2014年1月18日 星期六

[陽明大二有機化學] 醇類

一‧alcohol的製備

1.      工業上:水煤氣( COH2),在鋅白的催化下,得到甲醇
2.      利用alkenehydration:酸性條件催化
3.      利用aldehydeketone的還原:金屬催化劑,醛→1級醇;酮→2級醇
4.      利用metal hydride反應:
borohydride(BH4-)aluminum hydride(AlH4-)
→比較電負度,AlB不會拉電子,其釋放hydride的能力較強→強還原劑
AlH4-為較強的還原劑,與水起激烈反應,產生H2,故溶劑的選擇要小心
→反應機制:分成兩個部分(R2CO為例)
(a)    根據正負電荷相吸的原理,BAl(δ+)接到O(δ-)hydrideC(δ+)
(b)   一個BAl最多可以釋放4hydride,與4keto反應
(c)    H+---OH-:外界的水會與B作用,OH-接到B上,H+則接到carbonylO上→形成醇類!
(d)   ※要注意,R2CHOH:這兩個H的來源不同,C上的來自hydride轉移,O上的來自溶劑的proton 轉移
BH4-:可還原醛,酮,以醇或水為溶劑即可
AlH4-:可還原醛,酮,酸,酯。因為本反應最後還是要有proton的轉移,故分成兩個步驟,先以ether作為溶劑,反應後再加入水或醇
metal hydride只會與醛酮酸酯產生反應,不會與CC雙鍵作用
5.      organometallic compound
→定義:鹵烷(R-X)與金屬(M)反應,產生R-M
Grignard reagentRX+ MgR-MgX,為強還原劑
→與keto反應:反應機制如下
(a)    正負電荷相吸的原理,MgX+(δ+)接到O(δ-)R-C(δ+)
(b)    Proton transfer:氫離子接到O上,形成醇類
(c)    因為R group接到C上,醛會形成2級醇,酮形成3級醇
→與expoxide反應:打斷環狀結構,產生醇類
根據環境pH,決定要斷哪一側的鍵。在酸性的環境下,會選擇形成穩定carbocation的結果 (少取代基COH);在中性或鹼性的環境下,則選擇steric effect較小的結果(多取代基COH)
二‧diol的製備
1.      若一開始的醛酮具有兩個carbonyl group,重複上述反應兩次即可得到diol
2.      烯的雙重hydroxylation
(a)利用OsO4與烯類反應→產生金屬得環狀結構(註,syn addition)
(b)加入peroxide→烯類形成vicinal diolperoxidecarboxylic acid
→產生vicinal alcohol
三‧alcohol的反應(附上以前學過的)
1.      alcohol與酸共熱→產生烯類→因產生carbocation2.3級醇較易反應
2.      與鹵烷→進行SN2→得到alkyl halide
3.      condensation:酸性催化下,脫水形成ether醚→僅限於一級醇
4.      esterfication:酯化反應
(a)    (ROH)+(R’COOH)→酯(R’COOR)加水→Fischer esterfication
→要注意接著R基的O來自於醇!
→可藉由加入過量的反應物或除去水促使反應偏向酯類
(b)   Acyl chloride(RCOCl)+(R’OH)
5.      醇的氧化:只有12級可以發生
6.      oxidative cleavagevicinal alcohol加入過碘酸→發生CC鍵斷裂
→得到2分子的aldehydeketone
7.      生物體的反應:
醇的代謝:醇與NAD+進行反應,在酵素的催化下,得到NADH與醛
NAD+為輔酶,能夠接收hydride形成NADH

四‧thiol 硫醇的反應
1.      定義:含有SH group的化合物
2.      alcohol的比較
SO電負度小,故產生以下性質
(a)S-H bondO-H bond 較易游離,ka較高,酸性較醇強
(b)S-H的局部電荷較弱,無法形成氫鍵→一般為氣態
(c)在水溶液常為離子態→為較好的nucleophile
(d)OH的氧化不同(發生在C)SH的氧化發生在S上,形成下列各種含O的物質:sulfenic(1O) sulfinic(2O) sulfonic(3O)
3.      disulfide:雙硫鍵
RSH+R’SH氧化為RSSR’:此反應可以在常溫中,與O2進行作用

五‧alcohol的光譜性質
1.      質譜儀:
→在molecular ion的位置會有一個小的peakm/z:分子量
→有一個高peak會出現在α分裂→在CH2OH+有強peakm/z31
2.      NMR
OH上的氫:受到外界環境而改變δ值(chemical shift)
→但要注意,OH的氫不會產生『spin spin splitting』→因為H的快速置換,不會受到α氫的影響
3.      紅外線吸收光譜:
→在3200~3600有強吸收,為OH的部分

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