羰基化合物
5羰基化合物.
羧酸盐
羧酸盐的羰基吸收位置则有显著变化，羧酸盐离子（-CO2）有 对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别位于～1400cm-1和1610 ～ 1500cm-1处，吸收峰都比较强。
3、酯类化合物
酯类化合物的特征吸收为羰基伸缩振动和C-O-C结构的对称和非对称 伸缩振动，这是酯和其他羰基化合物的主要依据。另外酯的羰基吸收在大多 数情况下不是第一吸收，这与其他羰基化合物羰基是＝吸收为最强吸收不同 。C-O-C结构的对称伸缩振动位于1100cm-1，吸收较弱，而C-O-C非对称 伸缩振动是酯的最特征吸收，通常为第一吸收，位于1210～1160cm-1。
一、紫外光谱
α，β –不饱和醛的π→π*跃迁规律与酮很 相似，只是醛吸收带λmax比相应的酮向蓝 位移5nm。
α，β –不饱和羧酸和酯
α，β –不饱和羧酸和酯的计算方法与α，β –不饱和酮相似，波 长较相应的α，β –不饱和醛、酮蓝移， α，β –不饱和酰胺的λmax低 于相应的羧酸，计算所用参数见下表：
2、羧酸和羧酸盐
羧酸分子由于氢键作用，羧酸通常是以二分子缔合体形式存在 ，只有在测定气体样品或者非极性溶剂的稀溶液时，才能够看到游离 羧酸的特征吸收，另外要看羧酸分子是否离解成为羧酸离子。
游离羧酸的O-H伸缩振动吸收位于～3550cm-1处，由于形成 二聚体，羟基峰向低波数方向位移，在3200～2500cm-1形成宽而 散的峰。游离羧酸的C=O伸缩振动位移～1760cm-1，二聚体位移到 ～1710cm-1。另外羧酸在～920cm-1附近还有一个比较强地方儿 宽峰，这是二分子缔合体O-H非平面摇摆振动吸收，这也是羧酸的特 征峰。
练习2： 六元环α、β不饱和酮基本值 （215） 1个烷基α取代（10） 2个烷基β 取代（2x12） 2个环外双键（2x5） 215+10+2x12+2x5=259nm 258
羰基化合物
O CH3-C-CH2-
O
CH3
C
+ H2O 活性更高！ O d+ d X-X CH3-C-CH2-X + X-
CH2
¸¸×¸¸¸¸ ¸ó ú
O CH3-C-CH2-X
2X2 OH
-
O CH3-C
CX3
OH-
O CH3-C-O- + CHX3
±¸ ¸·
OCH3-C-CX3 OH
O CH3-C-OH + -CX3
R H C O H
半缩醛羟基
+
R C H
OH OR'
+
R'OH
α-羟基醚（半缩醛）
R C H OR' OH
+ H
R C H
OR'
+
HOR'
+
OR'
H2O
缩醛（偕二醇）
4、与水加成：生成偕二醇
H O
H CCl3C
+
HOH
CCl3C OH
OH
三氯乙醛（氯醛）
水合三氯乙醛
5、与格氏试剂（RMgX）加成
(CH3)2CCOOH OH H (CH3 )2CCH2NH2 OH CH2=C-COOH (CH3)2CCN OH
2、与亚硫酸氢钠加成
R δ+ C (CH3) H δ O
-
R C (CH3) H
OH SO3Na
+ HSO3Na
（40%）
α- 羟基磺酸钠
醛、脂肪族甲基酮及八个碳以下的脂环酮
3、与醇加成
CH2OH
· ù × ¸¸¸¸¸ ¸ 1 ¸
羰基化合物：含有羰基（
第八章 醛、酮、醌第一节 醛、酮一、结构、命名1． 结构：羰基化合物：含有羰基（ C=O ）的化合物为羰基化合物。
R 1、R 2均为烷基时，分子称为酮；R 1、R 2有一个或二个为氢分子称为醛。
芳香醛酮：羰基与芳环直接相连的化合物。
醛、酮 脂肪醛酮：羰基与脂肪烃基相连的化合物。
不饱和醛酮：羰基与不饱和烃基相连的化合物。
羰基C 为sp 2杂化，杂化轨道分别与其他的原子形成三个σ键，余下的一个p 轨道与氧的p 轨道形成一个π键。
π键电子云偏向O 、C 上带部分正电荷利于亲核试剂的进攻。
2．命名：⑴ 普通命名法：① 简单醛 烷基+“醛”异丁醛 正十二醛 （月桂醛）② 简单酮：按羰基所连的两个烃基的名称来命名，按顺序规则，简单在前，名称为“甲酮”。
甲（基）乙（基）酮 二乙（基）酮 2-羟基丙醛（α-羟基丙醛） ⑵ 系统命名法：① 基本规则同前面讲过的其他化合物相似。
注意：选主链时，要选含羰基的最长链为主链，编号时从离羰基最近的一端开始编号，名称为“醛”或“酮”。
4-甲基-2-戊酮 3-甲基丁醛 ② 分子中含苯环的，常以苯环作为取代基。
