醇与酚教学课件

醇与酚教学课件第一章醇的基础知识本章内容学习目标醇的定义与结构特征理解醇的结构特点及其对性质的影响••醇的分类方法掌握醇的分类与命名方法••命名规则与异构现象了解醇的常见制备途径••物理性质与制备方法•醇的定义与结构醇是含有一个或多个羟基（）连接到饱和碳原子上的有机化合物其基本结构可表-OH示为，其中代表烃基R-OH R醇分子中的羟基是关键官能团，它具有较强的极性，能够形成氢键这一结构特征直接影响了醇的许多物理化学性质，如溶解性和沸点等醇的分类按羟基数量分类按羟基连接碳原子类型分类单羟基醇仅含一个，如甲醇、乙醇一级醇羟基连接在末端碳原子上₂•-OH•RCH OH二羟基醇含两个，如乙二醇₂₂二级醇羟基连接在中间碳原子上₂•-OH HO-CH-CH-OH•R CHOH三羟基醇含三个，如甘油丙三醇三级醇羟基连接在三个碳原子相连的碳上₃•-OH•R COH多元醇含多个羟基，如山梨醇、木糖醇•醇的命名规则（）IUPAC基本命名原则命名实例以最长含羟基的碳链为主链₃₂乙醇（）•CH-CH-OH ethanol编号使羟基所在碳原子的位置号最小•₃₃丙醇（）CH-CHOH-CH2-propan-2-ol将烷烃名称末尾的改为•-e-ol₂₂乙二醇（）HO-CH-CH-OH ethane-1,2-diol对于多羟基醇，使用、等前缀•diol triol₃₃甲基丙醇（）CHC-OH2--2-2-methylpropan-2-ol醇分子结构示意图甲醇₃CH OH最简单的醇，羟基直接连接到甲基上，呈四面体构型，键与键呈°C-O C-H

109.5角乙醇₃₂CH CH OH羟基连接在末端碳原子上，形成一级醇乙醇分子中的键可自由旋转，导致多C-C种可能的构象丙醇₃₂₂CH CH CH OH正丙醇为线性结构，羟基位于碳链末端；而异丙醇₃₃中羟基连接CH CHOHCH在中间碳原子上，属于二级醇醇的物理性质极性与氢键溶解性醇分子中的羟基使其具有显著的极性羟基中的氧原子带部分负电荷，由于能够形成氢键，小分子醇（如甲醇、乙醇、丙醇）易溶于水，表现氢原子带部分正电荷出亲水性醇分子之间可通过氢键相互作用，导致沸点显著高于相同碳数的烷烃随着碳链长度增加，醇的非极性部分（烃基链）增大，极性羟基的相对例如，乙醇₂₅的沸点为℃，而乙烷₂₆仅为影响减弱，导致水溶性降低C H OH

