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醫(yī)用化學(xué)-電子教材:第十四章 醇、 酚、 醚

醫(yī)用化學(xué):電子教材 第十四章 醇、 酚、 醚:第十四章醇酚醚醇、酚和醚都是烴的含氧衍生物。醇(alcohol)可看作是烴分子中的氫被羥基(-OHhydroxylgroup)取代的化合物。酚(phenol)是芳烴環(huán)上的氫被羥基取代的化合物。醇和酚都具有羥基官能團(tuán),但酚中的羥基是直接連在芳香環(huán)上,這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了酚的性質(zhì)與醇不完全相同而自成一類。通常把醇中的羥基稱為醇羥基,而酚中的羥基稱為酚羥基。醚(ether)是醇或酚的衍生物,

第十四章  醇     

 

醇、酚和醚都是烴的含氧衍生物。

醇(alcohol)可看作是烴分子中的氫被羥基(-OH  hydroxyl group)取代的化合物。

酚(phenol)是芳烴環(huán)上的氫被羥基取代的化合物。醇和酚都具有羥基官能團(tuán),但酚中的羥基是直接連在芳香環(huán)上,這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了酚的性質(zhì)與醇不完全相同而自成一類。通常把醇中的羥基稱為醇羥基,而酚中的羥基稱為酚羥基。

醚(ether)是醇或酚的衍生物,可看作是醇或酚羥基上的氫被烴基(-R'或Ar')取代的化合物。

它們的通式分別為:

R-OH Ar-OH R-O-R'

  (Ar) (Ar')

  醇 酚 醚

第一節(jié)  醇

一、醇的分類和命名

(一)醇的分類

1.

根據(jù)醇分子中烴基的不同,將醇分為飽和醇、不飽和醇及芳香醇。

2. 根據(jù)羥基所連碳原子的種類不同,又可將醇分為伯醇(1°醇)、仲醇(2°醇)和叔醇(3°醇)。

     伯醇  仲醇叔醇  

3. 根據(jù)所含羥基的數(shù)目,醇還可分為一元醇、二元醇、三元醇等,含兩個(gè)以上羥基的醇又稱為多元醇。

(二)醇的命名

簡(jiǎn)單的一元醇多用普通命名法,通常是烴基名稱后面加“醇”字,“基”字可省去。例如:

醇的系統(tǒng)命名法則適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醇,原則是選擇連有羥基的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈,從靠近羥基的碳原子一端開(kāi)始編號(hào),按主鏈碳原子數(shù)稱某醇,并將羥基的位置以及其它取代基的位置、名稱依次寫(xiě)在某醇的前面。例如:

不飽和醇的命名,選擇既包括連接羥基的碳,又包括重鍵上兩個(gè)碳原子在內(nèi)的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈,從靠近羥基一端開(kāi)始編號(hào),并分別指出羥基及重鍵的位置。例如:

芳香醇的命名,通常把鏈醇作為母體,芳烴基作為取代基。例如:

多元醇的命名,選擇連有盡可能多的羥基的碳鏈作為主鏈,依羥基的數(shù)目稱某二醇或某三醇等,并在名稱前標(biāo)明羥基的位次。因?yàn)榱u基是連在不同碳原子上的,所以當(dāng)羥基數(shù)與主鏈碳原子數(shù)相同時(shí),不必標(biāo)明羥基的位次。

二、醇的物理性質(zhì)

低級(jí)飽和一元醇如C1~C5的醇是易揮發(fā)的液體,較高級(jí)如C6~C11的醇為油狀粘稠液體,C12以上的醇為蠟狀固體。由于羥基的存在,醇分子間可形成氫鍵,故醇的沸點(diǎn),比與它分子量相近的烷烴高得多,并隨分子量的增加而呈規(guī)律性的增高。對(duì)于直鏈飽和一元醇來(lái)說(shuō),每增加一個(gè)CH2系差,沸點(diǎn)約升高18~20℃。同樣,多元醇的沸點(diǎn)隨著羥基數(shù)目的增多而升高。

由于醇羥基可以與水形成氫鍵,因此低級(jí)醇如甲醇、乙醇可與水混溶,但當(dāng)醇中烴基增大時(shí),醇羥基與水形成氫鍵的能力相應(yīng)減小,因此高級(jí)醇不溶于水而溶于有機(jī)溶劑。多元醇因羥基多,在水中的溶解度也隨著增加。

一般脂肪醇的相對(duì)密度比水小,但芳香醇的相對(duì)密度則大于1。

表14-1   一些常見(jiàn)醇的物理常數(shù)

名稱

構(gòu)造式

熔點(diǎn)(℃)

沸點(diǎn)(℃)

相對(duì)密度

(20℃)

溶解度(25℃)

g·(100g水)-1

甲醇

CH3OH

-97.8

64.5

0.792

乙醇

CH3CH2OH

-117.3

78.5

0.789

正丙醇

CH3CH2CH2OH

-127

97.8

0.804

異丙醇

(CH3)2CHOH

-86

82.5

0.789

正丁醇

CH3(CH2)2CH2OH

-89.8

117.7

0.810

7.9

異丁醇

(CH3)2CHCH2OH

-108

108

0.802

10.0

正戊醇

CH3(CH2)3CH2OH

-78.5

137.9

0.817

2.3

正己醇

CH3(CH2)4CH2OH

-52

156.5

0.819

0.6

苯甲醇

C6H5CH2OH

-15

205

1.046

環(huán)己醇

   OH

25

161

0.962

5.7

三、醇的化學(xué)性質(zhì)

