復(fù)旦有機(jī)化學(xué)課件10

第十章醇和醚主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：醇、醚的結(jié)構(gòu)、分類和命名醇的制備鹵代烷的親核取代、烯烴與水的加成、硼氫化氧化、羥汞化還原醚的制備：Williamson制醚法、烷氧汞化還原醇、多元醇的化學(xué)性質(zhì)烯烴、鹵代烷的制備、氧化反應(yīng)、Pinacol重排醚和環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì)：環(huán)氧乙烷開環(huán)鄰基參與效應(yīng)第一部分醇醇的類型醇(Alcohols)叔醇（三級(jí)醇）鄰二醇伯醇（一級(jí)醇）仲醇（二級(jí)醇）

一元醇

多元醇烯醇式不穩(wěn)定互變異構(gòu)

烯醇（Enols）酮式酚(Phenol)注意區(qū)分特點(diǎn)：羥基與芳環(huán)相連烯烴水合（復(fù)習(xí)，第8章）

反應(yīng)可逆，產(chǎn)率不高。反應(yīng)有重排（親電加成機(jī)理，通過正碳離子中間體）反應(yīng)無立體選擇性。只能制備仲醇和叔醇，不能制備伯醇（Markovnikov加成規(guī)則）方法的局限性：例適合工業(yè)生產(chǎn)一、醇的制備鹵代烴水解

有合成意義的例子：（復(fù)習(xí)，第6、7章）SN2或

SN1機(jī)理

有副反應(yīng)——消除反應(yīng)。存在兩種機(jī)理，立體化學(xué)不確定。一般由醇制備鹵代烴（因醇易得）。方法的局限性：Grignard試劑與醛、酮、酯和環(huán)氧乙烷的反應(yīng)（復(fù)習(xí)，第7章）1o

醇2o

醇（R'=H）3o

醇3o

醇1o

醇（R'=H）2o

醇醛、酮和酯的還原；環(huán)氧乙烷的還原LiAlH4（負(fù)氫離子轉(zhuǎn)移試劑，強(qiáng)還原劑）1o

醇（R'=H）2o

醇2o

醇1o

醇1o

醇（R'=H）第10章、第12章介紹烯烴的羥汞化——還原（脫汞）反應(yīng)

Oxymercuration-Demercuration反應(yīng)特點(diǎn)及局限性：反應(yīng)較快（第一步幾分鐘，第二步1小時(shí)左右）。產(chǎn)率較高（>90%）。易操作，條件溫和，Hg易處理。區(qū)域選擇性好（Markovnikov取向）。無重排產(chǎn)物（說明什么？）。

非立體專一（順式加成＋反式加成）。羥汞化還原（脫汞）較好的醇的實(shí)驗(yàn)室制備方法

烯烴的羥汞化——還原反應(yīng)的可能機(jī)理羥汞化（親電加成機(jī)理）還原脫汞（經(jīng)過自由基中間體）例：烯烴的羥汞化——還原反應(yīng)對(duì)比烯烴的水合反應(yīng)，兩者有何明顯不同？問題：如何解釋產(chǎn)物的立體化學(xué)？烯烴的硼氫化——氧化反應(yīng)

Hydroboration-Oxidation反應(yīng)的特點(diǎn)：產(chǎn)率較高。區(qū)域選擇性反應(yīng)（主要為反Markovnikov規(guī)則取向）。立體專一性反應(yīng)（順式加成）。無重排產(chǎn)物生成（說明什么？）。

p331,第8章,8.7節(jié)硼氫化氧化立體化學(xué)：順式加成(syn)三烷基硼

硼氫化——氧化反應(yīng)區(qū)域選擇性舉例

硼氫化——氧化反應(yīng)立體選擇性舉例在位阻小的一面加成

硼氫化——氧化反應(yīng)機(jī)理

硼烷及性質(zhì)空的p軌道有親電性sp2

雜化甲硼烷(Borane)乙硼烷(Diborane)（甲硼烷的二聚體）兩電子三中心鍵BH3:THF

硼氫化步驟機(jī)理——硼烷與烯烴的加成少取代，位阻小四中心過渡態(tài)H,B順式加成H,B同步加成位阻作用過渡態(tài)穩(wěn)定性決定反應(yīng)取向的因素：

