化学竞赛培训课件 有机化学 第10章 醇和酚-22

§10.3一元醇的制法

醇是氧化程度最低的简单含氧有机物，因而由氧化程度较高的有机物还原就是醇的一个主要制备方法。另外，卤代烃水解，烯烃直接水合或间接水合等也是制备醇的常用方法。一羰基化合物的还原1醛、酮的还原

(1)醛酮可以用硼氢化钠或氢化铝锂还原成醇。用硼氢化钠作还原剂时，反应在甲醇或乙醇溶液中进行。醛酮分子中的硝基和孤立双键不受影响用氢化铝锂作时，反应要在无水溶剂，如无水乙醚中进行。(2)醛酮催化加氢也生成醇：2羧酸和羧酸酯的还原

羧酸很难还原，硼氢化钠不能使羧酸还原，只有用还原能力最强的氢化铝锂才能得到伯醇，而且用量较多，每摩尔羧酸在0.75mol以上，而每摩尔醛酮只需0.25mol。羧酸酯也可以用氢化铝锂还原成醇：二用格利雅试剂合成醇

格利雅试剂与羰基化合物迅速起放热反应，生成新的碳-碳键，加成产物水解后得到醇。

用不同的羰基化合物作格利雅试剂的底物，可以得到不同类型的醇，醛酮分子中与羰基相连的烃基在产物中仍与羟基所在的碳原子相连。1格利雅试剂与甲醛反应：增加一个碳原子。2格利雅试剂与醛的反应：产物为仲醇，相当于在醛的羰基碳原子上增加一个格利雅试剂中的烃基。两个烃基有可能相同也有可能不同。格利雅试剂与酮反应：产物为叔醇，相当于在酮的羰基碳原子上连接了2个格利雅试剂中的烃基。三个烃基有可能相同，有可能不同。4格利雅试剂与羧酸酯反应：

(1)如羧酸酯为甲酸酯，产物为仲醇，相应于在甲酸酯的羰基碳原子上连接两个相同格利雅试剂中的烃基。甲酸酯先加一摩尔格利雅试剂生成醛，后者再加另一摩尔格利雅试剂生成仲醇，由于醛的反应活性比酯高，生成后立即继续反应，即使只加一摩尔格利雅试剂，也不能停留在生成醛的阶段。(2)其他羧酸的酯生成叔醇：有两个烃基相同。(3)碳酸酯也生成叔醇，相当于将三分子格利雅试剂的烃基连在同一碳原子上，三个烃基相同。碳酸二甲酯叔醇溴化乙基镁碳酸二甲酯3-乙基-3-戊醇85%三苯甲醇91%溴化苯基镁苯甲酸乙酯5格利雅试剂与环氧乙烷反应

格利雅试剂还可以与环氧乙烷反应生成伯醇，相当于在格利雅试剂的烃基上一次增加两个碳原子。6有机锂化合物与羰基化合物的反应7炔醇的合成

炔烃分子中三键上的氢被钠或镁取代生成的有机金属化合物与羰基化合物反应得到相应的炔醇8逆合成分析（retrosyntheticanalysis）

美国化学家，他人工合成了几百种天然有机化合物，并提出了“逆合成分析原理”，使有机合成方案系统化并符合逻辑。他根据这一理论编制了第一个计算机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获奖。E.J.科里(1928～)现在的化学家可以通过计算机观察、分析和设计化学反应。即从目标分子出发，把它分割成两部分或几部分，找出可能的前体（precusors），这些前体可以通过可靠的反应重新组合成目标分子。如果前体中的一种或几种结构仍较复杂，可以当成新的目标分子，继续进行逆合成分析，推测可能的前体，到所有前体都是市售商品为止。

考虑如何由适当的原料合成目标分子(targetmolecule，简写为TM)时，常用逆合成分析法。

逆合成步骤的表示方法是用一个空心箭头，由目标分子指向前体：

(1)以叔醇的合成为例，要判断从哪一种格利雅试剂和哪一种底物合成指定的醇，要围绕醇分子中羟基所在的碳原子进行分析，该碳原子就是原料中的羰基碳原子。其次，假定与这个碳原子相连的一个烃基带着价电子对脱离，这样就显示出一个碳负离子和接受它的羰基底物：格利雅试剂在合成上相当于碳负离子