化合物的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì),性質(zhì)是結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn),下面我們分析一下醇的結(jié)構(gòu):

在醇分子當(dāng)中存在著四種共價(jià)鍵,C-C鍵、C-H鍵、C-O鍵和O-H鍵,C、H的電負(fù)性相近,故C-C鍵和C-H鍵為非極性共價(jià)鍵,比較穩(wěn)定。而O的電負(fù)性比C、H大,因此,C-O鍵和O-H鍵是極性共價(jià)鍵,在一定條件下易異裂而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?梢哉J(rèn)為醇的化學(xué)性質(zhì)是由它的官能團(tuán)羥基所決定的。

① O-H鍵斷裂,H被活潑金屬或原子團(tuán)取代。

② C-O鍵斷裂,-OH離去,發(fā)生取代反應(yīng)或消除反應(yīng)。

α碳原子上的C-H鍵受羥基的影響,極性增加,α-H易脫去,發(fā)生氧化反應(yīng)。

(一)與活潑金屬反應(yīng)

醇能夠和鈉、鉀、鎂等活潑金屬發(fā)生反應(yīng),羥基上的氫被金屬所取代。例如,乙醇和金屬鈉反應(yīng)生成乙醇鈉并放出氫氣。  

這個(gè)反應(yīng)與水和金屬鈉的反應(yīng)極為相似,只是反應(yīng)較溫和。這是因?yàn)榇剂u基是與斥

電子的烴基相連,烴基的誘導(dǎo)效應(yīng)(+I)使羥基中氧原子上的電子云密度增加,減弱了氧吸引氫氧間電子對(duì)的能力,即降低了氫氧鍵的極性,使醇羥基的氫不及水中的氫那樣活潑,不易成為離子,所以反應(yīng)也較為緩和。由此可見(jiàn),烴基的斥電子能力愈強(qiáng),醇羥基中氫原子的活性愈低。所以不同結(jié)構(gòu)的醇與金屬鈉反應(yīng)的活性順序是:1°醇>2°醇>3°醇。

在實(shí)驗(yàn)室中常利用乙醇來(lái)消除殘留無(wú)用的少量鈉,使之變成乙醇鈉后再用水洗去,這樣可以避免金屬鈉與水接觸引起燃燒和爆炸。醇鈉是白色固體,遇水即水解,生成醇和氫氧化鈉,因此醇鈉的水溶液具有強(qiáng)堿性。在通常情況下,醇與氫氧化鈉的反應(yīng)趨勢(shì)較小。

(二)與無(wú)機(jī)含氧酸的酯化反應(yīng)

醇可與無(wú)機(jī)含氧酸如硝酸、亞硝酸、硫酸和磷酸等作用,脫去一分子水而生成無(wú)機(jī)酸酯。

  異戊醇 亞硝酸     亞硝酸異戊酯

甘油含有三個(gè)羥基,可與三分子硝酸發(fā)生酯化反應(yīng)。

  甘油  甘油三硝酸酯(硝酸甘油)

亞硝酸異戊酯和硝酸甘油都是血管舒張劑,在臨床上可用作緩解心絞痛的藥物。硝酸甘油還可用作炸藥。

硫酸是二元酸,可形成兩種硫酸酯,即酸性酯和中性酯;多元酸可形成多種酯,例如,磷酸是三元酸,可形成三種磷酸酯,它們的通式分別表示如下:

  磷酸烷基二氫酯(酸性酯) 磷酸二烷基一氫酯(酸性酯) 磷酸三烷基酯(中性酯)

醇的無(wú)機(jī)酸酯具有多方面的用途,硫酸二甲酯是常用的甲基化試劑,另外,高級(jí)醇(C8~C18的醇)的酸性硫酸酯的鈉鹽ROSO2ONa有去垢作用,可用作洗滌劑;在人體內(nèi),軟骨中的硫酸軟骨質(zhì)就含有硫酸酯的結(jié)構(gòu),組成細(xì)胞的重要成分如核酸、磷脂中都含有磷酸酯的結(jié)構(gòu),而人體代謝過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生某些特殊的磷酸酯。

醇不僅能與無(wú)機(jī)酸作用生成無(wú)機(jī)酸酯,也能與有機(jī)羧酸作用生成羧酸酯。

   (三)鹵代反應(yīng)

醇與氫鹵酸(HCl, HBr或HI)反應(yīng)時(shí),醇羥基被鹵素取代生成鹵代烴和水。這是鹵代烴水解反應(yīng)的逆反應(yīng),如果將其中一種反應(yīng)物過(guò)量或移去一種產(chǎn)物,平衡向右移動(dòng),可提高鹵代烴的產(chǎn)率。鹽酸在與伯醇和仲醇反應(yīng)時(shí),需在無(wú)水氯化催化下進(jìn)行。用濃鹽酸和無(wú)水氯化鋅配制成的試劑稱為盧卡斯(Lucas)試劑。該試劑與叔醇立即反應(yīng)生成難溶于水的鹵代烴而呈混濁;與仲醇反應(yīng)需幾分鐘才見(jiàn)混濁;而與伯醇反應(yīng)時(shí),室溫下一小時(shí)也難混濁,必須加熱才能反應(yīng)。利用上述反應(yīng)速率的不同,可作為區(qū)別伯、仲、叔醇的一種化學(xué)方法。