1-苯基-1-丙酮 苯乙酮O R 1CR 2OR 1CR 2¨¨C HOC H CH 3C H 3C HOCH 3(CH 2)10CH 31C H 23C H 34OC2CH 31C H 22C H 24C H 35C3OC H1C H 2CH 33O H OC H1C H 22C H 3CH 34C H 3OC H 31C H 23C H 4CH 35C H 3C2OC1C H 22C H 33O C1C H 32O③ 复杂：2-丁烯醛 4-庚烯-2-酮 二、物理性质：常温下，除甲醛是气体外，，十二个碳原子以下的醛酮是液体，高级的醛酮和芳香酮多为固体。
分子一般具有较大的极性，因此沸点比分子量相近的烃和醚要高，但比相应的醇要低。
醛酮的分子可以与水形成氢键，低级的醛酮（四碳以下的脂肪醛酮）易溶于水，五碳以上的醛酮，微溶或不溶于水中，而易溶于有机溶剂中。
羰基化合物
Wavenumber cm-1
酯
特点：
1.C=O的吸收出现在1750～1725cm-1，吸收强且吸收位置不受氢键的 影响。
2.酯类中C=O在不同极性溶剂中，谱带位置无明显移动。 3.C=O和不饱和键共轭时向低波数移动，但吸收强度几乎不受影响。 4.C-O伸缩振动在1300～1000cm-1，他能与其他的振动产生强烈的耦 合，因此吸收位置变动很大。但是由于他的强度很大，常成为谱图中 最强的吸收，易于判断。
2968.21
2937.82 2876.88
3000
CH3对称伸缩 振动(2876)
CH2反对称伸缩振 动（2926）
2500
2000
1737,C=O伸缩振动 （1750～1725）
Wavenumber cm-1
C-H变形振 动（1460和 1370）
1500
1000
1183.40
C-O伸缩振动
1460.24 1419.43
▪ 物质吸收电磁辐射应满足两个条件：
▪ 1.辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量。
▪ 2.辐射与物质之间有耦合作用（偶极矩改变）。
2020/4/29
酸酐
▪ C=O：有两个吸收峰分别在1820cm-1及1750cm-1，两个吸收 峰的出现是由于两个羰基振动的耦合所致。
▪ 区别： ①线形酸酐两峰强度接近相等，高波数峰仅较低波数峰稍强。 ②环状酸酐低波数峰较高波数峰强。
▪ 配位化学中，羰基化合物指一类含有一氧化碳作为配体的化合物。 见金属羰基化合物。
▪ 无机化学中，羰基化合物可以指一类含有C=O键的化合物。如二 氧化碳，硫化羰等。
2020/4/29
2.羰基类化合物的谱图解析
▪ 2.1羰基化合物在红外IR的吸收特点 ▪
有机化学中的羰基化合物与羰基反应
有机化学中的羰基化合物与羰基反应有机化学中，羰基化合物是一类含有羰基（C=O）官能团的有机化合物。
羰基化合物的存在与其所处的环境密切相关，正是由于羰基反应的存在，有机化学才具备了广泛的应用价值。
本文将介绍羰基化合物的定义和性质，并重点讨论羰基反应的种类和应用。
一、羰基化合物的定义和性质羰基化合物是指含有羰基（C=O）官能团的有机化合物。
根据羰基所连接的碳原子数目的不同，羰基化合物可分为醛、酮、酸和酸酐等多个类别。
在羰基化合物中，C=O键的极性使其具有独特的化学性质，包括亲电性、亲核性和自由基性等。
此外，羰基化合物还表现出与其它官能团的反应活性和选择性等特点，成为有机化学中的重要研究对象。
二、羰基反应的种类1. 加成反应：羰基化合物可通过加成反应与亲核试剂（例如胺、硫醇等）发生反应，形成加成产物。
这类反应常由亲核试剂攻击羰基的碳原子而发生。
举例来说，醛和酮可与水分子发生加成反应，形成相应的醇：RCHO + H2O → RCH(OH)2（醛）RCOR' + H2O → RC(OH)R'（酮）2. 脱水反应：羰基化合物的脱水反应是指羰基与醇等亲核试剂结合，形成酯或酰胺等产物，并伴随着水的生成。
例如，酮与醇反应可以生成醚：RCOR' + ROH → RC(OR')R'（醚）3. 还原反应：羰基还原反应是指羰基化合物与还原剂（如金属氢化物）反应，将羰基还原为相应的醇。
这类反应可通过链转移机制或直接还原机制进行。
举例来说，醛可通过与铝醇盐反应而被还原：RCHO + AlH3 → RCH2OH（醇）4. 氧化反应：羰基氧化反应是指羰基化合物与氧化剂反应，生成相应的羧酸或酮酸等产物。
例如，醇与酸性高锰酸钾反应可生成相应的酮酸：RCOH + KMnO4 → RCOCOOH（酮酸）三、羰基反应的应用羰基反应在有机合成中具有广泛的应用价值。
通过合理选择反应条件和试剂，可以实现羰基化合物的选择性转化，从而合成目标化合物。
羰基化合物概要
(2) 与炔钠加成
=O
+ HC C Na
液 NH3
ONa C CH
H 3O
+
OH C CH
练习
选择适当的原料合成2-甲基-3-戊炔-2-醇。
CH3 H 3C C OH C C CH3
