醚环氧化物PPT课件

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1、1OOCHCH3 3OOCHCH3 3OCH3H3C.112.第九章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 第一节第一节 醚醚 一、醚的结构和命名 l 醚的通式：R-O-R、Ar-O-R 或 Ar-O-Ar l 醚键中氧的杂化（ sp3 、sp2）和键角(110、 120) l 醚的官能团为醚键 上页上页下页下页首页首页CCO第1页/共23页2甲醚 (methyl ether) 第九章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 上页上页下页下页首页首页第2页/共23页3 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

2、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) 第九章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 上页上页下页下页首页首页第3页/共23页4 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。混醚按排列烃基。英文命名则按字母顺序排列烃基。CH3CH3OO 二甲基醚(甲醚) 二苯基醚(苯醚)(dimethyl ether or methyl ether) (diphenyl ether) C(CH3)3OCH3CH(CH3)2O甲基叔丁基醚(甲叔丁醚) 苯基异丙基醚(苯异丙醚) (methyl tertiary butyl e

3、ther) (isopropyl phenyl ether)第九章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 上页上页下页下页首页首页第4页/共23页5 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”。CH3CH2CH2CHCH3OCH3HO CH2CH2OC2H52-甲氧基戊烷(2-methoxypentane) 环醚多用俗名。 OOO四氢呋喃(tetrahydrofuran) 1,4-二氧六环 (1,4-dioxane) 2-乙氧基乙醇(2-ethoxyethanol)第九章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名) 上页上页下页下

4、页首页首页第5页/共23页6第九章 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 C2H5-O-C2H5n-C5H10 n-C4H9OH分子量分子量沸点沸点()水溶度水溶度(g/100g水水)7472747234.536.1117.765.47.57.9互溶互溶C2H5-O-C2H5n-C5H10 n-C4H9OH分子量分子量沸点沸点()水溶度水溶度(g/100g水水)7472747234.536.1117.765.47.57.9互溶互溶 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

5、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。上页上页下页下页首页首页第6页/共23页7COC 第九章 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。CH3CH2CH2CH3O+ H2SO4CH3CH2CH2CH3OHHSO4上页上页下页下页首页首页第7页/共23页8R OHSO4H+ H2OH3OHSO4+RR O R +例：冷浓冷浓H2SO4C2H5OC2H5n-C5H12乙醚溶解，呈一相乙醚溶解，呈一

6、相戊烷不溶解，分层戊烷不溶解，分层第九章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) 上页上页下页下页首页首页第8页/共23页9（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。 CH3CH3O+ HICH3I + CH3OHHICH3I + H2O 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。O CH3 + HIO H + CH3I第九章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) 上页上页下页下页首页首页第9页/共

7、23页10OH(H3C)2HCC+CH3HH 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。 O(H3C)2HCCCH3HHH-II -SN2CH3CHOH ICH2CH3CH3H(CH3)3C O C(CH3)3(CH3)3CC(CH3)3HO+I-(CH3)3CISN1慢(CH3)3C(CH3)3COH +第九章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质) 上页上页下页下页首页首页第10页/共23页11(三) 过氧化物的生成 烷基醚在空气中久置，-碳上的氢可被氧化, 生成醚的过氧化物。 CH3CH2O CH2CH3+ O2CH3CH2O

8、O OCHCH3H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九章 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 上页上页下页下页首页首页第11页/共23页12第二节第二节 环氧化合物环氧化合物 第九章 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。 H2CCH2OH2CCH2OO一、环氧化合物的结构与命名 OCC61.6105 59.2o149pm147pm上页上页下页下页首页首页第12页/共23页13第九章 醚和环氧化合物 第二节 环氧

9、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。 OH2C CH2OH2C CHCH3OH2C CCH3CH3氧化乙烯（环氧乙烷） (ethylene oxide) 氧化丙烯(propylene oxide) 氧化异丁烯(isobutylene oxide) 上页上页下页下页首页首页第13页/共23页14 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。 OH3CHC CHCH3123OH2C CHCH2CH3123OH2C CCH2CH3CH31232-甲基-2-乙基环氧乙烷 (2-methyl-

10、2-ethyloxirane) 2,3-二甲基环氧乙烷(2,3-dimethyloxirane) 2-乙基环氧乙烷(2-ethyloxirane) 第九章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (一、结构与命名) 上页上页下页下页首页首页第14页/共23页15第九章 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) 。Y = X, CN, OH, OR, OAr, SH, CH3CHCH2O HYCH3CHCH2YO

11、HCH3CHCH2YOH上页上页下页下页首页首页第15页/共23页16(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。OH+, H2OH2CCH2OH OH乙乙二二醇醇HClH2CCH2OH Cl2-氯氯乙乙醇醇H+, CH3OHH2CCH2OH OCH32-甲甲氧氧基基乙乙醇醇第九章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页上页下页下页首页首页第16页/共23页17 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。 H3C-HCCH2OCH3CH-CH2OHClHCl+CH3CH-CH2ClOH+90%1

12、0%H3C-HCCH2OH3C-HCCH2OCH3CH-CH2OHClCH3CH-CH2OHClHCl+ HCl+CH3CH-CH2ClOH+ CH3CH-CH2ClOH+90%10% 2-甲基环氧乙烷 2-氯-1-丙醇 1-氯-2-丙醇 H3C-HCCH2OCH3CH-CH2OHClHCl+CH3CH-CH2ClOH+90%10%H3C-HCCH2OH3C-HCCH2OCH3CH-CH2OHClCH3CH-CH2OHClHCl+ HCl+CH3CH-CH2ClOH+ CH3CH-CH2ClOH+90%10%第九章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页上页下页下页首页首页

13、第17页/共23页18(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。 OH2CCH2OH OH乙乙二二醇醇H2CCH2OH NH2H2CCH2OH OCH32-甲甲氧氧基基乙乙醇醇OH , H2ONH32-氨氨基基乙乙醇醇 CH3ONaCH3OH第九章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页上页下页下页首页首页第18页/共23页19 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。 OH2C CHCH3+ CH3OHCH3OCH2CHCH3CH3ONaOH1-甲氧基-2-丙醇 CH2CH2O

14、CH3CH2CH2CH2O-H2OCH3CH2CH2CH2OH烃烃氧氧负负离离子子中中间间体体1-丁丁醇醇 (82%)CH3CH2MgBr25第九章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应) 上页上页下页下页首页首页第19页/共23页20OCH3CH2HH三、环氧化合物开环反应机制 第九章 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。 COCH+H+COC

15、NuCOHCNu上页上页下页下页首页首页ClOCH3CH2HHCH3CH2HClOH第20页/共23页21 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 COCNuCOCNu+第九章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (三、开环反应机制) 上页上页下页下页首页首页OH3CH3COCH3H3CH3COOCH3HOCH3H3CH3COHOCH3+ CH3O第21页/共23页22 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。COCH3CH3CHH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九章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (三、开环反应机制) 上页上页下页下页首页首页第22页/共23页23感谢您的观看！第23页/共23页