《醇类化合物的化学性质》课件

醇类化合物的化学性质醇类化合物是高中和大学有机化学的核心内容，其化学性质主要由羟基（-）官能团决定通过深入理解醇类的反应机理和特性，我们能够掌握有机OH化学中最重要的反应类型之一本课程将系统探讨醇类化合物的各种化学反应，包括与金属的反应、氧化反应、脱水反应等，并结合实际应用帮助学生全面掌握这一重要知识点醇类基础知识回顾醇的定义与结构乙醇典型代表醇类化合物的通式为，乙醇（）是最常见的R-OH C₂H₅OH其中代表烷基或芳基，醇类化合物，分子结构简单，R-OH为羟基官能团羟基是醇类化化学性质典型，常用作教学和合物最重要的功能基团，决定实验的标准样本，便于理解醇了醇的主要化学性质类的基本反应规律醇的分类系统根据与羟基相连的碳原子上所连氢原子数目，醇可分为一级醇、二级醇和三级醇，这种分类直接影响醇的化学反应活性和反应产物羟基的结构与极性键的极性特征氢键作用的影响O-H氧原子的电负性远大于氢原子，使得键呈现强极性氧原子醇分子间可形成氢键，导致沸点升高，在水中溶解性增强氢键O-H带部分负电荷，氢原子带部分正电荷，这种电荷分布是醇类化学的强度约为共价键的，但足以改变醇的许多性质1/10性质的根本原因氢键的形成也影响醇的化学反应，使得羟基氢原子具有一定的酸极性键的存在使得醇分子能够形成氢键，显著影响其物理和化学性，能够被金属置换性质醇分子的分类一级醇（°醇）二级醇（°醇）12羟基连在只有一个烷基的碳原子羟基连在有两个烷基的碳原子上，如甲醇（）和乙醇上，如异丙醇CH₃OH（）一级醇在氧化反（）二级醇氧化C₂H₅OH CH₃₂CHOH应中最活泼，易被氧化成醛，进时生成酮，不能进一步氧化成羧一步氧化成羧酸酸，反应活性居中三级醇（°醇）3羟基连在有三个烷基的碳原子上，如叔丁醇（）三级醇最CH₃₃COH难氧化，在一般条件下不被氧化，只有在强烈条件下才发生键断C-C裂乙醇的化学性质概述醇基反应氧化反应羟基参与的典型反应，如与金属钠反应乙醇可被氧化成乙醛，进一步氧化成乙12产生氢气，体现醇的弱酸性酸，是醇类最重要的化学性质之一脱水反应取代反应在浓硫酸催化下，乙醇可发生分子内脱羟基可被卤原子取代，生成卤代烃，这43水生成乙烯，或分子间脱水生成二乙类反应在有机合成中应用广泛醚醇的化学性质决定因素羟基官能团决定醇类基本化学性质1碳原子杂化2影响反应活性和机理烷基效应3空间位阻和电子效应分子环境4溶剂和温度等外部条件

一、与金属钠反应反应方程式2C₂H₅OH+2Na→2C₂H₅ONa+H₂↑乙醇与金属钠反应产生乙醇钠和氢气，反应放热且剧烈反应现象钠块在乙醇中迅速溶解，产生大量气泡，溶液温度升高，最终得到白色的乙醇钠固体反应机理钠原子失去电子形成离子，羟基中的氢原子得到电子形成Na⁺氢气，体现了醇的弱酸性钠与不同醇的反应活性差异一级醇活性最高1羟基周围空间阻碍小，反应速度最快二级醇活性居中2存在一定空间位阻，反应速度中等三级醇活性最低3空间位阻最大，反应速度明显下降

二、与卤化氢的取代反应反应通式，其中为卤素原子（、、）这是醇R-OH+HX→R-X+H₂O XCl BrI类最重要的取代反应之一，在有机合成中应用广泛反应活性顺序三级醇二级醇一级醇三级醇最容易发生取代反应，因为三级碳正离子最稳定，反应按机理进行SN1反应条件通常需要酸性条件，常用浓盐酸或浓氢溴酸反应温度适中，副反应较少，产率较高取代反应的影响因素醇类型反应机理反应速度典型例子一级醇较慢乙醇SN2+HBr二级醇中等异丙醇SN1/SN2+HCl三级醇最快叔丁醇SN1+HI