2. 与Wittig试剂加成 Wittig试剂由具有亲核性的三苯基膦及卤代烃为 原料，先 得季鏻盐，再用强碱如苯基锂来处理以除去烷基上的α -氢原子 而制得。
2,2-二甲基丙醛
2,4-戊二烯醛
5-甲基-4-己烯醛
CH 3 -CH-CH CH
3
2 CHO
C 6 H 5 -CH-CHO CH 2
3
CH 3 -C=CHCH CH 3 ,7
O
2 -C-CH 3 2
2 CH 2 -CH-CH
2 CHO
CH 二甲基 H 3C
3
3 甲基丁醛
O苯基丙醛OFra bibliotek6 辛醛
CH 3 CH 2 -C-CH 3 戊酮
= CH CH 3
CH
3
O C CH
+
P(C
6H 5)3 3
=
CH
3
CH
3
+
(C 6 H 5 ) 3 P CH CH
3
CH CH
(C 6 H 5 ) 3 P + RCH
2X
C 6H 6
(C 6 H 5 ) 3 PCH
2R X
C 6 H 5 Li C 6H 6, LiX
(C 6 H 5 ) 3 P
= CHR
Wittig试剂还可以 也叫磷叶立德（ylide）。
O C
_ + (C6H5)3PCHCH3 的形式表示，这种内膦盐
09-羰基化合物(药学专升本陆涛7版)
某酮，主链碳原子的编号从醛基一端或靠近酮基
一端开始，酮基的位置必须用数字标明在酮基之
前，如有侧链，其位次写在酮基位次之前。
CH3
CH3COCH2CHCH3 CH3
4－甲基－2－戊酮
CH3-CH-CH2CH2CHO 4-甲基戊醛
CH3OCH2CH2CH2CHO
4-甲氧基丁醛（γ -甲氧基丁醛）
HCHO
>
RCHO > RCOCH3
>
RCOR'
原因：
(1)电性因素：烷基是给电子基，降低羰 基碳的正电性。 (2)空间因素：烷基的体积比氢大，使醛 中羰基碳周围的空间位阻比甲醛中大。
在脂肪族醛、酮系列中反应活性次序是： （甲醛、脂肪族醛、芳香醛、甲基酮、酮）
HCHO
>
RCHO > RCOCH3
>
d- d+
O H C O R' C H O H
OH 1)RMgX
2)H3O
+
H CH R OH R' CH R OH
伯醇 仲醇
叔醇
R
C
R'
R'
C
R
R''
O (1) H—C—H +
-MgCl
1.乙醚 2.H3O+ (66%)
-CH2OH 伯醇
(2) 1.乙醚 CH3CHCH2CHO + C2H5MgCl 2.H O+ CH3CHCH2CHC2H5 3 CH3 OH CH3 (68%) 仲醇 O CH3 1.n-C3H7MgBr/乙醚 (3) CH3-C-CH3 CH3-C-CH2CH2CH3 + 2.H3O OH 叔醇
第10章羰基化合物
第10章 羰基化合物醛（aldehydes ）和酮（ketones ）都是分子中含有羰基（碳氧双键）的化合物，因此又统称为羰基化合物。
羰基与一个烃基相连的化合物称为醛，与两个烃基相连的称为酮。
O R'C RO HR(H)O羰基 醛 酮醛可以简写为RCHO ，基团—CHO 为醛的官能团，称为醛基，酮可以简写为RCOR ’， 基团—CO —为酮的官能团，称为酮基。
醛和酮是一类非常重要的化合物，这不仅是因为学多化学产品和药物含有醛、酮结构，更重要的是醛、酮能发生许多化学反应，是进行有机合成的重要原料和中间体。
醌（quinone ）类是一类特殊的环状不饱和二酮类化合物。
第一节 醛和酮一、羰基的结构羰基是醛、酮的官能团，它与醛、酮的物理化学性质密切相关。
根据醛、酮分子的结构参数（见表10-1），可以认为羰基碳原子以sp 2杂化状态参与成键，即碳原子以三个sp 2轨道与其它三个原子的轨道重叠形成三个σ键，碳原子上未参加杂化的p 轨道与氧原子上的p 轨道在侧面相互重叠形成一个π键（见图10-1）。
（请在图左边第一幅图中，下半个轨道中着淡灰色，如中间那幅图轨道的颜色）表10-1 醛、酮分子的结构参数醛、酮分子 键长（pm ） 键角（） HCHO C ＝O 120.3 C —H 110.1 ∠HCO 121.7 ∠HCH 116.5 CH 3CHOC ＝O 120.7 C —C 151.5 C —H 110.4∠CCO 123.9 ∠HCO 118.6 ∠CCH 117.5 CH 3COCH 3C ＝O 121.4 C —C 152.0∠CCO 121.4 ∠CCC 117.2δ-+图10-1 羰基的结构由于氧原子的电负性比碳原子大，所以成键处的电子云就不均匀地分布在碳氧原子之间，氧原子处电子云密度较高，带有部分负电荷，而碳原子处的电子云密度较低，带有部分正电荷。
因此醛、酮具有较高的偶极矩（2.3~2.8D ），例如丙醛的偶极矩为2.5D ，并且在物理性质和化学性质上得到反映。
羰基化合物资料.
