复旦有机化学课件10

第十章醇和醚主要学习内容：醇、醚的结构、分类和命名醇的制备卤代烷的亲核取代、烯烃与水的加成、硼氢化氧化、羟汞化还原醚的制备：Williamson制醚法、烷氧汞化还原醇、多元醇的化学性质烯烃、卤代烷的制备、氧化反应、Pinacol重排醚和环氧乙烷的化学性质：环氧乙烷开环邻基参与效应第一部分醇醇的类型醇(Alcohols)叔醇（三级醇）邻二醇伯醇（一级醇）仲醇（二级醇）

一元醇

多元醇烯醇式不稳定互变异构

烯醇（Enols）酮式酚(Phenol)注意区分特点：羟基与芳环相连烯烃水合（复习，第8章）

反应可逆，产率不高。反应有重排（亲电加成机理，通过正碳离子中间体）反应无立体选择性。只能制备仲醇和叔醇，不能制备伯醇（Markovnikov加成规则）方法的局限性：例适合工业生产一、醇的制备卤代烃水解

有合成意义的例子：（复习，第6、7章）SN2或

SN1机理

有副反应——消除反应。存在两种机理，立体化学不确定。一般由醇制备卤代烃（因醇易得）。方法的局限性：Grignard试剂与醛、酮、酯和环氧乙烷的反应（复习，第7章）1o

醇2o

醇（R'=H）3o

醇3o

醇1o

醇（R'=H）2o

醇醛、酮和酯的还原；环氧乙烷的还原LiAlH4（负氢离子转移试剂，强还原剂）1o

醇（R'=H）2o

醇2o

醇1o

醇1o

醇（R'=H）第10章、第12章介绍烯烃的羟汞化——还原（脱汞）反应

Oxymercuration-Demercuration反应特点及局限性：反应较快（第一步几分钟，第二步1小时左右）。产率较高（>90%）。易操作，条件温和，Hg易处理。区域选择性好（Markovnikov取向）。无重排产物（说明什么？）。

非立体专一（顺式加成＋反式加成）。羟汞化还原（脱汞）较好的醇的实验室制备方法

烯烃的羟汞化——还原反应的可能机理羟汞化（亲电加成机理）还原脱汞（经过自由基中间体）例：烯烃的羟汞化——还原反应对比烯烃的水合反应，两者有何明显不同？问题：如何解释产物的立体化学？烯烃的硼氢化——氧化反应

Hydroboration-Oxidation反应的特点：产率较高。区域选择性反应（主要为反Markovnikov规则取向）。立体专一性反应（顺式加成）。无重排产物生成（说明什么？）。

p331,第8章,8.7节硼氢化氧化立体化学：顺式加成(syn)三烷基硼

硼氢化——氧化反应区域选择性举例

硼氢化——氧化反应立体选择性举例在位阻小的一面加成

硼氢化——氧化反应机理

硼烷及性质空的p轨道有亲电性sp2

杂化甲硼烷(Borane)乙硼烷(Diborane)（甲硼烷的二聚体）两电子三中心键BH3:THF

硼氢化步骤机理——硼烷与烯烃的加成少取代，位阻小四中心过渡态H,B顺式加成H,B同步加成位阻作用过渡态稳定性决定反应取向的因素：

氧化及水解步骤机理——烷基硼的氧化，硼酸酯的水解醇烷基迁移氧化水解

烷基迁移的立体化学氧化前后基团构型未变同面迁移硼氢化反应的深入——大体积硼氢化试剂及应用（了解）9－BBN9－borobicyclo[3.3.1]nonane提高了反应的区域选择性例大体积基团

手性硼氢化试剂及应用（了解）例：(+)-Ipc2BH(+)-a-Pinenea-蒎烯一种手性二烷基硼烷R型

87%e.e.不对称硼氢化——氧化反应HerbertC.Brown1912～GeorgWittig1897～1987TheNobelPrizeinChemistry1979"fortheirdevelopmentoftheuseofboron-andphosphorus-containingcompounds,respectively,intoimportantreagentsinorganicsynthesis"二、醇的化学性质

醇的结构及性质分析羟基氧有亲核性和碱性好离去基羟基氢有弱酸性，可与碱反应H在离去基团的b位，可消除a碳有亲电性，可亲核取代b位基团不易离去，不能直接消除a碳有亲电性，但难亲核取代C上连有氧，H可被氧化羟基氢的性质（弱酸性）