   (四)脫水反應(yīng)

醇與濃H2SO4共熱發(fā)生脫水反應(yīng),脫水的方式隨溫度而異,一般在較高溫度下,主

要發(fā)生分子內(nèi)脫水(消除反應(yīng))生成烯烴,而在稍低溫度下,則發(fā)生分子間脫水(親核取代反應(yīng))生成醚。

仲醇及叔醇進(jìn)行分子內(nèi)脫水時(shí),同樣遵從札依采夫規(guī)則,即主產(chǎn)物是碳碳雙鍵上烴基最多的烯烴。

醇的脫水反應(yīng)也常見(jiàn)于人體的代謝過(guò)程,某些含有醇羥基的化合物在酶的作用下,發(fā)生分子內(nèi)脫水,形成含有雙鍵的化合物。

(五)氧化反應(yīng)

醇可以發(fā)生氧化反應(yīng),不同結(jié)構(gòu)的醇氧化產(chǎn)物不同。伯醇氧化成醛,醛繼續(xù)氧化生成羧酸,仲醇氧化成酮,叔醇在一般條件下不被氧化。常用的氧化劑為重鉻酸鉀、高錳酸鉀或鉻酸(CrO3冰醋酸)等。伯醇和仲醇被酸性重鉻酸鉀氧化時(shí),溶液由橙色變?yōu)榫G色,故可利用發(fā)生氧化反應(yīng)的難易程度及氧化產(chǎn)物的不同來(lái)區(qū)分伯、仲、叔醇。

另一種氧化方法是將伯、仲醇的蒸汽在高溫下通過(guò)活性銅或銀催化劑,經(jīng)高溫脫氫生成相應(yīng)的醛和酮,此法主要用于工業(yè)生產(chǎn)。

醇的氧化實(shí)質(zhì)上是脫去兩個(gè)氫原子,一個(gè)是羥基氫,一個(gè)是α-H,叔醇因無(wú)α-H,故一般情況下不起氧化反應(yīng),但叔醇在酸性條件下,易脫水生成烯烴,烯烴再被氧化為小分子氧化產(chǎn)物。

醇的氧化反應(yīng)也常見(jiàn)于人體的代謝變化中,與體外反應(yīng)的差別在于這類生物氧化需要酶催化。例如,乙醇在醇的脫氫酶催化下可在肝臟內(nèi)氧化成乙醛,乙醛又進(jìn)一步在酶催化下氧化成可被機(jī)體細(xì)胞所同化的乙酸根離子。但如果是酗酒,攝入乙醇的速度大大超過(guò)其氧化的速度,結(jié)果造成了乙醇在血內(nèi)的潴留導(dǎo)致酒精中毒。

   (六)多元醇的特性反應(yīng)

多元醇的化學(xué)性質(zhì)大都與飽和一元醇類似,能夠發(fā)生一元醇的一切反應(yīng)。但由于多元醇所含的羥基比一元醇多,因此又有其特殊的性質(zhì)。例如連二醇除了能與堿金屬反應(yīng)外,還可與重金屬的氫氧化物反應(yīng)。如把甘油加到氫氧化銅沉淀中去,就可看到沉淀消失,生成一種深藍(lán)色的甘油銅溶液。

實(shí)驗(yàn)室中可利用此反應(yīng)來(lái)鑒定具有兩個(gè)相鄰羥基的多元醇。

四、重要的醇

(一)甲醇

甲醇最初由木材干餾制得,故俗名木精。甲醇為無(wú)色透明液體,沸點(diǎn)64.5℃,能與水或大多數(shù)有機(jī)溶劑混溶。甲醇有毒,誤服10ml可導(dǎo)致失明,30ml使人中毒死亡。這是因?yàn)榧状急桓闻K的脫氫酶 氧化成甲醛,甲醛對(duì)視網(wǎng)膜有毒,其進(jìn)一步氧化產(chǎn)物甲酸又不能被機(jī)體很快利用而潴留于血中,使pH下降,導(dǎo)致酸中毒而致命。

甲醇是重要的工業(yè)原料,另外,0.2(20%)的甲醇和汽油的混合物是一種優(yōu)良的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。

(二)乙醇

乙醇是酒的主要成分,俗名酒精,為無(wú)色透明液體,沸點(diǎn)78.5℃,發(fā)酵法或合成法制得的乙醇經(jīng)分餾可得0.955(95.5%)的乙醇,即普通乙醇。因其為共沸液,故欲制取無(wú)水乙醇不能使用蒸餾法,實(shí)驗(yàn)室可用與氧化鈣回流來(lái)除去水分。乙醇用途廣泛,是一種重要的合成原料。臨床上使用0.75(75%)的酒精作為外用消毒劑,長(zhǎng)期臥床病人用0.50(50%)乙醇溶液涂擦皮膚,有收斂作用,并能促進(jìn)血液循環(huán),可預(yù)防褥瘡。醫(yī)藥上使用乙醇配制成酊劑,如碘酊,俗稱碘酒,就是碘和碘化鉀的乙醇溶液。乙醇也常用于制取中草藥流浸膏或提取其中的有效成分。

