有機化學、9.醇

 9.醇   alcohol

醇-OH：sp3，O上的l.p.可當鹼，分子間氫鍵溶水、可產酸性質子氫

醇同OH數量分支越多、沸點越低；OH多則沸點高(氫鍵)    ；拉電子少、R基多 : 酸性小

親水基-O-越多，碳數越少，溶解度越高   -O-C-O-   > C-C-C-O-C-O- > C-C-OH

           *酸性: H2SO4 > COOH (C=O共振拉) > 鹵-R-OH > 1級OH > 3級OH > 炔 >烯 >烷   

           *OH可擔任弱酸或弱鹼，有C-H也可進行氧化反應       (靠拔H > O-的離子穩定度比

  可以用 RX； TsCl 、H-Nu；SN1/2 把OH轉成X、Nu、OH2+等好離去基；

  或用強鹼 (-NaNH2-NaH-RMgX ) E1/2拔走H，得R-O-強親核

醇鹵化反應：R-OH+HX→RX+H2O   (R-OH視為鹼，故HX越酸越快HI >HBr >HCl (ZnCl2輔助)

       易形成R+的OH反應較快，3級醇> 2級醇> CH3 >1級醇        Cl難形成
      *，3級(2級醇)走SN1 ；沒B分支的1級醇走SN2 ，SN1鹵素會重排到穩定三級碳或平衡位

R-OH與PX3可以改善重排，加入的不親核鹼可中和酸性生成物，轉成R-LVG

 *如NaI、NaN3  走SN2，產物插上鹵素立體翻轉 (入紙面變出紙面)     *TsCl / pyridine SN2翻轉

  *CX4 / PPh3也可接成RX + O=PPh3，SN2，產物立體化學翻轉 

R-OH與 TsCl、MsSO2Cl (O=S=O與鹵素的基團)反應，OH接成-OTs (H與鹵素離開，不翻轉)

      OTs可以還原插滿H或由tBuOK消去形成C=C，或以NaI、NaN3、I-  插上翻轉鹵素

光延反應（Mitsunobu反應）：與親核反應，類似SN2，如OH接掌性中心，產物立體翻轉

                     R-OH  + Nu-H → PPh3 / DEAD  → R-Nu (翻轉)+  H-DEAD   +  O=PPh3

醇脫水(大多E1)：需高溫(180度up)有利消去，有分支E1，沒分支E1/2，產物重排多取代

                硫酸   H2SO4，三級醇不用高溫，反應速度 3 > 2 > 1   *重排不架橋頭碳

                     *二、三級醇只會E1，C=C，如旁邊有-O-環會攻擊O~OH+開環

                     *一級相對低溫會SN2， H2SO4將兩個醇脫水 (合環)，形成對稱醚   R-O-R

       

     *Na-OEt會E2消去(SN2產物)反向共平面的 -X  -H，形成雙鍵；小鹼得少取代，

     *Na-OEt的SNAc轉酯反應插回OH

鄰二醇重排(Pinacol重排)：鄰二醇遇酸  > 產生 OH 與C+   重排成 ketone ( R C=O  )

               其中一個OH 接受一個質子後脫去水，形成碳正離子；發生1,2-重排

                基團轉移過去，另一個OH脫去H往下形成C=O

        *有多餘鍵的環可能遇酸性，重排擴大環，3C~4C  / 5C~6C   ~最穩位 =O在環上

*常見：mCPBA把C=C拆成三角O環再轉成OH與C+，再重排

*旁接一級胺的OH也可與HNO2生成C=O  (同上機理

OH當成Nu-拔掉H：利用強鹼或鹼金NaH、NaNH2，拔掉OH的H產生醇陰離子 R-O-

                                   醇陰離子 R-O-加一級RX ，SN2直接接上R

                                   醇陰離子 R-O-加二、三級RX ，E2趕走RX的H與X，RX變C=C

                                    Ar-X或vinyl-X則不反應

*OH與鹵素可能背面攻擊合環。     * 1A金屬會直接氧化還原ROH，得RONa與H2

 醇轉酯反應(Transesterification)：脂或酸加醇，形成另一種酯

OH氧化：醇C-OH，DMSO (CO)2Cl2 / Et3N 氧化成醛H-C=O，含水時氧化成酸HO-C=O

                KMnO4；H2CrO4  / H2O 可直接插上=O氧化成酸HO-C=O

                Zn Cu ；Et3N ； K2Cr2O7 拔走H形成C=O   ；Na2Cr2O7 插滿C=O

            *含水時一級醇氧化成酸；不含水時一級醇氧化成醛

             二級醇只氧化成酮  R-C=O 

             三級醇不氧化   (除非高溫高壓

            *MnO2 只氧化benzyl的二級醇~C=O， 不氧化末端OH

            *HIO4 氧化切斷 HO-C-C-OH，產物為兩個醛H-C=O (但環對側不能有同向大立障)

