醚的分类与命名
ONa + (CH3)2 SO4 NaOH
+ +
OCH3 + CH3OSO3Na
10.9 醚的化学性质
醚的结构与醇相似,脂肪醚中, 为 杂化, - - 键角接 醚的结构与醇相似,脂肪醚中,O为SP3杂化,C-O-C键角接 近109.5°。 °
O CH3 110° CH3 O CH3
在芳香醚中,O为SP2杂化,C-O-C键角为 在芳香醚中, 为 杂化, - - 键角为120°。 ° 键角为 在醚分子中,与氧相连的都是烃基,分子极性较小, 在醚分子中,与氧相连的都是烃基,分子极性较小,化学活性较 它的稳定性稍次于烷烃。醚键一般对碱、氧化剂、 低,它的稳定性稍次于烷烃。醚键一般对碱、氧化剂、还原剂都 非常稳定,也不与金属钠作用。但是,醚键对酸不稳定, 非常稳定,也不与金属钠作用。但是,醚键对酸不稳定,能与酸 作用。因为醚键中,氧上具有未共用的电子对,相当于路易斯碱。 作用。因为醚键中,氧上具有未共用的电子对,相当于路易斯碱。 所以可与酸作用形成洋盐 可与酸作用形成洋盐。 所以可与酸作用形成洋盐。
第十章 (二)醚(Ethers)
10.7 醚的分类与命名 10.8 醚的制备 10.9 醚的性质 1、羊盐的形成 、 钅 2、醚键的断裂 、 3、过氧化合物的形成 、 10.10 重要的醚 乙醚、环醚、冠醚 乙醚、环醚、
10.7 醚的分类与命名
醚可看作是醇分子中羟基被烃基取代后的产物。 →ROR’ 醚可看作是醇分子中羟基被烃基取代后的产物。ROH→ → 醚和同碳醇是同分异构体,在醚分子中,氧基- -叫作“ 醚和同碳醇是同分异构体,在醚分子中,氧基-O-叫作“醚 键”。 饱和 CH3 OCH3 醚
CH3CHCH2CH2CH3 CH3 O CH CHCH2CH3 HO OCH2CH3 OCH3 2-甲氧基戊烷 1-甲氧基-1-丁烯 对乙氧基苯酚
10.8 醚的制备
1)醇脱水法 )
2 ROH
H2SO4
R O R + H 2O
这里除了生成醚外,如果温度过高,还有烯烃生成。 这里除了生成醚外,如果温度过高,还有烯烃生成。工业上是将 醇蒸汽通过加热的Al 催化剂制得醚。 醇蒸汽通过加热的 2O3催化剂制得醚。 Al2O3 CH3CH2OCH2CH3 + H2O 2 CH3CH2OH 300℃ 醇脱水法制醚只适用于制备单醚,如果用不同的醇脱水制醚, 醇脱水法制醚只适用于制备单醚,如果用不同的醇脱水制醚,得 到的是混合物,不好分离,无制备意义。 到的是混合物,不好分离,无制备意义。 2)威廉姆森(Williamson)合成法 )威廉姆森( ) 即用醇钠与卤代烃发生亲核取代反应
+ +
3、过氧化物的生成
醚对氧化剂比较稳定,但是,遇空气长期接触, 醚对氧化剂比较稳定,但是,遇空气长期接触,却能被空气中的 氧逐渐氧化生成过氧化物。一般认为氧化是首先发生在α 氧逐渐氧化生成过氧化物。一般认为氧化是首先发生在α-C-H - 键上,然后再转变成结构更为复杂的过氧化物。 键上,然后再转变成结构更为复杂的过氧化物。
RCH2OCH2R'
O2 (空气)
RCH2OCHR' (过氧化物) OOH