CH3CH2CHCHO CH3
CH3CHCH2COCH2CH3 CH3
2-甲基丁醛
5-甲基-3-己酮
OO
CH3COCH2COCH3 H C C H
2,4-戊二酮
乙二醛
CH3CH CHCOCH2CH3
4-己烯-3-酮
O
4-甲基环己酮
CHO
CH3O
OH
2-羟基-4-甲氧基苯甲醛
O
CH3
3-甲基-2-环己烯酮
(1) 选择含有羰基的最长碳链作为主链,根据主链 碳原子数命名为“某醛”或“某酮”。
(2) 给主链编号,从靠近羰基一端开始编号。 (3) 书写母体名称,醛总在第一位,不需标出其位次；
酮羰基位于碳链中间，需标明位次。 (4) 标明取代基情况。 (5) 醛酮同时存在，以醛作为母体，酮作为取代基。
实例：
第十章
羰基化合物 （ Carbonyl Compounds ）
O C
羰基
O C R(H) H
醛
O C R R'
酮
第一节 醛酮的结构、分类和命名
一、结构
C σO sp2
键角接近120°
δ+ δ
CO
δ+ δ
CO
羰基碳：sp2杂化；羰基为平面型。 羰基是极性基团具有较大的偶极矩： =2.3—2.8D 。
= = R
++ δ
δ
R δ+ δ
CO ＞
CO
H
R
(B) 空间效应
羰基碳原子连有基团的体积↑，空间位阻↑， 不利于亲核试剂进攻，达到过渡状态所需活 化能↑，故反应活性相对↓。
综上所述，下列醛、酮进行亲核加成的相对活性为：
羰基
羰基C=O的双键的键长约1.22埃。
由于氧的电负性(3.5)大于碳的电负性(2.5)，C=O键的电子云分布偏向于氧原子：
分布示意图
这个特点决定了羰基的极性和化学反应性。
构成羰基的碳原子的另外两个键，可以单键或双键的形式与其他原子或基团相结合而成为种类繁多的羰基化合物。羰基化合物可分为醛酮类和羧酸类两类(R为烷基)：
羰基
[tāng jī]
更多图片(3张)
羰基（tāng jī）(carbonyl group)是由碳和氧两种原子通过双键连接而成的有机官能团（C=O)。是醛，酮，羧酸，羧酸衍羰基化合物指的是一类含有羰基的化合物。
由一个sp2或sp杂化（见杂化轨道）的碳原子与一个氧原子通过双键（见化学键）相结合而成的基团，可以表示为：
醛酮类：R─CH=O醛
R─CO─R酮
羧酸类：R─CO─OH羧酸
R─CO─OR′羧酸酯
R─CO─O─CO─R′酸酐
R─CO─O─O─CO─R′酰基过氧化物
R─CO─NH2酰胺
R─CO─X(X─F、Cl、Br、I)酰卤
R─CH=C=O烯酮
R─N─C─O异氰酸酯
由于碳原子和氧原子的电负性差别，羰基化合物容易与亲核试剂发生亲核加成反应。
羰基的性质很活泼，容易起加成反应，如与氢生成醇。
性质
物理性质：具有强红外吸收。
化学性质：由于氧的强吸电子性，碳原子上易发生亲核加成反应。其它常见化学反应包括：亲核还原反应，羟醛缩合反应。
第九章 羰基化合物
CH3 CH3
Ba(OH)2 O (CH3)2CCH2COCH3
33
C6 H5 CH3
Al[OC(CH3)3]3 O 二 甲 苯 100℃
O
CH3 CH3
H O
+
O
34
CH3 CH3
H O
+
CH3 CH2
OH O H
+
CH2 CH3
OH+ CH3 O H
+
H
- H2O OH O
- H+ O
C6 H5CH2
O
CH3 O
23
O
+
HC(OC2H5)3
OC2H5 OC2H5
+
HCOOC2H5
[
R R
H
O H
OH
OH
]
n
[
R R S S
O C H2
O
]
n
O
+
HS HS
H
+
H2
R
Ni R
24
OH OH C2H5OH O H OEt OEt cold and thin base OEt H
+
KMnO4 OEt H2O O
+ H(R) _ H
H
+
H(R) BrBr
OH Br H(R)
39
Br
H(R)
碱催化的反应机理
O H
slow H(R)
O H(R) C
O H(R) BrBr
B
O Br H(R)
40
反应机理的讨论
酸催化的反应机理 碱催化的反应机理
羰基化合物的性质和衍生物的应用
熔点：羰基化合物 的熔点较高，一般 在100℃以上。
沸点：羰基化合物 的沸点较高，一般 在200℃以上。
颜色：羰基化合物 多为无色或淡黄色 晶体或液体。
还原性：羰基化 合物易被还原为 醇或烃
氧化性：羰基化 合物易被氧化为 羧酸或酮
亲核加成：羰基化 合物可与亲核试剂 发生加成反应
亲电加成：羰基化 合物可与亲电试剂 发生加成反应
羰基化合物可作为生物标记物，用于研究生物大分子的结构和功能。 某些羰基化合物具有抗菌、抗病毒和抗炎等生物活性，可用于药物研发。 羰基化合物可以作为生物探针，用于检测生物体内的代谢过程和信号转导途径。 羰基化合物在生物催化反应中可作为酶的底物或抑制剂，参与生物体内的代谢过程。
