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1、第八章 醚和环氧化合物,第一节 醚,一 结构和命名,二 物理性质,三 化学性质,第二节 环氧化合物,一 结构与命名,二 开环反应,四 冠醚,三 开环反应机制,第八章 醚和环氧化合物,醚 (ethers) 是两个烃基通过氧原子连接起来的化合物。环氧化合物(epoxides)指氧原子和碳原子结合成的环状化合物。,第八章 醚和环氧化合物,上页,下页,首页,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名),第一节 醚,一、醚的结构和命名,醚的通式：R-O-R、Ar-O-R 或 Ar-O-Ar,醚键中的氧为sp3杂化，键角约为110,醚的官能团为醚键,121o,142pm,142pm,136pm,
2、上页,下页,首页,在醚的分子中, 与氧原子相连的两个烃基相同时为单醚；两个烃基不同时为混醚；两个烃基中有一个或两个是芳香烃基的为芳香醚。氧原子和碳原子结合成的环状化合物，通常称为环醚。,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名),上页,下页,首页,单醚 C2H5OC2H5 C6H5OC6H5 (二)乙醚 二苯醚 混醚 CH3OC2H5 C6H5OCH3 甲乙醚 苯甲醚,环醚,简单的醚常用普通命名法命名：“A基B基醚”。单醚一般省略“二”字。混醚按先小后大,先芳基后脂基排列烃基。英文命名则按字母顺序排列烃基。,二甲基醚(甲醚) 二苯基醚(苯醚) (dimethyl ether or
3、methyl ether) (diphenyl ether),甲基叔丁基醚(甲叔丁醚) 苯基异丙基醚(苯异丙醚) (methyl tertiary butyl ether) (isopropyl phenyl ether),第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名),上页,下页,首页,结构复杂的醚可用系统命名法：将醚键所连接的2个烃基中碳链较长的烃基作母体，称“某烃氧基某烃”。,2-甲氧基戊烷 (2-methoxypentane),环醚多用俗名。,四氢呋喃 (tetrahydrofuran),1,4-二氧六环 (1,4-dioxane),2-乙氧基乙醇 (2-ethoxyethan
4、ol),第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (一、结构和命名),上页,下页,首页,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (二、醚的物理性质),二、醚的物理性质,1. 醚分子中没有直接与氧相连的氢, 故不会形成分子间氢键, 沸点比相对分子质量相同的醇为低, 而与相应的烷烃接近。 2. 醚分子中的氧在一定程度上可与水形成氢键，故水溶性与相对分子质量相同的醇相近而比烷烃为大。,上页,下页,首页,COC,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质),三、醚的化学性质,醚较稳定，其稳定性仅次于烷烃。醚不能与强碱、稀酸、氧化剂、还原剂或活泼金属反应。但在一定条件下也可发生反应，反应与醚氧原子上的
5、孤电子对有关。,上页,下页,首页,例：,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质),上页,下页,首页,（二）醚键的断裂,在加热条件下, 醚与氢卤酸反应，醚键断裂，生成醇和卤代烷，生成的醇可进一步与过量的氢卤酸反应。浓的HI是最有效的分解醚的试剂。,通常是较小的烃基生成卤代烃,较大的烃基生成醇(芳基则生成酚);若为R-OCH3与HI作用, 则可定量地生成CH3I。,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质),上页,下页,首页,醚键断裂反应属于亲核取代反应, 通常伯烷基醚易按SN2机制进行, 叔烷基醚易按SN1机制进行。,SN2,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三
6、、醚的化学性质),上页,下页,首页,(三) 过氧化物的生成,烷基醚在空气中久置，-碳上的氢可被氧化, 生成醚的过氧化物。,乙醚 过氧化乙醚,过氧化醚受热易分解爆炸，蒸馏醚时应避免蒸干,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (三、醚的化学性质),过氧化醚的检验：酸性碘化钾-淀粉试纸,过氧化醚的除去：还原剂硫酸亚铁或亚硫酸钠,上页,下页,首页,四、冠醚 (crown ether),冠醚 是分子中含有多个 OCH2CH2 结构单元的大环多醚, 因其立体结构像王冠, 故称冠醚。,18-冠-6 (18-crown-6),12-冠-4 (12-crown-4),冠醚的命名以 “ x-冠-y” 表示，x 代表
7、构成环的碳和氧原子总数, y 代表环中的氧原子数。,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (四、冠醚),上页,下页,首页,冠醚分子当中有一个空穴。只有与此空穴大小适合的Mn+才能进入空穴内，从而对金属离子具有较高的络合选择性。例如 18-crown-6 只可与K+络合。因此冠醚 可用来分离及测定某些金属离子。,18-冠-6,配合物 K+ 18-冠-6,第八章 醚和环氧化合物 第一节 醚 (四、冠醚),上页,下页,首页,第二节 环氧化合物,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物,一、环氧化合物的结构与命名,O,C,C,61.6,105,59.2o,149pm,147pm,上页,下页,首页,第八
8、章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应),二、环氧化合物的开环反应,环氧化物分子中存在张力很大的三员氧环，化学性质活泼。在酸碱催化下与亲核试剂能进行开环反应(opening of ring reaction) 。,上页,下页,首页,(一) 酸催化开环反应,在稀酸条件下，环氧化合物的环被打开，生成相应的加成产物。,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应),上页,下页,首页,非对称的环氧化合物在酸催化下进行开环反应时, 亲核试剂主要进攻取代基较多的环氧碳原子。,2-甲基环氧乙烷,2-氯-1-丙醇,1-氯-2-丙醇,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二
9、、开环反应),上页,下页,首页,(二) 碱催化开环反应,环氧化合物在强碱作用下, 环被打开，生成相应的加成产物。,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应),上页,下页,首页,非对称的环氧化合物在碱性条件或用强亲核试剂进行开环反应时，亲核试剂主要进攻取代基较少的环氧碳原子（位阻小的碳原子）。,1-甲氧基-2-丙醇,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应),上页,下页,首页,问题：写出2-乙基环氧乙烷与下列试剂反应的方程式： （1）甲醇和硫酸 （2）甲醇和甲醇钠 （3）苯胺,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (二、开环反应),上页,下页,首页,三、
10、环氧化合物开环反应机制,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (三、开环反应机制),1. 酸催化开环反应机制,环氧化合物的开环反应属于亲核取代反应。酸性条件下, 首先生成质子化环氧化合物(protonated epoxide), 然后亲核试剂进攻质子化环氧化合物, 质子化环氧化合物迅速开环生成产物。,上页,下页,首页,碱催化的开环反应, 是亲核试剂直接进攻环氧化合物本身, 而不是先生成质子化环氧化合物, 因此开环需要在强碱条件下或强亲核试剂。,2. 碱催化开环反应机制,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (三、开环反应机制),上页,下页,首页,不对称环氧化物开环, 当用酸催化时, 亲核试剂有利于进攻连有较多取代基的环碳原子；用碱催化时，亲核试剂主要进攻连有较少取代基的环碳原子。,酸性条件下亲核试剂进攻点 主要受电子效应控制,碱性条件下亲核试剂进攻点 主要受立体因素控制,第八章 醚和环氧化合物 第二节 环氧化合物 (三、开环反应机制),上页,下页,首页,