78.5C H-℃

88.6一般而言，含个或更多碳原子的醇在水中的溶解度已明显下降5醇的异构现象位置异构羟基连接在不同位置的碳原子上形成的异构体例如丙醇的异构体正丙醇₃₂₂羟基在末端•CH CH CH OH异丙醇₃₃羟基在中间碳原子•CH CHOHCH结构异构碳链骨架不同导致的异构体例如丁醇₄₉的异构体C H OH正丁醇直链结构•仲丁醇丁醇•2-异丁醇支链结构•叔丁醇三级醇结构•醇的制备方法羰基化合物还原法烯烃水合法醛、酮在还原剂如₄、₄作发酵法LiAlH NaBH乙烯与水在酸催化剂如浓硫酸作用下加成用下可还原为相应的醇葡萄糖在酵母酶的作用下进行无氧发酵生成反应制备乙醇₂RCHO+2[H]→RCH OH乙醇₂₂₂₃₂CH=CH+H OCH CH OH⟶₂₂R CO+2[H]→R CHOH₆₁₂₆₂₅₂C H O→2C H OH+2CO这是工业上大规模生产乙醇的重要方法，反这是实验室中制备醇的常用方法，可以精确这是最古老的乙醇生产方法，广泛用于酿造应条件为高温高压，通常在℃、250-300控制产物结构酒精饮料工业上可利用各种含糖原料如甘下进行7MPa蔗、淀粉等发酵制乙醇第二章酚的基础知识本章内容酚的定义与结构特征•酚的命名与分类•酚的物理化学性质•酚的制备与应用•学习目标理解酚的结构特点及其对性质的影响•掌握酚与醇的区别•了解酚的酸性来源•认识酚在生活中的重要应用•酚的定义与结构酚是羟基直接连接到芳香环碳原子上的化合物，最简单的酚是苯酚₆₅-OH C H OH酚的羟基与芳香环形成共轭体系，羟基上的氧原子孤对电子与苯环的电子云发生重叠，导致电子云密度重新分布π这种共轭效应使酚的化学性质与醇有显著不同，特别是酸性强于醇这是因为酚失去质子后形成的酚氧负离子可通过共振得到稳定酚的分子中，苯环与羟基基本处于同一平面，有利于最大程度的电子离域酚的命名与异构命名规则最简单的酚命名为苯酚•phenol单取代苯酚采用邻、间、对位命名•ortho metapara多取代酚按规则，以羟基碳为号位•IUPAC1多元酚用二羟基苯、三羟基苯等命名•典型酚类化合物邻甲酚羟基和甲基在邻位•o-cresol对苯二酚两个羟基在对位•hydroquinone间氯酚羟基和氯原子在间位•三硝基酚俗称苦味酸•2,4,6-酚的物理性质物态与气味溶解性与氢键苯酚常温下为无色针状晶体，有特殊的酚的羟基可形成氢键，但溶解度低于同刺激性气味碳数醇低级酚类多为固体或低沸点液体，易挥苯酚在水中溶解度为约水