三、脱水反应类型分子内脱水分子间脱水在较高温度（）下，醇分子内脱去一分子水，生成烯烃在较低温度（）下，两分子醇脱去一分子水，生成醚反170°C140°C反应遵循扎伊采夫规则，主要产物是氢原子数目较少的碳原子上应需要浓硫酸作催化剂，是制备对称醚的重要方法的烯烃例如，产物二乙醚是重要2C₂H₅OH→C₂H₅-O-C₂H₅+H₂O例如，这是制备乙烯的重要工业方的有机溶剂C₂H₅OH→C₂H₄+H₂O法分子内脱水反应机理1质子化浓硫酸质子化羟基，形成离子，增强其离去能力H₂O⁺2离去基团脱离水分子离去，形成碳正离子中间体3氢消除β-邻近碳原子上的氢被消除，形成双键4产物生成最终得到烯烃和水分子间脱水反应机理第一步质子化亲核攻击1一分子醇被浓硫酸质子化，活化羟基使另一分子醇的氧原子对质子化醇的碳原2其更容易离去子进行亲核攻击去质子化水分子离去43最终去除质子，形成醚键，完成反应形成氧鎓离子中间体，随后水分子离去

四、醇的氧化反应一级醇氧化二级醇氧化三级醇稳定氧化产物为醛，进一步氧化产物为酮，通常不在温和条件下不被氧氧化可得羧酸反应条能进一步被氧化反应化，因为与羟基相连的件温和，是有机合成中简单，产率高，是制备碳原子上没有氢原子重要的官能团转化反酮类化合物的重要方只有在强烈条件下才发应法生键断裂C-C一级醇氧化产物第一步醇醛→乙醇在温和氧化条件下首先生成乙醛C₂H₅OH→CH₃CHO+H₂O反应需要合适的氧化剂如或草酰氯体系PCC DMSO-第二步醛酸→乙醛进一步被氧化成乙酸CH₃CHO→CH₃COOH这步反应更容易进行，常用氧化剂包括高锰酸钾、重铬酸钾等控制反应条件通过控制氧化剂种类和反应条件，可以选择性地得到醛或羧酸产物，这在有机合成中具有重要意义二级醇氧化1反应特点2常用氧化剂二级醇氧化只能生成酮，不能包括琼斯试剂进一步氧化例如异丙醇氧化（）、高锰酸CrO₃/H₂SO₄生成丙酮钾、重铬酸钾等每种氧化剂CH₃₂CHOH→反应条件的反应条件和适用范围略有不CH₃₂CO+H₂O相对温和，副反应少同，需根据具体情况选择3工业应用这类反应在工业上广泛用于生产酮类化合物，如丙酮的工业制备就是通过异丙醇的氧化实现的，产率高，工艺成熟三级醇不易氧化结构特点强烈条件反应三级醇分子中与羟基相连的碳原只有在高温强酸性条件下，三级子上没有氢原子，因此在一般氧醇才会发生键断裂，产生较C-C化条件下不能失氢，表现出很强小分子的化合物，但这种反应通的抗氧化性常不具有合成价值化学稳定性这种稳定性使得三级醇在有机合成中常用作保护基团，或在需要稳定醇基的反应中作为溶剂使用氧化剂的选择氧化剂反应条件适用醇类主要产物酸性碱性一级、二级羧酸、酮KMnO₄/酸性一级、二级醛酸、酮K₂Cr₂O₇/中性一级醛PCC琼斯试剂酸性二级酮

五、酯化反应1反应原理醇与羧酸在酸催化下发生缩合反应⇌R-OH+R-COOH R-COO-R+H₂O2平衡特性酯化反应是可逆反应，需要移除生成的水分或使用过量反应物来提高产率3催化剂作用浓硫酸既作催化剂又作脱水剂，显著提高反应速率和产物收率4工业意义广泛用于制备各种酯类化合物，如香料、塑料单体、药物中间体等酯化机理详解羧酸质子化浓硫酸首先质子化羧酸的羰基氧，增强羰基碳的亲电性，使其更容易受到醇分子的亲核攻击这是决定反应速率的关键步骤亲核攻击形成中间体醇分子的氧原子攻击质子化的羰基碳，形成四面体中间体这个中间体是反应的过渡态，决定了反应的立体化学结果消除水分子四面体中间体消除水分子，重新形成碳氧双键，得到酯产物水的消除是反应的推动力，移除水分有利于平衡向产物方向移动

