醇 思维导图
中心主题：醇
定义与结构
- 核心定义: 烃分子中 饱和碳原子 上的氢原子被 羟基 取代后生成的化合物。
- 通式:
- 饱和一元醇: CₙH₂ₙ₊₁OH 或 R-OH (R代表烃基)
- 官能团: 羟基
- 关键点: 羟基是醇的官能团,决定了醇的主要化学性质。
- 结构特点: 羟基中的氧原子为 sp³ 杂化，分子中含有 C-O 键和 O-H 键。
分类
- 按羟基所连烃基的种类:
- 脂肪醇: 羟基连在开链烷烃基上。
- 例如: 乙醇 (CH₃CH₂OH)
- 脂环醇: 羟基连在脂环烃基上。
- 例如: 环己醇 (C₆H₁₁OH)
- 芳香醇: 羟基连在芳香烃侧链的碳原子上。
- 例如: 苯甲醇 (C₆H₅CH₂OH)
- 脂肪醇: 羟基连在开链烷烃基上。
- 按分子中羟基的数目:
- 一元醇: 分子中含有一个羟基。
- 例如: 甲醇 (CH₃OH)、乙醇 (C₂H₅OH)
- 二元醇: 分子中含有两个羟基。
- 例如: 乙二醇 (HOCH₂CH₂OH)
- 三元醇: 分子中含有三个羟基。
- 例如: 丙三醇 (甘油, HOCH₂CHOHCH₂OH)
- 多元醇: 分子中含有两个或两个以上羟基的醇。
- 一元醇: 分子中含有一个羟基。
- 按与羟基相连的碳原子的类型:
- 伯醇 (1°醇): 羟基连接在 伯碳 (只连一个其他碳原子) 上。
- 例如: 1-丙醇 (CH₃CH₂CH₂OH)
- 仲醇 (2°醇): 羟基连接在 仲碳 (连两个其他碳原子) 上。
- 例如: 2-丙醇 ((CH₃)₂CHOH)
- 叔醇 (3°醇): 羟基连接在 叔碳 (连三个其他碳原子) 上。
- 例如: 2-甲基-2-丙醇 ((CH₃)₃COH)
- 伯醇 (1°醇): 羟基连接在 伯碳 (只连一个其他碳原子) 上。
命名
- 普通命名法:
- 以醇的来源或特征命名。
- 例如: 甲醇 (木精)、乙醇 (酒精)、异丙醇、甘油。
- 系统命名法 (IUPAC):
- 选主链: 选择包含羟基的 最长碳链 为主链，称为“某醇”。
- 编号: 从离羟基 最近 的一端给主链编号,确定羟基的位置。
- 写名称: 将羟基的位号写在“醇”字前面，取代基的名称和位号写在“醇”字前面。
- 例如: CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃ → 2-丁醇
- 例如: (CH₃)₃C-OH → 2-甲基-2-丙醇
物理性质
- 状态: 低级饱和一元醇是 无色透明 的液体,含12个碳以上的醇为蜡状固体。
- 沸点:
- 相对分子质量相近的醇，比烷烃 高得多。
- 原因: 醇分子间存在强大的 氢键。
- 同系物中，随碳原子数增加，沸点 升高。
- 溶解度:
- 低级醇 (C1-C3) 与水 以任意比例互溶。
- 随碳链增长，在水中的溶解度 减小。
- 原因: 低级醇的-OH可以与水形成氢键；高级醇的烃基部分增大,憎水性增强。
- 密度: 比水轻。
化学性质
- O-H键的断裂 (酸性):
- 与活泼金属反应: 产生氢气。
2ROH + 2Na → 2RONa + H₂↑(比水反应慢)
- 与氢卤酸反应: 生成卤代烃和水。
R-OH + HX → R-X + H₂O(反应活性: 叔醇 > 仲醇 > 伯醇)
- 被氧化剂氧化: 羟基上的氢被氧化。