(三)丙三醇

丙三醇俗名甘油,為帶有甜味的無(wú)色粘稠液體,沸點(diǎn)290℃,能與水或乙醇混溶。無(wú)水甘油有吸濕性,能吸收空氣中的水分(當(dāng)含水0.2(20%)時(shí),即不再吸水),所以甘油在化妝品等生產(chǎn)中常用作吸濕劑。在醫(yī)藥上甘油又可用作溶劑,如酚甘油,碘甘油等,對(duì)便秘者,常用甘油栓劑或0.5(50%)甘油溶液灌腸,它既有潤(rùn)滑作用,又由于能產(chǎn)生高滲壓,引起排便反射。甘油在藥劑學(xué)中用作賦形劑和潤(rùn)滑劑。甘油的某些氧化產(chǎn)物的磷酸酯是人體內(nèi)物質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物。

(四)山梨醇和甘露醇

山梨醇和甘露醇均易溶于水。它們的0.2(20%)或0.25(25%)的溶液,在臨床上用作滲透性利尿藥,能將周圍組織及腦組織的水分吸入血中隨尿排出,從而降低顱內(nèi)壓,消除水腫,對(duì)治療腦水腫與循環(huán)衰竭有效。

(五)苯甲醇

苯甲醇又名芐醇,為無(wú)色液體,沸點(diǎn)205℃,具有芳香氣味,存在于植物的香精油中。微溶于水,可與乙醇、乙醚混溶。具有微弱的麻醉作用和防腐功能,過(guò)去將含有苯甲醇的注射用水稱為無(wú)痛水,作為青霉素鉀鹽的溶劑,?蓽p輕注射時(shí)的疼痛。但后來(lái)發(fā)現(xiàn)使用苯甲醇注射用水可導(dǎo)致臀肌攣縮,故現(xiàn)在已禁止使用。0.1(10%)的苯甲醇軟膏或其洗劑為局部止癢劑。

(六)龍腦

 


龍腦 又名冰片或2-莰烷醇,為白色片狀結(jié)晶,熔點(diǎn)204℃,通過(guò)蒸餾艾納香的新鮮葉子而得。具有特異香氣,能升華。藥用冰片是用化學(xué)方法制得的。市售人丹,冰硼散等成藥中均含此成分。近有報(bào)道認(rèn)為冰片能改變血腦屏障通透性,可增加某些水溶性大分子物質(zhì)向腦內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn),從而為其“芳香開(kāi)竅”,“引藥上行”等作用提供了依據(jù),也為某些中樞神經(jīng)系統(tǒng)用藥的處方設(shè)計(jì)提供了新思路和新方法。

第二節(jié) 酚

一、酚的分類和命名

   酚和醇雖然都含有羥基官能團(tuán),但酚式羥基直接與苯環(huán)上的sp2雜化碳原子相連,而醇式羥基一般連在sp3雜化的碳原子上。

按照分子中所含酚羥基的數(shù)目,可以把酚分為一元酚、二元酚、三元酚等,含有兩個(gè)以上酚羥基的酚又叫多元酚。例如:

    苯酚    鄰苯二酚(兒茶酚)  連苯三酚(1,2,3-苯三酚)

一元酚  二元酚   三元酚

酚的命名一般是在“酚”字前面加上芳環(huán)的名稱,以此作為母體,再加上其它取代基的位次、數(shù)目和名稱。例如:

2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸)  對(duì)苯二酚    1-萘酚(α-萘酚)

二、酚的物理性質(zhì)

大多數(shù)酚類在室溫下均為固體,一般沒(méi)有顏色,但往往由于含有氧化產(chǎn)物而帶黃色或紅色。由于氫鍵的存在,它們具有較高的沸點(diǎn),其相對(duì)密度都大于1。酚類能溶于乙醇,乙醚等有機(jī)溶劑,但微溶于水。

三、酚的化學(xué)性質(zhì)

  在酚的分子中,苯環(huán)的π電子軌道與酚

  羥基中氧原子的一對(duì)未共用電子對(duì)發(fā)生p-π

共軛,它的作用超過(guò)了羥基的誘導(dǎo)(-I)效應(yīng),結(jié)果使氧的電子云移向苯環(huán),在化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出:

① C-O鍵的極性降低,鍵更牢固,不易起羥基的取代和消除反應(yīng)。

② O-H鍵極性增大,易斷裂,故酚羥基的H較醇羥基的H更活潑,易離解成H+,使酚具有酸性,而且比醇更易于氧化。

③ 苯環(huán)上的親電取代反應(yīng)更容易進(jìn)行。

(一)弱酸性

酚具有弱酸性,除了酚羥基上的氫能被活潑金屬取代外,還能與強(qiáng)堿溶液作用生成鹽和水。

苯酚微溶于水,而苯酚鈉卻易溶于水。如果向苯酚鈉的水溶液中通入CO2,即有苯酚析出,這是因?yàn)楸椒拥乃嵝员忍妓崛酰椒欲}能被碳酸所分解。由于酚的酸性弱于碳酸,所以酚只能溶于氫氧化鈉而不溶于碳酸氫鈉。實(shí)驗(yàn)室常根據(jù)酚的這一特性,與既溶于氫氧化鈉又溶于碳酸氫鈉的羧酸相區(qū)別。此方法也可用于中草藥中酚類成分與羧酸類成分的分離。