过氧化物是易发生爆炸的物质,由于它沸点较高,不易被蒸出, 过氧化物是易发生爆炸的物质,由于它沸点较高,不易被蒸出, 所以在蒸馏含有过氧化物的乙醚时,过氧化物就残留在容器内, 所以在蒸馏含有过氧化物的乙醚时,过氧化物就残留在容器内, 如果继续加热,就会发生爆炸。 如果继续加热,就会发生爆炸。 为了避免爆炸事故的发生,一般在蒸馏放置较久的乙醚前, 为了避免爆炸事故的发生,一般在蒸馏放置较久的乙醚前,可采 用KI-淀粉试纸来检验,如果有过氧化物存在,会使试纸显蓝 -淀粉试纸来检验,如果有过氧化物存在, 色。 要破坏过氧化物,可加入还原剂( 要破坏过氧化物,可加入还原剂(如Na2SO3、FeSO4等)搅拌 反应除去。 反应除去。
10.10 重要的醚
另外,在蒸馏乙醚时,不要蒸干,以免残留的过氧化物爆炸。 另外,在蒸馏乙醚时,不要蒸干,以免残留的过氧化物爆炸。 在贮藏乙醚时,为防止过氧化物的生成,可加入少量的金属钠、 在贮藏乙醚时,为防止过氧化物的生成,可加入少量的金属钠、 或铁粉,以避免过氧化物的生成。 或铁粉,以避免过氧化物的生成。
环氧乙烷的性质
环氧乙烷在酸催化下进行的是亲电开环反应。 环氧乙烷在酸催化下进行的是亲电开环反应。
H2O CH2 CH2 OH OH2 CH2 CH2 O H CH2 CH2 O H H CH2 CH2 OH OH CH2 CH2 OH OCH3
CH3OH CH2 CH2 H OH HOCH3 HCl HO CH2CH2 Cl
+
威廉姆森合成法制醚
另外,在制备芳香醚时,也不能用醇钠进攻卤代苯,只能用酚钠 另外,在制备芳香醚时,也不能用醇钠进攻卤代苯, 进攻卤代烃。 进攻卤代烃。
ONa + CH3Cl Cl + CH3ONa OCH3 + NaCl
这是因为卤代苯为乙烯型卤代烃,卤素最不活泼, 这是因为卤代苯为乙烯型卤代烃,卤素最不活泼,最不易被取代 乙烯型卤代烃 但如果卤素的邻、对位上有硝基时,则可进行反应。 掉。但如果卤素的邻、对位上有硝基时,则可进行反应。 此外,制备芳香醚还可用硫酸二甲酯、硫酸二乙酯作烷基化试剂。 此外,制备芳香醚还可用硫酸二甲酯、硫酸二乙酯作烷基化试剂。
不饱 醚 CH3 OCH CH2 和 芳醚 Ar O CH3 ArOAr 醚 据 根 所边 基 构 烃 结 的不 可 为 同 分 CH2 CH2 O O O 环醚 OOO O 硫醚 CH3 S CH3 单 C2 H5OC2H5 ArOAr 醚 根 醚 两 所 烃 的 同 据 键 端 连 基 异 分 混 CH3OCH2 CH3 ArOCH3 醚
醚的命名
醚的命名有习惯命名法和系统命名法。 醚的命名有习惯命名法和系统命名法。简单的醚常用习惯命名法 习惯命名法 1)单醚,叫“二某基醚”,有时“二”和“基”可以省略。 二某基醚” 有时“ 可以省略。 )单醚,
CH3CH2 OCH2CH3 O CH2
二乙基醚(乙醚)
二苯基醚(二苯醚) CH O CH CH2 二乙烯基醚
10.10 重要的醚 1)乙醚(自学) )乙醚(自学) 2)环氧乙烷 )
环氧乙烷是最简单的环醚,由于三元环的张力较大, 环氧乙烷是最简单的环醚,由于三元环的张力较大,再加上氧的 电负性也较大,所以环氧乙烷的化学性质非常活泼, 电负性也较大,所以环氧乙烷的化学性质非常活泼,在酸或碱催 化下能与许多物质作用,生成重要的化工产品。所以, 化下能与许多物质作用,生成重要的化工产品。所以,环氧乙烷 是重要的有机合成原料。 是重要醚是一个路易斯碱,在常温下,能与强酸作用而形成洋盐。 由于醚是一个路易斯碱,在常温下,能与强酸作用而形成洋盐。
