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第八章醚与环氧化合物

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第八章醚和环氧化合物 第八章 醚和环氧化合物 第八章醚和环氧化 第八章 醚和环氧 醚和环氧化合物 和环氧化合物 章醚和环氧化合物 章 醚和环氧化合物 醚和环氧化合
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第八章第八章 醚和环氧化合物醚和环氧化合物 第一节第一节 醚醚 一一 结构和命名结构和命名 二二 物理性质物理性质 三三 化学性质化学性质 第二节第二节 环氧化合物环氧化合物 一一 结构与命名结构与命名 二二 开环反应开环反应 四四 冠醚冠醚 三三 开环反应机制开环反应机制 1邓健 制作 庞华 审校 第八章 醚和环氧化合物 醚 (ethers) 是两个烃基通过氧原子连接 起来的化合物。环氧化合物(epoxides)多指 含有三元环的醚及其衍生物。 第八章 醚和环氧化合物 上页下页首页 2人民卫生电子音像出版社 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 第一节 醚 一、醚的结构和命名 l 醚的通式:R-O-R’、Ar-O-R 或 Ar-O-Ar’ l 醚键中的氧为sp3杂化,键角约为110° l 醚的官能团为醚键 121121 o o 142pm142pm 142pm142pm 136pm136pm 上页下页首页 3邓健 制作 庞华 审校 甲醚 (methyl ether) 乙醚乙醚 (ethyl(ethyl ether) ether) 苯甲醚苯甲醚 MethylMethyl phenyl phenyl ether ether 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 上页下页首页 4人民卫生电子音像出版社 在醚的分子中, 与氧原子相连的两个烃基相同 时为单醚;两个烃基不同时为混醚;两个烃基中有 一个或两个是芳香烃基的为芳香醚。氧原子和碳原 子结合成的环状化合物,通常称为环醚。 甲醚 (methyl ether) 苯甲醚苯甲醚 MethylMethyl phenyl phenyl ether ether 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 上页下页首页 5邓健 制作 庞华 审校 简单的醚常用普通命名法命名:“A基B基醚”。单 醚一般省略“二”字。混醚按先小后大先小后大, ,先芳基后脂基先芳基后脂基 排列烃基。英文命名则按字母顺序排列烃基。 二甲基醚(甲醚) 二苯基醚(苯醚) (dimethyl ether or methyl ether) (diphenyl ether) 甲基叔丁基醚(甲叔丁醚) 苯基异丙基醚(苯异丙醚) (methyl tertiary butyl ether) (isopropyl phenyl ether) 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 上页下页首页 6人民卫生电子音像出版社 结构复杂的醚可用系统命名法:将醚键所连接的2个 烃基中碳链较长的烃基作母体,称“某烃氧基某烃”。 2-甲氧基戊烷 (2-methoxypentane) 环醚多用俗名。 四氢呋喃 (tetrahydrofuran) 1,4-二氧六环 (1,4-dioxane) 2-乙氧基乙醇 (2-ethoxyethanol) 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 上页下页首页 7邓健 制作 庞华 审校 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (二、醚的物理性质) 二、醚的物理性质 1. 醚分子中没有直接与氧相连的氢, 故不会形成分子间 氢键, 沸点比相对分子质量相同的醇为低, 而与相应的烷烃 接近。 2. 醚分子中的氧在一定程度上可与水形成氢键,故水 溶性与相对分子质量相同的醇相近而比烷烃为大。 上页下页首页 8人民卫生电子音像出版社 —C—O—C—  第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) 三、醚的化学性质  醚较稳定,其稳定性仅次于烷烃。醚不能与 强碱、稀酸、氧化剂、还原剂或活泼金属反应。 在一定条件下可发生反应,反应与醚氧原子上的 孤电子对有关。 上页下页首页 9邓健 制作 庞华 审校 例: 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) 上页下页首页 10人民卫生电子音像出版社 (二)醚键的断裂 在加热条件下, 醚与氢卤酸反应,醚键断裂,生成 醇和卤代烷,生成的醇可进一步与过量的氢卤酸反 应。浓的HI是最有效的分解醚的试剂。 通常是较小的烃基生成卤代烃,较大的烃基生成醇(芳基 则生成酚);若为R-OCH3与HI作用, 则可定量地生成CH3I。 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) 上页下页首页 11邓健 制作 庞华 审校 醚键断裂反应属于亲核取代反应, 通常伯烷基醚 易按SN2机制进行, 叔烷基醚易按SN1机制进行。 H-I SN2 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) 上页下页首页 12人民卫生电子音像出版社 问题问题:: 用无水用无水HBrHBr断裂有旋光性的甲基仲丁基醚断裂有旋光性的甲基仲丁基醚 时,产生溴甲烷和仲丁醇;仲丁醇的构型和旋光性时,产生溴甲烷和仲丁醇;仲丁醇的构型和旋光性 与原来有旋光性的反应物的构型相同,为什么?与原来有旋光性的反应物的构型相同,为什么? 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) 上页下页首页 13邓健 制作 庞华 审校 (三) 过氧化物的生成 烷基醚在空气中久置,α-碳上的 氢可被氧化, 生成醚的过氧化物。 