有机化学/醇
醇是一类含有至少一个羟基(-OH) 基团连接到单键烷烃上的化合物。醇的通式为-OH。醇在有机化学中很重要，因为它们可以转化为许多其他类型的化合物，也可以由许多其他类型的化合物转化而来。醇的反应可以分为两类。反应可以断裂R-O键或断裂O-H键。
乙醇（乙醇或谷物酒精）存在于酒精饮料中，化学式为CH3CH2OH。
在烯烃部分，我们已经介绍了几种合成醇的方法。一种是烯烃的硼氢化-氧化反应，另一种是烯烃的氧化汞化-还原反应。但还有许多其他方法可以制备醇。
一种常见的制备醇的来源是羰基化合物。羰基类型（酮、醛、酯等）和反应类型（格氏加成或还原）将决定你将得到的产品。幸运的是，羰基有很多变体，导致产品有很多选择。
主要有两种类型的反应用于由羰基制备醇：格氏加成反应和还原反应。我们将针对每种类型的羰基查看每种类型的反应。
正如我们之前学到的，格氏试剂是由镁金属与烷基卤化物（又称卤代烃）反应制备的。镁原子然后位于烷基和卤素原子之间，其一般反应为
R-X + Mg → R-Mg-X
在我们的例子中，我们将使用格氏试剂中的溴，因为它是一种常见的格氏卤素，并且它将使我们的例子更清晰，而无需使用X。
格氏试剂与羰基（酯除外）反应的一般机理涉及形成一个六元环过渡态。氧的π键攻击邻近的溴化镁，进而从其R基团释放，留下碳正离子。同时，另一个格氏试剂分子的溴化镁离子被碳正离子所攻击，并被夺走其溴化镁离子（使其恢复到格氏试剂的原始状态）。然后，第二个分子的碳正离子可以自由地攻击由于π键空缺而产生的碳负离子，将R基团连接到羰基上。
根据 YouTube 视频“格氏试剂”，来自 R-MgBr 的碳负离子 (R:-) 攻击部分正电荷的羰基碳，将π电子转移到 O 上，O 接受质子，形成醇。
此时，在曾经是羰基的氧原子上有一个溴化镁。来自酸性溶剂的质子很容易取代这个溴化镁离子并使氧质子化，与甲醛反应生成伯醇，与醛反应生成仲醇，与酮反应生成叔醇。
对于酯，机理略有不同。每摩尔酯需要两摩尔格氏试剂。最初，羰基氧上的π键攻击溴化镁离子。这使得碳可以被格氏试剂的R基团攻击。由于碳上连接着两个氧原子提供了一些共振稳定，所以反应的这一部分比较缓慢。然后氧的π键重新形成，排出酯的-O-R基团，然后与溴化镁结合，留下 R-O-MgBr 和酮。R-O-MgBr 从酸性溶液中迅速被质子化，然后酮通过前面描述的机理被格氏试剂攻击。
上图显示了由甲醛与格氏试剂反应合成醇的过程。当甲醛是格氏试剂攻击的目标时，结果是伯醇。
上图显示了由醛与格氏试剂反应合成醇的过程。当醛是格氏试剂攻击的目标时，结果是仲醇。
上图显示了由酮与格氏试剂反应合成醇的过程。当酮是格氏试剂攻击的目标时，结果是叔醇。
上图显示了由酯与格氏试剂反应合成醇的过程。当酯是格氏试剂攻击的目标时，结果是叔醇和伯醇。伯醇总是来自酯的-O-R部分，叔醇是由酯的其他R基团与格氏试剂的R基团组合而成。
我们稍后在学习环氧化合物时会讨论环氧化合物的反应，但现在，我们将简要讨论由环氧化合物合成醇。正如预期的那样，该反应的性质与羰基的反应不同。格氏试剂与环氧化合物的反应是区域选择性的。如果存在的话，格氏试剂会进攻碳氧键的取代最少的一侧。在本例中，一个碳有两个氢，另一个碳有一个氢，因此R基团会进攻有两个氢的碳，断裂与氧的键，然后氧被酸性溶液质子化，留下仲醇和一个连接的碳链。R基团可以是烷基或芳基。
作为格氏试剂的替代方案，也可以使用有机锂试剂。有机锂试剂的反应性稍强，但产生的结果与格氏试剂大致相同，包括由环氧化合物合成。它被称为有机锂替代法。
上图显示了由醛还原合成醇的过程。
上图显示了由酮还原合成醇的过程。
上图显示了由酯还原合成醇的过程。酯可以水解生成醇和羧酸。
上图显示了由羧酸经还原反应合成醇的过程。
按照以下规则用IUPAC命名法命名醇
- 找到包含至少一个OH基团的最长碳链，这是母体。
- 如果有多个OH基团，则寻找包含最多OH基团的链，以及在该链中计算尽可能多碳原子的方法。
- 命名为醇、烷二醇、三醇等。
- 对OH基团进行编号，当存在不同的编号可能性时，使每个基团的编号尽可能小。