六、与无机盐形成醇盐形成机理实际应用醇可与某些金属盐形成络合物或加合物，如与氯化钙形成这种性质在分析化学中用于醇的定性定量检测，在工业上用于醇这种络合是通过醇分子中氧原子的孤对电子的脱水干燥不同醇与同一金属盐形成络合物的能力不同，可用CaCl₂·6C₂H₅OH与金属离子配位实现的于醇的分离络合物的形成常伴随结晶析出，可用于醇的分离纯化无水氯化钙常用作醇类的干燥剂，就是基于这种络合原理

七、取代反应实例分析1反应方程式2实验操作要点使用浓氢溴酸，在回流条件下C₂H₅OH+HBr→C₂H₅Br+这是制备溴乙烷的经典加热反应需要注意控制温H₂O方法，反应条件温和，产率较度，避免副反应发生反应过高，是有机化学实验的常见内程中有水生成，需要及时分离容以提高产率3安全注意事项氢溴酸具有强腐蚀性，操作时必须戴防护用品反应在通风橱中进行，避免吸入酸雾产物溴乙烷易挥发，需要低温保存

八、还原和加成反应概述与氢卤酸加成与不饱和化合物实际上是取代反应，羟基被卤醇分子一般不直接参与加成反醇的还原反应原子取代应，但可作为溶剂或试剂特殊条件反应醇本身已是还原态，很难进一步还原，只有在特殊条件下才在金属催化下可能发生特殊的能还原成烷烃加成或偶联反应2314铁氰化钾氧化实验试剂准备配制铁氰化钾溶液和氢氧化钠溶液反应操作将乙醇加入碱性铁氰化钾溶液中现象观察溶液由黄色变为绿色，最终变为蓝色结果分析颜色变化证明乙醇被氧化成乙醛活泼氢原子的判定羟基氢最活泼容易被金属置换或参与氢键形成1氢次之α-2与羟基相邻碳上的氢，在强碱条件下可被夺取氢参与消除β-3在脱水反应中被消除形成双键其他氢原子4一般情况下不参与反应醇的弱酸性

