阿摩線上測驗
登入
阿摩線上測驗
登入
學習重點 理解醇類羥基能提供、也能接受氫鍵；低碳醇易溶於水，但有極性不等於帶電荷。 依羥基所接碳連接的碳原子數，區分一、二、三級醇，掌握一級醇生成醛或羧酸、二級醇生成酮、三級醇一般不易氧化。 區分「羥基數目」與「醇的級數」，避免把二元醇誤認為二級醇。 辨識酯、內酯、醯胺及內醯胺，掌握一般酯與醯胺的水解安定性差異。 熟記 pilocarpine 的水解失效與γ-lactone（五員環內酯）有關。 核心觀念 一、醇的羥基：有極性、能形成氫鍵，但通常不帶電 醇的官能基是羥基（R–OH）。氧的電負度較高，使 O–H 鍵具有極性；氧端帶部分負電，氫端帶部分正電。這種部分電荷不等於離子的正式電荷，不能因此說一般醇類是帶電荷的分子。 在一般水溶液及生理條件下，普通醇的羥基主要維持中性形式。因此，就醇官能基本身而言，「低碳醇易溶於水」「可作為氫鍵提供者」「可作為氫鍵接受者」皆正確；「帶有電荷」則不是一般醇類的性質。若分子另含可離子化的胺基或羧基，整個分子是否帶電，須另行判斷。 性質判斷結構上的原因 氫鍵提供者是羥基的 O–H 可提供形成氫鍵的氫 氫鍵接受者是氧原子的孤對電子可接受氫鍵 一般是否帶電通常不帶電普通醇在一般條件下主要以中性形式存在 低碳醇的水溶性易溶於水羥基可與水分子形成氫鍵 醇的水溶性取決於親水羥基與疏水烴基的共同影響。低碳醇的烴基較小，容易與水混合；在羥基數相同、結構相近時，碳鏈增長通常使水溶性下降。羥基增加則通常有利於水溶性，但不能只看羥基數目而忽略整體結構。 二、醇的分級與氧化產物 判斷醇的級數，先找到直接連接 –OH 的碳，再數它直接連接幾個碳原子。重點是羥基所在碳的局部結構，不是整個分子的總碳數，也不是羥基的數目。 類型一般結構羥基碳上的氫一般氧化結果 一級醇R–CH₂OH2 個先生成醛，進一步可生成羧酸 二級醇R–CH(OH)–R′1 個生成酮 三級醇R–C(OH)(R′)–R″0 個一般醇氧化條件下不易氧化 一般醇氧化成羰基化合物時，需移除羥基上的氫及羥基碳上的氫。二級醇的羥基碳具有一個氫，氧化後形成 C=O，且羰基碳兩側都接碳基團，因此產物是酮。 三級醇的羥基碳沒有氫，不能循相同途徑直接形成羰基，因此一般不易氧化。這不代表任何條件下都完全不反應；強烈條件下可能涉及碳骨架斷裂，不能把它當成一般生成酮的反應。 一級醇的氧化產物取決於試劑與反應條件：控制氧化可停在醛，進一步氧化則生成羧酸。二級醇生成的酮，在一般醇氧化條件下較不易繼續氧化，不宜寫成「永遠不能再氧化」。 三、由縮寫結構快速辨認醇的級數 CH₃CH(CH₃)OH：帶 –OH 的中央碳連接兩個甲基，屬二級醇，即異丙醇；氧化生成丙酮 CH₃COCH₃。 (CH₃)₃COH：帶 –OH 的中央碳連接三個甲基，屬三級醇，即第三丁醇；一般條件下不易氧化。 CH₃CH₂OH：羥基碳只連接一個碳，屬一級醇；氧化先生成乙醛，進一步可生成乙酸。 HOCH₂CH₂OH：乙二醇有兩個羥基，但兩端的羥基碳各只連接一個碳，兩處均為一級醇結構，不能因為有兩個羥基就判為二級醇。 「一元、二元」描述羥基數目；「一級、二級、三級」描述羥基碳連接的碳數。乙二醇的一般醇氧化不以生成酮為特徵；多元醇實際生成何種產物，仍須看氧化條件。 四、官能基的水解與安定性 水解是水參與的化學鍵斷裂反應。藥物若在維持活性所需的官能基或環狀結構上發生水解，可能因結構改變而降低或喪失活性。酸、鹼、溫度及酵素等因素，都可能影響水解速度。 官能基辨認方式水解重點 酯 ester含 –C(=O)–O–水解生成羧酸與醇；產物的離子形式依酸鹼條件而定 內酯 lactone酯鍵位於環內，屬環狀酯水解使環打開，生成羥基羧酸或其鹽 醯胺 amide含 –C(=O)–N–一般較相近結構的酯耐水解，但並非不能水解 β-內醯胺 β-lactam四員環醯胺環張力及醯胺共振受限，使其較易受親核攻擊而開環 一般而言，醯胺氮的孤對電子可與羰基共振，降低羰基碳的親電性，因此普通醯胺通常比相近結構的酯安定。但環張力、取代基與反應條件都會改變結果，不能將所有官能基排成絕對固定的水解順序，也不能宣稱所有四員環都最容易水解。 五、Pilocarpine：辨認 γ-內酯是作答關鍵 Pilocarpine 含有咪唑環（imidazole）與γ-內酯環（γ-lactone）。與其水解失效直接相關的是 γ-內酯：環內酯鍵水解後開環，形成 pilocarpic acid，使原有活性喪失。咪唑環不是此處所指的水解失效基團。 名稱官能基類別環大小 β-lactam內醯胺，環內含醯胺氮四員環 β-lactone內酯，環內含酯氧四員環 γ-lactone內酯，環內含酯氧五員環；pilocarpine 所具有的基團 數環大小時，環內的羰基碳與雜原子都要計入，但羰基上位於環外的氧不計入。辨認時先分清 lactone 與 lactam，再判斷 β、γ 所對應的環大小。 常考陷阱 「有極性，所以帶電荷」：錯在混淆部分電荷與正式電荷；普通醇通常是中性分子。 「醇只能提供氫鍵」或「只能接受氫鍵」：一般醇的羥基兼具兩種能力。 「三級醇氧化生成酮」：生成酮的典型起始物是二級醇；三級醇的羥基碳沒有氫。 「有兩個 –OH 就是二級醇」：羥基數目與醇的級數是不同分類，必須分別判斷。 「一級醇氧化一定直接得到羧酸」：控制條件可停在醛；進一步氧化才生成羧酸。 「Pilocarpine 因咪唑環或 β-lactam 水解而失效」：應鎖定五員環的 γ-lactone，勿將內酯與內醯胺混用。 記憶口訣 「一醛再酸、二醇成酮、三級通常不動」：適用於一般醇氧化的判斷。 「羥基能給能收，低碳親水通常中性」：同時記住氫鍵、水溶性與電荷性質。 「內酯看氧，內醯胺看氮；β 四、γ 五」：辨認環狀官能基。 「Pilocarpine：γ 五內酯，水解開環失效」。