喹诺酮类抗菌药

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1 第八章醇 酚和醚 alcohol, phenol and ether 醇 酚 醚都是烃的含氧衍生物醇与酚还有相同的官能团 : 羟基 (-) 相同分子式的醇与醚互为同分异构体

2 第一节醇一 醇的分类和命名 1. 分类 按烃基结构按羟基数目 饱和醇不饱和醇芳香醇 一元醇二元醇多元醇 按羟基所连碳原子的类型 C 2 C 2 C 2 CC 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 CC 2 一级醇 RC 2 二级醇 R 2 C 三级醇 R 3 C

3 2. 命名 1) 普通命名法 C 2 C 2 C 2 正丁醇 C 2 C 仲丁醇 一些醇的普通名称被 IUPAC 接受 C 2 CC 2 C 2 ( ) 2 CC 2 异丁醇 ( ) 3 C 叔丁醇 C 2 CC 2 烯丙醇苄醇丙三醇 ( 甘油 )

4 2) 系统命名法 A 选取连羟基碳的支链最多的最长碳链作主链 ; Find the longest carbon chain containing the carbon with the - group. B 从靠近羟基的一端开始编号, 并使取代基位次尽可能小 ; Number the chain, starting from the end closest to the - group. C 写出取代基的名称 个数 位次, 给出主链名称 ( 注意 : 标出羟基位次 ) Number and name all substituents.

5 4 3 2 C 2 CC 2 C 乙基丁 -1- 醇 2-ethylbutan-1-ol C C 4 3 C C C C 2 C 乙基 -2,4- 二甲基庚 -3- 醇 3-ethyl-2,4-dimethylheptan-3-ol C 2 C 2 CC 2 C 2 C 2 C 2 C CC 2 C C 乙烯基辛 -1- 醇 5-vinyloctan-1-ol 3- 苯基丙 -2- 烯 -1- 醇 3-phenylpropan-2-en-1-ol

6 C 2 C 2 C C 2 C 2 2- 乙基 - 2- 羟甲基丙 -1,3- 二醇 2-ethyl-2-hydroxymethylpropane-1,3-diol ClC 2 C 2 C C N C C 2 N 2 C 2- 氯乙基乙酰氧基乙酰氨基乙酰氧甲基氨甲酰基

7 二 醇的物理性质 醇是极性分子, 分子间能形成氢键, 具有较高的熔 沸点 醇 和水之间也能形成氢键, 水溶性较好 R R R R R 醇分子间氢键 醇与水分子间形成氢键

8 溶解度低级醇溶于水, 甲醇 乙醇 丙醇与水混溶 随分子量增大, 水溶性降低 疏水区域 亲水区域 Solubility decreases as the size of the alkyl group increases.

9 三 醇的化学性质 碱性, 亲核反应 RC α C.. 酸性, 与金属反应 xygen is sp 3 hybridized 羟基被取代 脱水 氧化 脱氢

10 ( 一 ) 醇的酸碱性 1. 酸性 反应速度 : R + Na RNa Na Na + 2 醇的酸性比水弱, 反应速度比水慢 > C 2 5 > C 2 C 2 > ( ) 2 C >( ) 3 C 甲醇乙醇正丙醇异丙醇叔丁醇 RNa + R + Na 2 强碱强酸弱酸弱碱

11 醇与 Mg Al 反应 : C 2 + Mg ( ) 2 C + Al 2. 碱性和亲核性.. I 2 gcl + + ( C 2 ) 2 Mg [( ) 2 C] 3 Al R + R 2 R is weak nucleophile R is strong nucleophile 异丙醇铝

12 ( 二 ) 羟基被取代 1. 卤代烃的生成 R + X R X + 2 活性 : 氢卤酸 I > Br > Cl > F 醇苄基型 烯丙型醇 > 叔醇 > 仲醇 > 伯醇 > 甲醇

13 卢卡氏试剂 Lucas reagent: Con. Cl /ZnCl 2 适用于 C6 以下叔 仲 伯醇的鉴别 ( ) 3 C C 2 C (C 2 ) 3 Cl/ZnCl 2 放热 立即浑浊 几分钟后浑浊 室温无变化, 加热后浑浊

14 机理 : 2 S N 1 R R 1 + C R 2 X R 1 R C X R 2 R R 1 C R R C 2 R 2 不是好的 离去基团 R 2 S N 2 R 1 =R 2 = X R C 2 2 RC 2 X

15 反应事实 : Cl C C Br C C 2 Cl Cl C C + C C 2 C C 2 Br 重排产物 Br + C C 2 重排产物 某些情况下, 会发生碳正离子重排, 得到骨架改变的产物

