中南大学理工类专业有机化学教案10醚和环氧化合物

1第十章醚和环氧化合物授课对象：应用化学、化工分析、化学工程、制药工程、药学学时安排：2-4h教材：普通高等教育“十五”国家级规划教材《有机化学》第四版高鸿宾主编2005年5月一、教学目的与要求1、掌握醚和环氧化合物的命名、结构；2、掌握醚和环氧化合物的化学性质：质子化成盐、环氧乙烷与Grignard试剂的反应、Claisen重排、过氧化物的生成；3、熟悉醚的波谱性质；4、熟悉环氧化合物的结构和命名，三元环氧化物的开环（酸催化和碱催化）加成反应；5、熟悉醚和环氧化合物的制备方法（Williamson制醚的方法）；6、了解环氧化物的开环机理；冠醚的结构与应用。二、教学重点1、醚的中、英文命名法；2、醚的化学性质：质子化成盐、环氧乙烷与Grignard试剂的反应、Claisen重排、过氧化物的生成；3、三元环氧化物的开环（酸催化和碱催化）加成反应；4、醚的结构和命名；5、醚与HX作用；6、三元环氧化物的开环（酸催化和碱催化）加成反应。三、教学难点1、Claisen重排的机理；2、环氧化物的开环反应机理。四、教学方法讲授法。酸催化和碱催化下三元环氧化物的开环加成反应是本章的难点，又是重点，通过多做练习题加以巩固。五、教具电脑、幻灯投影仪、powerpoint课件、红外线指示笔。六、教学步骤及时间分配导言：21、引导学生回顾醚和环氧化合物的通式、来源或制备方法；2、已经学过了的醚有哪些主要的性质？4、从生活中的实例引入醚类化合物的重要性，引入本章内容。。一、醚的结构、分类和命名1、醚的结构和分类给出脂肪醚和芳香醚的通式，认识醚键。以甲醚为例，分析键角和中心氧原子的杂化状态。两大类：直链醚（单醚和混醚、脂肪醚和芳香醚）、环醚分别举例说明（由powerpoint课件给出结构式）2、命名（1）单醚以烃基的名称命名，如（二）甲（基）醚、二乙烯基醚、（二）苯（基）醚。由上面分类的例子，让学生来命名。（2）混醚两个烃基的表达按先小后大的次序，如：甲乙醚、甲（基）烯丙（基）醚。由芳香烃基和脂肪烃基构成的混醚，习惯上先表达芳香烃基。如苯甲醚（又叫茴香醚）。（3）结构复杂的醚（不能直接称为“某基某基醚”时），常把烃氧基（R-O-）作为取代基，其他部分作为母体。如：2,3-二甲基-2-甲氧基戊烷4-甲氧基甲苯2-乙氧基乙醇1-甲氧基-1-丁烯（4）环醚通常称为“环氧某烷”，或按杂环化合物命名。例如：1,4-环氧丁烷（四氢呋喃）1,4-二氧六烷（二恶烷）英文名称烃基名+ether（烃基按第一个字母先后顺序给出）举例说明。烃氧基的名称：甲氧基methoxy乙氧基ethoxy二、物理性质（5分钟）简单介绍醚的状态、沸点、水中溶解度（与分子量相近的其它类型有机化合物比较）。三、化学性质（35分钟）1、氧原子上未共用电子对的反应R-CH2-O-CH2-R1322、醚键的断裂3、-氢原子的反应醚是一类比较不活泼的化合物。但分子中的氧原子能与强酸成盐，醚键也可发生断裂。主要反应部位如上图所示。3（一）与浓酸成盐醚中氧原子上有未共用电子对，可与强质子酸（浓盐酸、浓硫酸等）和缺电子的路易斯酸（如BF3、AlCl3等）作用生成盐。（投影仪给出反应式）应用：鉴别和分离醚。（二）醚键的断裂醚成盐后，在强烈条件下，发生醚键断裂。醚与氢碘酸共热，生成碘代烷和醇。（powerpoint课件给出分步反应过程）氢碘酸过量，醇继续反应生成碘代烷。应用：蔡塞尔(Zeisel)甲氧基定量测定法。测定天然的复杂有机化合物分子中甲氧基（或乙氧基）。反应活性：不同HX反应活性HIHBrHCl（需高温下反应）若两个烃基均为芳香烃基时，由于p-共轭效应的影响，芳环与氧原子连接的键比较牢固，不易反应。反应机理：SN2投影仪给出反应过程并举例。叔丁基醚主要发生消除反应，得到烯烃。完成反应式时注意区别。（三）过氧化物的生成和检查在光照下或在空中久置，醚被氧化生成过氧化物。过氧化物不稳定，受热易发生爆炸。检查过氧化物的存在：取少量醚、碘化钾溶液和几滴淀粉溶液一起摇荡，若呈兰色，表示有过氧化物存在。除去过氧化物：用硫酸亚铁和硫酸的稀水溶液洗涤。补充：各类醚的制备方法，强调Williamson法合成混醚及其应用。四、环醚（Epoxides）1、命名研究范围：含有三元环的醚（环氧乙烷）及其衍生物。命名：（1）以环氧乙烷为母体，环中氧原子编号为1号。例：2,3-二甲基环氧乙烷（2）称“环氧某烷”，并标明与氧原子成环的碳原子的位置。上例又名：2,3-环氧丁烷2、开环反应三元环张力大，不稳定，易开环发生加成反应。主要与含有活泼氢的化合物（水、醇、胺等）和格氏试剂反应。以环氧乙烷为例给出反应通式。两种开环方式：（1）酸催化开环以环氧乙烷和1,2-环氧丙烷为例，详细分析开环机理。4SN2机制，中间体（部分碳正离子）稳定性决定反应取向。（2）碱催化开环例子同上，反应条件改变。SN2机制，空间位阻决定反应取向。应用：有机合成中注意选择反应条件。注意：质子化的环氧化合物能与水、醇等溶剂反应开环，合成是注意避免用这些试剂作溶剂。练习：选择合适的条件完成反应式。练习题见多媒体课件。五、大环多元醚和超分子化学学生自学、课堂提问最后用10分钟时间总结回顾本章主要内容。powerpoint课件以表格的形式列出本章的重点反应式。（powerpoint课件给出《各类化合物的主要反应》）点做习题：教材P375-377(二)、(四)（1）-（4）、(六)、(七)（1）、（2）、（八）参考资料：1、高鸿宾主编，《有机化学简明教程》，天津大学出版社，2005。2、CareyFA。OrhanicChemistry.4thed.NewYork:McGraw-HillCompanies,Inc,2000。