15.710乙醇值苯酚值pKa pKa比水的酸性更弱酸性明显增强

4.8乙酸值pKa典型弱酸强度酸性对比实验数据醇酚醚的化学行为对比//化合物类型官能团酸性强弱主要反应醇类很弱氧化、脱水、-OH取代酚类较强亲电取代、酸Ar-OH性反应醚类无酸性醚键断裂、配R-O-R位典型实验演示乙醇氧化1试剂配制准备酸性高锰酸钾溶液，溶液呈深紫色，具有强氧化性2反应进行将乙醇滴加到酸性高锰酸钾溶液中，在常温下即可反应3现象观察紫色逐渐褪去，最终变为无色或浅黄色，说明高锰酸钾被还原4产物检验可闻到特殊气味，加入新制银氨溶液有银镜反应，证明生成乙醛实验操作与注意事项加热安全试剂保存气体检验使用浓硫酸时注意防止金属钠必须保存在煤油醇与钠反应产生的氢气飞溅烫伤，采用水浴加中防止氧化，实验时用可用点燃法检验，听到热控制温度，避免局部滤纸吸干表面煤油乙轻微爆鸣声证明是氢过热引起副反应或安全醇等易挥发试剂要密封气注意在通风良好处事故保存进行醇的反应条件差异温度影响时醇主要发生分子间脱水生成醚，时主要发生分子内脱水140°C170°C生成烯烃温度是控制反应选择性的关键因素催化剂作用浓硫酸既是催化剂又是脱水剂，其浓度和用量直接影响反应速率和产物分布不同催化剂产生不同的反应路径反应时间控制延长反应时间有利于反应完全进行，但过长时间可能导致副反应增加需要根据具体反应优化反应时间产物分离及时移除产物（如蒸馏除去生成的烯烃或醚）可以推动平衡向产物方向移动，提高反应效率和选择性常见醇的具体反应甲醇的特殊性质乙二醇的多元醇特性甲醇是最简单的醇，工业上可由一氧化碳和氢气在催化剂作用下乙二醇含有两个羟基，化学性质更加活泼可与硝酸反应生成硝合成甲醇毒性很强，氧化产物甲醛和甲酸都对人体有害酸酯，具有爆炸性在聚合反应中作为重要单体甲醇可进一步转化为甲醛、甲酸甲酯等重要化工原料，在化工生由于分子内和分子间氢键作用，乙二醇沸点高，常用作防冻剂产中占有重要地位其氧化反应可生成乙二醛等产物醇类反应综合实例分析1题目分析给定反应条件和起始原料，要求写出反应产物并说明反应类型首先识别醇的结构类型，确定可能发生的反应反应机理推断根据反应条件（温度、催化剂、氧化剂等）判断反应机理例如浓硫酸高温提示脱水反应，酸性提示氧化反应+KMnO₄产物结构确定结合反应机理和反应规律，确定主要产物的结构注意区分一级、二级、三级醇的不同反应产物醇类反应综合实例分析2多步合成题型逆合成分析副反应控制从简单醇出发，通过多步反应得到目从目标分子出发，逐步分解到简单起分析可能的副反应途径，通过调节反标产物需要合理安排反应顺序，避始原料关键是识别合成子和等价试应条件、改变反应顺序或使用保护基免官能团间的相互干扰，选择合适的剂，找到最经济有效的合成路线团来抑制副反应，提高目标产物的选保护和去保护策略择性不同反应路径对比1脱水制乙烯浓，产物是重要的石C₂H₅OH→[H₂SO₄,170°C]C₂H₄+H₂O化原料2氧化制乙醛，工业催化氧化法C₂H₅OH→[Cu,300°C]CH₃CHO+H₂3氧化制乙酸，完全氧化产物C₂H₅OH→[KMnO₄,H⁺]CH₃COOH4取代制溴乙烷，制备卤代烃C₂H₅OH+HBr→C₂H₅Br+H₂O羟基空间位阻案例醇和羟基数量的化学性质差异一元醇性质二元醇特性如乙醇，分子间氢键作用适如乙二醇，两个羟基使得分子中，沸点和粘度较低化学反间氢键增强，沸点显著升高应相对简单，主要围绕单个羟可发生更复杂的反应，如与硼基进行，反应产物结构明确酸形成络合物，用于定量分析三元醇特征如甘油，三个羟基使其成为粘稠液体，与硝酸反应生成硝化甘油在生物体内作为脂质的重要组成部分，参与复杂的生化反应环醇的特殊化学性质构象效应消除反应特点环己醇的羟基可处于轴向或赤道位置，1环醇的脱水反应遵循规则，但Zaitsev影响其化学反应活性和立体化学结果2受环张力影响，产物分布可能异常分子内氢键氧化反应4某些环醇可形成分子内氢键，影响其物环醇氧化生成环酮，反应容易进行，是3理性质和化学反应性制备环状酮化合物的重要方法芳香醇（苄醇等）反应特性苄醇的特殊性质反应机理特点苄醇（）由于苯环的共轭效应，其化学性质与脂肪苄醇的氧化反应通过苄基碳正离子中间体进行，苯环的共轭效应C₆H₅CH₂OH醇有显著差异苄位的氢原子活性增强，容易被氧化或取代稳定了这个中间体，使反应更容易发生在酸性条件下，苄醇还可发生型的亲电取代反Friedel-Crafts苄醇在碱性条件下容易被氧化成苯甲醛，进一步氧化可得苯甲应，这是脂肪醇所不具备的特性酸这种反应比普通一级醇更容易进行碳链长对醇性质的影响低级醇特性1醇完全溶于水，氢键作用占主导C₁-C₃中级醇性质2醇部分溶于水，疏水作用开始显现C₄-C₆高级醇特征3以上醇基本不溶于水，表现出明显的疏水性C₇多羟基醇的化学反应甘油硝化反应甘油与浓硝酸反应生成硝化甘油C₃H₅OH₃+3HNO₃→C₃H₅ONO₂₃+3H₂O这是一个非常危险的反应，产物具有强爆炸性与硼酸络合多羟基醇可与硼酸形成稳定的络合物，这种性质用于醇的定量分析和分离纯化络合物的形成使溶液酸性增强聚合反应二元醇如乙二醇可与二元羧酸反应生成聚酯，如塑料的合PET成这类反应是现代高分子化学的基础醇的同分异构现象分子式结构类型化合物名称沸点/°C一级醇正丁醇C₄H₁₀O

