常见有机物中哪些溶于水
溶于水的主要有以下几类:
低级醇(甲醇,乙醇,正丙醇,异丙醇,丙烯醇)
多元醇(乙二醇,甘油)
低级醛(甲醛,乙醛,丙醛)
低级羧酸(甲酸,乙酸,丙酸,正丁酸,正戊酸)
多元羧酸(乙二酸(草酸),丙二酸等)
磺酸一般都易溶于水(如苯磺酸)
苯酚(70度热水混溶,常温下溶解度小)
常见的易溶于水的有机物, 甲醇,乙醇,丙醇,甲醛,乙醛,甲酸,乙酸,乙二醇,丙三醇,乙二醛,乙二酸归纳如下:可以看亲水基,凡是含 -OH(醇羟基),-CHO, -COOH,-NH2并且分子中的C原子总数 ÷ 亲水基 数目 ≤3 的,一般都易溶3~~6的,可溶 >7 的,在水中溶解度不大。或者难溶
下午好,VAC不会和BA单体发生任何化学反应,两者在液体时是单纯的物理互溶。VAC过量后,它比BA的反应系数高得多,VAC的聚合速度和要求都比BA敏感的。如果你不希望VAC过量马上凝胶,要添加一定量的阻聚剂在里面,比较常用的就是DPC,碳酸丙烯酯。你说的VAC过量是不是这样的?
5.1 引言
溶剂的类别:
a. 质子性溶剂,或氢键供体类溶剂(路易斯酸),例如,水、乙醇、乙酸和氨;
b. 氢键受体类溶剂(路易斯碱),例如,水、三乙胺、乙酸乙酯、丙酮和DMF;
c. 极性非质子溶剂,或称为“非羟基溶剂”,例如,DMSO、DMF和二甲基乙酰胺DMAc;
d. 氯代烷烃类溶剂,例如,二氯甲烷、氯仿和四氯化碳;
e. 氟碳类溶剂,例如,六氟异丙醇;
f. 烃类溶剂,例如,己烷、异辛烷和甲苯;
g. 离子液体;
h. 超临界气体,例如,超临界二氧化碳。
溶质被溶剂所包围的过程叫做溶剂化,水的溶剂化则被称为水合。溶剂化值指的是包围一个离子的溶剂分子数。一般来说,溶剂化程度随着电荷数的增加和离子半径的减小而增大。一个物种的反应活性随着溶剂化程度减小而提高,因为溶剂化的分子屏蔽了反应物,分散了电荷。某分子的其中一个部位可能更易于被另一种溶剂所溶剂化。比如,偶极性的非质子溶剂,例如DMSO,溶剂化阳离子,从而使另一部分的阴离子更容易反应。冠醚,常用作相转移催化剂(PTC),也类似地和阳离子形成配合物而使阴离子部位更具有活性。在溶剂混合物中两种溶剂可溶剂化分子的不同部分,使得组成混合溶剂后溶解性能比各自任何一种单一溶剂好。有个明显的例子,氢氧化钠的溶剂化程度的降低是如何影响其反应活性的:固体氢氧化钠(三分子水合物)的碱性比15%氢氧化钠(11分子水合物)碱性增强50000倍。(PTC据说能产生“裸露的阴离子”,但是少量的水是必须的,特别是对于固-液相转移反应。在研发相转移催化过程中,水分的含量是一个关键的参数。)溶剂化是选择溶剂要考虑的众多重要因素之一。
谨慎选择溶剂的重要性:
a. 给设备和操作人员提供安全、无害的大规模生产条件;
b. 溶剂的理化性质,如极性、沸点、水混溶性,影响反应的速率、两相的分离、结晶的效果及通过共沸或干燥固体除去挥发性组分;
c. 其他理化性质,如混合物的黏度影响传质和传热、副产物的形成和物理运输;
d. 回收和套用溶剂的难易程度,极大地影响产品成本(CoG)。
最好的溶剂应该能使产物从反应中直接结晶析出来。
为快速工艺放大选择溶剂的最关键原则是均相反应通常比非均相反应快得多,也容易放大。如果必须是非均相的条件,必须选择溶剂和反应条件使反应混合物是液态而易混匀的。(对于传统的氢化反应,由于是液-固-气分散体系,有效的搅拌是相当重要的。)许多情况下,产物的分离能驱动反应持续进行。最好是能结晶而不是形成沉淀或油状物,这种情况下会卷入原料。
对于有些反应过程,非均相的条件是有利的。非均相的条件可以加速反应或者减少产物在反应条件下的降解。
相转移催化剂通常用在两种不混溶的溶剂中,反应发生在有机相或界面。有时固-液相转移催化反应也用到碱类,诸如碳酸钾悬浮在反应体系中。
在某些已开发的非均相的反应中原料会随着反应的进行而溶解。某些反应全程都是悬浊液。选择对组分有一定溶解性的溶剂可提高反应效率,如往水相中的反应添加乙醇或者DMSO。某些反应,非均相的条件也可能增加副反应。
酰胺的大规模制备通常用到Schotten-Baumann反应,具体来说,将胺与酰氯或酸酐缩合,再用碱溶液中和生成的酸。如果不加碱,等摩尔量的胺和酰氯反应的理论收率只有50%。如果不加有机溶剂,产物酰胺会析出来并且夹杂原料,所以一般都用有机溶剂。用与水不混溶的有机溶剂可以减少易水解的试剂和产物的降解。
【二氯甲烷中制备酰氯,需要更加仔细的操作(Vilsmeier试剂能溶于二氯甲烷,但反应放热厉害,且产物容易消旋)。DMF不适合制备酰氯,DMF和氯化试剂能形成二甲氨基甲酰氯(DMCC),在μg/mg水平就有动物致癌性】
在pH 8以上进行Schotten-Baumann偶联反应,酰氯容易水解,并可见吖内酯的形成及消旋;而pH<7时,由于胺被质子化了,偶联反应进行得很慢。反应最好的条件是用缓冲剂调pH到8,加酰氯的同时滴加1 M氢氧化钠以维持pH在7~8之间。
一些学术研究使用的溶剂在工业生产中也许并不受欢迎。
具有较低闪点(在该温度下,蒸气能够被引燃)的溶剂会因安全问题而避免使用。易燃溶剂及溶在这些溶剂里面的试剂,如甲基锂的乙醚溶液,会被限制在地面运输。