氧化及水解步驟機(jī)理——烷基硼的氧化，硼酸酯的水解醇烷基遷移氧化水解

烷基遷移的立體化學(xué)氧化前后基團(tuán)構(gòu)型未變同面遷移硼氫化反應(yīng)的深入——大體積硼氫化試劑及應(yīng)用（了解）9－BBN9－borobicyclo[3.3.1]nonane提高了反應(yīng)的區(qū)域選擇性例大體積基團(tuán)

手性硼氫化試劑及應(yīng)用（了解）例：(+)-Ipc2BH(+)-a-Pinenea-蒎烯一種手性二烷基硼烷R型

87%e.e.不對(duì)稱硼氫化——氧化反應(yīng)HerbertC.Brown1912～GeorgWittig1897～1987TheNobelPrizeinChemistry1979"fortheirdevelopmentoftheuseofboron-andphosphorus-containingcompounds,respectively,intoimportantreagentsinorganicsynthesis"二、醇的化學(xué)性質(zhì)

醇的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)分析羥基氧有親核性和堿性好離去基羥基氫有弱酸性，可與堿反應(yīng)H在離去基團(tuán)的b位，可消除a碳有親電性，可親核取代b位基團(tuán)不易離去，不能直接消除a碳有親電性，但難親核取代C上連有氧，H可被氧化羥基氫的性質(zhì)（弱酸性）

與活潑金屬的反應(yīng)相對(duì)活性

與強(qiáng)堿的反應(yīng)提示：使用強(qiáng)堿時(shí)，注意羥基的保護(hù)。烷氧基鈉（強(qiáng)堿、強(qiáng)親核試劑）醇羥基氧的堿性和親核性醇作為堿

Br?nsted堿

Lewis堿好離去基好離去基質(zhì)子化羥基SN2orSN1醇作為親核試劑親核取代

與鹵代烴反應(yīng)醚機(jī)理：1o醇，制備對(duì)稱醚

與醇反應(yīng)醚（成醚）

與環(huán)氧乙烷反應(yīng)（環(huán)氧乙烷的酸性開環(huán)）機(jī)理：與烯烴的加成（與碳正離子的反應(yīng)）機(jī)理：叔丁基醚例：合成保護(hù)羥基脫保護(hù)

醇與烯烴的加成在合成上的應(yīng)用——羥基的保護(hù)羥基的另一常用保護(hù)法DHP（二氫吡喃）四氫吡喃與羰基加成（了解）有關(guān)機(jī)理：

與羧酸的酯化反應(yīng)（第13章）醇向羰基的親核加成

羧酸衍生物的醇解反應(yīng)（?；系挠H核取代反應(yīng)，第14章）酰氯酸酐與無機(jī)酸或磺酰氯反應(yīng)硝酸酯磷酸三酯硫酸氫酯亞硝酸酯對(duì)甲苯磺酸酸酯

與醛酮生成縮醛（酮）（第12章）半縮醛（酮）縮醛（酮）有關(guān)機(jī)理醇向羰基的親核加成醇羥基的取代被鹵素取代（3o

醇反應(yīng)很快）Lucas試劑

碘代、溴代機(jī)理好離去基與HX反應(yīng)叔鹵代物伯鹵代物仲鹵代物

氯代（Lucas試劑反應(yīng)）機(jī)理好離去基與鹵化磷的反應(yīng)

機(jī)理好離去基可進(jìn)一步參與溴代PCl3反應(yīng)產(chǎn)率低與氯化亞砜（SOCl2）的反應(yīng)反應(yīng)有兩種立體選擇性（與溶劑有關(guān)）構(gòu)型翻轉(zhuǎn)構(gòu)型保持

吡啶參與的醇與SOCl2反應(yīng)機(jī)理1（構(gòu)型翻轉(zhuǎn)）氯代亞硫酸酯吡啶作用：產(chǎn)生“自由”的氯負(fù)離子好離去基

吡啶的其它作用——催化作用產(chǎn)生“自由”的氯負(fù)離子

醚為溶劑時(shí)醇與SOCl2反應(yīng)機(jī)理（構(gòu)型保持）SNi機(jī)理（SubstitutionNucleophlicinternal,分子內(nèi)取代機(jī)理）緊密離子對(duì)羥基被其它基團(tuán)取代（間接取代）（復(fù)習(xí)：第6章）對(duì)甲苯磺酸酯構(gòu)型翻轉(zhuǎn)

