第11章酚和醌
NH2
NaNO2/H2SO4
NaNO2/HCl
ArN2Cl
N2HSO4
H3+O
ArOH
OH
H3+O
Br
Br
△
Br
9. 由苯或甲苯和必要的无机或有机试剂合成下列化合物:
(1) 间苯二酚
(9)2,6-二氯苯酚
OH H2SO4 OH 2 Cl2 OH CL H2O,HCl Cl OH Cl
Cl
SO3H
SO3H
11.5.1 苯酚
俗名石炭酸,有机合成的重要原料,用于制造酚醛树脂 及其他高分子材料、药物、染料、炸药等。
例1:苯酚催化加氢生成环己醇,可用于生产尼龙-66:
[O]
己二酸
例2:鸡眼膏:苯酚与乙酰水杨酸的混合膏体。
11.5.2 甲苯酚 甲苯酚(简称甲酚)有邻、间、对位三种异构体,存 在于煤焦油中,沸点相近,不易分离。邻、对甲酚为 无色晶体,间甲苯酚为无色或淡黄色液体,用于制备 农药、染料、炸药、电木等。 工业上甲酚可由甲苯磺酸钠盐制备:
苯酚与FeCl3络合显紫色
11.4.2 芳环上的亲电取代反应
羟基是强邻对位定位基,使苯环活化。本质原因是酚氧结 构的P- π共轭增加了苯环的电子云密度,芳环亲电活性增强。
①卤化反应—酚很容易发生卤化。 •苯酚与溴水作 用,生成2,4,6三溴苯酚白色 沉淀 •溴水过量,生成黄色 的四溴苯酚析出 •邻、对位上有磺酸基 团时,可同时被取代
例如: OH
OH
OH
SO 3 H
CH3 H SO 2OH 对羟基苯甲醇
OCH3 SO 3 H 对甲氧基苯酚
对羟基苯磺酸
1. 用系统命名法命名下列化合物:
OH (1) CH3 OH (2) C 2H 5 OH (3) OH CH3 CH3
间甲酚
OH NO2 (5)
4-乙基-1,3-苯二酚
CH3 (7) OCH3 (6)
11.4.3 与三氯化铁的显色反应
大多数酚与FeCl3溶液作用能生成带颜色的络离子,被用来鉴定酚。
与FeCl3的颜色反应并不限于酚,具有烯醇式结构的脂肪族化合物 也有这个反应。酚具有类似烯醇式的结构,所以表现了相似的性质。
CH2OH
如何证明在邻羟基苯甲醇(水杨醇)
一个酚羟基和一个醇羟基? (P270-7)
甲苯酚的肥皂溶液: 医院消毒剂-来苏尔。
11.5.3 对苯二酚 无色固体,易氧化成醌。可由苯胺氧化成对苯醌 后,再还原制备。
[O]
对苯二酚极易氧化成醌。对苯二酚是强还原剂, 用作显影剂和高分子合成的阻聚剂。
11.5.4 萘酚 萘酚有-萘酚和-萘酚两种异构体,由相应的萘磺 酸钠经碱熔制备,是重要的染料中间体。 -萘酚用作 杀虫剂,抗氧剂。
11.2.3 从芳磺酸制备 –碱熔法
苯磺酸钠
酚钠 苯酚
优点:设备简单,产率高,产品纯度高。
缺点:工序多,强度大,难自动化,消耗大量酸碱,成本高;温度 高, 当环上有-COOH、-Cl、-NO2等基团时,副反应多。
11.2.4 从芳胺制备 –重氮盐法
芳伯胺与亚硝酸(NaNO2/HCl)在低温下反应 生成芳基重氮盐(重氮化反应),重氮盐受热水解 得到酚. ArNH2 例如:
◆酚的分类:按所含羟基的数目多少,分为一元酚和多元酚. ◆酚的命名:以苯酚作为母体,其他基团作为取代基.
例如:
一元酚
二元酚
三元酚
◆带有优先序列取代基的命名: 按取代基的排列次序的先后来选择母体,当取代基
的序列优于酚羟基时,酚羟基作为取代基。 取代基的先后排列次序为:
-COOH, -SO3H, -COOR, -COX, -CONH2, -CN, -CHO, >C=O, -OH(醇), -OH(酚), -SH, -NH2, -OR, R烷基, -NO2, -X
稀硝酸,室温
浓硝酸,室温
◆因酚羟基和环易ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ浓硝酸氧化,产率很低.
通常在氧化时要对酚羟基先进行保护.
◆邻硝基苯酚和对硝基苯酚可通过水蒸汽蒸馏分开.
邻位-氢键
邻硝基苯酚通过分子内氢键形成六元环螯合物,可随水蒸汽挥发. 对硝基苯酚只能通过分子间的氢键缔合,不能随水蒸汽挥发.
下列化合物哪些能形成分子内氢键?
◆醇与酚不同,没有电子的离域现象,难于离解.
