醇、醚和胺

醇、醚和胺是带有杂原子的官能团，其氧和氮的孤对电子使其成为氢键供体和受体、弱酸或弱碱，以及多功能的亲核试剂。

Definition

本主题涉及带有羟基（醇）、氧桥（醚）或氨基（胺）官能团的有机化合物的化学及其与相关官能团的相互转化。

Scope

本主题涵盖醇的制备和反应（氧化、取代、脱水、酯形成）、包括环氧化物在内的醚的合成和裂解，以及胺的碱性、亲核性和酰化/烷基化化学。

Core questions

• 杂原子孤对电子如何决定这些基团的酸性、碱性和亲核性？
• 醇如何转化为其他官能团，如卤化物、烯烃和羰基化合物？
• 为什么环氧化物比普通醚的反应性强得多？

Key theories

氢键和杂原子亲核性

氧和氮上的孤对电子使氢键成为可能，决定了这些基团的酸碱行为，并使其在取代和酰化反应中成为有效的亲核试剂。

环氧化物开环反应性

环张力使环氧化物比非环状醚具有更强的亲电性；它们在酸性或碱性条件下以特征性的立体化学进行区域选择性开环。

Mechanisms

醇在C-O键（取代、消除）或氧原子处（酰化、氧化）发生反应；其较差的离去基团能力通常通过质子化或转化为磺酸酯来改善。胺通过氮的孤对电子充当碱和亲核试剂。环氧化物开环在被攻击的碳原子处发生构型翻转，区域选择性由酸性或碱性条件决定。

Clinical relevance

羟基和氨基在药物和生物分子中普遍存在，它们介导水溶性、与靶点的氢键结合以及代谢结合。胺的碱性被用于形成药学上有用的盐。

History

威廉姆逊在19世纪的醚合成以及通过经典官能团转化发展的胺和醇化学，早在现代机理理解之前就确立了这些基团作为核心合成构建单元的地位。

Key figures

• Alexander Williamson
• Victor Grignard

Seminal works

• march2007

Frequently asked questions

为什么胺是碱性的而酰胺不是？

在胺中，氮的孤对电子可以自由接受质子，而在酰胺中，该孤对电子离域到相邻的羰基中，使其可用性大大降低，化合物基本上不具碱性。

为什么醇在取代反应中是较差的离去基团？

氢氧根离子是强碱，因此是较差的离去基团；醇通常在取代反应前通过质子化或转化为甲苯磺酸酯或卤化物来活化。