16 反应历程 : C C + Cl C C Cl Cl C C 2 Cl 2 + C C C C 二级碳正离子 重排 + C C 2 三级碳正离子

17 C C 2 + PX 3 PX 5 SCl 2 C C 2 X 3 C C 5 C 2 R SCl 3 C 2 C Cl 乙醚 R 5 C 2 SCl 2 吡啶 Cl C C 2 5 S

18 2. 酸酯的生成 + + C C C S 4 C 2 S 2 硫酸氢乙酯 减压蒸馏 C 2 C S 4 C 2 C C 2 C 2 S 2 C 2 (C 2 5 ) 2 S 4 + N 3 CN 2 C 2 N 2 C 2 N 2 硫酸二乙酯 硝酸甘油抗心绞痛炸药

19 ( 三 ) 脱水反应 2 C 2 con. 2 S C 2 C 2 分子间脱水 + 2 con. 2 S C 2 C 2 + 分子内脱水 2 常用催化剂 : 2 S 4 3 P 4 AlCl 3

20 反应事实 : C 2 C 2 C 62% 2 S 4 87 C 2 C C 46% 2 S 4 C 2 C 87 C C C 2 CC 2 2 S 4 C C C C 2 S 4 3 C 3 C

21 1) 难易程度 : R 3 C>R 2 C>RC 2 2) 消除方向 : 符合 Saytzeff s rule 3) 可能会发生碳正离子重排

22 反应机理 : + 2 C C C C + 2 C C + 重排 + C C + C C C3 C 2 CC 2 Al 2 3 C 2 C C 2

23 四 ) 氧化和脱氢 RC 2 KMn 4 2 S 4 RC KMn 4 2 S 4 RC CC 2 C 2 K 2 Cr S 4 CC 2 C 2 ( ) 3 C

24 选择性氧化剂 : 1) 琼斯试剂 (Jones Reagent):Cr 3 / 2 S 4 2) 沙瑞特试剂 (Sarrett Reagent): 3) 活性二氧化锰 Mn 2 Cr 3 / N C 2 CC 2 Mn 2 C 2 CC C CC 2 Cr 3 / 2 C 5 5 N C CC

25 欧芬脑尔氧化 : ppenauer xidation 一般仲醇 C 2 C 2 C CC + C [( ) 2 C] 3 Al or [( ) 3 C] 3 Al C 2 C 2 C CC + C 异丙醇铝 或叔丁醇铝

26 四 邻二醇 两个羟基连在两个叔碳原子上的邻二醇 频哪醇类化合物化学性质 1. 氧化高碘酸 I 4 和四醋酸铅 Pb(Ac) 4 C C I 4 2 C C 2 CC 2 I 4 2 C + C

27 C 2 CC 2 I 4 C + C C 2 α- 羟基乙醛 I 4 C + C C C I 环状高碘酸酯

28 I 4 C C I 4 No reaction I 4 No reaction Pb(Ac) 4 C C

29 2. 频那醇重排 Pinacol Rearrangement C C 频哪醇 C 2 S 3 4 C C 2 S 4 频哪酮

30 C C + 2 S 4 C C C3 C C Mechanism C C + C C +

31 2 S

32 C C 2 S C 4 3 C C C C + 重排产物取决于碳正离子的稳定性 C C 2 S 4 C C > R

33 > > > Cl 迁移顺序取决于原子及基团电荷的密集程度近似的频哪醇重排 C C + C C I Ag 2 2 C C + C C

34 五 硫醇 R S S 巯基 1. 酸性比醇强 S 甲硫醇 C 2 5 S 乙硫醇 RS + Na RSNa + 2 S SNa + + Na 2

35 2. 易氧化 2RS + I 2 RS SR + 2I 2 S S S 3. 与重金属反应 C 2 CC 2 S S 二巯基丙醇 + g 2+ C 2 CC 2 S S g

36 六 醇的制备 ( 一 ) 一元醇的制备 1. 由烯烃制备 (1) 直接 间接水合 (2) 硼氢化 - 氧化 2. 由卤烃制备 3. 由醛 酮制备 (1) 醛 酮还原 (2) 醛 酮与格氏试剂反应

37 ( 二 ) 邻二醇的制备 1. 烯烃氧化 KMn 4 / 稀 冷 s 4 2. 环氧化物水解 2 +

38 第二节酚 酚 : 直接与芳环相连, 简写为 Ar- 一 酚的命名 C 2 苯酚 phenol 苯甲醇 ( 苄醇 ) Benzyl alcohol 邻苯二酚 -benzenediol α- 萘酚 α-naphthol β- 萘酚 β-naphthol

39 2 N N 2 2- 甲氧基苯酚 2-methoxyphenol N 2 2,4,6- 三硝基苯酚 ( 苦味酸 ) 2,4,6-trinitrophenol 二 酚的物理性质 123g/100mL 水

40 三 酚的化学性质 亲电 取代 酸性 键极性更大, 易于解离 电子效应 pπ 共轭, 使 C 键结合更牢固, 不易断裂 苯环上的亲电取代比苯更容易 断裂?

