4版有机化学第十章-醚和环氧化合物课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 醚和环氧化合物,10.1,醚和环氧化合物的命名,10.2,醚和环氧化合物的结构,10.2.1,醚的结构,10.2.2,环氧化合物的结构,10.3,醚和环氧化合物的制法,10.3.1,醚和环氧化合物的工业合成,10.3.2 Williamson,合成法,(1),醇钠对,RX,的,S,N,2,反应合成醚,(2),合成环醚,生成环的大小与反应,速率的关系,(3),立体专一性,邻基参与作用,10.3.3,不饱和烃与醇的反应,10.4,醚的物理性质,10.5,醚的波谱性质,10.6,醚和环氧化合物的化学性质,10.6.1,盐的生成,10.6.2,酸催化碳氧键断裂,10.6.3,碱催化碳氧键断裂,10.6.4,环氧乙烷与,Grignard,试剂的反应,10.6.5 Claisen,重排,10.6.6,过氧化物的生成,绿色化学简介,醚,(ethers),:,单醚,:,乙醚,(diethyl ether),混醚,:,甲基叔丁醚,(tert-butyl methyl ether),环醚：,四氢呋喃,(THF),1,4,二氧六环,二 烷,环氧化合物：,(epoxides),环氧乙烷,(ethylene oxide),醚键：,对于烃基部分简单的混醚：,烃基,烃基,“醚”,“优先”的烃基放在后面,芳基放在前面,10.1,醚和环氧化合物的命名,单醚：“二”,“烃基”,“醚”,二甲醚,甲醚,(dimethyl ether),二苯醚,(diphenol ether),甲乙醚,(ethyl methyl ether),甲基叔丁醚,(tert-butyl methyl ether),对于结构复杂的醚：,较大的烃基作为母体，烃氧基作为取代基。,乙基乙烯基醚,苯甲醚,茴香醚,(anisole),2,甲氧基戊烷,(2-methoxypentane),1,乙氧基,4,甲苯,(1-ethoxy-4-methylbenzene),二甲氧基乙醚,二甘醇二甲醚,(diglyme),环氧化合物：环氧某烃,1,2,环氧丙烷,(propylene oxide),环氧乙烷,(ethylene oxide),3,氯,1,2,环氧丙烷,环氧氯丙烷,环醚：按杂环化合物命名,四氢呋喃,(THF),1,4,二氧六环,二 烷,10.2,醚和环氧化合物的结构,图,10.1,乙醚分子的球棍模型,10.2.1,醚的结构,O:sp,3,杂化,10.2.2,环氧化合物的结构,三元环具有较大的环张力,10.3,醚和环氧化合物的制法,10.3.1,醚和环氧化合物的工业合成,乙醚：,醇在硫酸的作用下脱水生成醚,单醚的制备,环氧乙烷：,10.3.2 Williamson,合成法,用于混醚、环醚、芳香醚的合成,(1),醇钠对,RX,的,S,N,2,反应合成醚,反应特点：,S,N,2,反应,原料最好使用,RCH,2,X,芳香醚的合成：,茴香醚：,(2),合成环醚,生成环的大小与反应,速率的关系,环醚可通过分子内的,Williamson,反应制备：,影响反应的因素：,X,与,OH,的距离愈小，愈易反应；,环张力愈小，愈易反应。,反应速率依次减小,反应速率与环的大小 相关：,X,与,OH,处于反式，,RO,从背后进攻中心,C,原子，,形成具有立体专一性的环氧化合物。