极性是溶剂的一个关键参数。介电常数能衡量溶剂传导电荷的能力。Gutmann供体数从本质上衡量溶剂分子的路易斯碱的碱性。Hansen溶解度参数考虑了范德华力、偶极作用和氢键,Hildebrand参数则发展了它。Reichardt的π-π*吸收位置漂移的溶剂化显色。
强极性溶剂能稳定极性染料基态的能量,导致更大的π-π*越前。在溶剂中的染料颜色能指示溶解它的单一溶剂或混合溶剂的极性。
选择溶剂的时候,溶剂的沸点很重要。高沸点的溶剂,例如二甲苯,因为将溶剂残留去除到可接受的水平存在潜在的困难,所以很少选择它来分离原料药。高沸点、水溶性溶剂更容易通过萃取除去。
产物富集萃取时,乙酸乙酯被认为是一种比乙酸异丙酯更具反应活性的溶剂。实验室存在的乙酸乙酯含有过氧化物,可以氧化亚砜、胺类和酮类,后者可以得到Beayer-Villiger氧化产物【酮在过氧化物(如过氧化氢、过氧化羧酸等)氧化下得到相应的酯的化学反应。醛可以进行同样的反应,氧化的产物是相应的羧酸】;氧化剂最有可能是过氧乙酸,由乙酸乙酯水解得到的乙醇和空气生成。
乙酸异丙酯比乙酸乙酯更稳定,可与氢氧化钠水溶液共同作用将盐酸盐游离出来。当用乙酸乙酯和2M氢氧化钠处理时,使用碳酸氢钠水溶液就不会发生上述情况。制备硫酸盐时,要将乙酸乙酯改成乙酸异丙酯,因为后者在酸性条件下更难水解。用乙酸乙酯萃取伯胺,形成了一种乙酰胺,产物能萃取到二氯甲烷中。(后面一种情况,反应产物是一种甲氧基乙酰胺,在Sukuzi偶联的碱性条件下,甲氧基乙酰胺会发生部分水解。通过重结晶除去乙酰胺杂质很难。)氨、正丁胺和乙酸乙酯发生乙酰化的速度快于乙酸异丙酯,而萃取时水的存在能加速胺类的乙酰化。一般来说,用乙酸异丙酯萃取比用乙酸乙酯得到的杂质少。
NMP被认为环境友好,但因生殖毒性被重新划入二类溶剂。
2-甲基四氢呋喃在有机金属反应中很有用。购买的2-甲基四氢呋喃含有高达400 μg/mL的BHT作为稳定剂添加的,另外一种则不含添加剂;2-甲基四氢呋喃暴露在空气中生成过氧化合物的速度比四氢呋喃稍快。2-甲基四氢呋喃和HCl反应比四氢呋喃慢。3M的甲基锂溶液,溶剂可以是2-甲基四氢呋喃,也可以是二乙氧基甲烷(DEM)。
甲基乙基酮(MEK)会形成活性过氧化物,引发聚合和其他反应。在氧气存在下,MEK可用于氧化Co(II)到Co(III),是一种很有用的氧化剂。尽管MEK有合适的沸点,能与水形成共沸,也要考虑到它生成过氧化物的能力。
甲基异丁基酮(MIBK)对底层大气中臭氧的形成来说是一种高容量的溶剂,被认为生成大气臭氧的能力比乙酸异丙酯强,因此要避免使用MIBK。
5.2 使用共沸物时选择的溶剂
共沸物是恒定沸点的混合物,有着固定的摩尔组成。共沸物由两种、三种或者更多组分组成,可以是均相或非均相的。重要的共沸物是沸点降低的共沸物,即混合物的沸点比任意组分的沸点都要低。(熟悉的共沸物中,浓盐酸是个例外,形成沸点升高的共沸物。)所有非均相的共沸物的沸点都降低。不同的液体如果沸点接近就可以形成共沸物。许多有机溶剂可以与水形成共沸物,可利用这一性质除水。
共沸物的主要价值在于能有效去除反应混合物中易挥发的组分。共沸除去易挥发组分可以促进反应进行。共沸物有益于分离后处理。六甲基二硅烷(酸催化脱三甲基硅烷保护基的副产物)能和醚类、醇类、乙腈及三甲基硅醇形成共沸物。即使共沸物不能完全除去杂质组分,也能降低沸点。共沸物如果能够回收套用,也是较为经济的溶剂。
当一对共沸物的组成接近1:1时,从其中一种溶剂中分离出另一种溶剂更容易。
通常减压蒸馏时会进一步减少馏出物中较少组分的比例,如乙酸乙酯-水共沸物减压蒸馏过程,这也被称为“破坏型共沸物”。在异丙醇-水共沸物中,没有发现该现象。
5.3 选择溶剂以增加反应速率,减少杂质生成
一般来说,增加溶剂极性的效果取决于原料或中间体中是否有高浓度电荷(电荷/体积)。(有时描述为电荷局部定域较大,而电荷局部定域较小有时称为电荷分散。)极性溶剂优先溶解离子或电荷浓度高的中间体。如果中间体中电荷浓度比原料高,极性溶剂能够稳定中间体和促进其生成,因而加快反应速率。如果中间体的电荷比原料的电荷分散,极性溶剂会稳定原料,降低反应速率。自由基诱导的反应受溶剂极性的影响很小。定量的电荷局部定域/离域模型没有考虑溶剂的其他影响,例如氢键、螯合作用、温度以及反应的浓度。有时,改变溶剂也可改变反应机理。
5.4 溶剂中的杂质和反应溶剂
分子筛是最普遍有效的除水处理方法。规模化生产中,溶剂和设备一般是共沸除水,或填充过量的吸水试剂。
过氧化物可在实验室和放大常见的溶剂中生成,如异丙醇和乙酸乙酯。溶剂暴露在空气和光线中会产生氢过氧化物和其他过氧化物。一般来说,含有氢原子的化合物在自由基反应中易生成过氧化合物,例如叔碳、苄基型碳、烯丙基型碳、醚氧的α-碳、醛和醇。生成过氧化物后,问题就来了。例如过氧化异丙醚会在溶剂瓶口附近析出,或浓缩溶剂时过氧化物会富集。