PART FOUR
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
羰基化合物的定义：羰基化合物是 指含有羰基（-CO-）的有机化合 物，是碳和氧之间形成的双键。
羰基化合物的性质：羰基化合物具有 多种性质，如还原性、氧化性、亲核 反应和亲电反应等，这些性质决定了 其在化学反应中的应用。
羰基化合物可用于生产 塑料、合成纤维和橡胶 等高分子材料，改善其 性能和加工性能。
羰基化合物在农药和 医药等领域也有广泛 应用，可用于合成各 种药物和农用化学品 。
羰基化合物在药物合成中常作为中间体，用于合成多种药物分子。 某些羰基化合物具有抗菌、抗炎、抗肿瘤等生物活性，可用于药物研发。 羰基化合物可以与胺类反应生成亚胺，亚胺在药物合成中具有重要作用。 羰基化合物还可以用于合成激素类药物，如孕激素和雌激素等。
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羰基的概念
羰基的概念羰基是有机化学中的一个重要官能团，指的是一个碳原子上带有一个双键和一个氧原子的官能基团。
它的结构可以表示为C=O，其中C代表碳原子，O代表氧原子。
羰基是一类非常活泼的官能团，具有许多重要的化学性质和应用。
在有机化学中，羰基化合物的研究和应用十分广泛，对于理解和掌握有机化学具有重要意义。
羰基化合物可以分为两类：醛和酮。
在醛中，羰基位于分子的末端，而在酮中，羰基位于分子的中间。
羰基的存在使得醛和酮具有一系列共性的反应，如亲核加成、氧化还原、亲电取代等。
下面将对羰基化合物的几个重要性质进行介绍。
首先是羰基的亲核加成反应。
由于羰基中的C=O双键极性很强，相对较负的氧原子很容易被亲核试剂攻击，形成C-O键，从而产生亲核加成反应。
例如，醛和酮可以和氨或胺反应，形成相应的酰胺。
此外，它们还可以和醇类反应，形成醚；和水反应，形成醇。
这些反应对于制备和合成有机化合物具有重要意义。
其次是羰基的氧化还原反应。
羰基化合物可以发生氧化还原反应，其中醛可以被氧气氧化为相应的酸，而酮通常不容易被氧化。
一种典型的醛的氧化反应是醛和氧气在存在催化剂时反应，生成相应的酸。
此外，酮也可以被还原为醇，这是一种重要的还原反应。
羰基的氧化还原反应不仅可以用于分析醛和酮的结构，还可以用于有机合成的控制和制备。
另外，羰基化合物还具有亲电取代反应的特性。
由于羰基的C=O双键极性很强，它会吸引亲电试剂的攻击，从而发生亲电取代反应。
这种反应常见于醛和酮中，与许多试剂反应形成相应的取代产物。
例如，在酮中，由于羰基的极性，可以发生烷基化、烯丙基化等取代反应。
这些反应为有机合成提供了重要的途径和方法。
此外，羰基还可以发生氨基、氧化、邻位亲电和亲核取代等不同类型的反应。
这些反应可通过控制反应条件和选择适当的试剂来实现，为有机合成提供了丰富的反应途径。
羰基化合物不仅在有机合成中起到重要作用，也在许多生物体系中发挥着重要功能。
例如，葡萄糖和乙醛就是两种常见的具有羰基官能团的生物分子。
羰基化合物的原理及应用
羰基化合物的原理及应用1. 羰基化合物的定义羰基化合物是指分子中含有羰基（C=O）官能团的有机化合物。
羰基化合物可以分为两类：醛和酮。
醛以及酮化合物的羰基通常与一个碳原子以单键连接。
2. 羰基化合物的原理羰基化合物的羰基是由一个碳原子和一个氧原子组成的，碳原子与氧原子之间通过一个双键连接。
由于氧原子的电负性较高，羰基中的碳原子带有部分正电荷，而氧原子带有部分负电荷。
这种偏离原子键的电荷分布导致了羰基化合物的一些独特性质和反应。
2.1 亲电性羰基碳原子具有部分正电荷，因此它具有较强的亲电性。
这意味着羰基碳原子容易被亲电试剂攻击，发生一系列亲电加成或亲电取代反应。
2.2 亲核性羰基氧原子上的孤对电子使其具有亲核性。
这意味着它可以与亲核试剂发生反应，如亲核取代反应和亲核加成反应。
2.3 共轭体系羰基化合物中的双键和孤对电子能够形成共轭体系。
共轭体系的存在使羰基化合物具有比较稳定的共振结构和特殊的光学性质。
3. 羰基化合物的应用羰基化合物因其独特的性质和反应广泛应用于有机化学领域。
3.1 醛和酮的合成很多醛和酮化合物可以通过羰基化合物的氧化还原反应来合成。
例如，醛和酮可以通过卡宴氢化反应还原羧酸、酯或酰胺生成。
此外，醛和酮还可通过罗氏反应、尼格利斯反应和阴离子加成等反应得到。
3.2 羰基化合物的反应羰基化合物可以参与多种反应，如酸催化的加成反应、亲核取代反应、乳化作用和Michael加成反应等。