8.3g/100g发℃25许多酚类化合物具有特征性气味，如愈酚易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂创木酚具有烟熏味，香草醛具有香草气多羟基酚的水溶性往往高于单羟基酚味酚的化学性质酚的酸性芳香环取代反应酚能与强碱反应生成酚盐酚的苯环受羟基强烈的给电子效应影响，更容易发生亲电取代反应₆₅₆₅₂主要取代位置为邻位和对位（、、位）C H OH+NaOH→C HONa+HO246酚的酸性远强于醇，但弱于无机酸，无法与碳酸盐反应典型反应包括取代基的电子效应影响酚的酸性吸电子基团增强酸性，给电子基团减硝化生成硝基酚•弱酸性卤化生成卤代酚•磺化生成羟基苯磺酸•苯酚分子结构及共振式示意图共振效应的影响苯酚分子中，羟基上的氧原子孤对电子可与苯环的电子云共轭，形成多种共振结π构这种电子离域降低了体系能量，提高了分子稳定性共振效应导致苯环上、、位置的电子云密度增加，使这些位置更容易发生亲246电取代反应酚氧负离子的稳定性酚失去质子后形成的酚氧负离子得到更好的共振稳定，负电荷可分散到整个分子中这解释了酚比醇具有更强酸性的本质原因酚氧负离子比醇氧负离子更稳定——酚的制备与应用工业制备方法主要应用领域煤焦油提取法从煤的干馏产物中分离医药领域消毒剂、防腐剂（如石炭酸）提取酚类化合物累积法氯苯在碱性条件下水解制备苯合成材料酚醛树脂、环氧树脂、尼龙酚₆₅₆₅等C HCl+NaOH→C HOH+NaCl农药行业除草剂、杀虫剂的原料异丙苯法通过异丙苯氧化生成过氧化染料工业多种染料的前体物，再分解得到苯酚和丙酮抗氧化剂食品和材料保鲜第三章醇与酚的典型反应本章内容醇的氧化、脱水、酯化等典型反应•1酚的电环化、硝化、卤化等特征反应•醇与酚反应性差异的原理•关键反应的机理分析•学习目标掌握醇与酚的典型化学反应•2理解反应机理及影响因素•能够预测反应产物和应用条件•了解这些反应在合成中的重要性•醇的氧化反应一级醇的氧化一级醇氧化首先生成醛，进一步氧化生成羧酸₂RCH OH→[O]→RCHO→[O]→RCOOH使用氧化剂高锰酸钾₄、重铬酸钾₂₂₇KMnOK CrO例乙醇氧化生成乙醛，再氧化为乙酸二级醇的氧化二级醇氧化生成酮，反应到此为止₂₂R CHOH→[O]→R C=O例异丙醇氧化生成丙酮三级醇的氧化三级醇在一般条件下不易被氧化原因三级醇没有氢，无法形成α-C=O在强氧化条件下可能发生碳碳键断裂醇的氧化反应在有机合成和生物体内代谢过程中都具有重要意义乙醇在体内被氧化为乙醛，进而氧化为乙酸，最终分解为二氧化碳和水醇的脱水反应分子内脱水在酸催化如浓硫酸、磷酸下加热，醇分子脱去一分子水生成烯烃₂₂₂₂R-CH-CH-OH→R-CH=CH+HO反应条件与机理温度通常在℃•140-170酸催化剂浓₂₄、₃₄、₂₃等•H SOH POAl O机理质子化羟基后形成碳正离子，再失去质子•脱水难易程度三级醇二级醇一级醇这是因为碳正离子的稳定性三级二级一级醇的脱水反应遵循扎依采夫规则氢原子优先从取代度较小的碳原子上消除，形成稳定性更高的烯烃Zaitsevs Rule醇与活泼金属反应与钠反应与其他活泼金属醇与钠金属反应生成醇钠，并释放氢气醇可与钾、锂等碱金属反应₂与镁反应较慢，需加热条件2R-OH+2Na→2R-ONa+H↑这是醇表现出的弱酸性，反应速率形成的金属醇盐是重要的有机合成试剂三级醇二级醇一级醇水醇钠的应用强碱性试剂，用于有机合成•威廉森醚合成反应的关键试剂•Williamson ethersynthesis可作为脱质子剂用于碳氢酸性化合物•酚的电环化反应酚的羟基与芳环形成了稳定的共轭体系，这种电子离域是酚类独特化学性质的基础电子效应羟基通过共轭效应向苯环供电子效应•+M同时通过诱导效应吸电子效应•-I共轭效应比诱导效应更明显，导致邻位和对位电子云密度增加•反应活性位点苯酚的、、位邻位和对位是亲电取代反应的活性位点，电子云密度高，最246易被攻击实例间甲酚与溴反应主要得到溴甲基酚和溴甲基酚，而不是溴甲基酚，因为前两者的溴原子处于羟基的邻位或对位2--3-4--3-5--3-酚的硝化与卤化酚的硝化反应酚与稀硝酸反应生成硝基酚₆₅₃₂₆₄₂₆₄₂C HOH+HNO→o-NO C HOH+p-NO C HOH+HO硝化主要发生在邻位和对位，生成邻硝基酚和对硝基酚混合物在更强烈条件下可生成三硝基酚苦味酸，它是重要的爆炸物原料2,4,6-酚的卤化反应酚与溴水反应迅速生成三溴酚白色沉淀2,4,6-₆₅₂₆₂₃C HOH+3Br→C HBr OH+3HBr这是酚的特征反应，可用于定性鉴别在控制条件下低温、非水溶液可得到单溴代产物醇与酚的实验演示乙醇燃烧实验酚的碱性反应乙醇是一种易燃液体，燃烧时产生蓝色酚与氢氧化钠溶液反应生成可溶性酚钠火焰和大量热量₂₅₂₂₆₅₆₅₂CHOH+3O→2CO+CHOH+NaOH→CHONa+HO₂能量3HO+演示重点演示重点观察酚溶于溶液现象•NaOH观察乙醇燃烧的蓝色火焰特征•加入酸使酚重新析出•测量燃烧热约•