乙醚 过氧化乙醚 l过氧化醚受热易分解爆炸,蒸馏醚时应避免蒸干 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) l过氧化醚的检验:酸性碘化钾-淀粉试纸 l过氧化醚的除去:还原剂硫酸亚铁或亚硫酸钠 上页下页首页 14人民卫生电子音像出版社 四、冠醚 (crown ether) 冠醚 是分子中含有多个 —OCH2CH2— 结构单 元的大环多醚, 因其立体结构像王冠, 故称冠醚。 18-冠-6 (18-crown-6) 12-冠-4 (12-crown-4) 冠醚的命名以 “ x-x-冠冠-y-y” 表示,x 代表构成 环的碳和氧原子总数, y 代表环中的氧原子数。 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (四、冠醚) 上页下页首页 15邓健 制作 庞华 审校 冠醚分子当中有一个空穴。只有与此空穴大小 适合的Mn+才能进入空穴内,从而对金属离子具有 较高的络合选择性。例如 18-crown-6 只可与K+络 合。因此冠醚 可用来分离及测定某些金属离子。 18-18-冠冠- -6 6配合物配合物 KK + + [18- [18-冠冠-6]-6] 第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (四、冠醚) 上页下页首页 16人民卫生电子音像出版社 第二节 环氧化合物 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 环氧化合物(epoxides)是指含有三元环的醚及其衍生物。 一、环氧化合物的结构与命名 O CC 61.6º ~105º 59.2o 149pm 147pm 上页下页首页 17邓健 制作 庞华 审校 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (一、结构与命名) 1. 环氧化合物的普通命名法是根据相应的烯烃 称为“氧化某烯”。氧化乙烯又称为环氧乙烷。 氧化乙烯 (环氧乙烷) (ethylene oxide) 氧化丙烯 (propylene oxide) 氧化异丁烯 (isobutylene oxide) 上页下页首页 18人民卫生电子音像出版社 2. 环氧化合物的系统命名法通常以“环氧乙烷” 为母体, 三元环中氧原子编号为1。 2-甲基-2-乙基环氧乙烷 (2-methyl-2-ethyloxirane) 2,3-二甲基环氧乙烷 (2,3-dimethyloxirane) 2-乙基环氧乙烷 (2-ethyloxirane) 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (一、结构与命名) 上页下页首页 19邓健 制作 庞华 审校 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 二、环氧化合物的开环反应 环氧化物分子中存在张力很大的三员氧环,化学 性质活泼。与酸、碱或其它强的亲核试剂均能直接 进行开环反应(opening of ring reaction) 。 上页下页首页 20人民卫生电子音像出版社 (一) 酸催化开环反应 在稀酸条件下,环氧化合物的环 被打开,生成相应的加成产物。 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页下页首页 21邓健 制作 庞华 审校 非对称的环氧化合物在酸催化下 进行开环反应时, 亲核试剂主要进攻取 代基较多的环氧碳原子。 2-甲基环氧乙烷 2-氯-1-丙醇 1-氯-2-丙醇 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页下页首页 22人民卫生电子音像出版社 (二) 碱催化开环反应 环氧化合物在强碱作用下, 环 被打开,生成相应的加成产物。 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页下页首页 23邓健 制作 庞华 审校 非对称的环氧化合物在碱性条件或用 强亲核试剂进行开环反应时,亲核试剂主 要进攻取代基较少的环氧碳原子。 1-甲氧基-2-丙醇 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页下页首页 24人民卫生电子音像出版社 问题问题::写出写出2-2-乙基环氧乙烷与下列试剂反应的方程式:乙基环氧乙烷与下列试剂反应的方程式: ((1 1)甲醇和硫酸)甲醇和硫酸 ((2 2)甲醇和甲醇钠)甲醇和甲醇钠 ((3 3)苯胺)苯胺 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页下页首页 25邓健 制作 庞华 审校 三、环氧化合物开环反应机制 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (三、开环反应机制) 1. 酸催化开环反应机制 环氧化合物的开环反应属于亲核取代反应。酸性条件下, 首 先生成质子化环氧化合物(protonated epoxide), 然后亲核试剂进 攻质子化环氧化合物, 质子化环氧化合物迅速开环生成产物。 上页下页首页 26人民卫生电子音像出版社 碱催化的开环反应, 是亲核试剂直接进攻环氧 化合物本身, 而不是先生成质子化环氧化合物, 因 此开环需要在强碱条件下或强亲核试剂。 2. 碱催化开环反应机制 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (三、开环反应机制) 上页下页首页 27邓健 制作 庞华 审校 不对称环氧化物开环, 当用酸催化时, 亲核试剂有 利于进攻连有较多取代基的环碳原子;用碱催化时, 亲核试剂主要进攻连有较少取代基的环碳原子。 酸性条件下亲核试 剂进攻点 主要受电子效应控制 碱性条件下亲核 试剂进攻点 主要受立体因素控制 第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (三、开环反应机制) 上页下页首页 28人民卫生电子音像出版社 1. 醚的结构 醚键中氧为 sp3 杂化 2. 醚的分类 脂肪醚, 芳香醚; 单醚, 混醚 3. 醚的命名 “A基B基醚”;“某烃氧基某烃” 4. 醚的性质 形成yang盐;醚键断裂;形成过氧化物 5. 环氧化合物的命名 “氧化某烯”;“环氧乙烷” 6. 开环加成 碱催化-受空间因素控制 酸催化-受电性因素控制 本章要点 上页首页 29
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