这些反应使得羰基化合物在合成有机化合物时发挥重要作用。
3.3 羰基化合物的光学性质由于羰基化合物中的双键和孤对电子能够形成共轭体系，使得羰基化合物具有特殊的光学性质。
许多羰基化合物可以吸收特定波长的光，并发生荧光、磷光和吸收光谱等现象。
这些性质使得羰基化合物在生物化学和材料科学等领域有着广泛的应用。
结论羰基化合物是一类具有特殊性质和反应的有机化合物。
它们的亲电性和亲核性使其参与多种化学反应，提供了合成有机化合物的重要工具。
羰基 的名词解释
羰基的名词解释羰基是有机化合物中的一个功能团，它由一个碳氧双键和一个碳氧单键组成。
羰基通常与碳链相连，形成一种称为羰基化合物的广泛存在的化合物类别。
一、羰基的结构特征羰基的基本结构是一个碳氧双键和一个碳氧单键。
这两个键的存在使得羰基可以在一定程度上保持共振结构。
例如，考虑甲醛（HCHO），它的羰基可以写成两种共振结构：H-C=O和H:C-O。
羰基还可以形成氢键以及与其他原子或基团的化学键。
二、羰基化合物的分类1. 醛醛是一类羰基化合物，其羰基连接到至少一个氢原子。
一些经典的醛包括甲醛，乙醛和丙酮。
醛通常具有强烈的辛辣气味，容易挥发。
2. 酮酮是一类羰基化合物，其羰基连接到两个碳原子。
相比于醛，酮更稳定，不容易氧化。
丙酮就是一种常见的酮。
酮也可以发生与醛类似的反应，如具有亲电性的试剂的加成。
3. 酯酯是一类羰基化合物，其羰基连接到一个氧原子和一个碳原子。
酯通常具有芳香的气味，是许多香精和香料中的主要成分。
酯还常用作溶剂和涂料中的溶剂。
4. 酸羧酸是一类含有羧基的羰基化合物。
羧基是一个羰基和一个氧原子的结合。
羧酸具有弱酸性，并且可以在水中释放出氢离子。
某些羧酸可用作食品添加剂、药物和工业材料。
三、羰基的化学性质羰基具有许多重要的化学性质，因此羰基化合物在有机合成和许多化学反应中起着关键作用。
1. 氧化羰基化合物可以被氧化为羧酸。
一种常用的氧化剂是邻苯二酚/氯化银复合体。
这种氧化剂可以将醇氧化成醛、醛氧化成酸，甚至饱和酮氧化成两个羧酸。
2. 还原醛和酮可以通过还原反应转化为相应的醇。
强还原剂如硼氢化钠（NaBH4）和氢气（H2）在催化剂存在下可以将羰基还原成醇。
3. 加成反应羰基化合物可以发生加成反应，与亲核试剂如水、胺或醇发生反应，生成加成产物。
例如，醛和酮可以与具有亲电性的试剂发生加成反应，生成加成产物。
4. 缩合反应醛和酮可以通过缩合反应形成烯醇或烯醛。
这种反应通常需要碱性条件和高温。
四、羰基在生物体中的作用羰基化合物在生物体中起着重要的作用。
羰基
性质
物理性质
物质结构
化学性质
羰基C=O的双键的键长约1.22埃。由于氧的电负性（3.5）大于碳的电负性（2.5），C=O键的电子云分布偏向 于氧原子：这个特点决定了羰基的极性和活泼的化学反应性。
在羰基簇合物化学中，羰基配体有许多不同的键结模式。大部分常见的羰基配体都是端接配体，但羰基也常 连接2个或3个金属原子，形成μ2或μ3的桥接配体。有时羰基中的碳和氧原子都会参与键结，例如μ3-η就是一 个哈普托数为2，连接3个金属原子的桥接配体。金属中心原子形成反馈π键使M-C键能增强，同时活化了-C-O 键。
羰基还可与氮为中心原子的亲核试剂的加成，如氨及其衍生物。
羰基还与氧为中心原子的亲核试剂的加成，如H2O、ROH等。
制备方法
羰基化合物可以通过氧化剂直接氧化醇进行制备，例如Pfitzner-Moffatt氧化，利用DCC和DMSO作为氧化剂， 将一级醇或二级醇氧化成对应醛或酮的方法 。氧化醇制备
可以通过直接水和炔烃或者直接氧化烯烃等方法来合成醛酮等羰基化合物 。 直接氧化烯烃合成 例如通过傅-克酰基化反应可以使芳香烃和酰卤或酸酐在质子酸或路易斯酸的催化下发生亲电取代生成羰基化 合物 。 苯亲电取代
Байду номын сангаас
沸点：羰基具有偶极矩，增加了分子间的吸引力，沸点比相应相对分子质量的烷烃高，但比醇低。 水溶性：醛酮的氧原子可以与水形成氢键，因此低级醛酮能与水混溶。 羰基的红外光谱在1750~1680 cm⁻¹之间有一个非常强的伸缩振动吸收峰，我们把这一频率范围称为羰基的特 征频率，不同羰基化合物中羰基的伸缩振动吸收位置略有不同 。 在进行金属羰基配合物的分析时，常会使用红外吸收光谱法。在一氧化碳气体，C-O键的振动（一般以νCO 表示）出现在光谱中2143cm-1的位置。νCO的位置和金属和碳之间键结强度呈现负相关的关系。 除了振动的频率外，频谱中νCO的个数也可用来分析配合物的结构，八面体结构旳配合物（如 Cr(CO)6）， 其频谱只有一个νCO。对称性较弱的配合物,其频谱也会比较复杂。 如Fe2(CO)9的光谱中，CO键的振动频率就出现在2082， 2019， 1829cm-1。 在簇合物中也可以用νCO看出CO配基的配位方式。 桥接（μ2）的羰基配体其νCO会比一般端接的羰基配体低100-200cm-1。μ3的羰基配体其νCO会更低。