◆酸性比较: 碳酸:pKa=6.4 强 增 性 酸 苯酚:pKa=10
乙醇:pKa=17
环己醇:pKa=18
• 苯酚能溶解于氢氧化钠水溶液
工业上利用苯酚能溶 于碱,而又可用酸分 离的性质来处理和回 收含酚废水。
• 通入二氧化碳,苯酚即游离出来
酸性:碳酸>苯酚
苯酚 酚羟基中的氧原子为sp2杂化,其中1个未参与杂化的p轨道 含有孤对电子,可参与苯环的大π键,形成p-π共轭体系, 氧原子上的电子云向苯环转移。
酚的结构
p-π共轭其结果是: 1. 环上的电子云密度相对增大,环上的亲电取代
反应容易进行;
2. C-O键的极性减少,不易断裂,-OH不易被取代; 3. 氧原子上的电子云密度相对降低,O-H 键间的电 子云向氧原子转移,O-H 键极性增强,H较活泼, 表现出酸性。
黄色沉淀
白色沉淀 (~100%)
◆反应条件不同,卤代产物不同:
低温,非极性溶 剂,一元取代物
对溴苯酚
水溶液 2,4,6 -三氯苯酚
催化剂 2,4-二氯苯酚 不同温度和氯用量,无溶剂 五氯苯酚 橡胶制品,杀虫剂,药物
如何从苯酚出发合成除草剂 2,4-D?
(2,4-二氯苯氧基乙酸)
OH
NaOH
②硝化反应——酚很容易硝化
④烷基化和酰基化反应
由于酚羟基的活化,酚比芳烃容易进行傅-克反应。 催化剂一般不用AlCl3 (易形成络合物ArOAlCl2).
烷基化剂:醇或烯烃
酰基化剂:羧酸
对羟基苯乙酮
酰氯为酰基化剂时--Fries重排:
重排 乙酸苯酯
热力学控制 动力学控制
对羟基苯乙酮
哪个过程Ea小,反应速度快?哪种产物稳定?
酚与水分子之间的氢键
酚与酚分子之间的氢键
常见酚类化合物的理化常数
◆酚的红外吸收光谱 同醇一样,由于O-H的伸缩振动,在3520 -3100 cm-1 有一个强而宽的吸收带(缔和羟基)。但酚与醇的C-O 伸缩振动不同:酚 ;醇
苯酚的红外光谱
11.4 酚的化学性质
•氧上未共用电子对 (有亲核性)
O
第十一章
酚和醌
本章主要内容
1. 酚的构造、分类与命名.
2. 酚的制备方法与重要的酚.
3. 酚的化学性质及结构对性质的影响.
4. 苯醌的结构特点与性质. 5. 萘醌、蒽醌的结构特点与应用.
(一)酚 11.1 酚的结构、分类和命名
◆ 酚是羟基(-OH)直接和苯环相连的化合物,官能团为酚羟
基.
O H
O H
OH
中含有
答:
(1)加入与FeCl3,显蓝色,表明有酚羟基存在;
(2)将邻羟基苯甲醇分别与NaHCO3和NaOH作用,该 物质不溶于NaHCO3 而溶于NaOH,酸化后又能析出, 表明该物质显弱酸性(进一步证明有酚羟基)。 (3)与卢卡斯试剂反应生成混浊(证明有醇羟基,酚微 溶于水).
11.5 重要的酚
苯酚溶于NaOH,但不溶于NaHCO3。工业上利 用苯酚能溶于碱,而又可用酸分离的性质来处理和回
收含酚废水; 酚的提纯分离.
影响苯酚酸性因素: 考虑负离子的稳定性 吸电子基,酸性 A、取代基种类 给电子基,酸性
B、取代基数目 吸电子基数越多,酸性越强 给电子基数越多,酸性越弱
OH O2N
>
OH
>
OH
>
OH
>
OH
NO2
NO2
Cl
CH3
NH2
C. 取代基位置
a. 对硝基苯酚 >邻硝基苯酚 >间硝基苯酚 >吸电子基团(硝基)使 苯酚
O -
O
-
O
羟基氧上负电荷更好地 离域移向苯环(诱导和 共轭效应),生成更稳 定的对硝基苯氧负离子, 酸性增强。
ONO2
NO2
N O
+
O
N O
+
O
-I
O -
-C -I 无共轭效应,共轭效应只传邻对位, 不传间位
•活化的芳环 (易发生亲电取代)
H
•活泼氢 (有酸性)
•烯醇式片断 (有烯醇的性质)
R
OH H
醇 芳烃
酚
Ar
OH Ar
11.4.1 酚羟基的反应
①酚的酸性:O-H键容易离解。 ◆ 酚显酸性的原因 ——氧原子以sp 2 (与醇醚不同)杂化轨 道参与成键,含有未共用电子对的P轨道与苯环大π键共轭,氧 原子的负电荷分散到整个共轭体系中,酚氧负离子非常稳定, 减弱了O-H键,氢原子容易离解成为质子。
OH
OH Br Br
OH
COCH 3
OH
OH
Br
COCH 3 COCH 3
CO
Br
Br
11.2 酚的制法
11.2.1 从异丙苯制备
H2SO 4
CH3 CH CH3
+ CH3 CH=CH2
CH3 CH3
O2
绿色的合成 路线
OH
C O-O-H
空气,110~120℃
稀 H2SO 4 75~78℃
过氧化物
羟甲基苯氧负离子
3.醛过量时形成羟甲基较多的中间产物:
2,4--二羟甲基苯酚
2,6--二羟甲基苯酚
4.酚过量时形成不含羟甲基的中间产物:
4,4’--二羟基二苯甲烷
2,2’--二羟基二苯甲烷