第7章 醚和环氧化合物.ppt

1、讲授提要,一、醚的结构、分类与命名 二、醚的物理性质 三、醚的化学性质 四、环醚 五、大环多元醚和超分子化合物,第7章 醚和环氧化合物,一、醚的分类、命名与结构,含有COC键（叫做醚键）的化合物叫做醚。,单纯醚：氧原子连结的两个烃基相同,混合醚：氧原子连结的两个烃基不相同,环 醚：含有醚键的环状化合物叫环醚,呋 喃,四氢呋喃 （THF),1，4-二氧六环,（一）分类,（二）命 名,1、普通命名法： 相应的烃基+醚字，当氧原子连结的烃基不同时，习惯上是：先小后大、先芳后脂。,（二）甲醚 （二）乙醚 二 苯 醚 Dimethyl ether,甲乙醚 甲基叔丁基醚 苯乙醚 （MTBE）,甲基烯丙基醚

2、 苯基烯丙基醚,2、系统命名法：烷氧基+母体,2-甲基-4-甲氧基-2-丁醇,间乙氧基苯酚,2-methyl-4-methoxy-2-butanol,（二）命 名,3、多元醚的命名： 多元醚是根据相应的多元醇来命名.,乙二醇单乙醚,乙二醇二甲醚,二乙二醇二甲醚,石油醚不是含氧化合物醚，而是烷烃的混合物 主要是戊烷和己烷的混合物。有30号、60号 两种，沸程分别为30-60，60-90。,（二）命 名,醚分子中的氧原子采取不等性sp3杂化，醚键键角接近于109.5：,（三）醚的结构,二、醚的物理性质(自学),1、大多数醚为无色、易挥发、易燃烧的液体。如在实验室里常用的溶剂乙醚 bp:34.50C

3、，极易燃使用时请注意安全。,2、醚分子间不能以氢键相互缔合，沸点与相应的 烷烃接近，比相应的醇、酚低的多。,3、醚分子中含有电负性较强的氧，可以与水形成 分子间的氢键，因此在水中有一定的溶解度。乙醚 在水中的溶解度与正丁醇相近8g/100mL。 四氢呋喃和1，4-二氧六环因氧原子裸露在外面， 可以和水形成较强氢键，因而能与水无限混溶。,三、醚的化学性质,醚的化学性质比较稳定，通常条件下与碱、稀酸、氧化剂、还原剂不发生反应，但在一定条件下也可进行一些反应：,（一） 盐的生成,醚中氧原子上的孤对电子可看作是路易斯碱，它可以接受质子生成的物质叫 盐。,盐,由于醚是较弱的路易斯碱，所以只有与浓的强酸才

4、能生成 盐。该反应可用来分离、提纯醚或用以鉴别醚。醚也可与路易斯酸形成络合物：,气态 溶液 bp:-1010C,如：格氏试剂在金属镁的表面生成，与醚形成络合物后脱离金属镁的表面进入溶液，使得格氏试剂的制备得以进行。,（一） 盐的生成,（二）醚键断裂的反应,醚与浓的HCl、HBr、HI作用，醚键可发生断裂。 HX的反应活性：HI HBr HCl 醚键断裂顺序： 3烷基2烷基1烷基芳基,1、 若两个是1烷基则发生SN2，小烃基生成碘代烷， 大烃基生成醇。若氢碘酸过量则均生成碘代烷。,2、 若是3烷基和2 烷基则发生SN1，3烷基生成碘代烷，1烷基则生成醇。,3、 若是烷芳混合醚，则总是生成酚和碘代

5、烷。,（二）醚键断裂的反应,脱水方式,过氧化物受热或震动会引起剧烈爆炸。因此在蒸馏醚之前，一定要检查是否含有过氧化物。,（三）醚在空气中的自动氧化,四、环醚,脂环烃的环上碳原子被一个或几个氧原子取代而得的化合物。,1,2-环氧丙烷 1,2-epoxypropane,2,3-环氧丁烷 2,3-epoxybutane,环氧乙烷 epoxyethane,1、命名,2、环氧化合物的结构 最典型的环氧化合物为环氧乙烷，其分子中存在着较大的角张力，不稳定，性质活泼。,四、环醚,3、环氧乙烷的开环,四、环醚,如何由乙醇制备正丁醇？,如何由乙醇制备正丁醇？,关键之处：Grignard试剂与环氧乙烷的加成,四、

6、环醚,对于不对称的取代环氧乙烷，其开环方向与反应的酸碱条件密切相关。 （1）碱性条件下开环反应：是按SN2机制进行的。亲核试剂主要进攻含取代基较少（空间位阻小）的碳原子。,4、取代环氧乙烷开环反应,四、环醚,（2）酸性条件下开环反应：亲核试剂主要进攻 取代基较多的环碳原子。,部分碳正离子性质，亲核试剂背后进攻。,4、取代环氧乙烷开环反应,含有多个氧亚乙基（ ）重复结构单元组成的大环多醚叫冠醚。,1、命名 成环原子总数 + 冠 + 氧原子数；,按含杂环的系统命名法命名,18-冠-6,15-冠-5,五、大环多元醚,（对称）二苯并-18-冠-6,2,3,11,12-二苯并 1,4,7, 10,13,

7、16 六氧杂环十八烷,冠醚是因其形得其名：,18 - 冠 - 6,五、大环多元醚,冠醚的特征： 1、 结构单元数目不同环的半径不同； 2、分子中含有多个氧原子，有很强的络合性； 3、即可溶于水又可溶于有机溶剂。,由于冠醚具有这些结构特性，因而具有广泛的用途。最典型的用途是用作萃取剂和相转移催化剂, 萃取剂：冠醚中氧原子上的孤对电子对阳离子具有很强的络合作用，改变 的数目就可改变醚的孔穴半径，对于阳离子，半径小者抓不牢，大者进不去。因此利用适当半径的冠醚就可以从多种离子的混合液中有选择地将某一种离子萃取出来。,半径 冠醚 ：2.63.2 K+ ： 2.66,15-冠-5对钠离子有很好的络合性能，

8、18-冠-6对钾离子有很好的络合性能。, 相转移催化剂(PTC)：,冠醚的特征：,对相转移催化反应的解释Starks催化循环图：,体系中加入相转移催化剂后，它可以与阳离子形成能进入有机相的络合物，同时以离子对的形式将阴离子CN-引入有机相。 CN-在有机相是无溶剂化作用的、裸露的、反应活性很大的阴离子。反应后生成的NaBr又可进入水相，与NaCN进行阴离子交换，生成NaCN络合离子对，使反应循环进行。,超分子化学（supermolecule chemistry）,两个或多个化学物种通过分子间的弱相互作用力形成的实体或聚集体（超分子体系）的化学。,超分子作用是一种具有分子识别能力的分子间相互作用，是空间效应影响下的范德华力、静电引力、氢键力、相互作用与疏水相互作用等。,分子识别是类似“锁和钥匙”的分子间专一性结合，可以理解为底物与给定受体间选择性键合。超分子作用对于某些化学反应过程如催化等具有重要的意义，特别是在生物体系，相当多的生物化学过程离不开这种作用，如底物与蛋白质的作用、酶催化过程、遗传密码的复制、翻译、转录等以及抗体与抗原的作用等等,超分子化学（supermolecule chemistry）,1、醚的结构和命名 2、醚和环氧化合物的化学性质： “佯”盐的生成 酸催化碳氧键断裂(似SN1)，碱催