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1470.88 1359.50
1517.34
1336.49 1286.76
1421.07 1382.92
1109.70
1211.76 1170.42
1071.53 1007.27
838.89 799.97
534.94
678.70 642.60
567.56
455.35 428.75
1000
500
酰卤
▪ 配位化学中，羰基化合物指一类含有一氧化碳作为配体的化合物。 见金属羰基化合物。
▪ 无机化学中，羰基化合物可以指一类含有C=O键的化合物。如二 氧化碳，硫化羰等。
2.羰基类化合物的谱图解析
▪ 2.1羰基化合物在红外IR的吸收特点 ▪
C=O的伸缩振动出现在1850～1660cm-1范围内，常成为红外 谱图中最强的吸收，且在该范围内其他吸收带干扰的可能性较小。
80
70
Transmittance [%]
60
50
CH2变形振 动
C-Cl伸缩振动 （1000～910，峰 形宽大）
CH2对称伸缩 振动（2850）
C=O伸缩振 动（1800）
1801.98
2925，CH2反 对称伸缩振动
2854.46
3500
3000
2500
2000
1500
Wavenumber cm-1
C-O-C伸缩振动：1250 ～ 1000cm-1,有张力环酐移到 910cm-1附近。
邻苯二甲酸酐
3500
Transmittance [%]
40
50
60
70
80
90 100
3603.19
3070.70 3093.33 2930.92
3000
2500
C=O，耦合双峰 （1880～1725)
2000
1987.87 2028.80 1900.16 1827.34
1702.C=O伸缩振动
1584.16 1597.04
1653.54
苯环的骨架振动 （1600～1450）
1203.87
746.01
827.95
苯环单取代面外 变形吸收
1455.92 1311.36
1391.52 1339.18
1288.23
90 100
苯环C-H伸缩振 动（3030附近）
3500
3000
醛氢：C-H伸缩振动， 2820和2720，w～ m,等高双峰
2500
2000
苯环单取代构型 及其泛频带
Wavenumber cm-1
3388.86
3064.26 33008362..1260 2819.85 2850.54
2737.92 2696.06
醛和酮
醛（RCHO）和酮（RCOR）中,均为C=O旁 边连有R基，对吸收波长的改变无较大影响，且为 低宽峰，属于正常的R带。
羧酸 酯 酰卤 酰胺
在羧酸（RCOOH）,酯（RCOOR），酰卤（RCOX）, 酰胺（RCONR）中，C=O旁边连有R基和极性基团，发生
P—π共轭。 影响：
1.形成R带蓝移，在210nm附近 2.同时K带红移。
醛C-H的变形振动在1380cm-1 附近，它的倍频会和自己的伸缩振动 之间发生费米共振。
C=O的伸缩振动： 1720～1710cm-1
区分醛和酮：醛的C-H伸缩振动在 2820cm-1和2720cm-1出现中等强 度的双峰，后者较尖锐。
苯甲醛
Transmittance [%]
40
50
60
70
80
▪ 物质吸收电磁辐射应满足两个条件：
▪ 1.辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量。
▪ 2.辐射与物质之间有耦合作用（偶极矩改变）。
酸酐
▪ C=O：有两个吸收峰分别在1820cm-1及1750cm-1，两个吸 收峰的出现是由于两个羰基振动的耦合所致。
▪ 区别： ①线形酸酐两峰强度接近相等，高波数峰仅较低波数峰稍强。 ②环状酸酐低波数峰较高波数峰强。
1167.35
1072.20 1000.92 1023.31
923.79
688.51
650.13
615.77
451.98
1500
1000
500
羧酸
▪ 游离羧酸（单体）的频率出现在1770～1750cm-1。 ▪ 由于氢键作用而通常以二分子缔合体的形式存在，其吸收峰出