反應(yīng)的立體化學(xué)好離去基復(fù)習(xí)：利用對(duì)甲基苯磺酸酯的取代制備構(gòu)型完全相反的產(chǎn)物第6章ppt：chap06-2差離去基好離去基醇羥基取代小結(jié)羥基總是先轉(zhuǎn)變?yōu)楹秒x去基，才能被取代醇脫水成烯（醇的b－消除）參考：第6章6.10.3節(jié)Zaitsev消除取向H＋催化：有重排Al2O3：不重排H+催化脫水機(jī)理（E2或E1機(jī)理）

例:醇的脫水成烯主要產(chǎn)物重排產(chǎn)物為主如何得到末端烯烴？

Al2O3的消除伯醇轉(zhuǎn)化為對(duì)甲基苯磺酸酯

E2消除區(qū)域選擇性的應(yīng)用思考題：如何實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)變？

醇的氧化

用常見的強(qiáng)氧化劑（HNO3,KMnO4/OH－，Na2Cr2O7/H2SO4）氧化致最終產(chǎn)物

一些重要的有選擇性的氧化劑MnO2（選擇性氧化烯丙位羥基

a,b-不飽和醛或酮）CrO3/H2SO4/丙酮（Jones試劑，酸性體系，不影響雙鍵）1o醇羧酸2o醇酮1o

醇醛2o

醇酮CrO3/吡啶（Sarrett試劑或Collins試劑，堿性體系，不影響雙鍵）紅色晶體，溶于CH2Cl21o

醇醛，2o

醇酮PCC(pyridiniumchlorochromate)(Corey試劑)PCC＝[(CH3)3CO]3Al/丙酮或

[(CH3)2CHO]3Al/丙酮（Oppenauer氧化）2o醇酮，不影響雙鍵

機(jī)理六元環(huán)過渡態(tài)Oppenauer氧化舉例：

了解：Meerwein-Ponndorf還原（Oppenauer氧化的逆反應(yīng)）(p536,第12章12.6,2)Meerwein-Pondorf還原Oppenauer氧化醇類反應(yīng)小結(jié)鄰二醇及其性質(zhì)鄰二醇的制備

烯烴加成

酮的雙分子還原（第12章）頻哪醇鄰二醇（Pinacol類化合物）Pinacol例：適合制備對(duì)稱鄰二醇多元醇的選擇性氧化Pinacol重排PinacolPinacolone(頻哪酮)Pinacol重排機(jī)理（有兩種可能途徑）：更穩(wěn)定的正離子遷移、脫水同步遷移脫水例：其它鄰二醇的Pinacol重排思考：這些結(jié)果說明了什么？主要產(chǎn)物次要產(chǎn)物Pinacol重排立體化學(xué)：CH3遷移環(huán)重排說明機(jī)理中消除和遷移可能是同步的重排有利因素：遷移基團(tuán)與離去基團(tuán)處于反式cistrans合成上應(yīng)用：通過Pinacol重排合成螺環(huán)化合物寫出重排機(jī)理思考題：寫出下列轉(zhuǎn)變的機(jī)理鄰基參與效應(yīng)（p395）b-溴代醇與HBr反應(yīng)的立體化學(xué)

meso外消旋體立體專一反應(yīng)通常：SN2orSN1非立體專一赤式蘇式

鄰基參與機(jī)理的解釋分子內(nèi)SN2（鄰基參與）mesoBr作為親核試劑環(huán)正離子（溴鎓離子）

鄰基參與效應(yīng)：鄰位親核性基團(tuán)促進(jìn)了離去基團(tuán)的離去

例1水解速度比一般1oRX快動(dòng)力學(xué)為一級(jí)芥子氣2,2'－二氯二乙硫醚機(jī)理（鄰基參與）

例2構(gòu)型保持SN2SN2鄰基參與機(jī)理思考題：試用鄰基參與效應(yīng)解釋下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象消旋化旋光純旋光純旋光純構(gòu)型翻轉(zhuǎn)第二部分醚（Ether）醚的結(jié)構(gòu)及類型烯基醚芳基醚飽和醚環(huán)醚大環(huán)多醚冠醚sp2雜化醚的制法Williamson醚合成法（制備醚的主要方法）SN21oR’產(chǎn)率較好；

3o

R’

消除為主。例：芳基醚四元環(huán)醚醇脫水制備對(duì)稱醚局限性只適合1o醇制備對(duì)稱醚，不適合制備非對(duì)稱醚SN1或SN2機(jī)理，有消除、重排等副產(chǎn)物例

烯烴與醇反應(yīng)制備叔烷基醚合成上的應(yīng)用：保護(hù)醇羥基（復(fù)習(xí)：ppt：chap10-2）例：完成轉(zhuǎn)變合成路線烯烴的烷氧汞化——還原（脫汞）反應(yīng)

