档介绍：第十章醇和醚
(一) 醇
醇是脂肪烃分子中的氢原子被羟基(—OH)取代的衍生物,也可看作是水中的氢原子被脂肪烃基取代的产物。
醇的分类和命名
根据羟基所连烃基的结构,可把醇分为脂肪醇、脂环醇、芳香醇(羟基连在芳烃侧链上的醇)等。例如:
脂肪醇脂环醇芳香醇
根据羟基所连烃基的饱和程度,可把醇分为饱和醇和不饱和醇。例如:
CH3CH2CH2OH CH2=CH—CH2OH
饱和醇不饱和醇
根据分子中羟基的数目,可把醇分为一元醇、二元醇和多元醇。H2n+2O。在二元醇中,两个羟基连在相邻碳原子上的称为邻二醇,两个羟基连在同一碳原子上的称为胞二醇(不稳定)。例如:
一元醇二元醇二元醇(邻二醇)
根据羟基所连碳原子的类型,可把醇分为伯醇(一级醇)、仲醇(二级醇)和叔醇(三级醇)。例如:
伯醇(一级醇) 仲醇(二级醇) 叔醇(三级醇)
结构简单的醇可用普通命名法命名,即在“醇”字前加上烃基的名称,“基”字一般可以省去。例如:
异丁醇仲丁醇烯丙醇苄醇
结构复杂的醇则采用系统命名法命名。首先选择连有羟基的最长碳链为主链,从距羟基最近的一端给主链编号,按主链所含碳原子的数目称为
“某醇”,取代基的位次、数目、名称以及羟基的位次分别注于母体名称前。例如:
3—甲基—2—戊醇 2,4,4—三甲基—2—戊醇
命名不饱和醇时,主链应包含羟基和不饱和键,从距羟基最近的一端给主链编号,按主链所含碳原子的数目称为“某烯醇”或“某炔醇”, 羟基的位次注于“醇”字前。例如:
2—甲基—3—丁烯—1—醇 Z—3,4—二甲基—3—己烯—2—醇
命名芳香醇时,将芳环看作取代基。例如:
3—苯基—2—丙烯醇(肉桂醇) 2—苯基—1—丙醇
命名多元醇时,主链应包含尽可能多的羟基,按主链所含碳原子和羟基的数目称为“某二醇”、“某三醇”......等。例如:
3—甲基—2,4—戊二醇 1,2,4—丁三醇
10. 2 醇的物理性质
低级饱和一元醇是无色液体,具有特殊的气味,高级醇是蜡状固体。许多香精油中含有特殊香气的醇,如叶醇有极强的清香气味,苯乙醇有玫瑰香气,可用于配制香精。
叶醇 2—苯乙醇
由于含有羟基,醇分子间可以形成氢键,所以醇的沸点不但高于分子量相近的烃,也高于分子量相近的卤代烃。随着分子量的增加,醇的沸点有规律地升高,每增加一个CH2,沸点升高约18~20℃。碳原子数相同的醇,支链越多沸点越低。醇分子中羟基数目增多,分子间能形成更多的氢键,沸点也就更高。
羟基能与水形成氢键,是亲水基团,而烃基是不溶于水的疏水基团,所以在分子中引入羟基能增加化合物的水溶性。C1~C3的一元醇,由于羟基在分子中所占的比例较大,可与水任意混溶。C4~C9的一元醇,由于疏水基团所占比例越来越大,在水中的溶解度迅速降低。C
10以上的一元醇则难溶于水。一些常见醇的物理常数见表6-1。
一些低级醇如甲醇、乙醇等,能和某些无机盐(MgCl2、CaCl2、CuSO4等)形成结晶状的化合物,称为结晶醇,如MgCl2·6CH3OH、CaCl2·4CH3OH、CaCl2·4C2H5OH等。结晶醇溶于水而不溶于有机溶剂,所以不能用无水CaCl2来除去甲醇、乙醇等中的水分。但利用这一性质,可将醇与其他有机物分离开来。
醇的化学性质
化合物的性质主要是由其分子的结构决定的。羟基是醇类化合物的官能团,羟基中的氧原子为不等性sp3杂化,其中两个sp3杂化轨道被两对未共用电子对占据,余下的两个sp3杂化轨道分别与碳原子和氢原子形成C—O键和C—H键。
醇分子中氧的价健及未共用电子对分布示意图
由于氧原子的电负性比碳原子和氢原子大,因此氧原子上的电子云密度偏高,易于接受质子,或作为亲核试剂发生某些化学反应。醇分子中的碳氧键和氧氢键均为较强的极性键,在一定条件下易发生键的断裂,碳氧键断裂能发生亲核取代反应或消除反应,氧氢键断裂能发生酯化反应。由于羟基吸电子诱导效应的影响,增强了α-H原子和β-H原子的活性,易于发生α-H的氧化和β-H的消除反应。综上所述,可归纳出醇的主要化学性质如下:
在反应中,反应的部位取决于所用的试剂和反应的条件,反应活性则取决于烃基的结构。
与水相似,醇羟基上的氢与活泼金属如Na、K、Mg、Al等反应放出氢气,表现出一定的酸性,但比水要缓和得多。
2H2O + 2Na—→2NaOH + H2↑(反应激烈)
2CH3CH2OH + 2Na—→2C2H5ONa + H2↑(反应缓和)
乙醇钠
△
6(CH3)2CHOH + 2Al—→2[(CH3)2CHO]3Al + 3H2↑
异丙醇铝
△