(二)與三氯化鐵的反應(yīng)

大多數(shù)酚能與三氯化鐵的水溶液發(fā)生顏色反應(yīng)。不同的酚產(chǎn)生的顏色各不相同。例如,苯酚、間苯二酚、1,3,5-苯三酚均顯紫色,甲苯酚呈藍(lán)色,鄰苯二酚、對(duì)苯二酚呈綠

色,1,2,3-苯三酚呈紅色。α-萘酚產(chǎn)生紫色沉淀,β-萘酚產(chǎn)生綠色沉淀。一般認(rèn)為酚與三氯化鐵反應(yīng)可能是生成了帶有顏色的配合物。

 


除酚以外,凡具有烯醇型()結(jié)構(gòu)的化合物都能與三氯化鐵溶液發(fā)生顏

色反應(yīng)。故常用三氯化鐵水溶液來(lái)鑒別酚類和烯醇的結(jié)構(gòu)。

(三)苯環(huán)上的取代反應(yīng)

羥基是鄰對(duì)位定位取代基,并有活化苯環(huán)的作用,所以酚比苯更容易進(jìn)行親電取代反應(yīng)。例如,苯的鹵化一般較難進(jìn)行,需要催化劑,但苯酚與溴水在室溫下立即反應(yīng)產(chǎn)生2,4,6-三溴苯酚的白色沉淀。此反應(yīng)十分靈敏,即使很少量的苯酚也可檢出,故可用來(lái)鑒別苯酚。

   2,4,6-三溴苯酚

苯進(jìn)行硝化反應(yīng)需用濃硫酸和濃硝酸的混合物作為硝化劑,苯酚進(jìn)行硝化反應(yīng)比苯容易,使用稀硝酸室溫下即可生成鄰和對(duì)硝基苯酚的混合物。

濃硫酸也容易使酚磺化,室溫下反應(yīng),產(chǎn)物為鄰羥基苯磺酸,在100℃時(shí)反應(yīng),主產(chǎn)物是對(duì)羥基苯磺酸。

(四)氧化反應(yīng)

酚類易被氧化,但過(guò)程復(fù)雜。酚類化合物在空氣中放置被氧氣緩慢氧化的過(guò)程稱為酚的自氧化反應(yīng)。利用該性質(zhì),某些酚類化合物在食品、橡膠、塑料等工業(yè)上用作抗氧劑。

苯酚如用酸性重鉻酸鉀強(qiáng)烈氧化,則不僅羥基被氧化,其對(duì)位的氫也可氧化,生成對(duì)苯醌。

   對(duì)苯醌

多元酚更容易被氧化,特別是鄰位和對(duì)位異構(gòu)體更是如此,如鄰苯二酚和對(duì)苯二酚在室溫下即可被弱氧化劑(如氧化銀)氧化成相應(yīng)的醌,沖洗照相底片時(shí)常用多元酚作顯影劑,就是利用其可將底片上的銀離子還原成金屬銀的性質(zhì)。但間苯二酚不能氧化為相應(yīng)的醌。

  鄰苯醌

   對(duì)苯醌

三、重要的酚

(一)苯酚

苯酚俗名石炭酸。為無(wú)色針狀結(jié)晶,有特殊氣味,熔點(diǎn)43℃,沸點(diǎn)182℃,室溫下稍溶于水,在68℃以上才可以與水混溶,易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。苯酚能凝固蛋白質(zhì),有殺菌能力,醫(yī)藥上用作消毒劑,其0.03~0.05(3%~5%)溶液用于消毒手術(shù)器具,苯酚濃溶液對(duì)皮膚有腐蝕性。苯酚易被氧化,故應(yīng)避光貯存于棕色瓶?jī)?nèi)。

(二)甲苯酚

甲苯酚有鄰、間、對(duì)三種異構(gòu)體,因來(lái)源于煤焦油,又叫煤酚。三者沸點(diǎn)相近,不易分離,常以混合物使用。煤酚的殺菌能力比苯酚強(qiáng),醫(yī)藥上常將其配制成0.47~0.53 (47%~53%)的肥皂水溶液,稱為煤酚皂液,又稱來(lái)蘇爾(Lysol),臨時(shí)用時(shí)加水稀釋,供消毒之用。

(三)苦味酸

學(xué)名2,4,6-三硝基苯酚。為黃色晶體,熔點(diǎn)123℃。因分子中存在三個(gè)硝基,酸性很強(qiáng),接近于無(wú)機(jī)酸。苦味酸不能采用苯酚直接硝化的方法來(lái)制取,因直接硝化需用濃硝酸,易使苯酚氧化。故工業(yè)上將苯酚在100℃下與濃硫酸作用,生成二磺酸產(chǎn)物,然后再加入硝酸,經(jīng)硝化反應(yīng)制得苦味酸?辔端崾浅S玫牡鞍踪|(zhì)及生物堿的沉淀劑,又因其能使蛋白質(zhì)沉淀,故它的飽和水溶液或含有苦味酸的油膏可外用于皮膚的輕微燙傷。

