- recall the reactions (reagents and conditions) by which alcohols can be produced: (a) electrophilic addition of steam to an alkene, $\text{H}_2\text{O(g)}$ and $\text{H}_3\text{PO}_4$ catalyst (b) reaction of alkenes with cold dilute acidified potassium manganate(VII) to form a diol (c) substitution of a halogenoalkane using $\text{NaOH(aq)}$ and heat (d) reduction of an aldehyde or ketone using $\text{NaBH}_4$ or $\text{LiAlH}_4$ (e) reduction of a carboxylic acid using $\text{LiAlH}_4$ (f) hydrolysis of an ester using dilute acid or dilute alkali and heat
- describe: (a) the reaction with oxygen (combustion) (b) substitution to form halogenoalkanes, e.g. by reaction with $\text{HX(g)}$; or with $\text{KCl}$ and concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ or concentrated $\text{H}_3\text{PO}_4$; or with $\text{PCl}_3$ and heat; or with $\text{PCl}_5$; or with $\text{SOCl}_2$ (c) the reaction with $\text{Na(s)}$ (d) oxidation with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ to: (i) carbonyl compounds by distillation (ii) carboxylic acids by refluxing (primary alcohols give aldehydes which can be further oxidised to carboxylic acids, secondary alcohols give ketones, tertiary alcohols cannot be oxidised) (e) dehydration to an alkene, by using a heated catalyst, e.g. $\text{Al}_2\text{O}_3$ or a concentrated acid (f) formation of esters by reaction with carboxylic acids and concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst as exemplified by ethanol
- (a) classify alcohols as primary, secondary and tertiary alcohols, to include examples with more than one alcohol group (b) state characteristic distinguishing reactions, e.g. mild oxidation with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, colour change from orange to green
- deduce the presence of a $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$ group in an alcohol, $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-\text{R}$, from its reaction with alkaline $\text{I}_2\text{(aq)}$ to form a yellow precipitate of tri-iodomethane and an ion, $\text{RCO}_2^-$
- explain the acidity of alcohols compared with water
羟基化合物
A-Level 化学 · 第 16 主题
16.1
醇
大纲
来源:剑桥国际大纲
一个醇(alcohol)有 $\text{–OH}$(羟基)官能团。
制备醇
| 方法 | 试剂和条件 |
|---|---|
| 向一个烯烃加水蒸气 | $\text{H}_2\text{O(g)}$,$\text{H}_3\text{PO}_4$ 催化剂(亲电加成(electrophilic addition)) |
| 一个烯烃(alkene)与冷稀 $\text{KMnO}_4$ | 给出一个二醇(diol,两个 $\text{–OH}$ 基团) |
| 一个卤代烷(halogenoalkane)的取代 | $\text{NaOH(aq)}$,加热 |
| 一个醛(aldehyde)或酮(ketone)的还原(reduction) | $\text{NaBH}_4$ 或 $\text{LiAlH}_4$ |