Moffatt氧化反應：二甲基亞碸( DMSO 與脫水劑P/DCC碳二亞胺，將一、二級醇氧化為醛或酮

                            R2CHOH →  (CH3)2SO   + (CyN)2C →  (CH3)2S + (CyNH)2CO + R2C=O

                            PCC/CH2Cl2  將一級醇氧化為C=O

    

                 *一級醇 DMSO DCC 變醛 HC=O，二級醇變酮 RC=O，三級醇不反應

戴斯馬丁氧化反應DM：利用DMP將-OH轉成C=O，只轉一個

醇氧化選擇性：優先選allylic (C=C-C-OH)、benz-C-OH 位置氧化成C=O

                            如果OH插在苯上，降芳香性，插成C=O

醇氧化切斷：  HIO4過碘酸可以切斷二元醇 HO-C-C-OH成為兩個C=O

                            *兩個OH必須同向，並連兩個C，(中間物是五元環

       

醇合成：

            一級鹵烷C-X，不E2消去，可直接用OH- (強鹼強親核) 走SN2得C-OH

        二三級鹵烷有B-H，防E2必須兩步，先接上OAc-，再水解生醇

    

    烯類 H+    H2O，OH接高級碳，可能重排；   或電子轉移的C+接上H2O的OH

    烯類 Hg(OAc)2 H2o / NaBH4，OH接高級碳，不重排

    烯類 BH3 THF / NaOH H2O2，OH接低級碳，同向加成

    醚類R-O-不與鹼反應，但可與酸反應 HX，H+先接上O，X-再拔除一邊得R-OH

    環狀醚(三角)，被酸開環時背後攻擊，產物trans，且O-優先接低級碳再接H+

                                Cl-會優先攻擊3級 > 1級 >2級碳

         [ mCPBA： C=C~三角醚 ]

     環狀醚(三角)，在鹼(H3O+ NaN3)中開環時，Nu-接低級碳，O-反而優先接高級碳再接H+

環狀烯:  OsO4 同向加成，C=C拆開接OH；mCPBA / H3O+ 反向加成C=C拆開接OH

  X-C=O，通過Ni催化氫化，拆C=O，拔X，接上OH與H

*酚類( benz-OH )製作： benz-三級碳 加  O2 (熱)  / H3O+   > 三級碳先接上O-OH

                                               H3O+的H+進攻，O轉移，產出benz-OH與 酮  R R-C=O 

Na/ THF ROH 能將C=O還原成C-OH；Benz-Mg ；H+  一次還原兩個將C-C接上

                *共軛烯酮如果沒給質子氫，反應會停在中間物，不會還原

R-MgBr + 含O三元環/ H3O+   > R-C-C-OH

R-Li、R-MgX 格氏試劑將C=O還原成R-C-OMgBr，再以H3O+攻擊O，產物R-C-OH

R-CuLi則只能還原X-C=O，產物R-C=O

            

     *R-MgX 格氏將C三N還原兩次 ：C=NMgBr (不穩，被H3O+拆成C=O或格氏拆 > 3級醇

     *R-MgX 格氏也會還原兩次O=C-O，先拆去單鍵C-O再還原C=O，產物 > 3級醇

LiAIH4與NaBH4  都能將C=O還原成C-OH，C上有多接鹵素或O/OR會攻擊兩次

                    *常用還原劑，但NaBH4無法還原酸COOH 的  C=O

                    *如果是O=C-C-X會走Williamson合成，O-與C+合成環狀醚

                   *如果是BH3 / THF 則能選擇性的將酸還原成一級醇

 * (Pr)3SiCl / Et3N趕走H為-O插上保護基TBS，Bu4N+F- / H2O 趕走保護基TBS 插回-OH

威廉姆遜合成醚 （Williamson合成）：醇鈉或酚鈉 加 鹵代烴/鹼性，SN2，生成醚 R-O-R

             KOH或 NaH， 攻擊醇R-OH， 形成  RO-   攻擊 R'-X (翻轉)    Na+X-離去，環ROR'

*若環上有O，外接-OH，H+會先攻擊O開環，重排，再攻擊OH脫水

mCPBA：間氯過氧苯甲酸，有機常用氧化劑，插上O

8.芳香族 ↼   9.醇   ⇀  10.醚、酚