(四)維生素E

維生素E又名生育酚,是天然存在的酚,廣泛存在于植物中,在麥胚油中含量最多,豆類及蔬菜中也很豐富。維生素E在自然界中有多種(α、β、γ、δ等),其中α-生育酚活性最高。

   維生素E為黃色油狀物,熔點(diǎn)2.5~3.5℃,在無(wú)氧條件下對(duì)熱穩(wěn)定。臨床用于治療先兆流產(chǎn)習(xí)慣性流產(chǎn)。此外,維生素E可作為一種自由基的清除劑,減少自由基對(duì)肌體的損傷而具有延緩衰老的作用。

(五)苯二酚

苯二酚有鄰、間、對(duì)三種異構(gòu)體,它們都是無(wú)色結(jié)晶,鄰苯二酚又稱兒茶酚,存在于許多植物中,它的一個(gè)重要衍生物是腎上腺素,有升高血壓和止喘的作用。間苯二酚又稱樹(shù)脂酚或雷瑣辛,由人工合成。具有殺細(xì)菌和真菌的作用,刺激性較小,在醫(yī)藥上用于治療皮膚病,如濕疹、癬病等。對(duì)苯二酚俗名氫醌,存在于植物中。因具有很強(qiáng)的還原性常用作顯影劑。

第三節(jié)  醚

一、醚的結(jié)構(gòu)、分類和命名

醚是醇或酚羥基上的氫被烴基取代的化合物,官能團(tuán)(C—O—C)稱作醚鍵。在醚分子中,若與氧相連的兩個(gè)烴基相同,稱(簡(jiǎn))單醚,如乙醚C2H5—O—C2H5;若兩個(gè)烴基不同則稱混(合)醚,如甲乙醚CH3-O-C2H5;若醚為環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí)則稱為環(huán)醚,如環(huán)氧乙烷。

 

環(huán)氧乙烷

醚的普通命名法是與氧相連的烴基的名稱,再加上“醚”字,一般省去“基”字。單醚可以在兩個(gè)相同烴基名稱前冠以“二”字,如烴基為烷基時(shí),則“二”字也可省去。

  單醚: C2H5-O-C2H5  C6H5-O-C6H5  CH2=CH-O-CH=CH2

    乙醚 二苯醚二乙烯基醚

對(duì)于混醚,則把較小烴基寫(xiě)在較大烴基名稱之前,芳香烴基的名稱放在脂肪烴基名稱之前。

    甲乙醚 苯甲醚    對(duì)甲苯乙醚

結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醚可用系統(tǒng)命名法命名。取較長(zhǎng)的烴基作為母體,把余下的碳數(shù)較少的烷氧基作為取代基。

  3-乙基-2-甲氧基己烷

二、醚的物理性質(zhì)

多數(shù)醚是易揮發(fā)、易燃的液體,與醇不同,醚分子間不能形成氫鍵,所以沸點(diǎn)比分子量與其相近的醇要低得多,相對(duì)密度也比醇小。醚分子中的氧可與水分子形成氫鍵,所以醚在水中有一定的溶解度。甲醚與水混溶,乙醚在100g水中約溶解8g。乙醚是實(shí)驗(yàn)室中常用的溶劑,如提取中草藥中某些脂溶性有效成分時(shí),常用乙醚作提取劑。純凈乙醚在外科手術(shù)中是一種吸入全身麻醉劑,乙醚極易揮發(fā)、著火,因此當(dāng)使用時(shí)要保持通風(fēng)良好,且禁止使用明火。

三、醚的化學(xué)性質(zhì)

醚的化學(xué)性質(zhì)與醇或酚有很大不同,除少數(shù)環(huán)醚外,醚是比較穩(wěn)定的化合物,其穩(wěn)定性僅次于烷烴。如醚與金屬鈉無(wú)反應(yīng),對(duì)堿及還原劑相當(dāng)穩(wěn)定,因此常用來(lái)作有機(jī)反應(yīng)的溶劑。但醚鍵的氧上有未共用電子對(duì),它遇強(qiáng)酸可發(fā)生一些反應(yīng)。

(一)樣鹽的生成

醚鍵上的氧原子具有未共用電子對(duì),能接受強(qiáng)酸中的氫離子生成樣鹽。因此,醚能溶于冷的強(qiáng)酸如濃H2SO4、濃HCl中。

醚的樣鹽不穩(wěn)定,遇水即分解,釋放出原來(lái)的醚。因烷烴不與冷的濃酸反應(yīng)也不溶于其中,所以用此反應(yīng)可區(qū)別烷烴和醚。

(二)烷基醚的氧化

含有α-H的烷基醚由于受烴氧基的影響,在空氣中放置時(shí)會(huì)被氧氣氧化,生成過(guò)氧化物。過(guò)氧化物是不穩(wěn)定的,在加熱或蒸餾的過(guò)程中很容易分解而發(fā)生猛烈的爆炸。因此在使用乙醚、四氫呋喃等醚類時(shí), 應(yīng)盡量避免將其暴露在空氣中。使用前應(yīng)先檢驗(yàn)有無(wú)