现在1725～1700cm-1附近（氢键使电子云密度平均化，C=O 的双键性减小，因此C=O的频率下降）。 ▪ O-H在羧酸中伸缩振动3200～2500cm-1附近，宽而钝。 ▪ C-O：1300～1100cm-1，他能与其他的振动产生强烈的耦合， 因此吸收位置变动很大。但是由于他的强度很大，常成为谱图 中最强的吸收，易于判断。
②仲胺：单峰
十六酰氯
C-Cl变形振动 （1310～1040）
（CH2)n,n>4面内 摇摆
90 100
1710.42 1466.16
1404.64 1377.59
1297.79 1127.84 953.17 721.97 680.32 569.27 590.33
522.54 475.23 438.30
溶剂效应
含有C=O基团的分子做溶质时，极性溶剂会对溶质的
吸收峰的波长 ，强度，形状可能产生影响。 原因：
1.溶质和溶剂间形成氢键。 2.溶剂的偶极使溶质的极性增强。
因此，在溶解度允许范围内，应选择极性较小的溶剂。
2.4羰基化合物在核磁NMR的吸收特点
C=O双键中的电子云垂直于双键平面，它在外磁场的作用下产 生环流。（磁各向异性效应）
根据诱导效应，由于卤素的电负性较大，使电子云由 氧原子转向双键的中间，增加了C=O键中间的电子云密度， 导致振动频率升高。脂肪族1800cm-1附近，芳香族 1770cm-1附近，常为双峰。
卤素原子的电负性越大，这种诱导效应也越大，使 C=O的振动频率向更高频移动。
C-X伸缩振动：脂肪族1000～910cm -1，峰形宽大； 芳香族1250～1110cm-1，通常分裂为数个峰。
1000
500
40
酯
特点：
1.C=O的吸收出现在1750～1725cm-1，吸收强且吸收位置不受氢 键的影响。
2.酯类中C=O在不同极性溶剂中，谱带位置无明显移动。 3.C=O和不饱和键共轭时向低波数移动，但吸收强度几乎不受影响 耦合，因此吸收位置变动很大。但是由于他的强度很大，常成为谱图 中最强的吸收，易于判断。
注意：饱和六元环内酯的C=O振动吸收带的位置和开链酯的情况相近。
六元环以下的内酯由于环张力的影响，C=O的振动频率随环的减 小而明显升高。
丁酸乙酯
3500
Transmittance [%]
40
50
60
70
80
90 100
CH3反对称伸缩 振动（2960）
3453.70
2968.21
2937.82 2876.88
酰胺
▪C=O：1690～1620cm-1 ▪C-N：1400～1200cm-1 ▪N-H伸缩振动：3540～3125 ▪特点： ①伯胺：强度相近的双峰（伯胺中两个N-H键振动
耦合），相距120cm-1。 变形振动倍频为3020cm-1，马鞍形状。 N-H变形振动：1650～1560cm-1。 N-H面外弯曲振动770～625cm-1，宽而散。
Wavenumber cm-1
1500
C-O伸缩振动 （1300～ 1100）
1000
1418.78 1310.36
1176.44
羧酸中-OH面 外变形振动 （950～900）
919.42 894.43 637.68
803.06
583.11 546.20 423.92 446.68
500
2.2羰基化合物在激光拉曼光谱的特点
c=o的特征频率在1820~1680cm-1
且是极性键，没有对称中心。
对于没有对称中心的分子，其拉曼和红外光谱都是活性的，拉 曼位移和红外吸收峰的频率是相同的，只是对应峰的相对强度不同
而 已。
2.3 羰基化合物在紫外（UV）的吸收特点
C=O的吸收波长在270~350nm，无共轭时，吸收峰很 弱。
C=O是含有n键电子的生色团，吸收能量后发生n电子 的跃迁至高能级，使最大吸收峰波长移至紫外和可见光区 范围。
丁二酸
3500
Transmittance [%]
40
50
60
70
80
90 100
缔合O-H伸缩振动 （3300～ 2500cm-1，宽而 钝）
3047.25 2931.97
2745.92 2651.92
2539.49
2253.97 2134.68
3000
2500
2000
1693cm-1.C=O伸缩振 动（1700cm-1附近）
羰基化合物
目录
▪1.简介
▪2.羰基类化合物的谱图解析 ▪ 2.1红外吸收光谱分析 ▪ 2.2激光拉曼光谱分析 ▪ 2.3紫外吸收光谱分析 ▪ 2.4核磁共振波谱分析
1.简介
▪ 有机化学中，羰基化合物指的是一类含有羰基的化合物。根据环境 的不同，羰基化合物可以指：醛、酮、羧酸及羧酸衍生物（包括酸酐， 酰卤（酰氯），酰胺，酯等）的合称。
1301.64
1253.67
1092.65 1025.05
1046.99
930.56
850.76 793.77 748.84
587.73
424.17
500
醛
酮
饱和醛C=O吸收范围：
1740～1720cm-1