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1、环氧化合物：环氧化合物：(Epoxides)环氧乙烷环氧乙烷(Ethylene oxide)(Ethylene oxide)环醚：环醚：四氢呋喃四氢呋喃(THF)(THF)1,4-1,4-二氧六环二氧六环 二二 烷烷第1页/共62页10.1 10.1 醚和环氧化合物的命名醚和环氧化合物的命名单醚：单醚：“二二”“烃基烃基”“醚醚”二甲醚二甲醚甲醚甲醚(Dimethyl ether)二苯醚二苯醚(Diphenol ether)第2页/共62页对于烃基部分简单的混醚：对于烃基部分简单的混醚：烃基烃基 烃基烃基 “醚醚”“优先优先”的烃基放在后面的烃基放在后面 芳基放在前面芳基放在前面甲乙醚甲乙醚(
2、Ethyl methyl ether)甲基叔丁醚甲基叔丁醚(tert-Butyl methyl ether)第3页/共62页乙基乙烯基醚乙基乙烯基醚苯甲醚苯甲醚茴香醚茴香醚(Anisole)第4页/共62页对于结构复杂的醚：对于结构复杂的醚：较大的烃基作为母体，较大的烃基作为母体，烃氧基作为取代基烃氧基作为取代基 。2-2-甲氧基戊烷甲氧基戊烷(2-Methoxypentane)第5页/共62页1-1-乙氧基乙氧基-4-4-甲苯甲苯 (1-Ethoxy-4-methylbenzene)(1-Ethoxy-4-methylbenzene),-二甲氧基乙醚二甲氧基乙醚二甘醇二甲醚二甘醇二甲醚(Di
3、glyme)(Diglyme)第6页/共62页环氧化合物：环氧某烃环氧化合物：环氧某烃1,2-1,2-环氧丙烷环氧丙烷(Propylene oxide)(Propylene oxide)环氧乙烷环氧乙烷(Ethylene oxide)(Ethylene oxide)3-氯-1,2-环氧丙烷 环氧氯丙烷第7页/共62页环醚：按杂环化合物命名环醚：按杂环化合物命名四氢呋喃四氢呋喃(THF)(THF)1,4-1,4-二氧六环二氧六环 二二 烷烷第8页/共62页10.2 10.2 醚和环氧化合物的结构醚和环氧化合物的结构图图10.1 10.1 乙醚分子的球棍模型乙醚分子的球棍模型醚的结构醚的结构O:s
4、p3 杂化杂化第9页/共62页环氧化合物的结构环氧化合物的结构三元环具有较大的环张力三元环具有较大的环张力第10页/共62页10.3 10.3 醚的物理性质醚的物理性质(略略)10.4 10.4 醚的波谱性质醚的波谱性质IR:CO 1200 1050cm-11H NMR:3.4 4.0第11页/共62页波数/cm-1T%图图 10.2 10.2 正丙醚的红外光谱图正丙醚的红外光谱图第12页/共62页a 3.37b 1.59c 0.93/ppm图图 10.3 10.3 正丙醚的核磁共振谱图正丙醚的核磁共振谱图第13页/共62页一种一种LewisLewis碱碱 pKpKb b 17.5 17.51
5、0.5 10.5 醚和环氧化合物的化学性质醚和环氧化合物的化学性质10.5.1 10.5.1 盐的生成盐的生成用于分离与提纯醚用于分离与提纯醚与强酸作用生成与强酸作用生成 盐：盐：醚可溶于强酸醚可溶于强酸第14页/共62页酸催化碳酸催化碳氧键断裂氧键断裂 醚在醚在HIHI或或HBrHBr的作用下，的作用下，C CO O键断裂，键断裂，生成醇与卤代烷等：生成醇与卤代烷等：首先生成首先生成 盐盐I与与 盐发生盐发生S SN N2 2反应反应第15页/共62页(CH3)3COCH3S SN N1 1反应反应只发生烷氧断裂只发生烷氧断裂.芳基烷基醚与芳基烷基醚与HI作用，作用，第16页/共62页3、过