41 ( 一 ) 羟基上的反应 1. 酸性 + + Na + Na + 2 C Na C 2 5 Na + 2 苯酚 水 乙醇 碳酸 pka

42 Na + C NaC 3 共轭使苯氧负离子稳定, 烷氧负离子无这种稳定作用 苯环上连有吸电子基时酸性增强, 特别是连在邻对位时 吸电子 稳定性提高 给电子 稳定性降低

43 比较酸性 : (1) (2) (3) N 2 N 2 N 2 pka N N 2 (4) (5) (6) N 2 N

44 2. 与三氯化铁的显色反应 6 C FeCl 3 3 [Fe(C 6 5 ) 6 ] + 3 Cl 蓝紫色 C C 凡具有烯醇式结构的化合物都有这一显色反应

45 3. 酚醚的形成与克莱生 (Claisen) 重排 Na R + R X + NaX Na C 2 C C 2 + BrC 2 C C 2 烯丙基苯基醚

46 C 2 C C 2 190~200 6h C 2 C C 2 Claisen rearrangement C 2 C C C 3 C C 2 C C 2 一般重排到邻位, 两个邻位被占据, 重排到对位

47 C 2 C C CC C 2 C 2 C C 3 C 3 C C 2 C C

48 Mechanism of the Claisen Rearrangement α α β β γ γ

49 2 C CC 2 C C 2? α 2 C C β γ C 2 C C 2 C 2 C C 2 C 2 C 2 C CC 2 C 2 C Aliphatic Claisen Rearrangement

50 4. 酚酯的形成与傅瑞斯 (Fries) 重排 + CCl or C ( C) 2 C AlCl 3 C + 可通过水蒸气蒸馏分离 Fries rearrangement C

51 C AlCl C 低温对位 C 3 C 165 C 高温邻位 3 C C 3 C

52 ( 二 ) 芳环上的取代反应 1. 卤代反应 + 3Br 2 2 Br Br Br 白色沉淀 + 3Br 2 2 Br Br S 3 S 3 白色沉淀

53 + Br 2 CS 2 or ClC 2 C 2 Cl 0 Br 2 / Br Br + Br 2? Br Br

54 2. 硝化反应 20% N 3 N N 2 两种异构体可通过水蒸汽蒸馏的方法分离 _ + N + _ N N 2 分子内氢键, 挥发性大 分子间氢键, 挥发性小

55 3. 磺化反应 S 3 浓 2 S 4 浓 2 S 浓 2 S 4 / 100 S S 3 S 3 4- 羟基苯 -1,3- 二磺酸

56 3 S Br 2 3 S Br 3 + Br S 3 S 3 4. 傅克反应用 AlCl 3 作催化剂反应难以进行, 常用硫酸 磷酸 三氟化硼等作催化剂 + C 2 C BF 3 C 2 5 C 2 5

57 ( 三 ) 氧化和还原反应 很易于氧化 在空气中放置过久, 也会被氧化而呈深红色 Na 2 Cr 2 7 / 2 S 4 对苯醌

58 Ag 2 Ag 2 邻苯醌 利用这一特性, 可将酚类化合物用于食品 橡胶 塑料等的抗 氧剂

59 Ni 140~160

60 四 酚的制备 苯酚下游产品酚醛树脂和双酚 A 带动了苯酚需求的强劲增长 目前工业生产苯酚的工艺主要有异丙苯法和磺化法 ( 磺酸盐碱 熔融法 ) 等 还可通过芳卤烃水解制备

61 1. 磺酸盐碱熔融法 2 S 4 S 3 Na S 3 Na Na(S) Na + S 条件剧烈, 有 X N 2 C 等基团时, 不能用此法 工艺落后 反应复杂 消耗大量硫酸和烧碱 严重腐 蚀设备 维修费用高等, 基本上已被淘汰

62 2. 异丙苯法 C C 2 C( ) 2 C( ) 2 2 / R S 4 稀 2 S 4 过氧化氢异丙苯 + C 每吨苯酚约联产丙酮 0.6t

63 目前采用该工艺生产的苯酚已占世界苯酚产量的 90% 以上 ( 只 用于生产苯酚, 不能套用 ) 异丙苯法工艺联产大量的丙酮, 丙酮的价格波动严重制约了生 产的整体经济性 如何合理利用丙酮或妥善解决丙酮的出路问 题, 是目前异丙苯法生产苯酚工艺亟待解决的问题

