课题序号 教学课时 课 题 名 称 使用教具 4 教学班级 教学形式 1113 新授 醇 课件、模型系列 1.了解醇的分类、概念及同分异构体。 教学目的 2.熟练掌握醇的命名原则。 3.掌握醇的结构、主要性质,了解几种类型醇的用途和方法。 1.醇的命名 教学重点 2.醇的物理、化学性质 教学难点 醇的命名 更新、补充、删节内容 无 课前准备 课件 P105 2.(1)(2)(3)(4)(5)(9) 课外作业 3.(1)(2)(3)(4)(10) P106 6.
第一节 醇 板 书 设 计 一、醇的分类和构造异构 二、醇的命名 三、醇的物理性质 四、醇的化学性质 五、重要的醇 教 学 感 想
课 堂 教 学 安 排
教学环节 导入 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 教学手段与方式 醇(R-OH):烃分子中一个(或几个)氢原子被羟基取代 后所生成的化合物。那么是否有含羟基的烃类衍生物都叫学生小组醇呢?实际上并非如此。在芳香化合物中,假如羟基连在搭模型探索乙醇的支链烷基上,也叫做醇(芳香醇 Aromatic alcohol)如:结构 苯甲醇C6H5CH2OH。但如果羟基直接连在苯环上就叫做酚 (phenol)而不叫做醇。 一、醇的分类和命名 新授 醇分子可以根据羟基所连的烃基不同分为脂肪醇、脂环醇和芳香醇。 根据羟基所连的碳原子的不同类型分为伯醇、仲醇和 叔醇。 根据醇分子中所含的羟基数目的不同可分为一元醇和多元醇。 学生阅结构简单的醇采用普通命名法,即在烃基名称后加一读、小结 “醇”字。如: CH3CH2OH (CH3)2CHOH 乙醇 异丙醇 苯甲醇(苄醇) CH2OH 对于结构复杂的醇则采用系统命名法,其原则如下: 1、选择连有羟基的碳原子在内的最长的碳链为主链, 按主链的碳原子数称为“某醇”。 2、从靠近羟基的一端将主链的碳原子依次用阿拉伯数字编号,使羟基所连的碳原子的位次尽可能小。 3、命名时把取代基的位次、名称及羟基的位次写在母
体名称“某醇”的前面。如: OH CH3CH2CHCHCHCH2CH3 CH 2,6-二甲基-3,5-二乙基-4-庚醇 CH CH3CH3 CH3CH3 CH 2 CH 3 1-乙基环戊醇 OH Cl OH CH 3 CHCHCH 2 CHCHCH 3 2,6-二甲基-5-氯-3-庚醇 CH3 CH3 4、不饱和醇命名时应选择包括连有羟基和含不饱和 归纳命名键在内的最长的碳链做主链,从靠近羟基的一端开始编号。注意点 例如: CH2═CHCH2CH2OH 3-丁烯-1-醇 OH CH 6-甲基-3-环已烯醇 3 5、命名芳香醇时,可将芳基作为取代基加以命名。例 如: CH 2 CH 3 CH CH CH 2 OH CH 3 2-乙基-3-苯基-1-丁醇 CH CH CH 2 OH 3-苯丙烯醇 多元醇的命名应选择包括连有尽可能多的羟基的碳链 做主链,依羟基的数目称二醇、三醇等,并在名称前面标上羟基的位次。因羟基是连在不同的碳原子上, 所以当羟基数目与主链的碳原子数目相同时,可不标明羟基的位次。例如: CH 2 CH CHCH CH CH3CH2CH222 OHOHOHOHOHOHOH 乙二醇 丙三醇(甘油) 1,2-丙二醇