6、氧化物的形成：过氧化物的形成：第17页/共62页重排重排苯基烯丙基醚加热邻烯丙基苯酚分子内重排第18页/共62页反应机理：反应机理：经历一个六元环过渡态（协同反应）。经历一个六元环过渡态（协同反应）。烯丙基同时重排和异构化。烯丙基同时重排和异构化。第19页/共62页第20页/共62页当两个邻位均被占有时，取代发生在对位：当两个邻位均被占有时，取代发生在对位：第21页/共62页环氧乙烷由于存在较大角张力，性质活泼环氧乙烷由于存在较大角张力，性质活泼,容易与亲核试剂（如容易与亲核试剂（如H2O、HX、ROH、NH3、RMgX等）发生亲核取代反应而开环等）发生亲核取代反应而开环。第22页/共62页
7、在酸催化下，环氧化合物发生亲核取代在酸催化下，环氧化合物发生亲核取代反应，开环生成反应，开环生成 2-2-取代乙醇：取代乙醇：工业上制备乙二醇的方法工业上制备乙二醇的方法第23页/共62页 不对称的环氧化合物在酸催化下，发生不对称的环氧化合物在酸催化下，发生S SN N2 2反应，反应，Nu:Nu:优先进攻取代较多的优先进攻取代较多的C C原子：原子：反应具有反应具有S SN N1 1的性质的性质反式开环反式开环第24页/共62页碱催化碳碱催化碳氧键断裂氧键断裂 在碱催化下，环氧化合物发生在碱催化下，环氧化合物发生S SN N2 2反应，反应，开环：开环：一乙醇胺一乙醇胺二乙醇胺二乙醇胺三乙醇
8、胺三乙醇胺第25页/共62页空间效应决定碱性开环方向；空间效应决定碱性开环方向；电子效应决定酸性开环方向。电子效应决定酸性开环方向。不对称的环氧化合物在碱催化下，发生不对称的环氧化合物在碱催化下，发生S SN N2 2反应，反应，Nu:Nu:优先进攻取代较少的优先进攻取代较少的C C原子：原子：-第26页/共62页酸催化下，Nu:优先进攻取代较多的C原子：SN1碱催化下，Nu:优先进攻取代较少的C原子：SN2第27页/共62页第28页/共62页环氧化合物与环氧化合物与GrignardGrignard试剂的反应试剂的反应 环氧化合物与环氧化合物与GrignardGrignard试剂发生亲核试剂发
9、生亲核取代反应，取代反应，生成增加生成增加2 2个个C C原子的伯醇：原子的伯醇：第29页/共62页 不对称的环氧化合物与不对称的环氧化合物与GrignardGrignard试剂试剂作用，属于碱催化下的开环反应，试剂进作用，属于碱催化下的开环反应，试剂进攻取代较少的攻取代较少的C C原子：原子：(60%)第30页/共62页10.6 10.6 醚和环氧化合物的制法醚和环氧化合物的制法醚和环氧化合物的工业合成醚和环氧化合物的工业合成乙醚：乙醚：醇在硫酸的作用下脱水生成醚醇在硫酸的作用下脱水生成醚 单醚的制备单醚的制备第31页/共62页环氧乙烷：环氧乙烷：第32页/共62页合成法合成法用于混醚、环醚
10、、芳香醚的合成用于混醚、环醚、芳香醚的合成(1)(1)醇钠与醇钠与RXRX（或磺酸酯）反应合成醚（或磺酸酯）反应合成醚第33页/共62页反应特点：反应特点：SN2 SN2 反应反应 原料最好使用原料最好使用RCHRCH2 2X X第34页/共62页合成混合醚时，选支链少的为卤代烃，合成混合醚时，选支链少的为卤代烃，支链多的为烷氧负离子。支链多的为烷氧负离子。第35页/共62页芳香醚的合成：芳香醚的合成：茴香醚：茴香醚：第36页/共62页(2)(2)合成环醚合成环醚 环醚可通过分子内的环醚可通过分子内的WilliamsonWilliamson反应制备：反应制备：第37页/共62页影响反应的因素：
11、影响反应的因素：X X与与OHOH的距离愈小，愈易反应；的距离愈小，愈易反应；环张力愈小，愈易反应。环张力愈小，愈易反应。反应速率依次减小反应速率与环的大小反应速率与环的大小 相关：相关：第38页/共62页不饱和烃与醇的加成反应不饱和烃与醇的加成反应 醇与烯烃在酸的催化下，发生亲电加成醇与烯烃在酸的催化下，发生亲电加成反应，生成醚：反应，生成醚：羟基的羟基的保护基保护基可逆反应可逆反应第39页/共62页例如：例如：第40页/共62页 在碱的催化下，醇与炔烃发生亲核加成在碱的催化下，醇与炔烃发生亲核加成反应，烯基醚：反应，烯基醚：第41页/共62页环氧化合物的制备：环氧化合物的制备：第42页/共