R R
O + H2SO4
R R
OH HSO4
H 2O
ROR + H2SO4
利用这个性质,可把醚从其它不溶于酸的物质(如烷烃、卤代烃) 利用这个性质,可把醚从其它不溶于酸的物质(如烷烃、卤代烃) 除去。当然,也可用于醚的定性鉴别 定性鉴别。 中除去。当然,也可用于醚的定性鉴别。 上述形成的醚盐是一个弱碱强酸盐,遇水就很快水解出原来的醚。 上述形成的醚盐是一个弱碱强酸盐,遇水就很快水解出原来的醚。 可利用这个性质将醚从其它物质中分离出来。 分离出来 可利用这个性质将醚从其它物质中分离出来。 醚除了能与质子酸形成洋盐外,还可以与其它路易斯酸( 醚除了能与质子酸形成洋盐外,还可以与其它路易斯酸(如BF3、 R AlCl3、RMgX)等生成盐。 R )等生成盐。 F R O O B F R Mg X R F O R R
醚的命名
3)硫醚的命名就是把相应的“醚”换成“硫醚”。 )硫醚的命名就是把相应的“ 换成“硫醚” 如: CH3SCH2CH3 甲乙硫醚 4)多元醇形成的醚 CH3OCH2CH2 OCH3 CH3OCH2 CH2OH )
乙二醇二甲醚
乙二醇单甲醚
5)对于结构复杂的醚可用系统命名法,系统命名法是以烃作母 )对于结构复杂的醚可用系统命名法, 烷氧基为取代基。 体,烷氧基为取代基。
CH3CH2 O CH3 HI CH3CH2OH + CH3I HI CH3CH2I + CH3I
醚键的断裂
对于苯甲醚,同样是先从甲基一端断裂。 对于苯甲醚,同样是先从甲基一端断裂。
O CH3
HI
OH + CH3 I HI I
过量, 但,即使HI过量,生成的苯酚也不会发生 -O键断裂生成碘代 即使 过量 生成的苯酚也不会发生C- 键断裂生成碘代 苯。因为在O与苯环之间存在着 -π共轭,键能较强,不易断裂。 因为在 与苯环之间存在着P- 共轭,键能较强,不易断裂。 与苯环之间存在着 所以二苯醚是不与HI发生醚的断裂反应 发生醚的断裂反应。 所以二苯醚是不与 发生醚的断裂反应。 在上述反应中,生成的CH 沸点 沸点(42.4℃ )较低,一加热就可被 较低, 在上述反应中,生成的 3I沸点 ℃ 较低 蒸出,将蒸出的CH 通入 通入AgNO3的醇溶液中,由于生成 的醇溶液中,由于生成AgI的 蒸出,将蒸出的 3I通入 的 量来计算原来醚分子中甲氧基的含量,这种方法叫蔡塞尔 量来计算原来醚分子中甲氧基的含量,这种方法叫蔡塞尔 (Zeisel)甲氧基定量分析法。 甲氧基定量分析法。 甲氧基定量分析法
2)混醚命名时,将两个烃基按先简单后复杂的顺序排在“醚” )混醚命名时,将两个烃基按先简单后复杂的顺序排在“ 先简单后复杂的顺序排在 之前, 芳基应放在烃基之间。 之前,但芳基应放在烃基之间。
CH3OCH2CH3 CH3CH2 O CH CH2 OCH3 甲基乙基醚 乙基乙烯基醚 苯基甲基醚 (甲乙醚) (苯甲醚)
CH3CH2ONa + CH3 I
CH3CH2OCH3 + NaI