# 醇类

> 化学 · CIE A-Level
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u14-alcohols/

本子主题涵盖了CIE A-Level有机化学中核心官能团——醇类的命名、分类、制备、关键反应和化学鉴别。我们分解了所有常见的考试反应，并指出了常考易错点。

**先修:** [有机官能团与IUPAC命名法](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u12-organic-nomenclature/); [卤代烷](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u14-halogenoalkanes/)

## 学习目标

- 按照IUPAC规则命名醇类，并根据取代程度对其分类
- 描述实验室和工业制备醇类的常用方法
- 预测醇类燃烧、氧化、取代和消除反应的产物
- 使用化学测试区分不同类别的醇

## 命名与分类

**羟基** — 醇类的特征官能团，连接在饱和sp³杂化碳原子上

*记法:* -OH

*例:* 乙醇（$CH_3CH_2OH$）含有一个羟基

醇的命名规则是将母体烷烃的词尾-e替换为-ol，羟基的位置用放在词尾前的数字标明。含有多个羟基的醇使用-二醇、-三醇等词尾。

**醇的分类** — 醇根据连接羟基的碳原子所结合的烷基数目进行分类

*例:* 1° = 1个烷基，2° = 2个烷基，3° = 3个烷基

**例题:** 将2-甲基-2-丙醇分类为伯醇、仲醇或叔醇

1. 步骤1：确定与羟基相连的碳原子（主链中的第二个碳原子）
2. 步骤2：计算与该碳原子相连的其他碳原子数量：
3. $$(CH_3)_3COH$$
4. 连接羟基的碳原子与3个独立的甲基相连（共3个其他碳原子）
5. 步骤3：结论：3个烷基 = 叔醇（3°）醇

## 醇的制备

CIE考试中常考的醇的制备方法共有四种常见路线：

- 卤代烷与氢氧化钠水溶液发生亲核取代（水解）
- 烯烃在蒸汽和酸催化剂下发生亲电加成（水合），工业制法
- 醛/酮用$NaBH_4$还原为伯醇/仲醇
- 葡萄糖厌氧发酵生产乙醇

**例题:** 写出由乙烯制备乙醇的试剂、条件和产物

1. 步骤1：这是烯烃双键的工业水合反应
2. 步骤2：试剂为乙烯和水蒸汽，反应条件：
3. 温度 = 300°C，压强 = 60-70 atm，催化剂 = 负载在硅胶上的浓$H_3PO_4$
4. $$CH_2=CH_2(g) + H_2O(g) \rightleftharpoons CH_3CH_2OH(g)$$
5. 步骤3：未反应的乙烯会被循环利用以提高乙醇的总产率

> **tip**
>
> 发酵需要厌氧条件、酵母酶和约30°C的温度，这是考试中常见的简答题考点

## 醇的关键反应

醇会发生四类考试常考的核心反应：燃烧、氧化、取代生成卤代烷，以及消除（脱水）生成烯烃。其中氧化是最常考的，产物取决于醇的分类。

**醇的氧化** — 使用酸化重铬酸钾(VI)（$K_2Cr_2O_7$）作为氧化剂，产物取决于醇的类别和反应条件

*例:* 1° → 醛（蒸馏） → 羧酸（回流）；2° → 酮（回流）；3°不发生氧化

**例题:** 当1-丁醇与过量酸化$K_2Cr_2O_7$共热回流时，生成什么产物？

1. 步骤1：1-丁醇是伯醇，羟基位于端基碳原子上
2. 步骤2：与过量氧化剂共热回流会发生完全氧化，生成羧酸
3. $$CH_3CH_2CH_2CH_2OH \xrightarrow[reflux]{H^+ / K_2Cr_2O_7} CH_3CH_2CH_2COOH$$
4. 如果产物生成后立即被蒸馏出来，则会收集到中间产物丁醛
5. 现象：橙色的重铬酸根(VI)被还原为绿色的铬(III)离子

其他关键反应：醇与$PCl_5$、$SOCl_2$或$HCl/ZnCl_2$发生取代，-OH被-Cl取代生成卤代烷。在浓酸催化剂下发生脱水（消除）反应，消除水分子生成烯烃，遵循扎伊采夫规则（取代程度更高的烯烃为主要产物）。

## 醇的化学鉴别

除了其他子主题介绍的光谱法，醇还可以通过简单的化学测试鉴别。羟基的标准测试是与金属钠的反应。

**例题:** 描述使用钠区分乙醇和乙烷的测试

1. 步骤1：向每个测试样品中加入一小块干净的金属钠
2. 步骤2：乙醇含有活性羟基，可与钠反应
3. $$2CH_3CH_2OH + 2Na \rightarrow 2CH_3CH_2ONa + H_2$$
4. 乙醇的结果：观察到氢气产生气泡，钠溶解
5. 乙烷的结果：不发生反应，无可见变化，证明不是醇

> **info**
>
> 酸化重铬酸钾可区分不同类别的醇：伯醇和仲醇使溶液从橙色变为绿色，叔醇无颜色变化

## 常见错误

- **错误做法:** 认为叔醇可以被酸化重铬酸钾氧化
  - 原因: 叔醇的羟基连接碳上没有C-H键，不破坏碳骨架就无法发生氧化
  - 正确做法: 说明标准条件下叔醇不与酸化重铬酸钾(VI)反应
- **错误做法:** 伯醇与过量氧化剂回流时，写出醛作为产物
  - 原因: 与过量氧化剂回流会完全氧化为羧酸；只有立即蒸馏才能收集到醛
  - 正确做法: 伯醇回流条件下产物为羧酸，伯醇蒸馏条件下产物为醛
- **错误做法:** 混淆卤代烷水解和消除的反应条件
  - 原因: 不同条件得到完全不同的产物，这是考试中常见的1-2分题目
  - 正确做法: 氢氧化钠水溶液 = 取代（产物为醇）；氢氧化钠乙醇溶液 = 消除（产物为烯烃）
- **错误做法:** 认为所有醇都能使酸化重铬酸钾从橙色变为绿色
  - 原因: 只有可被氧化的醇会导致颜色变化；叔醇不反应
  - 正确做法: 只有伯醇和仲醇能使酸化重铬酸钾发生橙色到绿色的颜色变化

## 速查表

| 性质 | 伯醇 (1°) | 仲醇 (2°) | 叔醇 (3°) |
| --- | --- | --- | --- |
| OH连接的碳 | 1个其他碳 | 2个其他碳 | 3个其他碳 |
| K₂Cr₂O₇ (蒸馏) | 醛 | 酮 | 不反应 |
| K₂Cr₂O₇ (回流) | 羧酸 | 酮 | 不反应 |
| 与钠反应 | 氢气 + 醇钠 | 氢气 + 醇钠 | 氢气 + 醇钠 |
| 脱水产物 | 遵循扎伊采夫规则 | 遵循扎伊采夫规则 | 遵循扎伊采夫规则 |

## 下一步

醇是一个基础官能团，连接到CIE A-Level几乎所有其他有机化学主题。这里介绍的醇的氧化反应是学习羰基化合物和羧酸的第一步，而醇的取代反应是酯形成的基础。醇也是多步有机合成题的重要考点，这类题目占试卷2和试卷4中拓展问答题分数的很大比例。

- [羰基化合物与羧酸](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u15-overview/)
- [醛和酮](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u15-aldehydes-and-ketones/)
- [羧酸](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u15-carboxylic-acids/)

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