与活泼金属的反应相对活性

与强碱的反应提示：使用强碱时，注意羟基的保护。烷氧基钠（强碱、强亲核试剂）醇羟基氧的碱性和亲核性醇作为碱

Brönsted碱

Lewis碱好离去基好离去基质子化羟基SN2orSN1醇作为亲核试剂亲核取代

与卤代烃反应醚机理：1o醇，制备对称醚

与醇反应醚（成醚）

与环氧乙烷反应（环氧乙烷的酸性开环）机理：与烯烃的加成（与碳正离子的反应）机理：叔丁基醚例：合成保护羟基脱保护

醇与烯烃的加成在合成上的应用——羟基的保护羟基的另一常用保护法DHP（二氢吡喃）四氢吡喃与羰基加成（了解）有关机理：

与羧酸的酯化反应（第13章）醇向羰基的亲核加成

羧酸衍生物的醇解反应（酰基上的亲核取代反应，第14章）酰氯酸酐与无机酸或磺酰氯反应硝酸酯磷酸三酯硫酸氢酯亚硝酸酯对甲苯磺酸酸酯

与醛酮生成缩醛（酮）（第12章）半缩醛（酮）缩醛（酮）有关机理醇向羰基的亲核加成醇羟基的取代被卤素取代（3o

醇反应很快）Lucas试剂

碘代、溴代机理好离去基与HX反应叔卤代物伯卤代物仲卤代物

氯代（Lucas试剂反应）机理好离去基与卤化磷的反应

机理好离去基可进一步参与溴代PCl3反应产率低与氯化亚砜（SOCl2）的反应反应有两种立体选择性（与溶剂有关）构型翻转构型保持

吡啶参与的醇与SOCl2反应机理1（构型翻转）氯代亚硫酸酯吡啶作用：产生“自由”的氯负离子好离去基

吡啶的其它作用——催化作用产生“自由”的氯负离子

醚为溶剂时醇与SOCl2反应机理（构型保持）SNi机理（SubstitutionNucleophlicinternal,分子内取代机理）紧密离子对羟基被其它基团取代（间接取代）（复习：第6章）对甲苯磺酸酯构型翻转

反应的立体化学好离去基复习：利用对甲基苯磺酸酯的取代制备构型完全相反的产物第6章ppt：chap06-2差离去基好离去基醇羟基取代小结羟基总是先转变为好离去基，才能被取代醇脱水成烯（醇的b－消除）参考：第6章6.10.3节Zaitsev消除取向H＋催化：有重排Al2O3：不重排H+催化脱水机理（E2或E1机理）

例:醇的脱水成烯主要产物重排产物为主如何得到末端烯烃？

Al2O3的消除伯醇转化为对甲基苯磺酸酯

E2消除区域选择性的应用思考题：如何实现下列转变？

醇的氧化

用常见的强氧化剂（HNO3,KMnO4/OH－，Na2Cr2O7/H2SO4）氧化致最终产物

一些重要的有选择性的氧化剂MnO2（选择性氧化烯丙位羟基

a,b-不饱和醛或酮）CrO3/H2SO4/丙酮（Jones试剂，酸性体系，不影响双键）1o醇羧酸2o醇酮1o

醇醛2o

醇酮CrO3/吡啶（Sarrett试剂或Collins试剂，碱性体系，不影响双键）红色晶体，溶于CH2Cl21o

醇醛，2o

醇酮PCC(pyridiniumchlorochromate)(Corey试剂)PCC＝[(CH3)3CO]3Al/丙酮或

[(CH3)2CHO]3Al/丙酮（Oppenauer氧化）2o醇酮，不影响双键

机理六元环过渡态Oppenauer氧化举例：

了解：Meerwein-Ponndorf还原（Oppenauer氧化的逆反应）(p536,第12章12.6,2)Meerwein-Pondorf还原Oppenauer氧化醇类反应小结邻二醇及其性质邻二醇的制备

烯烃加成

酮的双分子还原（第12章）频哪醇邻二醇（Pinacol类化合物）Pinacol例：适合制备对称邻二醇多元醇的选择性氧化Pinacol重排PinacolPinacolone(频哪酮)Pinacol重排机理（有两种可能途径）：更稳定的正离子迁移、脱水同步迁移脱水例：其它邻二醇的Pinacol重排思考：这些结果说明了什么？主要产物次要产物Pinacol重排立体化学：CH3迁移环重排说明机理中消除和迁移可能是同步的重排有利因素：迁移基团与离去基团处于反式cistrans合成上应用：通过Pinacol重排合成螺环化合物写出重排机理思考题：写出下列转变的机理邻基参与效应（p395）b-溴代醇与HBr反应的立体化学

meso外消旋体立体专一反应通常：SN2orSN1非立体专一赤式苏式

邻基参与机理的解释分子内SN2（邻基参与）mesoBr作为亲核试剂环正离子（溴鎓离子）

邻基参与效应：邻位亲核性基团促进了离去基团的离去

例1水解速度比一般1oRX快动力学为一级芥子气2,2'－二氯二乙硫醚机理（邻基参与）

例2构型保持SN2SN2邻基参与机理思考题：试用邻基参与效应解释下列实验现象消旋化旋光纯旋光纯旋光纯构型翻转第二部分醚（Ether）醚的结构及类型烯基醚芳基醚饱和醚环醚大环多醚冠醚sp2杂化醚的制法Williamson醚合成法（制备醚的主要方法）SN21oR’产率较好；