二、醇的同分异构 1.碳链异构 2.官能团位置异构 三、醇的制备 醇可以从烯烃与浓硫酸作用生成硫酸酯,再经水解制 得。例如: CH2═CH2 CH3CH2OSO3H CH3CH2OH H2SO4 H2O 1、卤代烃水解 卤代烃在碱性溶液中水解可以得到醇。 R─X + NaOH R─OH + NaX 反应是可逆的,常用的碱为NaOH、KOH等。由于本反应随卤代烃结构不同而水解难易不同,并伴有消除反应, 有时在实验室中可采用氢氧化银替代氢氧化钠,减少消除 反应发生,又使反应趋于完成。 2、醛、酮的还原 醛或酮分子中的羰基可催化加氢还原成相应的醇。醛 还原得伯醇、酮还原得仲醇。常用的催化剂为Ni、Pt和Pd 等。例如: 加压 R─CHO + H2 RCH2OH 伯醇 RCOR + H2 RCHOHR 仲醇 铂 铂 加压 若使用某些金属氢化物作为还原剂,例如氢化锂铝、硼氢化钠等,它们只还原羰基,且不还原碳碳双键能制备 不饱和醇。如: 3、格氏试剂合成法 LiAlH4 CH3CH═CHCHO CH3CH═CHCH2OH
这是实验室制备醇的一种经典方法。格氏试剂RMgX 中带正电荷的-MgX加到羰基氧原子上,而带负电荷的-R加到羰基碳原子上,所得的加成产物经稀酸水解,可转变成相应的醇,可用来制备不同类型的伯、仲、叔醇。 HCHO + RMgX RCH2OH 2R─CHO + RMgX R2CHOH H+ H2O + H HO RCOR + RMgX R3COH H+ H2O 格氏试剂还可与环氧乙烷作用,制得比格氏试剂多两 个碳原子的伯醇,例如: H+ H2O RMgX + RCH2CH2OMgX RCH2CH2OH O 四、物理性质 1、状态:低级醇是易挥发的液体,较高级的醇为粘 稠的液体,高于11个碳原子的醇在室温下为蜡状固体。 2、沸点:饱和一元醇随着碳原子数目的增加而上升, 碳原子数目相同的醇,支链越多,沸点越低。低分子量的 醇,其沸点比分子量相近的烷烃高得多。这是因为醇分子 中的羟基氢氧键高度极化,这样一个醇分子的羟基上带部学生练习 分正电荷的氢,可与另一醇分子中的羟基带部分负电荷的 氧原子相互吸引形成氢键。由于醇分子间借氢键而相互缔合,使液态醇气化时,不仅要破坏醇分子间的范德华力,而且还需额外的能量破坏氢键。 3、水溶性:低级醇能与水混溶,随分子量的增加溶 解度降低。这是由于低级醇分子与水分子之间形成氢键,使得低级醇与水无限混溶,随着醇分子碳链的增长,一方 面长的碳链起了屏蔽作用,使醇中羟基与水形成氢键的能阅读P85 力下降;另一方面羟基所占的比重下降,烷基比重增加,
起主导作用,故醇随着分子量的增加,其溶解度下降。 4、低级醇可与氯化钙、氯化镁等形成结晶醇化合物,因此醇类不能用氯化钙等作干燥剂以除去水分。 五、化学性质 1、与活泼金属反应 学生了解醇制备的由于氢氧键是极性键,它具有一定的解离出氢质子的方法 能力,因此醇与水类似,可与活泼的金属钾、钠等作用, 生成醇钠或醇钾,同时放出氢气。 HOH + Na NaOH + H2 ROH + Na RONa + H2 各种不同结构的醇与金属钠反应的速度是: 甲醇 > 伯醇 > 仲醇 > 叔醇 醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼,当醇 缓慢 剧烈 与金属钠作用时,比水与金属钠作用缓慢得多,而且所产 生的热量不足以使放出的氢气燃烧。某些反应过程中残留 的钠据此可用乙醇处理,以除去多余的金属钠。 醇的酸性比水小,因此反应所得到的醇钠可水解得到 原来的醇。醇钠的化学性质活泼,它是强碱,在有机合成 中可作缩合剂用,并可作引入烷氧剂的烷氧化试剂。 其它活泼的金属,例如镁、铝等也可与醇作用生成醇镁和醇铝。异丙醇铝和叔丁醇铝在有机合成上有重要的应用。 2、与无机酸的反应 (1)与氢卤酸反应 醇与氢卤酸作用生成卤代烃和水,这是制备卤代烃的重要方法。反应如下:
