第六章 氧化反应(4)
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第六章氧化反应从广义上来讲,凡是有机物分子中碳原子失去电子,碳原子总的氧化态增高的反应均称为氧化反应;从狭义上讲,凡使反应物分子中的氧原子数增加,氢原子数减少的反应称为氧化反应。
利用氧化反应除了可以得到各类有机化合物如醇、醛、酮、酸、酯、环氧化物和过氧化物等,还可以制备有机腈和二烯烃等。
有机物的氧化反应都是强放热反应,因此,氧化反应中及时移除反应热是一个很关键的问题。
烃类和其它有机物的氧化反应几乎都是不可逆反应,反应都能进行到底。
有机合成中氧化方法主要有三种,即催化氧化和催化脱氢、化学氧化、电解氧化。
此外,生物氧化在有机合成中的应用也日益受到人们的重视。
生物氧化是一种较缓和的氧化过程。
人类在很早以前就利用微生物进行氧化反应来进行酿酒、制醋。
生物氧化具有高度的选择性,收率高,反应条件温和,三废少等特点。
因此,生物氧化是一种很有发展前景的氧化合成方法。
第一节催化氧化和催化脱氢一、催化氧化在没有催化剂的情况下,有机物在室温下与空气接触,就能发生缓慢的氧化反应,这种现象称为自动氧化。
在实际生产中常常需要使用催化剂,以提高反应的速度和选择性。
在催化剂存在下进行的氧化反就应称为催化氧化。
催化氧化法生产能力大,对环境污染小,且作为氧化剂的空气和氧来源广泛,无腐蚀性。
因此,工业上大吨位产品多采用空气催化氧化法。
氧化反应根据反应温度和反应物聚集状态不同,又可分为液相催化氧化和气相催化氧化反应。
液相催化氧化多在100︒C左右进行反应;气相催化氧化则常在200~400︒C下进行反应。
(一)液相空气氧化液相空气氧化是液态有机物在催化剂存在下,通入空气进行的催化氧化反应。
液相空气氧化反应的实质是在气液两相间进行的,大多采用鼓泡型反应器。
1.反应历程液相空气氧化属于自由基反应历程,其反应历程包括链的引发,链的传递和链的终止三个步骤,其中决定性步骤是链的引发。
下面以烃的氧化为例:(1)链引发 烃类R-H 在光照、热及可变价金属盐或自由基引发剂的作用下发生C-H 键的均裂而生成自由基R ⋅。
第六章醇、酚、醚一、学习要求1.掌握醇、酚、醚的结构和命名。
2.掌握醇、酚、醚的主要化学性质和醇的重要的物理性质。
3.了解硫醇、硫醚和冠醚的结构、命名、性质及其重要用途。
二、本章要点醇、酚、醚是三类重要的有机化合物,有的在医药上用作消毒剂、麻醉剂、溶剂,有的是有机合成的常用原料。
(一)醇1.结构醇分子中的羟基氧为不等性sp3杂化,其中2个杂化轨道被2对未成键电子占据,另2个杂化轨道分别与α- C的sp3杂化轨道和氢原子的S轨道形成σ键。
由于氧的电负性大,故羟基氧电子云密度大,氢电子云密度小,因此氢氧键极性较大。
2. 命名醇的普通命名是在“醇”前加上烃基名称,并省去“基”字。
醇的系统命名原则是:(1)选择含有羟基的最长碳链作为主链,称为“某醇”,并使羟基相连的碳原子编号最小,将羟基位次写在“某醇”之前,其余的原则与烷烃相同。
(2)多元醇,应选择含羟基数目最多的最长碳链作主链,按羟基数目的多少称为“某二醇”、“某三醇”等。
(3)不饱和一元醇:选择既含羟基又含不饱和键数目最多的最长碳链作主链,编号时应使羟基位次最小,根据主链碳原子数称为“某烯(炔)醇”,并在“烯(炔)”、“醇”前面标明不饱和键和羟基的位次。
(4)命名芳香醇时,将芳环作为取代基,以侧链脂肪醇为母体。
(5)脂环醇,根据脂环烃基的名称,称为“环某醇”,从羟基所连接的碳原子开始,按“取代基位次之和最小”的原则给环碳原子编号,将取代基的位次、数目、名称依次写在“环某醇”的名称之前。
3. 性质(1)重要物理性质:由于醇可形成分子间氢键,故低级醇的沸点通常比相对分子质量相近的烷烃高得多。
随着醇中烷基的增大,醇羟基与水形成氢键的能力逐渐减弱,因此低级醇易溶于水,中级醇部分溶于水,高级醇则不溶于水。
(2)主要化学性质:①醇与活泼金属(如Na、K、Mg、Al等)反应,生成相应的醇盐,并放出氢气。
醇与活泼金属的反应速率顺序为:1)低级醇>中级醇>高级醇;2)甲醇>伯醇>仲醇>叔醇②醇可以与氢卤酸、卤化磷及氯化亚砜等发生亲核取代反应。