检查溶剂中过氧化合物的简便检测方法:用水润湿过氧化检测试纸,然后滴一滴溶剂。碘量法滴定是一种定量的方法。BHT(大约250 μg/mL)通常添加到市售的四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃中作为安全措施。放大时,浓缩四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃会添加BHT作为安全措施。蒸出溶剂时,可能会使作为稳定剂的BHT富集,干扰HPLC和其他分析。BHT经氧化可生成黄色的二聚物。
过氧化物除了可能引发安全问题,还能影响反应进程。
放大时还要注意静电的蓄积,带电荷的烃类溶剂通常是很麻烦的。非金属添加剂,例如Statsafe,已经被开发用来减少溶剂的导电性,减少静电释放的风险。一般来说,烃类静电释放的风险比较大,例如庚烷。使用多聚物和胺类的混合物作为添加剂的溶剂生产原料药,添加剂可能会被认为是原料药中的杂质。当加入少量极性溶剂时,例如异丙醇,能减少静电释放的风险。
二氯甲烷的反应活性通常会被忽略。桥头胺类,例如士的宁、奎宁及三乙烯二胺,尤其易与二氯甲烷发生反应,其次是甲基叔胺和仲胺。脯氨酸和二氯甲烷可以制备缩醛胺。由于氯的第二次取代比第一次快得多,吡啶很快形成缩醛胺。类似地,吡啶和二氯甲烷反应形成二吡啶盐,第二次取代比第一次快得多。4-二甲氨基吡啶(DMAP)反应速度是吡啶的7倍。1-羟基苯并三唑(HOBt)是多肽偶联时常用的一种催化剂,能和二氯甲烷反应。硫醇和二氯甲烷反应的活性在相转移催化反应中被忽略。格氏试剂在无水氯化铁和其他离子盐的存在下,能与二氯甲烷发生反应。镍-甜菜碱复合物和二氯甲烷发生二次反应生成手性4-氨基谷氨酸。二氯甲烷甚至能与奥氮平、氯氮平和氧氟沙星反应,他们都有一个N-甲基哌嗪基团。也许二氯甲烷是许多化合物中都包含对称亚甲基二胺的源头。应该充分考虑二氯甲烷与亲核试剂的反应活性。低沸点的二氯甲烷易挥发,不易储存,在使用过程中难以达到挥发性有机化合物排放标准,使其在生产中没有吸引力。
不要长时间储存胺类的二氯甲烷萃取液。亲核性的胺,尤其是奎宁,易和二氯甲烷反应。
四氢呋喃在酸性条件下会反应,生成开环和多聚的副产物。实验室中用甲磺酸代替硫酸就不会生成该副产物,但20 kg规模时,发现有开环副产物。在这个条件下,二甲氧基乙烷优于四氢呋喃。四氢呋喃能和酰氯、酰溴反应。四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃在酸性水溶液下水解速率很慢,可作萃取相。四氢呋喃和二甲氧基乙烷在氯气存在下会聚合放热。反应中使用2 M硼烷-四氢呋喃复合物发生过工业事故。10~50 ℃下,溶于四氢呋喃的硼烷-四氢呋喃复合物产生氢气和硼酸三丁酯,50℃以上降解生成乙硼烷。该试剂推荐在0~5 ℃下储存,在低于35 ℃下反应。
DMF可被酸或碱催化,歧化生成一氧化碳和二甲胺。N-甲基吡咯烷酮和NaH在热力学上是不稳定的。二乙氧基甲烷(DEM)在pH 2时会水解,推荐的反应条件中pH不应低于4.甲基叔丁基醚(MTBE)可在酸催化下加入叔丁醇和异丙烯生成,看起来在酸性条件下足够稳定,可以用于后处理萃取,但40 ℃下能和浓盐酸反应,更高温度下能和硫酸反应。MTBE与亚硫酰胺和溴反应放热。回流MTBE-乙醇制备某乙酯的甲磺酸盐时,叔丁酯从MTBE和乙酯的反应中沉淀出来。若之前的萃取液残留MTBE,酯类的氨甲基化就很慢;副产物是异戊烯胺,由MTBE分解产物产生。硫酸介导的腈水合时,产物常常磺化。加入甲苯利于搅拌,则伯酰胺产率高;该反应条件下部分甲苯会磺化,表现为一种代替牺牲的溶剂。在仲胺存在下,使用甲基异丁基酮(MIBK)保护伯胺。
在无水的酸性条件下使用四氢呋喃时,要考虑开环形成的副产物,生产胺盐最好用其他溶剂。
5.5 水作为溶剂
水中氢甲酰化(加氧合成过程):产物从水相中分离,只需将反应器再充满气体原料。溶于磺酸盐配体的铑催化剂被束缚在水相中,损失的那部分催化剂只有十亿分之一的范围。两相工艺使金属试剂在水相中溶解度很高。基于联苯二酚和邻二氮杂菲的磺化配体也被用于水相偶联反应。
水加速反应
在水面上的Diels-Alder反应及芳香Claisen重排相对于无溶剂反应稍有加速,比使用其他溶剂时快。加速的原因可能是因为氢键,增加了极性、疏水作用和其他性质。非均相条件下,反应自始至终是悬浊液,放大时需要额外小心。预期困难时原料、产物和杂质混在一起,如果放大转化需要加大搅拌,那么得到的是小颗粒,使得过滤和分离更加困难。水作溶剂的条件下,Click反应,水中非酸性条件下生成四氮唑。水可加速Baylis-Hillman反应,加倍4,6-二烯酮的消除。加入少量乙醇或者DMSO可加速水中的反应,这可能是由于它们起到了与表面活性剂类似的作用。
往水中加入各种表面活性剂,可形成微乳液或胶束以促进反应。羟醛反应的表面活性剂,三甲基硅基可作为保护基防止水解。水中的Sukuzi偶联用到聚乙二醇:聚乙二醇可作为表面活性剂或相转移催化剂溶解金属活性组分。表面活性剂可应用于温和的烯烃复分解反应、Sonogashira反应、Heck反应、Suzuki反应、Negishi反应以及胺化反应。
