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第 12 章. 醇

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1. 命名法

2. 物理特性

3. 反应

4. 合成方法

1. 命名法

⑴ 有IUPAC命名法和通用名。

⑵ 醇（R-O-H）命名法

① 确定以醇为母体结构的最长碳链（环）结构。

② 从碳链中最靠近-OH 基团的碳开始对每个碳进行编号。

③ 如果有取代基，请按字母顺序命名。

④ 当烷基、卤代、烯基、炔基混合时，官能团的优先顺序如下：

○ -OH > 烯烃 > 炔烃（如果烯烃和数字相同） > 卤素

⑤ 常用名

○ 例如：丙醇、丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇、新戊醇

⑶ 多元醇（polyalcohols）：2种以上的醇

① 在主链名称末尾添加-diol、-triol等后缀。

② 分配较低的数字以提供至少一种具有较小数字的酒精，并按字母顺序命名。

③通用名：乙二醇（乙烷-1,2-二醇）、甘油（丙烷-1,2,3-三醇）

2. 物理特性

⑴ 醇度

①定义：碳原子上带有-OH基团的程度。

② 酒精度数较高 → 水中溶解度较低

③ 酒精度数较高 → 分子间作用力增大 → 熔点和沸点降低

○ 沸点：1-丁醇（117℃）>2-甲基-1-丙醇（107℃）>2-丁醇（98℃）>2-甲基-2-丙醇（82℃）

○ 熔点：1-丁醇（-90℃）>2-甲基-1-丙醇（-108℃）>2-丁醇（-115℃）

○ 与沸点不同，熔点不仅受分子间力的影响，还受堆积的影响，因此2-甲基-2-丙醇的熔点（25℃）相当高。

⑵ 醇的沸点

① 碳原子数越高，分子间作用力越强，沸点越高。

○ 例：甲醇（65℃）<乙醇（78℃）<1-丙醇（97℃）

② 由于存在氢键，沸点远高于烯烃、炔烃和卤代烷。

③ 1,3-二醇的沸点比1,2-二醇高。

○ 原因：分子内氢键形成良好的1,2-二醇，分子间氢键较弱。

⑶ 醇的酸度

① 溶液酸度：甲基 > 1^st > 2^nd > 3^rd

○ 按键记忆：pK_a

○ 甲醇（MeOH）：15.5

○ 乙醇 (EtOH): 16

○ i-PrOH：16.5

○ 叔丁醇：18

○ 溶剂化效果

○ 烷基较多的醇由于氢键作用，溶剂化作用较弱。

○ 结果，作为共轭碱的醇盐离子不太稳定，导致具有更多烷基的醇的酸性较低。

○ 感应效应

○ 感应效应可以解释溶液中的酸性，但不能解释气相中的酸性。

② 气相醇的酸度：甲基 < 1^st < 2^nd < 3^rd

○ 在气相中无溶剂化作用。

○ 叔醇的酸性最大，因为烷基对负电荷的分散作用很强。

○ 一般情况下，由于极化性，即尺寸效应，硫醇的酸性大于醇的酸性。

⑷ 醇中氢键的强度

①氢键强度：伯醇>仲醇>叔醇> ② 位阻：1^st < 2^nd < 3^rd

3。反应

⑴ 概述

① 反应的核心方面：由于 OH^- 是强碱和不良离去基团，因此会发生将其转化为良好离去基团的过程。