- 与活泼金属反应: 产生氢气。
- C-O键的断裂 (亲核取代):
- 与氢卤酸反应 (同上)。
- 分子间脱水: 生成 醚 (分子间)。
2CH₃CH₂OH --(浓H₂SO₄, 140°C)→ CH₃CH₂OCH₂CH₃ + H₂O
- 分子内脱水: 生成 烯烃 (分子内, 主要)。
CH₃CH₂OH --(浓H₂SO₄, 170°C)→ CH₂=CH₂ + H₂O- 遵循查依采夫规则: 生成双碳上取代基多的烯烃。
- 羟基被氧化 (氧化反应):
- 伯醇: 被氧化成 醛，进而氧化成 羧酸。
R-CH₂OH → R-CHO → R-COOH
- 仲醇: 被氧化成 酮。
R₂CH-OH → R₂C=O
- 叔醇: 在一般条件下 不被氧化。
- 氧化剂: 酸性高锰酸钾、重铬酸钾、铬酸等。
- 伯醇: 被氧化成 醛，进而氧化成 羧酸。
- 酯化反应:
- 醇与羧酸在浓硫酸催化下反应，生成 酯 和水。
R-COOH + R'-OH --(浓H₂SO₄, △)→ R-COO-R' + H₂O
- 醇与羧酸在浓硫酸催化下反应，生成 酯 和水。
- 特殊反应:
- 多元醇的特性: 与新制的氢氧化铜反应，生成绛蓝色溶液，用于鉴别邻位多元醇。
- 例如: 甘油 + Cu(OH)₂ → 绛蓝色溶液
- 多元醇的特性: 与新制的氢氧化铜反应，生成绛蓝色溶液，用于鉴别邻位多元醇。
制备方法
- 烯烃的水合:
- 直接水合: 烯烃 + 水 --(酸催化, 加热)→ 醇。
CH₂=CH₂ + H₂O --(H₂SO₄, 加压/加热)→ CH₃CH₂OH(工业制乙醇)
- 间接水合 (硫酸酯法): 烯烃 + 硫酸 → 硫酸氢酯 + 水 → 醇。
- 直接水合: 烯烃 + 水 --(酸催化, 加热)→ 醇。
- 卤代烃的水解:
- 卤代烃 + 强碱 (NaOH/KOH) 的水溶液 → 醇。
R-Br + NaOH (aq) → R-OH + NaBr
- 卤代烃 + 强碱 (NaOH/KOH) 的水溶液 → 醇。
- 醛/酮的还原:
- 醛/酮 + 还原剂 (如 NaBH₄, LiAlH₄) → 醇。
R-CHO + 2[H] → R-CH₂OHR₂C=O + 2[H] → R₂CH-OH
- 醛/酮 + 还原剂 (如 NaBH₄, LiAlH₄) → 醇。
- 格氏试剂法:
- 卤代烃 + 镁 → 格氏试剂 + 水 → 醇。
R-MgBr + H₂O → R-H + Mg(OH)Br(此法主要用于制备特定结构的醇)
- 卤代烃 + 镁 → 格氏试剂 + 水 → 醇。
重要代表物与应用
- 甲醇 (CH₃OH):
- 俗称: 木精、木醇。
- 毒性: 剧毒,饮用会失明甚至死亡。
- 用途: 重要的化工原料，用于制甲醛、农药、燃料等。
- 乙醇 (C₂H₅OH):
- 俗称: 酒精。
- 用途: 饮料、消毒剂、溶剂、燃料、化工原料。
- 丙三醇 (甘油, HOCH₂CHOHCH₂OH):
- 物理性质: 无色、有甜味的粘稠液体,吸湿性强。
- 用途: 制造硝化甘油 (烈性炸药)、化妆品、医药、食品工业。
- 苯甲醇 (C₆H₅CH₂OH):
- 用途: 香料、药物的合成中间体。
- 环己醇 (C₆H₁₁OH):
- 用途: 主要用于生产 己二酸，是合成尼龙-66的单体。