,(3),立体专一性反应,邻基参与作用,分子内的,Williamson,反应,S,N,2,反应机理,顺,1,2,环氧丁烷,反,1,2,环氧丁烷,10.3.3,不饱和烃与醇的反应,醇与烯烃在酸的催化下，发生亲电加成,反应，生成醚：,羟基的,保护基,例如：,在碱的催化下，醇与炔烃发生亲核加成,反应，生成烯基醚：,10.4,醚的物理性质,10.5,醚的波谱性质,IR:,C,O 1200 1050cm,-1,1,H NMR:,3.4 4.0,波数,/cm,-1,T%,图,10.2,正丙醚的红外光谱图,T,/%,a 3.37,b 1.59,c 0.93,图,10.3,正丙醚的核磁共振谱图,一种,Lewis,碱,p,K,b,17.5,10.6,醚和环氧化合物的化学性质,10.6.1,盐的生成,与强酸作用生成 盐：,分离与提纯醚,10.6.2,酸催化碳,氧键断裂,醚在,HI,或,HBr,的作用下，,C,O,键断裂，,生成醇与卤代烷等：,首先生成 盐,I,与 盐发生,S,N,2,反应,(CH,3,),3,C,O,CH,3,S,N,1,反应,在酸催化下，环氧化合物发生亲核取代,反应，开环生成,2,取代乙醇：,工业上制备乙二醇的方法,不对称的环氧化合物在酸催化下，发生,S,N,2,反应，,Nu:,优先进攻取代较多的,C,原子：,反应具有,S,N,1,的性质,反式开环,10.6.3,碱催化碳氧键断裂,在碱催化下，环氧化合物发生,S,N,2,反应，,开环：,一乙醇胺,二乙醇胺,三乙醇胺,空间效应决定碱性开环方向；,电子效应决定酸性开环方向。,不对称的环氧化合物在碱催化下，发生,S,N,2,反应，,Nu:,优先进攻取代较少的,C,原子：,-,10.6.4,环氧化合物与,Grignard,试剂的反应,环氧化合物与,Grignard,试剂发生亲核,取代反应，生成增加,2,个,C,原子的伯醇：,不对称的环氧化合物与,Grignard,试剂,作用，属于碱催化下的开环反应，试剂进,攻取代较少的,C,原子：,(60%),10.6.5 Claisen,重排,苯基烯丙基醚 加热 分子内重排,生成邻烯丙基苯酚：,反应机理：,经历一个六元环,过渡态。,烯丙基同时重排和,异构化。,当两个邻位均被占有时，取代发生在对位：,10.6.6,过氧化物的生成,1990,年 美国 污染防止法案,(pollution prevention act),1995,年 美国 国家环境技术战略：,2020,年 废物减少,40%-50%,，,装置消耗原材料减少,20%-25%,1995,年 美国设立：,“,总统绿色化学挑战奖,”,我国进行绿色化学的研究有,10,年的历史,绿色化学简介,绿色化学,(green chemistry),环境无害化学,(environmental benign,chemistry),环境友好化学,(,environmental friendly,chemistry),清洁化学,(clean chemistry),绿色化学,：从源头消除污染的一项措施，,是利用化学防止污染的一门科学。,内容：新设计或重新设计化学合成、制造,方法和化工产品来根除污染源。,绿色化学,12,条规则：,防止废物生成比其生成后再处理更好。,合成方法 使原料最大量地进入产品之中。,原料、中间产物和最终产品均对人类,和环境无害、无毒。,(4),化工产品：具有高效的功能，同时减少,毒性。,(5),尽可能避免使用溶剂、助剂，选用无毒、,无害的助剂。,(6),降低能耗，最好采用常温、常压下的,合成方法。,(7),原料采用可再生性资源代替消耗性资源。,(8),尽量不用不必要的衍生物，如限制性,基团、保护,/,去保护基团、临时调变物理,/,化学工艺。,(9),采用高选择性的催化剂。,(10),化工产品：使用后能分解成可降解的,无害产品。,(11),对危害物质在生成前实行在线监测和,控制。,(12),选择化学生产过程中的物质，使化学,意外事故的危险性降低到最小程度。,绿色化学的基本内容,原子经济反应,高选择性反应,无毒无害原料,可再生资源,无毒无害,催化剂,无毒无害,溶剂,环境友好,产品,原子经济性,(atom economy),Trost,教授,Trost B M,Science 1991,254,1471,最大限度地利用原料分子每一个原子，,使之结合到目标分子中，达到零排放,(zero emmission),A +B,C,A +B,D +E,原子经济性,或,原子利用率,=,被利用原子的 质量,反应中所使用全部反应物,分子的质量,100,加成反应：,重排反应,Wittig,反应,(80%),14,357,=4%,278,份 