② 类型1：脱水反应（务必记住）：S_N2 反应涉及一级醇或二级醇。非 S_N2 反应涉及二元醇或叔醇。

○ SOCl₂ 基团：S_N2 反应

○ HCl基团：S_N1反应

○ POCl₃（催化剂：吡啶）基团：E2反应

○ H₂SO₄基团：E1反应

③ 类型2： 醇保护和脱保护反应

④ 类型3： 酸碱反应

⑤ 类型 4： 氧化反应

⑥ 类型5：其他反应：醚合成、酯合成、频哪醇重排反应

⑵ 1-1. S_N2反应

① 试剂：SOCl₂、PBr₃、PCl₃、PCl₅ + 1^st 或仲醇

○ 伯醇、仲醇： 由于X^-是弱碱，所以发生S_N2反应而不是E2反应。

○ 反应性：仲醇 < 伯醇

○ 叔醇：S_N1/E1 反应非常慢，因此认为不会发生该反应。

○ 醇与 SOCl₂ 的反应取决于溶剂

○ 吡啶溶剂：构型反转

○ 醚类溶剂：保持构型

○ 假设 1： 如果醚充当亲核试剂，则会发生两个 S_N2 反应，解释了其机理。

○ 假设2： S_Ni（SN内部）：解释由于分子内S_N2反应而发生保留。

② SOCl₂机理

○ 将醇转化为良好的离去基团

图 1. 在 SOCl₂ 存在下醇的 S_N2 反应

图 2. S_Ni 反应

○ 特点

○ 无碳正离子

○ 不重新排列

○ 与一醇和仲醇反应： 不与叔醇反应

○ 配置反转

○ 第三^rd胺作为碱，与HCl反应生成亲核体Cl^-，促进反应

○ Le Chatelier原理：吡啶与SOCl₂反应生成SO₂(g)并促进正向反应。

○ 并不总是限于 S_N2 反应

○ 这种机制不仅适用于醇，也适用于羧酸。

图 3. 由羧酸生成酰氯的反应

③ PBr₃、PCl₃ 机理

○ 将醇转化为良好的离去基团

○ 在PBr₃、PCl₃反应中，吡啶是一种弱碱，可以用来提高反应速率

○ 由于试剂超量使用的规定，近期不再使用吡啶

图。 4. PX₃存在下醇的S_N2反应

○ 特点

○ 无碳正离子

○ 无重排反应

○ 1当量PX₃可与3当量醇反应»> ○ 与伯醇和仲醇反应：不与叔醇反应

○ 配置反转

④ PCl₅机制

图 5. PCl₅ 存在下醇的 S_N2 反应

⑶ 1-2. S_N1反应

① 试剂：HCl、HBr、HI + 仲醇或叔醇

○ HCl反应较弱，需用ZnCl₂等催化剂催化。

○ HF ≪ HCl < HBr < HI

○ 伯醇： S_N2 反应。 X^- 不等待离去基团 (H₃O⁺) 释放，就进行亲核攻击。

○ 仲醇、叔醇： S_N1 反应； HX是一种强酸，很容易生成优良的离去基团-OH₂⁺。

② 机制

图 6. HX 存在下醇的 S_N1 反应

③ 碳正离子：外消旋、重排

④ Lucas 测试：使用 HCl 和 ZnCl₂ 区分伯醇、仲醇和叔醇。

○ 发生反应的溶液变浑浊。

○ 反应方程式：ROH + HCl → RCl（催化剂：无水ZnCl₂，条件：室温）

○ 伯醇：无反应（S_N2）

○ 仲醇：约5分钟后反应（S_N2和S_N1）

○ 叔醇、烯丙醇或苯甲醇：立即反应 (S_N1)