64 3. 芳卤烃水解 Cl Na/ 2 360, 150atm + 乙烯型 ( 卤代苯型 ) 卤代烃, 难以亲核取代 卤原子邻 对位有吸电子基团时, 水解容易进行 Cl N 2 Na/ 2 95~100, + N 2 N 2 N 2

65 第三节醚 一 醚的分类和命名 1. 醚的分类简单醚 R R; 混合醚 R R 环 醚 三元环醚 : 环氧化物 (epoxide) 二氧六环 dioxan

66 硫醚 SC 2 5 乙基甲基硫醚 ethyl methyl sulfide 冠醚 18- 冠 Crown-6

67 2. 醚的命名 两个烃基名 + 醚 中文一般按次序规则, 英文按字母顺序 C 2 5 C( ) 3 乙基甲基醚 ethyl methyl ether 叔丁基甲基醚 tert-butyl methyl ether C 2 5 C 2 5 甲基苯基醚 methyl phenyl ether ( 二 ) 乙醚 ( 二 ) 苯醚 ethyl ether diphenyl ether

68 C 2 C C 2- 甲氧基 -3- 甲基戊烷 2-methoxy-3-methyl pentane 环氧乙烷 1,2- 环氧丙烷 四氢呋喃 ethylene oxide 1,2-epoxypropane TF 二 醚的物理性质

69 三 醚的化学性质 1. 形成盐 3 C 与浓强酸在室温或低温时能形成 性质稳定常作溶剂 盐 所以醚能溶于浓强酸中 C 2 C 2 浓 2 S 4 or 浓 Cl + C 2 C 2 ice 2 C 2 C

70 BF 3 R 2 : BF 3 R 2 : + AlCl 3 R 2 : AlCl 3 形成配合物 R'MgX R 2 : R'MgX R Mg X 格氏试剂在乙醚中以配合物形式存在

71 2. 醚键的断裂 C C 不易断裂 + C C 形成氧正离子后吸电子能力增强碳氧键易断裂 R R' I R + R'I I 反应活性 :I > Br > Cl RI

72 一般小基团先形成卤烃 : 原因? C 2 I 1mol I 1mol I + I C 2 + I + + C 2 C 2 C 2 C 2 + S N 2 I 3 C C 2 I + C 2 C 2

73 C( ) 3 +? C 6 5 C C C 6 5 C + 3. 过氧化物的生成 C 2 C 2 2 C 2 C 遇热爆炸

74 四 环氧化合物 2 C C 2 + Nu 2 C C 2 2 / + R/ + X CN N 3 1 RMgX NuC 2 C 2 C 2 C 2 RC 2 C 2 XC 2 C 2 CNC 2 C 2 2 NC 2 C 2 RC 2 C 2

75 不对称的环氧化合物 : 区域选择性 C C 2 Na + CC 2 CC 2 进攻取代较多的与氧相连的碳原子 进攻取代较少的与氧相连的碳原子

76 立体选择性? C C 2 Na + CC 2 CC 2 3 C + + C C 2 3 C 构型转化

77 C C 2 CC 2 Me CC 2 Me 碱性条件下按 S N 2 历程进行 能容纳较多正电荷 C C CC 2 C C CC 2 + CC 2 酸性条件下带有 S N 1 特性的 S N 2 反应

78 无论酸性或碱性条件, 均从氧桥背面进攻, 形成反式产物 3 C + + C C 2 3 C C 2 5 Na C 2 5 C C 2 Br Br + Br

79 五 硫醚 R S R 含硫, 有臭味, 较稳定 1. 形成锍盐 2. 氧化 RSR' + 2 S 4 R 2 S R' RSR' + + R S R' N R S R' 亚砜 砜 3 + N 3 R S R' S 二甲亚砜 DMS

80 六 冠醚 18- 冠 -6(18-crown-6) 相转移催化剂 (PTC) 使互不相溶的两相中的物质发生反应或加速反应进行 => KMn 4, Benzene 二环己基 -18- 冠 -6 C C

81 七 醚的制备 1. 醇的分子间脱水 简单醚的制备 2 R 2 S 4 RR + 2 C 2 C 2 C 2 C 2 2 S 4 2. Willianmson 合成法 混合醚的制备 RNa ArNa + R'X RR' ArR'

82 C 2 Na + 3 C C Br C 2 C C 2 Br + 3 C C Na C 2 Na + Br C 2 C 2 Br + Na

83 3. 环醚的制备 1) 直接氧化 2) 通过卤代醇制备 CC 2 Cl CC 2 C 3 C 3 C C Br 2 / 2 3 C 3 C Br Br C 3 C 3

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