该物质一般认为是安全的(GRAS),无毒,无需处理原料药中残留的相转移催化剂。水中用相转移催化剂催化反应后,产物可萃取到有机相,含相转移催化剂的水相可在下次反应时套用。
水最佳的应用之一是催化极性物质的反应而无需保护基。酶通常能耐受分子中的各种官能团,许多酶能发挥最好活性的前提是介质中至少部分含有水。
水既不是万能的,也不是完美的理想溶剂,即使不需要后处理且廉价。负责任地处理水蒸气和回收套用的费用很大。这些后处理包括反萃挥发性溶剂、活性炭吸附及生物除污,然后再排向城市用水处理装置。此外,如果同时使用有机溶剂后处理,会丧失水中操作的优势。
5.6 溶剂的替代
被认为是廉价“绿色”溶剂
2-甲基四氢呋喃:有机金属试剂的反应、萃取及相转移催化反应
二乙氧基甲烷(DEM)
1,3-丙二醇
1,2-丙二醇:可代替2-甲氧基乙醇,食品级的已用于原料药到药物成品。
甘油:氮杂-Michael反应,作为转移氢化的溶剂和试剂,也可作为还原羰基的溶剂。
当亲脂性的产物单独形成一相时,甘油和丙二醇则显示出其优点。
当反应需要高沸点溶剂时,从产物中分离溶剂就变成一个问题。DW-therm是沸点240℃的三乙氧基硅烷的混合物,用于热环化,该溶剂可蒸馏回收;其他高沸点溶剂(DMSO、1,3,5-三异丙基苯、矿物油及四甲基亚乙基砜)效果不能满意。高沸点、水溶性溶剂便于萃取到水中除去。丙二醇被认为是合理的溶剂,ICH没有对它设置限制。聚乙二醇低毒,可作为轻度泻药,环氧乙烷的小分子衍生物,例如1,4-二氧六环,已知是有毒的。乙二醇和它的代谢产物羟基乙酸和草酸对中枢神经系统、心脏及肾脏有毒性。
二甘醇和丙二醇物理性质相似,二甘醇毒性更大。甲氧基乙醇(或称乙二醇单甲基醚)被禁止或限制使用。[甲氧基乙酸是甲氧基乙醇毒性最大的代谢物。最广泛用来代替甲氧基乙醇的溶剂是1-甲氧基-2-丙醇(PGME)及1-丁氧基-2-乙醇(EGBE)。]
EPA要求生产、进口货使用14种聚乙烯醚类用于“重要的新应用”必须提前90天通知EPA。聚乙烯醚类的清单包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲基醚、三甘醇二甲醚及四乙醇二甲醚(都是二甲基醚),避免使用乙二醇衍生物作为溶剂生产原料药的倒数第二步中间体是明智的。
安全性:二乙二醇二甲醚加热时能和金属钠或金属铝剧烈反应。NaOH介导的二甘醇在200℃下降解酿成过工业事故,估计1,2-二醇的脱水是放热的。源于乙二醇和丙三醇溶剂中的高温反应,应该在反应前先做个实验室危害评估。
碳氟化合物在水中和常规有机溶剂中溶解性都不好,这一性质使其在分离和合成中得到应用。氟化的反向硅胶色谱可以用来纯化氟化原料药。全氟类烃类价格高于传统溶剂,氟化溶剂在合成领域尚未大规模应用。三氟甲苯可以用来替代二氯甲烷,它会和强还原剂发生反应,很少应用于大规模反应。
离子液体因为其沸点较高,能够很好地减少挥发造成的损失,被认为是一种“绿色”溶剂。在合成原料药的最终步骤前好几步的地方使用这些化合物,或许可以避免毒理方面的担忧。
超临界二氧化碳(scCO2)溶解性与正己烷相似。氢气在scCO2中的溶解性要比在传统溶剂中好很多,此外还证实了用于多相催化剂催化的连续非对称氢化的可能性。原料药中痕量的钌可以用scCO2除去,残留的钌会被吸附在反应釜的壁上。scCO2色谱无论是用在分析分离还是制备分离中,都是非常快速和有效的。将晶体暴露在二氧化碳中,会导致晶型转变。限制scCO2应用的主要原因是用于控制压缩和释放二氧化碳的设备的耗费。
5.7 无溶剂反应
在无溶剂反应中,稍过量的液体反应物作溶剂,而产物往往是非晶态的。由于反应过程中不加溶剂,反应的总量很大,这种反应在淬灭的时候,容易产生高温。通过无溶剂反应来优化设计反应时非常有效的,特别是试图提升反应速率,而其他方法效果都不好时。
5.8 总结与展望
溶剂的选择需要综合考虑各种因素,而首要的一点是保证安全。在实验条件下,各组分的理化性质可能比溶剂的极性对反应的影响驱动力更大。当一个溶剂可以与一个比较难以除去的杂质共沸时,可用此溶剂除去这种难除的杂质。一般情况下,需要经过很多筛选实验才能决定哪个溶剂才是某种生产过程中最理想的溶剂。
中文名称
(R)-(+)-1-(2-萘基)乙醇
中文别名
(R)-(+)-α-甲基-2-萘甲醇(R)-(+)-2-(1-羟乙基)萘
英文名称
(+)-2-Naphthyl-1-ethanol
英文别名
(1R)-1-naphthalen-2-ylethanolR-(+)-1-(2-NAPHTHYL)ETHANOL(R)-(+)-ALPHA-METHYL-2-NAPHTHALENEMETHANOL(R)-(+)-α-Methyl-2-naphthalenemethanol(R)-(+)-1-(2-NAPHTHYL)ETHANOL(R)-(+)-1-(2-Naphthyl)ethanol(R)-(+)-2-(1-Hydroxyethyl)naphthalene
CAS号
52193-85-8
上游原料
CAS号
中文名称
93-08-3
2-萘乙酮
544-97-8
二甲基锌