12、62页第43页/共62页本章作业本章作业（一）（二）（四）（六）（一）（二）（四）（六）（七（七（1）、（）、（2）（八）（八）第44页/共62页1990年 美国 污染防止法案 (Pollution Prevention Act)1995年 美国 国家环境技术战略：2020年 废物减少40-50%，装置消耗原材料减少20-25%1995年 美国设立：“总统绿色化学挑战奖”我国进行绿色化学的研究有10年的历史绿色化学简介绿色化学简介第45页/共62页环境无害化学环境无害化学(Environmental benign chemistry)环境友好化学环境友好化学(Environmental fri
13、endly chemistry)清洁化学清洁化学(Clean chemistry)绿色化学绿色化学(Green chemistry)第46页/共62页绿色化学绿色化学：从源头消除污染的一项措施，：从源头消除污染的一项措施，是利用化学防止污染的一门科学。是利用化学防止污染的一门科学。内容：新设计或重新设计化学合成、制造内容：新设计或重新设计化学合成、制造 方法和化工产品来根除污源。方法和化工产品来根除污源。第47页/共62页绿色化学绿色化学1212条规则：条规则：(1)(1)防止废物生成比其生成后再处理更好。防止废物生成比其生成后再处理更好。(2)(2)合成方法合成方法 使原料最大量地进入产品之
14、中。使原料最大量地进入产品之中。(3)(3)原料、中间产物和最终产品均对人类原料、中间产物和最终产品均对人类 和环境无害、无毒。和环境无害、无毒。(4)(4)化工产品：化工产品：具有高效的功能，同时减少具有高效的功能，同时减少 毒性。毒性。(5)(5)尽可能避免使用溶剂、助剂，选用无毒尽可能避免使用溶剂、助剂，选用无毒 无害的助剂。无害的助剂。第48页/共62页(6)(6)降低能耗，最好采用常温、常压下的降低能耗，最好采用常温、常压下的 合成方法。合成方法。(7)(7)原料采用可再生性资源代替消耗性资源。原料采用可再生性资源代替消耗性资源。(8)(8)尽量不用不必要的衍生物，如：限制性尽量不用
15、不必要的衍生物，如：限制性 基团、保护基团、保护/去保护基团、临时调变物理去保护基团、临时调变物理/化学工艺。化学工艺。(9)(9)采用高选择性的催化剂。采用高选择性的催化剂。(10)(10)化工产品：使用后能分解成可降解的化工产品：使用后能分解成可降解的 无害产品。无害产品。(11)(11)对危害物质在生成前实行在线监测和对危害物质在生成前实行在线监测和 控制。控制。(12)(12)选择化学生产过程中的物质，使化学选择化学生产过程中的物质，使化学 意外事故的危险性降低到最小程度。意外事故的危险性降低到最小程度。第49页/共62页绿色化学的基本内容绿色化学的基本内容原子经济反应原子经济反应高选
16、择性反应高选择性反应无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源无毒无害无毒无害催化剂催化剂无毒无害无毒无害溶剂溶剂环境友好环境友好产品产品原子经济性原子经济性(Atom economy)Trost Trost 教授教授 Trost B.M.Science 1991,254,1471最大限度地利用原料分子每一个原子，使之结合到目标分子中，达到零排放(zero emmission)A +BCA +BD +E第50页/共62页原子经济性原子经济性或或原子利用率原子利用率(%)=被利用原子的被利用原子的 质量质量反应中所使用全部反应物反应中所使用全部反应物分子的质量分子的质量 100加成反应：加成反