無(wú)過(guò)氧化物存在。其方法為用淀粉-碘化鉀試紙,如果試紙變藍(lán),表明有過(guò)氧化物存在。除過(guò)氧化物的方法是用硫酸亞鐵飽和水溶液預(yù)先將醚充分洗滌,再進(jìn)行蒸餾。除用硫酸亞鐵外,也可使用碘化鈉,亞硫酸鈉,氫化鋁鋰等還原劑。

四、冠醚

冠醚(crown ether)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一類重要的化合物,它是一類含有多個(gè)氧原子的大環(huán)醚,因其立體結(jié)構(gòu)像王冠,故稱冠醚,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有-O-CH2-CH2-O-的重復(fù)單元。例如:

大分子冠醚的一個(gè)重要特點(diǎn)就是和金屬陽(yáng)離子形成配合物,不同的冠醚,其分子孔穴的大小各異,選擇不同的金屬陽(yáng)離子形成配合物,如18-冠-6與K+配合,24-冠-8與Rb+、Cs+配合等,利用冠醚這一特性可分離不同的金屬離子。冠醚還可作為相轉(zhuǎn)移催化劑,提高有機(jī)反應(yīng)速率。

第四節(jié)  硫醇和硫醚

 

一、硫醇、硫醚的結(jié)構(gòu)和命名

醇分子中的氧被硫替代的化合物叫硫醇(mercaptan),通式為R-SH,官能團(tuán)是巰基(-SH)。

醚分子中的氧被硫代替的化合物叫硫醚(thio-ether)通式為 (Ar)R-S-R'(Ar'),官能團(tuán)是硫醚基(C-S-C)。

硫醇和硫醚的命名方法與醇和醚相似,只是在“醇”和“醚”前加一個(gè)“硫”字,如:

二、硫醇、硫醚的物理性質(zhì)

硫的電負(fù)性比氧小,不象醇那樣易形成氫鍵,因此低級(jí)硫醇的沸點(diǎn)及在水中的溶解度都比相應(yīng)的醇低得多。但高級(jí)硫醇的沸點(diǎn)與相應(yīng)的醇很接近。硫醇易溶于有機(jī)溶劑。另外,低級(jí)硫醇具有難聞的臭味,臭鼬用做防御武器的分泌液中就含有多種硫醇,散發(fā)出惡臭氣味,以防外敵接近。在空氣中含有10-10 mol·L-1的丁硫醇時(shí),就可以聞到它的臭味,如燃料氣中常加入少量的叔丁硫醇,一旦漏氣,可產(chǎn)生自動(dòng)報(bào)警的效果。

低級(jí)硫醚除甲硫醚外都是無(wú)色液體,有臭味,但不如硫醇那樣強(qiáng)烈。硫醚不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑。

三、硫醇的化學(xué)性質(zhì)

(一)弱酸性

由于硫的原子半徑大于氧,其原子核對(duì)核外電子控制力較小,外層電子的可極化性大,因此硫醇S-H鍵比醇分子中的O-H鍵容易解離,即硫醇的酸性比醇強(qiáng),如乙硫醇pKa = 9.5,而乙醇pKa = 17,因此硫醇可與氫氧化鈉作用生成硫醇鈉。

RSH + NaOH → RSNa  + H2O

硫醇的弱酸性還表現(xiàn)在與重金屬Hg2+,Pb2+,Ag+,Cd2+等的氧化物或鹽作用,生成不溶于水的硫醇鹽。

2 RSH  + HgO  →  (RS)2Hg↓ + H2O

 硫醇汞鹽

2 RSH  + (CH3COO)2Pb →  (Rs)2Pb↓ +  2 CH3COOH

  硫醇

許多重金屬鹽能引起人畜中毒,是由于重金屬能與機(jī)體內(nèi)某些酶中的巰基結(jié)合,使酶喪失活性。例如,汞中毒、鉛中毒、砷中毒,因此在醫(yī)療上應(yīng)用硫醇與重金屬離子生成穩(wěn)定鹽的性質(zhì),將某些含有巰基的化合物作為重金屬中毒的解毒劑。例如:

  2,3-二巰基丙醇 2,3-二巰基丙磺酸鈉  2,3-二巰基丁二酸

上面各化合物的分子中均含有兩個(gè)相鄰的巰基,它們不僅使重金屬離子與其結(jié)合,不再與酶的巰基作用,還能奪取已與酶結(jié)合的重金屬離子,使52667788.cn酶復(fù)活。這些解毒劑與重金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)鹽可隨尿液排出。在長(zhǎng)期臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),二巰基丙醇本身有一定的毒性,目前以逐漸被其它巰基化合物所代替。二巰基丁二酸鈉是我國(guó)研制成功的一個(gè)副作用較小、效力較高的重金屬解毒劑。

(二)氧化

硫醇的氧化不象醇那樣發(fā)生在與羥基相連的α碳原子上,而是發(fā)生在硫原子上。硫醇與空氣中的氧作用或與H2O2、I2等弱氧化劑反應(yīng),產(chǎn)物為二硫化物。其中的-S-S-鍵,稱為二硫鍵,二硫化物在一定條件下可還原為硫醇。

