第2章官能團(tuán)與有機化學(xué)反應(yīng)烴的衍生物,第2節(jié)醇和酚,聯(lián)想質(zhì)疑,醇和酚是重要的有機化合物，你對它們并不陌生。例如，常用做燃料和飲料的酒精(乙醇)、汽車發(fā)動機防凍液中的乙二醇、化妝品中的丙三醇、茶葉中的茶多酚、用于制藥皂的苯酚、漂亮漆器上涂的漆酚分別屬于醇和酚。,一位著名的有機化學(xué)家曾說過，假如讓一個有機化學(xué)家?guī)?0種有機化合物到荒島獨自工作，他一定會選擇醇。有了醇，他就能合成出多種多樣的有機化合物。那么，在有機化合物的合成中醇為什么會有如此重要的作用？醇和酚都是含有羥基的有機化合物，它們的性質(zhì)相似嗎？,烴分子中飽和碳原子上的一個或幾個氫原子被羥基取代生成的有機化合物稱為醇。芳香烴分子中苯環(huán)上的一個或幾個氫原子被羥基取代生成的有機化合物稱為酚。雖然醇和酚的官能團(tuán)均為羥基，但二者在性質(zhì)上存在著較大的差別。,一、醇的概述,醇廣泛存在于自然界中，是一類重要的有機化合物。醇在人類的生產(chǎn)、生活中有著重要的應(yīng)用，如用做溶劑、燃料、消毒劑及有機合成原料等。,醇的種類很多，根據(jù)分子中所含羥基的數(shù)目可分為一元醇、二元醇、三元醇等，一般將二元以上的醇統(tǒng)稱為多元醇。例如：,甲醇,甲醇是組成最簡單的一元醇。因最早由木材得到，所以也稱木醇。甲醇是無色、具有揮發(fā)性的液體，沸點為65，有毒，誤服會損傷視神經(jīng)，甚至?xí)氯怂劳?。它是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)，也可直接用做燃料。,甲醇用做F1賽車的燃料,乙二醇,乙二醇是無色，具有甜味的黏稠液體，熔點為16，沸點為197，與水互溶能顯著降低水的凝固點。它是目前市售汽車發(fā)動機防凍液的主要化學(xué)成分，也是合成滌綸等高分子化合物的主要原料。,乙二醇用于制造合成滌綸,丙三醇,丙三醇俗稱甘油，是無色、無臭有甜味的黏稠液體，沸點為290(分解)、能與水互溶，具有很強的吸水能力。丙三醇主要用于制造日用化妝品和三硝酸甘油酯。三硝酸甘油酯俗稱硝化甘油，主要用做炸藥，也是治療心絞痛藥物的主要化學(xué)成分之一。,日用化妝品,炸藥,如果醇分子中的烴基是烷基，這種醇稱為飽和醇，如甲醇、乙醇等。飽和一元醇可以看成是烷烴分子中的一個氫原子被羥基取代后的產(chǎn)物，其組成可用通式CnH2n+1OH(n1)表示。,相對分子質(zhì)量相近的醇和烷烴、烯烴的沸點比較,從上表的數(shù)據(jù)可以看出，飽和一元醇的沸點比其相對原子質(zhì)量接近的烷烴或烯烴的沸點要高。這是因為一個醇分子中羥基上的氫原子可與另一個醇分子中羥基上的氧原子相互吸引形成氫鍵，增強了醇分子間的相互作用。,氫鍵,氫鍵是一種特殊的分子間作用。它是指分子中與電負(fù)性大的原子X以共價鍵相連的氫原子，和另一個分子中一個電負(fù)性大的元素原子Y之間所形成的一種較強的相互作用，常用XHY表示。氫鍵的鍵能在1040kJmol-1之間，比化學(xué)鍵弱許多，但比普通的分子間作用力稍強。,X、Y是電負(fù)性大，半徑小的原子，常見的有氟、氧、氮原子。例如，在醇分子中，一個羥基上的氧原子就會形成氫鍵；在醇的水溶液中，水分子和醇分子之間也會形成氫鍵。