66-99-9
2-萘甲醛
75-24-1
三甲基铝
7228-47-9
1-(2-萘甲酰基
)乙醇
108-22-5
乙酸异丙烯酯
137203-34-0
二(三甲基铝)-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷加合物
下游产品
CAS号
名称
52193-85-8
(R)-(+)-1-(2-萘基)乙醇
更多上下游产品参见:http://baike.molbase.cn/cidian/2493683
1,其制备方法是由乙酸裂解生成的乙酰酮用丙酮吸收,在硫酸或乙酰磺酰乙酸存在下,于67~71℃使之生成乙酸异丙烯酯,经分离提纯后,在500~600℃下经分子重排生成乙酰丙酮,最后分馏提纯得成品。
2,制备乙酰丙酮的较好方法是丙酮在金属钠作用下与乙酸乙酯缩合(见缩合反应),或在三氟化硼作用下与乙酸酐缩合。乙酰丙酮是有机合成的原料,其金属衍生物有些可作为汽油或润滑油的添加剂和农药等。
(1)乙酰丙酮可由三氟化硼存在下,丙酮被乙酸酐酰化制得。
(CH3CO)2O + CH3C(O)CH3 → CH3C(O)CH2C(O)CH3
(2)也可由丙酮和乙酸乙酯缩合制得。
NaOEt + EtO2CCH3 + CH3C(O)CH3 → NaCH3C(O)CHC(O)CH3 + 2 EtOH
NaCH3C(O)CHC(O)CH3 + HCl → CH3C(O)CH2C(O)CH3 + NaCl
3,乙酰丙酮的生产方法
乙酰丙酮可采用不同的工艺路线:丙酮与乙烯酮反应或乙酐与丙酮缩合或丙酮与乙酸乙酯缩合。丙酮与乙烯酮的反应的过程,实际上是以丙酮为原料,经乙烯酮、乙酸异丙烯酯,再经转化而得乙酰丙酮。
普通工艺
工艺过程如下:将含有1/1000二硫化碳的丙酮气化后引入780-800℃的裂化炉,使之生成乙烯酮(或冰醋酸经气化磷酸三乙酯催化剂存在下,以氨为稳定剂,经700℃裂化炉裂解为乙烯酮),乙烯酮用丙酮吸收,在硫酸或乙酰磺酰存在下,于61-71℃使之与乙酸反应生成乙酸异丙烯酯,经分馏提纯后,乙酸异丙稀酯纯度可达93-95%以上。再将乙酸异丙烯酯气化,引入预热至560-570℃转化炉,经分子重排生成乙酰丙酮,经冷凝,分馏提纯得成品。每吨产品消耗丙酮约2700kg。丙酮与乙酸乙酯缩合的过程是在金属钠存在下进行的。
精制方法
乙酰丙酮的精制方法:将约20ml乙酰丙酮粗品溶于80ml苯中,然后与等体积的蒸馏水振荡3h。易溶于水的乙酸分配到水相中,而乙酰丙酮则易溶于苯中。苯相中的乙酰丙酮可直接应用,也可将苯蒸馏除。原料消耗定额:丙酮(工业品,含水<0.5%)2553kg/t、发烟硫酸(以H2SO4计)12kg/t、乙酐(95%)19kg/t、二硫化碳(化学纯)6kg/t。
| ①由溴丙烷水解制丙醇属于取代反应,由丙烯和水反应制丙醇属于加成反应,所以两个反应类型不同,故错误; ②由乙酸和乙醇制乙酸乙酯属于取代反应或酯化反应,由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇属于水解反应或取代反应,两个反应都属于取代反应,故正确; ③3-甲基戊烷有4种类型的氢原子,所以其一氯代物有4种,故正确; ④丙烯中的碳碳双键可以发生加成反应,甲基上的氢原子在光照条件下可以发生取代反应,故正确; ⑤苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但苯能燃烧,所以能发生氧化反应,故错误; ⑥取代反应比较复杂,副产物多,所以氯乙烯在工业上通常用乙炔与氯化氢加成制备,故错误; 故选B. |
1. 了解有机化合物数目众多和异构现象普遍存在的本质原因。
2. 理解基团、官能团、同分异构、同系列等概念。能够识别结构式(结构简式)中各原子的连接次序和方式、基团和官能团。能够辨认同系物和列举异构体。了解烷烃的命名原则。
3. 以一些典型的烃类化合物为例,了解有机化合物的基本碳架结构。掌握各类烃(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃)中各种碳碳键、碳氢键的性质和主要化学反应。
4. 以一些典型的烃类衍生物(乙醇、溴乙烷、苯酚、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、脂肪酸、甘油酯、多羟基醛、氨基酸等)为例,了解官能团在化合物中的作用。掌握各主要官能团的性质和主要化学反应。
5.了解石油化工、农副产品化工、资源综合利用及污染和环保的概念。
6. 了解在生活和生产中常见有机物的性质和用途。
7. 以葡萄糖为例,了解糖类的基本组成和结构,主要性质和用途。
8. 了解蛋白质的基本组成和结构、主要性质和用途。
9. 初步了解重要合成材料的主要品种的主要性质和用途。理解由单体进行聚合反应(加聚和缩聚)生成高分子化合物的简单原理。
10. 通过上述各类化合物的化学反应,掌握有机反应的主要类型。
11. 综合应用各类化合物的不同性质,进行区别、鉴定、分离、提纯或推导未知物的结构简式。组合多个化合物的化学反应,合成具有指定结构简式的产物。