废物,原子经济性的提高,改善合成途径，避免不必要的衍生步骤,环氧乙烷的生产,前者：,25%,后者：,100%,绿色原料的选择,光气是剧毒物质,葡萄糖作替代原料：,葡萄糖,大肠杆菌,3,脱氢莽草酸,大肠杆菌,顺,顺,黏糠酸,Pt,H,2,0.34MPa,己二 酸,使用碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯：,环境友好介质,超临界流体,CO,2,处于超临界温度及超临界压力的流体,超临界流体,CO,2,:31.1,，,7.18M Pa,性质：,密度接近于液体，黏度接近气态,(,扩散,系数比液体大,100,倍,),，具有很高的传,质速度。,流体的密度、溶剂强度和黏度均可由,压力和温度变化来调节。,功能：,作为反应的溶剂取代有机溶剂，,提高反应效率,ee=95%,(2),超临界,CO,2,喷漆技术,减少,80%,的污染环境的挥发性有机 溶剂,(3),超临界流体萃取,萃取树兰净油、处理烟草、萃取,胡萝,卜素、从油料作物中制取精炼食油,具有较高的 品质,水作为有机反应的溶剂,Breslow,快,700,倍,金属有机反应,Li C J,Chan T H,高效催化剂的使用,催化剂的功能,自身不被消耗，并促进反应的转换，降低,活化能，提高原料的利用率，降低废物的,产生。,提高反应选择性：实现反应程度、位置,及立体结构的控制。,使用分子筛,取替,AlCl,3,仿生催化,绿色化学产品的设计与制备,绿色化学产品的特征,产品本身不会引起污染与健康问题,产品被使用后，应能再循环或易于降解,为无害物质,二酰基肼,20,羟基 蜕化素,可降解塑料,杀虫剂：,参考书目,现代基础化学 朱裕贞等编,化学与社会 唐有祺、王夔编,绿色化学与技术 杨家玲 编,绿色化学与化工 闵恩泽、吴巍编,化学进展，朱清时，,2000,，,12(4),411,卖油翁,下课了，回顾学习一个小故事吧！,学习目标,1,、复述故事，深入理解文章内容，初步把握人物形象。,2,、学会利用文中关键词句分析人物形象。,3,、体会文章所揭示的深刻道理。,故事发生的时间、地点、人物、事件的起因、经过和结果要复述清楚。,看图复述课文内容,自学指导,(,一,),1,、作者运用哪几种方法去刻画人物的形象？从文中找出具体句子进行分析。并说说你是如何看待这两个人物的。,2,、从这个故事中你懂得了什么道理？,自学指导,(,二,),陈尧咨（善射）,卖油翁（善酌）,动作,神态,语言,睨之,无他，但手熟尔,以我酌油知之,我亦无他，惟手熟尔,汝亦知射乎,吾射不亦精乎,尔安敢轻吾射,释担而立 但微颔之,取 置 覆 酌 沥,性格,:,自矜（骄傲）,谦虚,对比,道理,:,熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。,忿然 笑而遣之,笑而遣之,1,、联系生活、学习说说熟能生巧的事例。,2,、你认为一个人应该如何看待自己的长处？又如何看待他人的长处？,课外延伸,人外有人，天外有天。,取人之长，补己之短。,自满人十事九空，虚心人万事可成。,谦受益，满招损。,三人行，必有我师焉。,择其善者而从之，其不善者而改之。,骄傲自满是我们的一座可怕的陷阱；而且，这个陷阱是我们自己亲手挖掘的。,老舍,尺有所短；寸有所长。物有所不足；智有所不明。,屈原,1,、正视自己的长处，扬长避短，,2,、正视自己的缺点，知错能改，,3,谦虚使人进步，,4,、人应有一技之长，,5,、自信是走向成功的第一步，,6,强中更有强中手，一山还比一山高，,7,艺无止境,8,、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦训练才能有所收获，取得成效。,9,、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视；,10,、智者超然物外,