硫醇和二硫化物的相互轉(zhuǎn)變?cè)谏矬w內(nèi)是常見(jiàn)的生化反應(yīng),例如半胱氨酸與胱氨酸之間的變化,在氨基酸的代謝過(guò)程中占有重要的地位。

半胱氨酸 胱氨酸

(三)酯化

硫醇可以酯化為硫酯。在人體中,含有巰基的輔酶A (CoA-SH) 在酶的作用下,與乙酸反應(yīng)生成乙酰輔酶A就是一種硫酯。

 乙酰輔酶A

 

四、硫醚的化學(xué)性質(zhì)

硫醚的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定,但易被氧化。弱氧化劑可將硫醚氧化為亞砜(sulfoxide),亞砜在較強(qiáng)的氧化條件下生成砜(sulfone)。

某些砜類化合物可作藥用,如二甲亞砜(dimethylsulfoxide,DMSO)具有鎮(zhèn)痛消炎作用。除此之外,它又是一種良好的溶劑,既能溶解無(wú)機(jī)物又能溶解有機(jī)物,而且還有較強(qiáng)的穿透能力,當(dāng)藥物溶于DMSO中,可促使藥物滲入皮膚,因此在透皮吸收藥物中,常被用作促滲劑。又如4,4'-二氨基二苯砜在臨床上用于治療麻瘋病。

芥子氣(mustardgas),學(xué)名β,β'-二氯二乙硫醚,是硫醚的氯代衍生物,曾在第一次世界大戰(zhàn)后期當(dāng)化學(xué)毒劑使用。芥子氣為無(wú)色油狀液體,沸點(diǎn)217℃,熔點(diǎn)14℃,粗制品呈黃褐色,具有芥末的氣味。它不溶于水,易溶于乙醇、苯等有機(jī)溶劑。芥子氣和路易斯氣同屬于糜爛性毒劑,損傷作用與路易斯氣相似,其蒸氣穿透性強(qiáng),能腐蝕皮膚,損害粘膜組織及呼吸器官。

芥子氣可在空氣中緩慢水解為無(wú)毒化合物,熱水及堿性介質(zhì)能加速其水解。因此可

用煮沸法消毒被芥子氣污染的物品。

 β,β'-二羥基二乙硫醚

  二乙烯基硫醚

白粉能與芥子氣發(fā)生氧化、氯化反應(yīng),生成毒性較小的產(chǎn)物。

α,β,β'-三氯二乙硫醚(無(wú)糜爛性)

 習(xí)  題

 

1. 用系統(tǒng)命名法命名下列化合物,并指出哪些是伯、仲、叔醇:

2. 寫(xiě)出下列化合物的構(gòu)造式:

(1)異丙醇 (2)甘油(3)苦味酸

(4)鄰甲苯酚   (5)苯甲醚(茴香醚) (6)仲丁醇

(7)芥子氣 (8)二苯甲醇  (9)2-戊硫醇

3. 試比較仲丁醇、異丁醇和叔丁醇:

(1)在一般反應(yīng)條件下,它們的氧化產(chǎn)物有何不同?寫(xiě)出可能發(fā)生的氧化反應(yīng)式。

(2)它們與金屬鈉的反應(yīng)速率有何差異?

(3)在實(shí)驗(yàn)室里用何試劑鑒別它們?

(4)哪個(gè)醇的脫水產(chǎn)物有順?lè)串悩?gòu)體?寫(xiě)出它的反應(yīng)式。

4. 寫(xiě)出下列反應(yīng)的主要產(chǎn)物:

5. 用反應(yīng)式表示環(huán)戊醇與下列試劑的反應(yīng):

(1)冷的濃H2SO4 (2)熱濃H2SO4

(3)K2Cr2O7  (4)Lucas 試劑  (5)Na

6. 用化學(xué)方法區(qū)別下列各組化合物:

(1)正丁醇、苯酚和丁醚

(2)叔丁醇和正丁醇

(3)2,3-丁二醇和1,3-丁二醇

(4)苯甲醇和鄰甲基苯酚

(5)甲丙醚和1-己烯

(6)對(duì)甲酚和苯甲醚

7. 某醇依次與下列試劑相繼反應(yīng)(1)HBr(2)KOH(醇溶液)(3)H2O(H2SO4催化)(4)K2Cr2O7+H2SO4,最后得2-丁酮,試推測(cè)原來(lái)醇可能的結(jié)構(gòu),并寫(xiě)出各步反應(yīng)式。

8. 某物質(zhì)(A)C5H12O與金屬鈉反應(yīng)放出H2。(A)與濃H2SO4共熱得烯烴(B)C5H10。(B)氧化后得丙酮和乙酸。(B)與HBr反應(yīng)的產(chǎn)物(C)C5H11Br再與NaOH水溶液反應(yīng)后又得(A)。推導(dǎo)(A)的可能的構(gòu)造式。

9. 化合物(A)C7H8O不溶于NaHCO3水溶液,但溶于NaOH溶液。(A)用溴水處理得(B)C7H6OBr2。推導(dǎo)(A)、(B)可能的構(gòu)造式。

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