【回归课本】
1.常见有机物之间的转化关系
2.与同分异构体有关的综合脉络
3.有机反应主要类型归纳
下属反应物 涉及官能团或有机物类型 其它注意问题
取代反应 酯水解、卤代、硝化、磺 化、醇成醚、氨基酸成肽、皂化、多糖水解、肽和蛋白质水解等等 烷、苯、醇、羧酸、酯和油脂、卤代烃、氨基酸、糖类、蛋白质等等 卤代反应中卤素单质的消耗量;酯皂化时消耗NaOH的量(酚跟酸形成的酯水解时要特别注意)。
加成反应 氢化、油脂硬化 C=C、C≡C、C=O、苯环 酸和酯中的碳氧双键一般不加成;C=C和C≡C能跟水、卤化氢、氢气、卤素单质等多种试剂反应,但C=O一般只跟氢气、氰化氢等反应。
消去反应 醇分子内脱水卤代烃脱卤化氢 醇、卤代烃等 、 等不能发生消去反应。
氧化反应 有机物燃烧、烯和炔催化氧化、醛的银镜反应、醛氧化成酸等 绝大多数有机物都可发生氧化反应 醇氧化规律;醇和烯都能被氧化成醛;银镜反应、新制氢氧化铜反应中消耗试剂的量;苯的同系物被KMnO4氧化规律。
还原反应 加氢反应、硝基化合物被还原成胺类 烯、炔、芳香烃、醛、酮、硝基化合物等 复杂有机物加氢反应中消耗H2的量。
加聚反应 乙烯型加聚、丁二烯型加聚、不同单烯烃间共聚、单烯烃跟二烯烃共聚 烯烃、二烯烃(有些试题中也会涉及到炔烃等) 由单体判断加聚反应产物;由加聚反应产物判断单体结构。
缩聚反应 酚醛缩合、二元酸跟二元醇的缩聚、氨基酸成肽等 酚、醛、多元酸和多元醇、氨基酸等 加聚反应跟缩聚反应的比较;化学方程式的书写。
4.醇、醛、酸、酯转化关系的延伸
1.羟基官能团可能发生反应类型:取代、消去、酯化、氧化、缩聚、中和反应
正确,取代(醇、酚、羧酸)消去(醇)酯化(醇、羧酸)氧化(醇、酚)缩聚(醇、酚、羧酸)中和反应(羧酸、酚)
2.最简式为CH2O的有机物:甲酸甲酯、麦芽糖、纤维素
错误,麦芽糖和纤维素都不符合
3.分子式为C5H12O2的二元醇,主链碳原子有3个的结构有2种
正确
4.常温下,pH=11的溶液中水电离产生的c(H+)是纯水电离产生的c(H+)的10^4倍
错误,应该是10^(-4)
5.甲烷与氯气在紫外线照射下的反应产物有4种
错误,加上HCl一共5种
6.醇类在一定条件下均能氧化生成醛,醛类在一定条件下均能氧化生成羧酸
错误,醇类在一定条件下不一定能氧化生成醛,但醛类在一定条件下均能氧化生成羧酸
7.CH4O与C3H8O在浓硫酸作用下脱水,最多可得到7种有机产物
正确,6种醚一种烯
8.分子组成为C5H10的烯烃,其可能结构有5种
正确
9.分子式为C8H14O2,且结构中含有六元碳环的酯类物质共有7种
正确
10.等质量甲烷、乙烯、乙炔充分燃烧时,所耗用的氧气的量由多到少
正确,同质量的烃类,H的比例越大燃烧耗氧越多
11.棉花和人造丝的主要成分都是纤维素
正确,棉花、人造丝、人造棉、玻璃纸都是纤维素
12.聚四氟乙烯的化学稳定性较好,其单体是不饱和烃,性质比较活泼
错误,单体是四氟乙烯,不饱和
13.酯的水解产物只可能是酸和醇;四苯甲烷的一硝基取代物有3种
错误,酯的水解产物也可能是酸和酚
14.甲酸脱水可得CO,CO在一定条件下与NaOH反应得HCOONa,故CO是甲酸的酸酐
错误,甲酸的酸酐为:(HCO)2O
15.应用取代、加成、还原、氧化等反应类型均可能在有机物分子中引入羟基
正确,取代(卤代烃),加成(烯烃),还原(醛基),氧化(醛基到酸也是引入-OH)
16.由天然橡胶单体(2-甲基-1,3-丁二烯)与等物质的量溴单质加成反应,有三种可能生成物
正确,1,21,43,4三种加成方法
17.苯中混有己烯,可在加入适量溴水后分液除去
错误,苯和1,2-二溴乙烷可以互溶
18.由2-丙醇与溴化钠、硫酸混合加热,可制得丙烯
错误,会得到2-溴丙烷
19.混在溴乙烷中的乙醇可加入适量氢溴酸除去
正确,取代后分液
20.应用干馏方法可将煤焦油中的苯等芳香族化合物分离出来
错误,应当是分馏
21.甘氨酸与谷氨酸、苯与萘、丙烯酸与油酸、葡萄糖与麦芽糖皆不互为同系物
错误,丙烯酸与油酸为同系物
22.裂化汽油、裂解气、活性炭、粗氨水、石炭酸、CCl4、焦炉气等都能使溴水褪色
正确,裂化汽油、裂解气、焦炉气(加成)活性炭(吸附)、粗氨水(碱反应)、石炭酸(取代)、CCl4(萃取)
23.苯酚既能与烧碱反应,也能与硝酸反应
正确
24.常温下,乙醇、乙二醇、丙三醇、苯酚都能以任意比例与水互溶
错误,苯酚常温难溶于水
25.利用硝酸发生硝化反应的性质,可制得硝基苯、硝化甘油、硝酸纤维
错误,硝化甘油和硝酸纤维是用酯化反应制得的
26.分子式C8H16O2的有机物X,水解生成两种不含支链的直链产物,则符合题意的X有7种
正确,酸+醇的碳数等于酯的碳数
27.1,2-二氯乙烷、1,1-二氯丙烷、一氯苯在NaOH醇溶液中加热分别生成乙炔、丙炔、苯炔
错误,没有苯炔这种东西
28.甲醛加聚生成聚甲醛,乙二醇消去生成环氧乙醚,甲基丙烯酸甲酯缩聚生成有机玻璃
错误,乙二醇取代生成环氧乙醚,甲基丙烯酸甲酯加聚生成有机玻璃