⑷ 1-3. E2反应

① 试剂：POCl₃ + 2 当量。吡啶+仲醇或叔醇

○ 提示：E2 反应大多仅使用 POCl₃ 进行。

○ 伯醇

○ 仲醇、叔醇：发生E2反应

② 机制

图 7. POCl₃ 存在下醇的 E2 反应

③ 扎伊采夫法则

图 8. POCl₃ 存在下醇的 E2 反应

⑸ 1-4. E1反应

① 试剂：H₂SO₄、H₃PO₄、TsOH等非卤酸+仲醇或叔醇+加热

○ 伯醇：E2反应（E1也可以）

○ 仲醇、叔醇： E1反应

② 机制

图 9. 在 H₂SO₄、H₃PO₄ 存在下醇的 E1 反应

③ （式） 检查H+中H+与O结合后的闭环反应，如果不发生闭环反应，则在H₂O消除后回顾Saytzev法则。

④ 碳正离子： 考虑重排反应和外消旋反应。

⑤ 当单个分子中同时存在烯烃和-OH基团时，烯烃首先反应（∵增加了烯烃的反应性）

○ 另外，-OH基团的酸碱反应发生得最快，但也可发生逆反应，形成少量产物。

○ 此外，当-OH基团参与反应时，由于不良离去基团H2O的释放，反应过程会减慢。> ⑥ 伯醇在相同条件下经历E2机制（∵由于伯碳正离子的不稳定性质）

⑹ 2-1. 酒精保护反应

① 概述

○ 又称良好的离去基团反应

○ 醇保护反应用于格氏试剂的合成

○ 基本利用以太合成

② 类型1. 磺酰酯保护基：更常用作醇的离去基团衍生物

○ 甲苯磺酰化：当TsCl（催化剂：吡啶）与醇反应时，-OH基团变成-OTs。保留配置。

○ 反应：ROH + TsCl + 吡啶 → ROTs

○ TsCl: 对甲苯磺酰氯

○ 机制

图 10. 使用 TsCl 的酒精保护反应

○ 甲磺酸化：当MsCl（催化剂：Et₃N）与醇反应时，-OH基团变成-OMs。保留配置。

○ 反应：ROH + MsCl + 吡啶 → ROMs

○ MsCl: 甲磺酰氯

○ 机制

图 11. 使用 MsCl 进行酒精保护反应

○ 三氟甲磺酸化：当TfCl（催化剂：吡啶）与醇反应时，-OH基团变成-OTf。保留配置。

○ 反应：ROH + TfCl + 吡啶 → ROTf

○ TfCl: 三氟甲磺酰氯

○ -OTf 是有机化学中最好的离去基团

○ 甚至可以通过S_N1反应形成不稳定的乙烯基阳离子

○ 共同特点

○ 构型保留： 酒精进行亲核攻击，因此自配位没有变化。

○ 请注意，构型保留和绝对构型（R、S）保留之间存在差异。

○ 醇进行亲核攻击S_N2反应：空间位阻小的1°醇优先反应

○ 使用吡啶或Et₃N作为碱。

② 类型2. 硅醚保护基：采用硅化合物（硅醚），Et₃N为常用催化剂

○ 硅化合物：表示为R’OSiR₃

○ TMSCl: (CH₃)₃SiCl

○ TBDMSCl: tert-SiMe₂Cl

○ 特点

○ 显着的空间位阻，但由于其第三周期性质，Si 形成的键比 C 更长

○ pH 4 ~ 12 稳定

○ 咪唑或吡啶生成醇盐离子，除去副产物HCl

③ 类型3. 叔丁基醚保护基团

○ （式） 1. H₂SO₄, 2. CH₂=C(CH₃)₂（异丁烯）

○ 用稀酸处理乙醚时，可作为稳定的离去基团轻松除去。

⑺ 2-2. 醇脱保护反应

① TBAF（四丁基氟化铵）或Bu₄NF，可以从硅醚中回收醇官能团

○ Si-O键强度：~110 kcal/mol

○ Si-F键强度：~140 kcal/mol

② 强酸性条件也可以从硅醚中恢复醇官能度

⑻ 3. 酸碱反应

① 醇可充当酸，pKa值为16 ~ 18

② ΔpK_a > 0 表示高效反应，ΔpK_a > 7 表示单向反应

③ 反应示例

图12. 酸碱反应示例

⑼ 4. 氧化反应

①醇的氧化阶段

图 13. 醇的氧化阶段

> ② 伯醇的强氧化：伯醇转化为羧酸的反应

○ 相关试剂

○ K₂Cr₂O₇

○ H₂CrO₄

○ CrO₃

○ KMnO₄

○ KMnO₄在酒精氧化中不常用的原因