117.7一级醇异丁醇C₄H₁₀O

107.9二级醇仲丁醇C₄H₁₀O

99.5三级醇叔丁醇C₄H₁₀O

82.4醇的典型应用消毒与溶剂1杀菌机理溶剂特性挥发性优势乙醇通过破坏细菌乙醇既能溶解极性物质乙醇易挥发，使用后快75%和病毒的蛋白质结构和又能溶解某些非极性物速蒸发不留残留，这使细胞膜实现杀菌效果质，是优良的混合溶其成为理想的清洁剂和浓度过高或过低都会影剂在医药、化妆品、消毒剂挥发过程还有响杀菌效果，是最食品工业中广泛应用降温效果75%佳浓度醇的典型应用燃料与工业2原料1生物燃料应用2化工原料价值乙醇作为可再生燃料，燃烧清甲醇是重要的化工原料，C₁洁，碳排放相对较低可与汽可制备甲醛、甲酸、甲酯等多油调配制成乙醇汽油，减少对种化工产品乙醇可制备乙石油的依赖，符合环保要求醛、乙酸、乙酯等，是有机合成的重要起始原料3工业制备方法工业上通过发酵法生产乙醇，原料来源广泛包括玉米、甘蔗等甲醇则主要通过合成气在催化剂作用下制备，工艺成熟醇在日常生活中的应用酒精消毒液疫情期间酒精消毒液成为必需品，75%浓度的乙醇能有效杀灭细菌和病毒免洗洗手液、湿巾等产品都含有酒精成分，使用方便快捷汽车防冻液乙二醇是汽车防冻液的主要成分，其低冰点和高沸点特性使发动机在极端温度下正常工作防冻液还具有防腐蚀和润滑功能化妆品溶剂乙醇在化妆品中作为溶剂和防腐剂，帮助活性成分渗透皮肤香水中乙醇含量可达70-90%，起到溶解香料和快速挥发的作用环保与安全注意事项醇类毒性认知储存安全要求甲醇毒性极强，误饮可致失明甚醇类易燃，应远离火源和热源储至死亡乙醇大量摄入会损害肝存储存容器要密封良好，防止脏和神经系统异丙醇可通过皮挥发和氧化不同醇类要分类储肤吸收引起中毒，需要谨慎使存，避免混合造成危险用废料处理原则含醇废料不能随意排放，需要专门收集处理可通过蒸馏回收利用，或在专业设施中安全焚烧严禁直接倾倒入下水道或土壤中醇类化学性质知识结构图脱水反应氧化反应2分子内脱水得烯烃，分子间脱水得醚一级醇醛酸，二级醇酮，三级醇→→→不易氧化1取代反应3与反应生成卤代烃，三级醇最活泼HX酯化反应5与金属反应与羧酸反应生成酯，可逆反应4置换羟基氢产生氢气，体现弱酸性重难点梳理与易错点警示1结构决定性质醇的分类（一级、二级、三级）直接决定其反应类型和产物这是理解醇化学性质的核心，必须熟练掌握2反应条件影响温度差异决定脱水反应产物得醚，得烯烃催化剂种类140°C170°C影响氧化反应的选择性和产物3常见错误概念易错点认为所有醇都能被氧化（三级醇不易氧化），混淆酯化与醚化反应，忽视反应的可逆性等4实验安全提醒使用浓硫酸时注意防烫，金属钠要干燥保存，氢气检验要在通风处进行，甲醇毒性强需特别小心经典高考竞赛题型举例/反应产物判断题给定醇的结构和反应条件，要求写出主要产物解题关键是正确识别醇的类型，分析反应条件，运用相应的反应规律注意区分主产物和副产物有机推断题根据反应现象和产物特征推断未知醇的结构需要综合运用醇的各种化学性质，通过逻辑推理确定分子结构关键是抓住特征反应和特征产物合成路线设计以醇为起始原料或目标产物设计合成路线要求掌握醇的各种转化反应，合理安排反应顺序，考虑保护基策略，优化合成效率。