29.甲醛、乙醛、甲酸、甲酸酯、甲酸盐、葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖都能发生银镜反应
错误,蔗糖不是还原性糖,不发生银镜反应
30.乙炔、聚乙炔、乙烯、聚乙烯、甲苯、乙醛、甲酸、乙酸都能使KMnO4(H+)(aq)褪色
错误,聚乙烯、乙酸不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
有机化学知识点总结
1.需水浴加热的反应有:
(1)、银镜反应(2)、乙酸乙酯的水解(3)苯的硝化(4)糖的水解
(5)、酚醛树脂的制取(6)固体溶解度的测定
凡是在不高于100℃的条件下反应,均可用水浴加热,其优点:温度变化平稳,不会大起大落,有利于反应的进行。
2.需用温度计的实验有:
(1)、实验室制乙烯(170℃)(2)、蒸馏(3)、固体溶解度的测定
(4)、乙酸乙酯的水解(70-80℃)(5)、中和热的测定
(6)制硝基苯(50-60℃)
〔说明〕:(1)凡需要准确控制温度者均需用温度计。(2)注意温度计水银球的位置。
3.能与Na反应的有机物有:醇、酚、羧酸等——凡含羟基的化合物。
4.能发生银镜反应的物质有:
醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖——凡含醛基的物质。
5.能使高锰酸钾酸性溶液褪色的物质有:
(1)含有碳碳双键、碳碳叁键的烃和烃的衍生物、苯的同系物
(2)含有羟基的化合物如醇和酚类物质
(3)含有醛基的化合物
(4)具有还原性的无机物(如SO2、FeSO4、KI、HCl、H2O2等)
6.能使溴水褪色的物质有:
(1)含有碳碳双键和碳碳叁键的烃和烃的衍生物(加成)
(2)苯酚等酚类物质(取代)
(3)含醛基物质(氧化)
(4)碱性物质(如NaOH、Na2CO3)(氧化还原――歧化反应)
(5)较强的无机还原剂(如SO2、KI、FeSO4等)(氧化)
(6)有机溶剂(如苯和苯的同系物、四氯甲烷、汽油、已烷等,属于萃取,使水层褪色而有机层呈橙红色。)
7.密度比水大的液体有机物有:溴乙烷、溴苯、硝基苯、四氯化碳等。
8、密度比水小的液体有机物有:烃、大多数酯、一氯烷烃。
9.能发生水解反应的物质有
卤代烃、酯(油脂)、二糖、多糖、蛋白质(肽)、盐。
10.不溶于水的有机物有:
烃、卤代烃、酯、淀粉、纤维素
11.常温下为气体的有机物有:
分子中含有碳原子数小于或等于4的烃(新戊烷例外)、一氯甲烷、甲醛。
12.浓硫酸、加热条件下发生的反应有:
苯及苯的同系物的硝化、磺化、醇的脱水反应、酯化反应、纤维素的水解
13.能被氧化的物质有:
含有碳碳双键或碳碳叁键的不饱和化合物(KMnO4)、苯的同系物、醇、醛、酚。
大多数有机物都可以燃烧,燃烧都是被氧气氧化。
14.显酸性的有机物有:含有酚羟基和羧基的化合物。
15.能使蛋白质变性的物质有:强酸、强碱、重金属盐、甲醛、苯酚、强氧化剂、浓的酒精、双氧水、碘酒、三氯乙酸等。
16.既能与酸又能与碱反应的有机物:具有酸、碱双官能团的有机物(氨基酸、蛋白质等)
17.能与NaOH溶液发生反应的有机物:
(1)酚:
(2)羧酸:
(3)卤代烃(水溶液:水解;醇溶液:消去)
(4)酯:(水解,不加热反应慢,加热反应快)
(5)蛋白质(水解)
18、有明显颜色变化的有机反应:
1.苯酚与三氯化铁溶液反应呈紫色;
2.KMnO4酸性溶液的褪色;
3.溴水的褪色;
4.淀粉遇碘单质变蓝色。
5.蛋白质遇浓硝酸呈黄色(颜色反应)
有机知识点归类
1. 与溴水反应褪色的:烯烃,炔烃,苯酚
2. 与酸性高锰酸钾反应褪色的: :烯烃,炔烃,苯的同系物,醛,苯酚
3. 与新制氢氧化铜浊液反应的: 醛,甲酸,甲酸酯,羧酸(它可发生中和反应)
4. 与金属钠反应的: 醇,酚,羧酸
5. 与氢氧化钠反应的: 酚,羧酸,酯,卤代烃
6. 与碳酸氢钠反应的: 羧酸
7. 需要用温度计控制温度的:制乙烯,石油的蒸馏
8. 需要水浴加热的: 银镜反应、酯的水解反应、糖类的水解
9. 常温下为气体的:含1-4碳原子的烃,一氯甲烷,甲醛
10. 密度比水大且难溶于水的:四氯化碳,溴苯,硝基苯,溴乙烷
11. 密度比水小且难溶于水的:烃,酯
12. 密度比水小且易溶与水的: 含碳原子少的醇,醛,羧酸
13. 可以引入羟基的反应有: 卤代烃的水解,酯的水解,烯烃的水化,醛的氧化和醛的还原
14. 可以生成水的反应有: 取代,氧化,消去
15. 可以发生取代反应的有: 烷烃,环烷烃,苯及其同系物
16. 可以发生加成反应的有: 烯烃,炔烃,芳香族化合物,醛,酮(酸、酯和氨
基酸的羰基不能与氢气加成)
17. 可以发生消去反应的有: 卤代烃,醇
18. 可以发生氧化反应的有: 烯烃,炔烃,苯的同系物,醇,醛,酚
可以发生还原反应的有: 烯烃、炔烃、芳香族化合物,醛,酮
19. 可以发生加聚反应的有: 烯烃
20. 可以发生缩聚反应的有:乙二酸与乙二醇反应、氨基酸、乳酸 等
21. 可以发生水解反应的有: 卤代烃、酯
22.饱和多元醇的通式为:CnH2n+2Ox