- 将所有其他基团视为低优先级取代基（醇/羟基是命名中最高优先级的基团）。
| IUPAC名称 | 俗名 | |
|---|---|---|
| CH3CH2OH | 乙醇 | 乙醇 |
| CH3CH2CH2-OH | 1-丙醇 | 正丙醇 |
| (CH3)2CH-OH | 2-丙醇 | 异丙醇（注意：异丙醇是不正确的。不能混合 并匹配不同体系。） |
| 2-乙基丁烷-1-醇 | 2-乙基丁醇 | |
| 3-甲基-3-戊醇 | ||
| 2,2-二甲基环丙醇 | ||
| 多个OH官能团 | ||
| 1,2-乙二醇 | 乙二醇 | |
| 1,1-乙二醇 | 乙醛水合物 | |
| 1,4-环己二醇 | ||
| （身体脂肪储存的形式） | 1,2,3-丙三醇 | 甘油 |
| -OH可以命名为取代基羟基（羟基烷烃） | ||
| 1,2-二（羟甲基）环己烷 | ||
| 2-（羟甲基）-1,3-丙二醇 | ||
| 找到包含最大数量的碳的最长链 -OH基团 |
||
| 1-（1-羟乙基）-1-甲基环丙烷 | ||
| 2-（1-甲基环丙基）乙醇 | ||
| 2-（2-羟乙基）-2-甲基环丙醇 | ||
| 3-（2-羟乙基）-3-甲基-1,2-环丙二醇 |
在O-H键中，由于氧的电负性，氧会夺取氢的电子，并且氧可以带负电荷（R-O-）。这会导致去质子化，其中氢的原子核（质子）完全离开。这使得-OH基团（以及醇）成为布朗斯特酸。醇是弱酸，甚至比水更弱。乙醇的pKa为15.9，而水的pKa为15.7。醇分子越大，酸性越弱。
另一方面，醇也是弱碱。这似乎是矛盾的——一种物质怎么可能既是酸又是碱呢？然而，确实存在一些物质，它们可以根据具体情况表现出酸性或碱性。这种化合物被称为两性或两性质子。作为布朗斯特碱，-OH基团中的氧原子可以接受质子（氢离子）。这会产生一种带正电荷的物质，称为鎓离子。鎓离子的通式为ROH2+，其中R是任何烷基，即包含碳的物质，范围从-CH3开始。
当O发生去质子化时，结果会形成烷氧基。烷氧基是阴离子。烷氧基的名称基于原始分子。（乙醇=乙氧基，丁醇=丁氧基，等等）由于氧原子上的负电荷，烷氧基是良好的亲核试剂。
R-OH -> H+ + R-O-
在这个方程式中，R-O-是生成的烷氧基，也是R-OH的共轭碱。
醇可以通过与强碱（必须比OH-强）反应或与金属钠或钾反应转化为烷氧基。烷氧基本身是碱性的。烷氧基分子越大，碱性越强。
回想一下，卤代烷可以通过亲核取代反应转化为醇。
卤代烷转化为醇R-X + OH- → R-OH + X- |
这个反应之所以进行是因为X（卤素）是一个好的离去基团，而OH-是一个好的亲核试剂。然而，OH是一个差的离去基团。为了使逆反应进行，OH必须变成一个好的离去基团。这是通过质子化OH，将其转化为H2O+来实现的，H2O+是一个好的离去基团。必须存在H+才能做到这一点。因此，可以与醇反应生成卤代烷的化合物是HBr、HCl和HI。与逆反应一样，此过程可以通过SN2（背面进攻）或SN1（碳正离子中间体）机理发生。
醇到卤代烷的SN2转化R-O-H + H+ + X- → R-O+-H2 + X- → R-X + H2O |
醇到卤代烷的SN1转化R-O-H + H+ + X- → R-O+-H2 + X- → R+ + H2O + X- → R-X + H2O |
如卤代烷章节所述，这两种机理看起来相似，但机理会影响反应速率和产物的立体化学。
有机化学中的氧化总是涉及添加氧原子（或其他高电负性元素，如硫或氮）或去除氢原子。每当一个分子被氧化时，另一个分子必须被还原。因此，这些反应需要一种可以被还原的化合物。这些化合物通常是无机的。它们被称为氧化剂。
关于醇，氧化剂可以是强氧化剂或弱氧化剂。弱氧化剂能够将伯醇氧化为醛，将仲醇氧化为酮。因此，R-OH（醇）官能团在去除一个氢原子后变为R=O（羰基）。强氧化剂会进一步将醛氧化为羧酸（COOH）。叔醇不能被氧化。
重铬酸（H2CrO4）就是一个强氧化剂的例子。一些弱氧化剂的例子包括吡啶氯铬酸（PCC）（C5H6NCrO3Cl）和吡啶二铬酸（PDC）。