(2)如目标分子为伯醇，格利雅试剂作用的底物应为甲醛：注意：如底物不限于羰基化合物，则可以考虑碳链在β和γ

碳原子之间断裂：思考？(3)如果目标分子为仲醇，则有几种不同的选择：注意：如果仲醇分子中与羟基所在碳原子相连的两个烃基相同，则可以考虑用甲酸酯作格利雅试剂的底物：用两种方法合成2-己醇：(4)如目标分子为叔醇，可供选择的途径更多。

注意：如叔醇中与羟基所在碳原子相连的烃基有两个是相同的，可以考虑用羧酸酯作底物，三个烃基都相同，可以考虑用碳酸酯作底物。

这些不同途径之间的差别不大，具体选择应根据原料是否易得决定。三烯烃的水合1直接水合法：马氏醇和反马氏醇2间接水合：烯烃与醋酸汞等汞盐在水溶液中反应生成有机汞化合物，后者用硼氢化钠还原生成醇，其结构与酸催化下的水合反应相同。特点：操作简单，反应的区域选择性很高，且不发生重排。反式加成。羟汞化反应脱汞反应机理与其他亲电加成相似：反应的活性中间体是不是环状鎓离子是争论中的问题。思考？四卤代烃的水解(1)低级伯卤代烷与NaOH水溶液一起回流，水解而生成伯醇：

(3)叔卤代烷与碳酸钠水溶液一起摇动即可水解生成醇，碳酸钠的作用是中和反应中生成的酸。由于反应的活性中间体是碳正离子，有时会发生重排。(2)β-位有烷基侧链的伯卤代烷、仲卤代烷在强碱作用下主要生成消去产物。为了抑制E2反应，可以使卤代烃先与醋酸钠等弱碱作用，生成的醋酸酯再用水解或还原的方法转变成醇。

醇一般比卤代烃容易得到，通常是由醇合成卤代烃，由卤代烃合成醇只在特殊情况下采用。例如：烯丙氯和苄氯容易由相应的烃得到，可以由它们制烯丙醇和苄醇。乙二醇1,3-丙二醇1,4-丁二醇甘醇§10.4二元醇二元醇依两个羟基的相对位置分为1,2-二醇、1,3-二醇、1,4-二醇等。一氧化

1,2-二醇用高碘酸氧化，两个羟基之间的碳-碳单键断裂，生成两分子羰基化合物，可用于二醇结构的测定。注意：因结构原因不能形成环状高碘酸酯的二醇不能用高碘酸氧化(一般是反式邻二醇)。例如：氧化反应可能是通过环状高碘酸酯进行的。(2)2,3-二甲基-2,3-丁二醇在气相下发生正常的脱水反应，生成2,3-二甲基-1,3-丁二烯：二脱水

(1)邻叔二醇在酸催化下碳架发生频哪醇（片呐醇）重排：

反应是通过碳正离子进行的,生成更稳定的碳正离子是重排的推动力。反应中间体仍是环状锇酸酯，OsO4价值昂贵而有毒，因此只能在小量制备中使用。三1,2-二醇的制法1烯烃的氧化(1)烯烃用高锰酸钾在碱性条件下氧化生成顺式1,2-二醇：(2)烯烃也可以用四氧化锇OsO4氧化成顺式1,2-二醇：

(3)OsO4催化下用H2O2氧化,

化生成顺式1,2-二醇：2环氧化合物的水解:环氧化物(环氧化合物可由烯烃氧化得到)水解生成反式二醇：酮的还原偶联:酮在镁汞齐作用下，发生双分子还原偶联反应生成邻二叔醇（详见第11章）。注意：①哪个羟基先质子化？形成稳定碳正离子②哪个基团迁移？芳基优先迁移（电子密度大的基团优先迁移）探讨机理：思考？§10.5酚的结构、命名和物理性质一酚的结构