23.醇(-CH2OH) → 醛(-CHO) → 羧酸(-COOH)
-2H +O
24.下列各组互为同分异构体:
①单烯与环烷 ②二烯与炔 ③醇与醚 ④醛与酮 ⑤羧酸与酯 ⑥氨基酸与硝基化合物
25.如图所示的1mol有机物最多可以消耗7mol氢氧化钠
中学化学常见物质的颜色
(1)以红色为基色的物质
红 色:Cu Cu2O HgO 红磷 在空气中久置的苯酚
Fe(SCN)3溶液 品红溶液 碱液中的酚酞 酸液中的甲基橙、石蕊
橙红色:浓溴水 溴的CCl4溶液 甲基橙溶液
红棕色:溴蒸气 NO2 Fe2O3
红褐色:Fe(OH)3固体 Fe(OH)3水溶胶
(2)以黄色为基色的物质
黄 色:S AgI Ag3PO4 Ag2CO3 FeS2
FeCl3溶液 工业盐酸(Fe3+) 久置浓硝酸(NO2) 碱液中的甲基橙
天然蛋白质与浓硝酸的颜色反应
Na元素的焰色
淡黄色:Na2O2 AgBr TNT
黄绿色:Cl2 F2 氯水
棕黄色:铜在氯气中燃烧生成的烟 铁在氯气中燃烧生成的烟
(3)以绿色为基色的物质
浅绿色:溶液中的Fe2+ FeSO4 × 7H2O
绿 色:浓CuCl2溶液 Cu2(OH)2CO3 K2MnO4
(4)以蓝色为基色的物质
蓝 色:溶液中的Cu2+ Cu(OH)2 溶液中I2与淀粉的混合物 碱液中的石蕊
浅蓝色:臭氧 液氧
蓝色火焰:S CO H2 CH4 H2S燃烧的火焰
(5)以紫色为基色的物质
KMnO4 (固体紫黑色,溶液紫红色)
I2 (固体紫黑色,碘蒸气紫色;浓碘水褐色 碘的CCl4溶液紫色 碘酒棕褐色)
苯酚遇FeCl3形成紫色溶液
K元素的焰色
(6)黑色固体物质
碳粉 铁粉 ;CuO FeO Fe3O4 MnO2 ;FeS CuS Ag2S PbS Cu2S
(7)白色固体物质
难溶于水和稀酸:AgCl BaSO4
难溶于水但溶于稀酸:Fe(OH)2 Al(OH)3 Mg(OH)2 AgOH(不稳定,易分解); CaCO3 CaSO3 Ca3(PO4)2 CaHPO4 ;BaCO3 BaSO3 ;
Al2O3 ZnO
微溶于水:Ca(OH)2 CaSO4 Ag2SO4 MgCO3
与水反应的氧化物:P2O5 ;Na2O CaO BaO ;MgO
无水CuSO4 硅酸 三溴苯酚
二、有机化学:
1 检验酒精中是否含水 无水CuSO4,变蓝
2 能使溴水褪色的 烯、炔(苯、烷不能)
3 能使KMnO4酸性溶液褪色的 烯、炔(苯、烷不能)
4 能发生加聚反应的 含C=C双键的(如烯)
5 能发生消去反应的是 乙醇(浓硫酸,170℃)
6 能发生酯化反应的是 醇和酸
7 燃烧产生大量黑烟的是 C2H2、C6H6
8 属于天然高分子的是 淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶(油脂、麦芽糖、蔗糖不是)
9 属于三大合成材料的是 塑料、合成橡胶、合成纤维
10 常用来造纸的原料 纤维素
11 常用来制葡萄糖的是 淀粉
12 能发生皂化反应的是 油脂
13 水解生成氨基酸的是 蛋白质
14 水解的最终产物是葡萄糖的是 淀粉、纤维素、麦芽糖
15 能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应的是 乙酸
16 有毒的物质是 甲醇(含在工业酒精中);NaNO2(亚硝酸钠,工业用盐)
17 能与Na反应产生H2的是 含羟基的物质(如乙醇、苯酚)
18 能发生水解的是 酯、油脂、二糖、多糖、蛋白质
19 能还原成醇的是 醛
20 能作植物生长调节剂、水果催熟剂的是 乙烯
21 能作为衡量一个国家石油化工水平的标志的是 乙烯的产量
22 通入过量的CO2溶液变浑浊的 C6H5ONa溶液
23 不能水解的糖 单糖(如葡萄糖)
24 能发生银镜反应的(或与新制的Cu(OH)2共热产生红色沉淀的) 醛、葡萄糖、麦芽糖
25 不溶于水的有机物 液态烃(苯、汽油等)、乙酸乙酯
26 易溶于水的有机物 甘油、乙醇、乙醛、乙酸
27 可用于环境消毒的 苯酚
28 皮肤上沾上苯酚用什么清洗 酒精
29 写出下列分子中含有的官能团的名称、结构简式:乙醇;(2)乙醛;(3)乙酸; (4)硝基苯 (1)羟基—OH (2)醛基—CHO(3) 羧基—COOH (4)硝基—NO2
30 写出下列有机反应类型:(1) 甲烷与氯气光照反应(2) 从乙烯制聚乙烯(3) 乙烯使溴水褪色(4) 从乙醇制乙烯(5) 从乙醛制乙醇(6) 从乙酸制乙酸乙酯(7) 乙酸乙酯与NaOH溶液共热(8) 油脂的硬化(9) 从乙烯制乙醇(10) 从乙醛制乙酸 (1) 取代(2) 加聚(3) 加成(4) 消去(5) 还原(6) 酯化(7) 水解(8) 加成(或还原)(9) 加成(10) 氧化
31 加入浓溴水产生白色沉淀的是 苯酚
32 加入FeCl3溶液显紫色的 苯酚
33 能使蛋白质发生盐析的两种盐 Na2SO4、(NH4)2SO4
34 写出下列通式:(1)烷;(2)烯;(3)炔 (1)CnH2n+2;(2)CnH2n;(3)CnH2n-2