29.7kJ/g与醇的对比醇不溶于溶液•NaOH比较不同浓度乙醇溶液的燃烧性能•用酚酞指示剂验证溶液的碱性•醇与酚的生活应用乙醇应用酚类应用医用消毒剂乙醇医用消毒剂如石炭酸、来苏儿•75%•饮料工业各类酒精饮料化妆品防腐剂••燃料乙醇汽油、酒精灯酚醛树脂生产••有机合成中的重要溶剂药物合成如阿司匹林前体••酚类抗氧化剂多元醇应用、食品防腐剂甘油保湿剂、食品添加剂•BHT BHA•维生素生育酚抗氧化剂山梨醇无糖甜味剂•E•绿茶多酚保健品成分乙二醇防冻液••水杨酸药物与防腐剂木糖醇牙膏、口香糖••醇与酚的安全与环境影响乙醇安全注意事项酚类安全处理高度易燃，远离火源有毒性，避免皮肤接触••储存在密闭容器中接触后立即用大量水冲洗••实验室使用时避免明火实验操作需戴手套和护目镜••饮用过量导致急性中毒废液集中处理，不可直接排放••长期过量饮用损害肝脏储存在阴凉干燥处••环境影响酚类化合物是重要的水体污染物，具有较强的生态毒性工业废水中的酚类会抑制水生生物生长，破坏水生态系统平衡酚类处理方法包括活性炭吸附、生物降解和高级氧化工艺等国家对废水中酚含量有严格限制课堂小测验醇的分类题目酚的命名题目判断下列醇的类型（一级、二级或三给出下列化合物的名称级醇）对甲基苯酚

1.₃₂₂

1.CHCHCH OH二硝基苯酚

2.2,4-₃₂

2.CHCHOH三氯苯酚

3.2,4,6-₃₃

3.CHCOH对苯二酚

4.₃₂₃

4.CHCHCHOHCH典型反应选择题乙醇与浓硫酸加热主要生成什么？

1.苯酚与溴水反应的主要产物是什么？

2.一级醇完全氧化的最终产物是什么？

3.酚为什么比醇具有更强的酸性？

4.重点回顾醇与酚的结构差异1醇羟基连接到饱和碳原子-OH酚羟基直接连接到芳香环上-OH2物理性质比较这一结构差异导致它们物理化学性质的显著不同极性都能形成氢键，沸点高于同碳数烃类溶解性小分子醇水溶性好，酚溶解度较差典型反应机理3酸性酚醇水醇氧化、脱水、酯化反应酚电环化、亲电取代（邻、对位优先）4应用领域对比反应区别源于电子结构差异醇溶剂、燃料、医药、食品酚消毒剂、合成材料、染料、抗氧化剂两者在现代生活和工业中都不可或缺拓展阅读与资源推荐推荐教材与参考书《有机化学》第五版，高等教育出版社，第章•9-10《有机化学实验》，科学出版社，醇与酚实验部分•《基础有机化学》第四版，北京大学出版社，醇酚醚章节•网络教学资源中国大学《有机化学》课程第周内容•MOOC7-8《醇、酚与醚》视频教程•Khan Academy国家精品课程资源库有机化学虚拟实验室•分子可视化软件、•3D ChemDoodlePyMOL互动环节思考讨论题实验设计挑战为什么三级醇更容易脱水，但与钠反应更慢？分组设计一个醇或酚的性质验证实验

1.设计一个实验区分乙醇、苯酚和环己醇

2.明确实验目的和原理•讨论酚类化合物在环境中的降解途径

3.列出所需试剂和设备•

4.探讨多羟基酚如儿茶酚的特殊性质•详述实验步骤和注意事项预测可能结果及解释•学生提问环节欢迎就课程内容提出疑问，特别是反应机理的细节问题•实验操作中的注意事项•与其他官能团的对比分析•实际应用中的具体案例•结束语醇与酚作为有机化学的重要组成部分，在我们的日常生活和工业生产中无处不在从最简单的乙醇到复杂的多元酚类，这些化合物的结构与性质展示了有机化学的基本原理和精妙之处通过本课程的学习，希望大家不仅掌握了醇和酚的基本知识，更能理解它们丰富的化学反应及其背后的电子结构原理这些理解将为后续有机化学的学习奠定坚实基础希望同学们能将这些知识与实际生活联系起来，了解身边的化学世界，培养科学思维和探索精神，为未来的学习和研究打下基础。