,飽和一元醇也可以看成是水分子中的一個氫原子被烷基取代后的產(chǎn)物。當(dāng)烷基較小時，醇和水近似，醇分子與水分子形成氫鍵使醇與水能互溶；隨著分子中烷基的增大，醇的物理性質(zhì)逐漸接近烷烴。常溫常壓下，分子中碳原子數(shù)為13的醇能與水任意比互溶；分子中碳原子數(shù)為411的醇為油狀液體，僅可部分溶于水；分子中碳原子更多的高級醇為固體，不溶于水。,由于多元醇分子中的羥基較多，增加了分子間形成氫鍵的幾率，因此多元醇表現(xiàn)出高沸點、低凝固點和易溶于水的特點。,醇發(fā)生的反應(yīng)主要涉及到分子中碳氧鍵和氫氧鍵：斷裂碳氧鍵脫掉羥基，發(fā)生取代反應(yīng)或消去反應(yīng)；斷裂氫氧鍵脫掉氫原子，發(fā)生取代反應(yīng)。由于醇分子中與羥基相連的碳原子的氧化數(shù)小于4，醇有被氧化的可能。,二、醇的化學(xué)性質(zhì),醇分子發(fā)生反應(yīng)的部位及反應(yīng)類型,1. 羥基的反應(yīng),取代反應(yīng),醇與氫鹵酸(HCl、HBr、HI)發(fā)生反應(yīng)時，分子中的碳氧鍵發(fā)生斷裂，羥基被鹵原子取代，生成相應(yīng)的鹵代烴和水，例如：,在酸做催化劑及加熱的條件下，醇可以發(fā)生分子間的取代反應(yīng)一個醇分子中的烴氧基(RO-)取代另一個醇分子中的羥基，生成醚和水。例如，乙醇在濃硫酸做催化劑的情況下，加熱到140時會生成乙醚和水。,消去反應(yīng),在濃硫酸做催化劑及溫度較高時，乙酸發(fā)生分子內(nèi)的消去反應(yīng)而脫水生成乙烯。,注：實驗室利用該反應(yīng)制備乙烯時，溫度應(yīng)控制在170。,其他含有H的醇在一定溫度下，也能發(fā)生消去反應(yīng)生成相應(yīng)的烯烴。,2. 羥基中氫的反應(yīng),與活潑金屬反應(yīng),由于氧元素與氫元素電負(fù)性的差異較大，羥基中氫氧鍵的極性比較強，容易斷裂，所以羥基中的氫比較活潑，能與鈉、鉀、鋁等金屬發(fā)生反應(yīng)。,例如，乙醇可以與金屬鈉反應(yīng)生成乙醇鈉和氫氣：,實驗證明，乙醇與金屬鈉的反應(yīng)要比水與金屬鈉的反應(yīng)緩和得多。這是由于醇分子中烷基具有推電子作用，使醇分子中氫氧鍵的極性比水分子中氫氧鍵的極性弱，因此醇分子中羥基氫原子的活潑性要比水分子中的氫原子活潑性弱一些。,與活潑金屬反應(yīng),通過化學(xué)必修課程的學(xué)習(xí)你已知道，乙醇與乙酸在濃硫酸催化并加熱的情況下可以發(fā)生反應(yīng)生成乙酸乙酯和水。實驗證明，其他的醇與羧酸也可以發(fā)生反應(yīng)生成酯和水。,思考：,醇分子和羧酸分子都含有羥基，那么，在發(fā)生酯化反應(yīng)時是“誰”脫掉羥基呢？如何在實驗室里合成香蕉含有的一種香味物質(zhì)乙酸異戊酯？,在乙醇與乙酸反應(yīng)制取乙酸乙酯時，利用氧同位素示蹤法對乙醇分子中的氧原子進(jìn)行標(biāo)記，經(jīng)過對生成物的檢測，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物乙酸乙酯中含有氧的同位素18O。