3o

R’

消除为主。例：芳基醚四元环醚醇脱水制备对称醚局限性只适合1o醇制备对称醚，不适合制备非对称醚SN1或SN2机理，有消除、重排等副产物例

烯烃与醇反应制备叔烷基醚合成上的应用：保护醇羟基（复习：ppt：chap10-2）例：完成转变合成路线烯烃的烷氧汞化——还原（脱汞）反应

(Alkoxymercuration-Demercuration)

复习：烯烃的羟汞化－还原（脱汞）（pptchap10-1）机理：？

烯烃的烷氧汞化——还原（脱汞）反应醚

炔烃的烷氧汞化——还原反应制备烯基醚烯基醚比较：炔烃的水合反应烯醇醚类的化学性质

结构特点分析C上连有氧，H可被氧化a碳有亲电性，但难亲核取代a碳有亲电性，可亲核取代较好的离去基氧有碱性，可与酸结合醚在中性、碱性和弱酸性条件下稳定，常用作溶剂醚的自氧化（a-氢的氧化）提示：醚类试剂（乙醚、THF等）久置使用时要当心

先用淀粉－KI（2％的醋酸溶液）试验蒸馏时勿蒸干可用还原剂处理除去过氧化物（如FeSO4，LiAlH4，Na等）醚键氧的碱性

作为Brönsted碱作为Lewis碱Oxoniumsalt醚键的开裂（醚在酸性体系中的亲核取代）

醚键在中性、碱性或弱酸性条件下不会断裂。分析：弱酸性条件下可离去，离去能力比H2O差(亲核能力弱及浓度稀时)难进行分析：中性、碱性条件下差离去基难进行

醚键可被HI和HBr在加热下断裂例：HX过量时，生成2分子卤代烷

不对称醚醚键的开裂取向基团体积差别不大小小小较大大很大如何解释以上反应取向？1o2o3o手性碳构型保持

醚键开裂机理（亲核取代反应机理）SN2机理SN2，位阻影响为主SN2SN1机理SN1，中间体稳定性为主SN1

叔丁基醚两类较易水解的醚类化合物用于醇的保护和脱保护

烯基醚总是在烯基醚键处开裂醛（或酮）醇用一般的醚水解机理能解释吗？

烯基醚水解机理亲电加成半缩醛（质子化）消除1,2－环氧化合物（Epoxides）免疫抑制剂雷公藤内酯醇(-)-Triptolide(7R,8S)-DisparlureGypsymothpheromone雌舞毒蛾引诱剂1,2－环氧化合物EpoxidesOxiranes（IUPAC）1,2－环氧化合物的制备分子内SN2立体专一注意下列两立体异构体反应的区别transcis提示：Sharpless不对称环氧化反应（1980）（了解）e.e.>90%(+)-酒石酸二乙酯(+)-diethyltartarate(-)-酒石酸二乙酯(-)-diethyltartarateTheNobelPrizeinChemistry2001WilliamS.Knowles

RyojiNoyori

K.BarrySharpless

"fortheirworkonchirallycatalysedhydrogenationreactions"

"forhisworkonchirallycatalysedoxidationreactions"1,2－环氧化合物的酸性开环反应取向：在取代基多的一端开环立体化学：

反式开环酸性开环机理与质子结合，亲电性增强（弱亲核试剂）碱性开环（亲核试剂亲核能力较强）碱性开环机理反应取向：在取代基少的一端开环立体化学：

反式开环位阻小有利（溶剂）例：1,2－环氧化合物的酸性或碱性开环冠醚（CrownEthers）12-冠-415-冠-518-冠-612-Crown-415-Crown-518-Crown-6Crown18-Crown-6冠醚的制备18-冠-6Williamson醚合成法二苯并-18-冠-6C.J.Pederson,1960s冠醚对金属离子的络合冠醚的作用络合正离子，使负离子“裸露”相转移催化剂合成上的应用举例

CharlesJ.Pedersen(1904~1989)DonaldJ.Cram(1919~2001)Jean-MarieLehn(1939~)TheNobelPrizeinChemistry