苯酚的结构可用共振式表示：甲醇μ=1.7D苯酚μ=1.6D由于羟基上的电子向苯环中分散，苯酚的偶极矩的方向与醇相反二酚的命名

酚的命名是在酚字前面加上芳环的名称，以此为母体，再加上其他取代基的名称和位置。例如：多元酚称为二酚、三酚等。有时可以把OH作为取代基来命名：对羟基苯甲酸§10.6一元酚的反应

酚的羟基不容易被取代，在羟基的活化下，苯环容易起亲电取代反应。O上的未公用电子与苯环共轭(p-π)a.C-O键加强

不发生OH的取代b.O-H削弱

酸性比醇强c.电子云向苯环转移

邻对位亲电取代活性增大一OH上的反应1酸碱反应

苯酚能溶于碳酸钠水溶液而不溶于碳酸氢钠溶液，pKa为10.00，其酸性比醋酸弱，但比醇强得多。苯氧基负离子中的负电荷可以分散到苯环中去，使其稳定性增加，酸碱平衡的位置比醇更偏向于共轭碱的一边。？酸性比碳酸弱注意：取代苯酚的酸性强弱主要与取代基的电性有关。(一)吸电子基如卤素和硝基使酚的酸性增强，硝基在邻、对位时，苯氧基负离子的负电荷进一步分散到硝基上去，使其酸性比间位异构体强。

多硝基苯酚的酸性更强，2,4-二硝基苯酚和2,4,6-三硝基苯酚的pKa分别为4.09和0.25，后者是一个相当强的酸，其习惯名为苦味酸。

(二)邻、对位上有给电子基若烷基、烷氧基等则使苯酚酸性减弱。(三)酚的邻位上如有体积很大的取代基，由于苯氧负离子的溶剂化受到阻碍，其酸性特别弱。例如：2,4,6-三新戊基苯酚在液氨中与金属钠也不起反应。2.酚羟基上的其他反应：亲核性比醇弱(2)不能直接转变为芳基醚(1)不能转变为芳基氯苯二芳环上的亲电取代反应1卤化：苯酚在水溶液中与溴立即生成2,4,4,6-四溴-2,5-环己二烯酮的白色沉淀，后者用亚硫酸氢钠溶液洗涤，转变为2,4,6-三溴苯酚。可用于苯酚的定性检验，水溶液中有10ppm苯酚即显正反应

2,4,4,6-四溴-2,5-环己二烯酮2,4,6-三溴苯酚

苯环中导入溴原子以后，酸性增强，相应的芳氧基负离子的平衡浓度增加，继续溴化的速度比未取代的苯氧基负离子更快。苯酚在水溶液中的溴化是通过PhO-进行的注意1：加入氢溴酸，能抑制苯酚解离，使溴化反应停留在生成二溴化物的阶段。注意2：苯酚在非极性溶剂中，较低温度下与溴作用主要生成对溴苯酚，不加催化剂反应即可进行。2,4-二溴苯酚87%2硝化注意：烷基苯酚的硝化常常非常猛烈，必须加溶剂，用稀硝酸和在较低的温度下进行反应。邻硝基苯酚在水中的溶解度比对硝基苯酚小，而挥发性则较大。将两种硝基苯酚的混合物进行水蒸气蒸馏，只有邻硝基苯酚蒸馏出来。邻硝基苯酚30-40%对硝基苯酚15%

制备2,4,6-三硝基苯酚的方法比较特别，是先用浓硫酸使苯酚磺化，然后再加硝酸硝化：2,4-苯酚二磺酸

2,4,6-三硝基苯酚(90%)3磺化对羟基苯磺酸邻羟基苯磺酸对羟基苯磺酸4弗瑞德-克莱福特反应邻甲苯酚

2-甲基-4-叔丁基苯酚63%对羟基苯乙酮74%邻羟基苯乙酮16%但由于酚与氯化铝能生成络合物，有时反应不能顺利进行，这时可采用其他的路易斯酸作催化剂：酚