| 一个羧酸(carboxylic acid)的还原 | $\text{LiAlH}_4$ |
| 一个酯(ester)的水解(hydrolysis) | 稀酸或稀碱,加热 |
醇的反应
- 燃烧:醇在氧气中燃烧给出二氧化碳和水。
- 取代成一个卤代烷,例如用 $\text{HX}$、$\text{PCl}_5$、$\text{PCl}_3$ 加热,或 $\text{SOCl}_2$。
- 与钠:醇与钠金属反应给出氢和一个醇钠——像水一样,但更慢。
- 用酸化 $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$(或 $\text{KMnO}_4$)氧化(oxidation)。产物取决于醇的类别(见下文)。
- 脱水(dehydration)成一个烯烃,用一个热的 $\text{Al}_2\text{O}_3$ 催化剂或浓酸。
- 成酯:一个醇与一个羧酸(用浓 $\text{H}_2\text{SO}_4$ 催化剂)反应生成一个酯。
三类以及氧化如何区分它们
一个醇是伯(primary)、仲(secondary)或叔(tertiary),取决于有多少碳与持有 $\text{–OH}$ 的碳相连。有些分子有不止一个 $\text{–OH}$ 基团。
| 类别 | 氧化产物 |
|---|---|
| 伯 | 醛(通过蒸馏(distillation)),然后羧酸(通过回流(reflux)) |
| 仲 | 一个酮 |
| 叔 | 不被氧化 |
在一个快速检验中,酸化 $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ 与一个伯或仲醇从橙色变绿,但与一个叔醇保持橙色。
- 蒸馏在醛形成时把它移走,在它能被进一步氧化之前。
- 回流持续煮沸混合物并送回蒸气,所以醇被完全氧化成羧酸。
碘仿检验
如果你把一个含 $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$ 基团的醇与碱性水合碘一起加热,你得到一个三碘甲烷(tri-iodomethane,$\text{CHI}_3$)的浅黄色沉淀和离子 $\text{RCO}_2^-$。这是对那个基团的一个有用的检验。
醇的酸性
$\text{–OH}$ 基团使醇非常弱酸性:它们能失去 $\text{H}^+$ 形成一个 $\text{RO}^-$ 离子。但它们的酸性(acidity)低于水的。这是因为烷基把电子密度推到氧上,这使 $\text{RO}^-$ 离子不那么稳定,所以醇把它的 $\text{H}^+$ 抓得更紧。
例题。 三个没有标签的瓶子里装着 1-丁醇、2-丁醇和 2-甲基-2-丙醇。用酸化的 $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ 加热各自会如何把它们区分开?关键在于连着 $\text{OH}$ 的那个碳上有几个氢。1-丁醇是伯醇(有两个这样的氢):橙色的重铬酸盐变绿,蒸馏可收集到醛(丁醛),回流则得到羧酸(丁酸)。2-丁醇是仲醇(有一个这样的氢):同样变绿,但产物是酮(丁酮),它不会被进一步氧化。2-甲基-2-丙醇是叔醇(没有这样的氢):没有可以移走的东西,所以重铬酸盐保持橙色。颜色只能把叔醇与另外两个分开 - 要区分伯醇和仲醇,必须鉴定产物(醛与托伦试剂生成银镜,酮则不会)。
探索
Alcohol reaction map
Choose what happens to alcohols under different reagents.
探索
Alcohol oxidation test lab
Classify alcohols by oxidation product and observation.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| alcohol | 醇 | chún |
| electrophilic addition | 亲电加成 | qīn diàn jiā chéng |
| alkene | 烯烃 | xī tīng |
| diol | 二醇 | èr chún |
| halogenoalkane | 卤代烷 | lǔ dài wán |
| reduction | 还原 | huán yuán |
| aldehyde | 醛 | quán |
| ketone | 酮 | tóng |
| carboxylic acid | 羧酸 | suō suān |
| hydrolysis | 水解 | shuǐ jiě |
| ester | 酯 | zhǐ |
| oxidation | 氧化 | yǎng huà |
| dehydration | 脱水 | tuō shuǐ |
| primary | 伯 | bó |
| secondary | 仲 | zhòng |
| tertiary | 叔 | shū |
| distillation | 蒸馏 | zhēng liú |
| reflux | 回流 | huí liú |
| tri-iodomethane | 三碘甲烷 | sān diǎn jiǎ wán |
| acidity | 酸性 | suān xìng |
16.1
考试技巧
- 先把醇归类为伯、仲或叔——它决定氧化产物。
- 用酸化 $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$(橙色 → 绿色)氧化:伯 → 醛(蒸馏)→ 酸(回流);仲 → 酮;叔 → 无反应。
- 区分从一个伯醇得到醛对酸的条件(蒸馏对回流)。
- 正确地命名酯(酸的部分在后,以"-oate"结尾)。
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