○ 与 KMnO₄ 不同，铬基氧化剂选择性氧化醇，而不影响内部烯烃或炔烃

○ KMnO₄ 不仅与醇反应，还与烯烃和炔烃反应

○ Jones 试剂：CrO₃ 的组合，即 CrO₃ + H₂SO₄ + H₂O

○ 对伯醇进行强氧化

○ 在温和条件下也能实现轻度氧化

③ 伯醇的轻度氧化：伯醇转化为醛的反应

○ 相关试剂

○ PCC（氯铬酸吡啶鎓）：无水条件

○ DMP（戴斯马丁碘烷）

○ 次氯酸

○ NaOCl / CH3COOH / 0 ℃

○ Swern氧化试剂

○ 柯林斯试剂

○ Magtrieve 氧化剂 (CrO₂)

○ 节奏

○ Ag₂CO₃

○ （分子式） 1°酒精+NaOCl+RCOOH（如乙酸）+0℃→醛

○ NaClO（次氯酸钠、漂白剂）+RCOOH → HClO

○ 机理1： R-CH₂-OH + HClO → R-CH₂-OH₂⁺ + OCl^-

○ 机理2： R-CH₂-OH₂⁺ + OCl^- → RCH₂OCl + H₂O（S_N2反应）

○ 机理 3: RCH₂OCl + :B^- → RCHO + HB + Cl^-（E2 反应）

○ (分子式) 1°酒精 + TsCl → R-OTs, R-OTs + DMSO → R-OSMe₂, R-OSMe₂ + NaHCO₃ → RCHO

○ 用于醛合成

④ 仲醇的氧化

○ 相关试剂

○ K₂Cr₂O₇

○ Na₂Cr₂O₇

○ H₂CrO₄

○ CrO₃

○ KMnO₄

○ PCC

○ 戴斯-马丁氧化剂

○ DMSO/草酰氯

○ CrO₃仲醇氧化机理

图14. CrO₃氧化仲醇的机理

○ HOCl氧化机理

图 15. HOCl 氧化机制

○ NaOCl的氧化反应：仲醇+NaOCl+RCOOH（如乙酸）+0℃→酮

○ 环己醇的氧化反应：以H₂CrO₄为参比，

○ 当-OH基团在轴向时，氧化反应较快。

○ 原因一： 由于-OH基团是轴向的，氢位于赤道位置，使得碱基更容易接近以除去赤道位置的氢。

○ 原因2： 当铬酸酯轴向取向时，反应物变得更加不稳定，导致活化的活化能较低。

⑤ 叔醇的氧化反应：一般不发生氧化反应。

○ 例外：克莱门森还原

⑥ 烯丙醇和苯甲醇的选择性氧化剂：MnO₂

○ 通常，普通醇不会被氧化。

⑦ 二醇的氧化裂解反应

○ 试剂：HIO₄» ○ （式） 在二醇存在下断裂碳-碳键后，将-OH基团连接到每个片段上，形成酮或醛基。

图。 16. 二醇的氧化裂解反应机理

○ 机构

○ 常见：涉及五边形过渡态。

○ 情况 1： 偏高碘酸条件

○ 情况 2： 原高碘酸条件

⑽ 5-1. 醚合成

①【对称以太合成】(https://jb243.github.io/pages/1375)

○ 总结：高温时以消除反应为主，低温时以加成反应为主。可以用熵变和 ΔG = ΔH - TΔS 来解释。

○（不理想）H₂SO₄，180℃：R-CH₂OH + H₂SO₄ → R=CH₂。 【E1消除酒精】(https://jb243.github.io/pages/1372)

○ (desirable)H₂SO₄, 140℃: R-CH₂OH + H₂SO₄ → R-CH₂-O-CH₂-R

○ 缺点：对称醚合成会产生各种醚（即 ROR、R’OR、R’OR’），因此不合适。

○ 例外，当使用叔醇时，可以成功合成不对称醚（ ∵ S_N1 反应）

②【Williamson 以太合成】(https://jb243.github.io/pages/1375)：非对称以太合成

○ 步骤 1. ROH + NaH → RO^-Na⁺ + H₂

○ 步骤 2. RO^- + R’I → ROR’ + I^- (S_N2)：R’ 的构型反转。

○ 限制：如果R’X不是卤代甲烷或一级卤化物，则消除反应占主导地位，是不合适的。

③【烷氧基汞化-脱汞】(https://jb243.github.io/pages/1375)