(Alkoxymercuration-Demercuration)

復(fù)習(xí)：烯烴的羥汞化－還原（脫汞）（pptchap10-1）機(jī)理：？

烯烴的烷氧汞化——還原（脫汞）反應(yīng)醚

炔烴的烷氧汞化——還原反應(yīng)制備烯基醚烯基醚比較：炔烴的水合反應(yīng)烯醇醚類的化學(xué)性質(zhì)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析C上連有氧，H可被氧化a碳有親電性，但難親核取代a碳有親電性，可親核取代較好的離去基氧有堿性，可與酸結(jié)合醚在中性、堿性和弱酸性條件下穩(wěn)定，常用作溶劑醚的自氧化（a-氫的氧化）提示：醚類試劑（乙醚、THF等）久置使用時(shí)要當(dāng)心

先用淀粉－KI（2％的醋酸溶液）試驗(yàn)蒸餾時(shí)勿蒸干可用還原劑處理除去過氧化物（如FeSO4，LiAlH4，Na等）醚鍵氧的堿性

作為Br?nsted堿作為Lewis堿Oxoniumsalt醚鍵的開裂（醚在酸性體系中的親核取代）

醚鍵在中性、堿性或弱酸性條件下不會(huì)斷裂。分析：弱酸性條件下可離去，離去能力比H2O差(親核能力弱及濃度稀時(shí))難進(jìn)行分析：中性、堿性條件下差離去基難進(jìn)行

醚鍵可被HI和HBr在加熱下斷裂例：HX過量時(shí)，生成2分子鹵代烷

不對(duì)稱醚醚鍵的開裂取向基團(tuán)體積差別不大小小小較大大很大如何解釋以上反應(yīng)取向？1o2o3o手性碳構(gòu)型保持

醚鍵開裂機(jī)理（親核取代反應(yīng)機(jī)理）SN2機(jī)理SN2，位阻影響為主SN2SN1機(jī)理SN1，中間體穩(wěn)定性為主SN1

叔丁基醚兩類較易水解的醚類化合物用于醇的保護(hù)和脫保護(hù)

烯基醚總是在烯基醚鍵處開裂醛（或酮）醇用一般的醚水解機(jī)理能解釋嗎？

烯基醚水解機(jī)理親電加成半縮醛（質(zhì)子化）消除1,2－環(huán)氧化合物（Epoxides）免疫抑制劑雷公藤內(nèi)酯醇(-)-Triptolide(7R,8S)-DisparlureGypsymothpheromone雌舞毒蛾引誘劑1,2－環(huán)氧化合物EpoxidesOxiranes（IUPAC）1,2－環(huán)氧化合物的制備分子內(nèi)SN2立體專一注意下列兩立體異構(gòu)體反應(yīng)的區(qū)別transcis提示：Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)（1980）（了解）e.e.>90%(+)-酒石酸二乙酯(+)-diethyltartarate(-)-酒石酸二乙酯(-)-diethyltartarateTheNobelPrizeinChemistry2001WilliamS.Knowles

RyojiNoyori

K.BarrySharpless

"fortheirworkonchirallycatalysedhydrogenationreactions"

"forhisworkonchirallycatalysedoxidationreactions"1,2－環(huán)氧化合物的酸性開環(huán)反應(yīng)取向：在取代基多的一端開環(huán)立體化學(xué)：

反式開環(huán)酸性開環(huán)機(jī)理與質(zhì)子結(jié)合，親電性增強(qiáng)（弱親核試劑）堿性開環(huán)（親核試劑親核能力較強(qiáng)）堿性開環(huán)機(jī)理反應(yīng)取向：在取代基少的一端開環(huán)立體化學(xué)：

反式開環(huán)位阻小有利（溶劑）例：1,2－環(huán)氧化合物的酸性或堿性開環(huán)冠醚（CrownEthers）12-冠-415-冠-518-冠-612-Crown-415-Crown-518-Crown-6Crown18-Crown-6冠醚的制備18-冠-6Williamson醚合成法二苯并-18-冠-6C.J.Pederson,1960s冠醚對(duì)金屬離子的絡(luò)合冠醚的作用絡(luò)合正離子，使負(fù)離子“裸露”相轉(zhuǎn)移催化劑合成上的應(yīng)用舉例

CharlesJ.Pedersen(1904~1989)DonaldJ.Cram(1919~2001)Jean-MarieLehn(1939~)TheNobelPrizeinChemistry