ROH + HX RX↓ + H2O 醇与氢卤酸反应的快慢与氢卤酸的种类及醇的结构有关。 不同种类的氢卤酸活性顺序为: 氢碘酸 > 氢溴酸 > 盐酸 不同结构的醇活性顺序为: 烯丙醇 > 叔醇 > 仲醇 > 伯醇 因此不同结构的醇与氢卤酸反应速度不同,这可用于 区别伯、仲、叔醇。所用的试剂为无水氯化锌和浓盐酸配 成的溶液,称为卢卡氏试剂。卢卡氏试剂与叔醇反应速度最快,立即生成卤代烷,由于卤代烷不溶于卢卡氏试剂, 使溶液混浊。仲醇反应较慢,需放置片刻才能混浊分层。 伯醇在常温下不反应,需在加热下才能反应。如: RCH2OH 常温下无变化,加热后反应 R2CHOH 卢卡氏试剂 ↓ 放置片刻混浊分层 R3COH 立即混浊分层 注意此反应的鉴别只适用于含6个碳以下的伯、仲、叔醇异构体,因高级一元醇也不溶于卢卡氏试剂。 (2)与含氧无机酸反应 醇与含氧无机酸如、硫酸、磷酸等作用,脱去水分子而生成无机酸酯。例如: CH3CH2OH + HNO3 CH3CH2O─NO2 硝 酸乙酯 醇与硫酸作用,因硫酸是二元酸,随反应温度、反应
物比例和反应条件不同,可生成酸性硫酸酯和中性硫酸酯。 CH3OH + H2SO4 CH3O─SO3H 硫酸氢甲酯在减压下蒸馏可得到硫酸二甲酯。 CH3O─SO3H CH3O─SO2─OCH3 硫酸二甲酯是无色油状有刺激性的液体,有剧毒,使 用时应小心。它和硫酸二乙酯在有机合成中是重要的甲基化和乙基化试剂。 3、脱水反应 醇与浓硫酸混合在一起,随着反应温度的不同,有两 种脱水方式。在高温下,可分子内脱水生成烯烃;在低温下也可分子间脱水生成醚。例如:140℃ CH3CH2OH+HOCH2CH3+H2SO4 CH3CH2OCH2CH3 CH3CH2OH + 浓H2SO4 CH2═CH2 醇脱水生成烯烃的难易与醇的结构有关。例如: CH3CH2CH2CH2OH + 75℅H2SO4 CH3CH2CH═ 140℃ 170℃ 小组讨论 CH2 小结醇的 100℃ 物理性质 (主要产物) CH3CH2CHOHCH3 + 66℅H2SO4 CH3CH═CHCH3 (主要产物) 87℃ CH3CH2COH(CH3)2 + 46℅H2SO4 CH3CH═C(CH3)2 (主要产物) 从以上例子可以看出,三类醇中最容易脱水的是叔 醇、仲醇次之,伯醇最难。对于叔醇,分子内脱水可有两 种方向,但主要产物与卤代烷烃脱卤代氢一样服从扎依采夫规则,生成双键碳原子上连有最多烃基的烯烃。 4、氧化反应
醇分子中由于羟基的影响,使得α-氢较活泼,容易发 生氧化反应。伯醇和仲醇由于有α-氢存在容易被氧化,而叔醇没有α-氢难氧化。常用的氧化剂为重铬酸钾和硫酸或高锰酸钾等。不同类型的醇得到不同的氧化产物。 伯醇首先被氧化成醛,醛继续被氧化生成羧酸。 RCH2OH RCHO RCOOH 仲醇氧化成含相同碳原子数的酮,由于酮较稳定,不易被氧化,可用于酮的合成。 RCHOHR RCOR [O] [O] [O] 五、重要的醇 1、甲醇:为无色透明的液体。甲醇能与水及许多有机溶剂混溶。甲醇有毒,内服少量(10)可致人失明,多 量(30)可致死。这是因为它的氧化产物甲醛和甲酸在体 内不能同化利用所致。 2、乙醇:是无色透明的液体,俗称洒精。在医药上可作外用消毒剂。 3、丙三醇:俗称甘油,为无色粘稠状具有甜味液体, 与水能以任意比例混溶。甘油具有很强的吸湿性,对皮肤有刺激性,作皮肤润滑剂时,应用水稀释。甘油三酯 俗称甘油,常用作炸药,它具有扩张冠状动脉的作用, 可用来治疗心绞痛。 4、乙二醇:是无色液体,有甜味,俗称甘醇。能与水、乙醇、丙酮混溶,但不溶于极性小的乙醚。乙二醇中 由于相邻两个羟基相互影响的结果,具有一定的酸性,与 其他邻二醇一样,可使新制备的氢氧化铜沉淀溶解,得深 蓝色溶液。实验常用此法鉴别具有两个相邻羟基的多元醇。 学生阅
5、苯甲醇:又称苄醇,为无色液体。苯甲醇具有微读、小组讨论、总弱的麻醉作用和防腐性能,用于配制注射剂可减轻疼痛。 结醇的化学性质 六、小结及作业
教师讲解
实验演示
学生练习书写方程式
教师讲解
学生阅读、归纳掌握简单的几种醇
练 习 作 业
书后练习:P105 2.(1)(2)(3)(4)(5)(9) 3.(1)(2)(3)(4)(10)