17、应：重排反应重排反应 第51页/共62页Wittig Wittig 反应反应(80%)14357=4%278 278 份废物份废物 原子经济性的提高原子经济性的提高 改善合成途径，避免不必要的衍生步骤改善合成途径，避免不必要的衍生步骤环氧乙烷的生产环氧乙烷的生产前者：前者：25%后者：后者：100%第52页/共62页绿色原料的选择绿色原料的选择 光气是剧毒物质光气是剧毒物质葡萄糖作替代原料：葡萄糖作替代原料：葡萄糖葡萄糖 大肠杆菌大肠杆菌3-脱氢莽草酸脱氢莽草酸 大肠杆菌大肠杆菌顺顺,顺顺-粘糠酸粘糠酸 Pt,H20.34MPa己二己二 酸酸第53页/共62页使用碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯：使用
18、碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯：第54页/共62页环境友好介质环境友好介质超临界流体超临界流体 COCO2 2处于超临界温度及超临界压力的流体处于超临界温度及超临界压力的流体超临界流体CO2:31.1，7.18M Pa性质：性质：密度接近于液体，粘度接近气态密度接近于液体，粘度接近气态(扩散扩散 系数比液体大系数比液体大100100倍倍)，具有很高的传，具有很高的传 质速度。质速度。流体的密度、溶剂强度和粘度均可由流体的密度、溶剂强度和粘度均可由 压力和温度变化来调节。压力和温度变化来调节。第55页/共62页功能：功能：(1)(1)作为反应的溶剂取代有机溶剂，作为反应的溶剂取代有机溶剂，提高反应效率
19、提高反应效率 e.e=95%第56页/共62页(2)(2)超临界超临界COCO2 2喷漆技术喷漆技术 减少减少80%80%的污染环境的挥发性有机的污染环境的挥发性有机 溶剂溶剂(3)(3)超临界流体萃取超临界流体萃取 萃取树兰净油、处理烟草、萃取萃取树兰净油、处理烟草、萃取-胡萝胡萝卜素、从油料作物中制取精炼食油卜素、从油料作物中制取精炼食油具有较高的具有较高的 品质品质第57页/共62页金属有机反应金属有机反应Li C.J.,Chan T.H.水作为有机反应的溶剂水作为有机反应的溶剂Breslow快快700 倍倍第58页/共62页高效催化剂的使用高效催化剂的使用 催化剂的功能催化剂的功能 自
20、身不被消耗，并促进反应的转换，降低自身不被消耗，并促进反应的转换，降低 活化能，提高原料的利用率，降低废物的活化能，提高原料的利用率，降低废物的 产生。产生。提高反应选择性：实现反应程度、位置提高反应选择性：实现反应程度、位置 及立体结构的控制。及立体结构的控制。使用分子筛取替AlCl3第59页/共62页绿色化学产品的设计与制备绿色化学产品的设计与制备 绿色化学产品的特征绿色化学产品的特征产品本身不会引起污染与健康问题产品本身不会引起污染与健康问题产品被使用后，应能再循环或易于降解产品被使用后，应能再循环或易于降解 为无害物质为无害物质二酰基肼二酰基肼 20-20-羟基羟基 蜕化素蜕化素可降解塑料可降解塑料 杀虫剂：杀虫剂：第60页/共62页参考书目参考书目1.1.现代基础化学现代基础化学 朱裕贞等编朱裕贞等编2.2.化学与社会化学与社会 唐有祺、王夔编唐有祺、王夔编3.3.绿色化学与技术绿色化学与技术 杨家玲杨家玲 编编4.4.绿色化学与化工绿色化学与化工 闵恩泽、吴巍编闵恩泽、吴巍编5.5.朱清时，化学进展，朱清时，化学进展，20002000，12(4),41112(4),411第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页