這說明，酯化反應(yīng)中脫掉羥基的是羧酸，脫掉氫原子的是醇。,根據(jù)酯化反應(yīng)的特點，用乙酸與異戊醇在濃硫酸的催化作用下加熱可以制得乙酸異戊酯。,3. 醇的氧化,由于醇分子中與羥基相連的碳原子的氧化數(shù)未達(dá)到碳原子的最高氧化數(shù)4，說明醇有被氧化的趨勢。,大多數(shù)醇可以燃燒生成二氧化碳和水。醇也可以被催化氧化。例如，1丙醇和2丙醇的催化氧化反應(yīng)分別為：,醇的催化氧化反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)從醇到醛、酮的轉(zhuǎn)化。例如，工業(yè)上可利用甲醇的催化氧化生產(chǎn)甲醛。,由于醇具有上述性質(zhì)且便宜易得，所以在有機化合物轉(zhuǎn)化中占有非常重要的地位。,醇,烯烴,鹵代烴,醛或酮,醇鈉,酯,氫鹵酸,氧氣,金屬鈉,濃硫酸,羧酸,醇轉(zhuǎn)化為其他類別有機化合物示意圖,三、酚,酚在自然界中廣泛存在。例如，煤焦油中含有苯酚、甲苯酚，有些植物中含有麝香草酚、丁香酚，芝麻油中含有芝麻酚，等等。,苯酚,苯酚是有特殊氣味的無色晶體，熔點為43，暴露在空氣中會因部分被氧化而呈粉紅色。,常溫下苯酚在水中的溶解度不大，溫度高于65時，則能與水互溶。苯酚具有一定的殺菌能力，可以用做殺菌消毒劑。因苯酚有毒，其濃溶液對皮膚有強烈的腐蝕性，使用時要小心，如果不慎沾到皮膚上，應(yīng)立即用酒精清洗。,苯酚分子中羥基和苯環(huán)直接相連，由于官能團(tuán)之間的相互影響使得苯酚的化學(xué)性質(zhì)不再是醇和苯化學(xué)性質(zhì)的簡單加和。,苯酚分子的結(jié)構(gòu)模型,1. 苯環(huán)對羥基的影響,受苯環(huán)吸電子作用的影響，苯酚分子中的氫氧鍵比醇分子中的氫氧鍵更容易斷裂，能在水溶液中發(fā)生微弱電離生成氫離子：,因此，苯酚具有弱酸性，能與NaOH溶液反應(yīng)，而醇卻不能。苯酚與NaOH溶液的反應(yīng)為：,苯酚分了中的碳氧鍵因受苯環(huán)的影響而不易斷裂，因此，苯酚不能與氫鹵酸反應(yīng)生成鹵苯。,2、羥基對苯環(huán)的影響,苯酚分子中的羥基使苯環(huán)容易發(fā)生取代反應(yīng)。實驗證明，連在苯環(huán)上的羥基對與其相鄰和相對位置上的碳?xì)滏I的影響尤為明顯，在發(fā)生取代反應(yīng)時，羥基鄰位和對位的氫原子較容易被取代。,將苯酚的稀溶液滴加到溴水中，可以看到溶液中有白色沉淀產(chǎn)生，這是因為溴原子取代了苯環(huán)上與羥基處于鄰位和對位的氫原子，生成了2,4,6-三溴苯酚的緣故。,這個反應(yīng)很靈敏，很稀的苯酚溶液就能與溴水反應(yīng)生成沉淀。因此，這一反應(yīng)可用做苯酚的鑒別和定量測定。,另外，苯酚的稀溶液遇FeCl3溶液時立即變成紫色。大多數(shù)的酚都能與FeCl3溶液反應(yīng)顯出不同的顏色，因而這一反應(yīng)也可以用來鑒定酚的存在。,苯酚分子中的苯環(huán)受羥基的影響而被活化，還表現(xiàn)為苯酚能與甲醛發(fā)生聚合反應(yīng)，生成酚醛樹脂。,酚醛樹脂是最早生產(chǎn)和使用的合成樹脂。它不易燃燒，具有良好