○ 与[烯烃的氧汞化-脱汞]相同的反应(https://jb243.github.io/pages/1363)

○ 试剂：1\。 Hg(O₂CCF₃)₂、HOCH(CH₃)₂、2.NaBH₄、HO^-

○ 当威廉姆森醚合成不适用时有用

⑾ 5-2. 酯合成

① 酰氯、酸酐和醇反应合成酯

② 羧酸与酸催化剂反应合成酯（费歇尔酯化）

⑿ 5-3. 频哪醇重排反应

①频哪醇重排：考虑分子内S_N2反应导致立体反转

图。 17. 频哪醇重排机制

② 半频哪醇重排反应

○ 类型1： 考虑分子内S_N2反应导致立体反转

图。 18. 半频哪醇重排类型 1

○ 类型 2： 碳正离子的形成导致外消旋混合物

图。 19. 半频哪醇重排类型 2

○ 类型3： 考虑分子内S_N2反应导致立体反转

图。 20. 半频哪醇重排 3 型

4。合成方法

⑴ 卤代烷的亲核取代反应

⑵ 烯烃、炔烃> ①【酸催化烯烃水合反应】(https://jb243.github.io/pages/1363)

② 氧汞化-烯烃的脱汞

③【烯烃的硼氢化与氧化】(https://jb243.github.io/pages/1363)

④ 烯烃的1,2-二羟基化

⑤【炔烃加氢】(https://jb243.github.io/pages/1363)：水合形成烯醇，再通过互变异构形成酮；因此，不会形成醇。

⑶ 酮的缩醛和半缩醛形成

⑷ 氧化还原反应

① NaBH₄：温和还原剂

○ 不能将羧酸还原为醇

○ 将醛还原为伯醇

○ 将酮还原为仲醇

○ 长时间反应可将醇还原成H

② LiAlH₄：强还原剂

○ 将羧酸还原为伯醇

○ 将酮还原为仲醇

○ 长时间反应可将醇还原成H

○ LiAlH₄用作试剂比NaBH₄用作还原剂强得多

③ （式） NaBH₄ 和 LiAlH₄ 被视为用于还原的 H^- 来源

图 21. 使用 LiAlH₄ 生成酒精的示例

○ H₂O 可以被另一种酸替代作为 H⁺ 的来源

○ 羧酸解释：-COOH 暂时变为 -C⁺O^-OH，当 H^- 附着在 C⁺ 上时，变为 -CHO^-OH，然后变为 -CHO。

○ 醛解释：-CHO 暂时变为 -C⁺O^-OH，当 H^- 附着在 C⁺ 上时，变为 -CH₂O^-。

○ 酮解释：-CO^- 暂时变为 -C⁺O^--，当 H^- 与 C⁺ 结合时，变为 -CHO^--。

○ 酒精：酒精也可以减少； -COH 变为 -C⁺，当 H^- 附加到 C⁺ 时，它变为 -CH。

⑸ 碳-碳偶联反应（有机金属试剂反应）

①格氏试剂：RMgX

○ （式） RMgX：Mg变成δ⁺，R带强负电荷。寻找亲电碳并将其连接到 R。

图 22. 与格氏试剂的酯反应示例

○ 格氏试剂不与羧酸发生反应

图 23. 格氏试剂和羧酸

② 烷基锂试剂：RLi

○ （式） RLi：Li 变为 δ⁺，R 带强负电荷。寻找亲电碳并将其连接到 R。

③吉尔曼试剂：R₂CuLi

○ （式） R₂CuLi：CuLi变成δ⁺，R带强负电荷。寻找亲电碳并将其连接到 R。

输入：2019.01.11 15:11

编辑：2022.02.01 21:57