080407羰基反应2

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羰基化合物的反应

羰基化合物的反应

β-不饱和酸的反应。
OO
OO
C6H5CHO + CH3 C O CCH3 CH3COONa C6H5CH=CHCOCCH3 + H2O
C6H5CH=CHCOOH + CH3COOH
5.曼尼赫反应,含活泼 α-H 的化合物和甲醛(有时采用其它醛)及胺(伯或仲 胺)缩合生成 β-氨基(或取代氨基)的羰基化合物(曼尼赫碱)。
NaOH
O CH
+ H2O
HCH=O + CH3CHO (过量 )
无 a-H 羰基活性大
OH
HCHO
(HOCH2)3C-CHO
C(CH2OH)4 + HCOOH
歧化反应
三次羟甲基化
季戊四醇
按碰撞理论,容易理解分子内的羟醛缩合进行得更快。特别重要的是鲁宾逊扩环 反应,它包括麦克尔加成和分子内的羟醛缩合两步:
一个新的双键,称之为加成-消去反应。 1.亚胺和烯胺 含有伯氨基的化合物与醛、酮反应生成亚胺及其衍生物,这些反应是可逆的。
R C O + H NHA
R'
加成
R C
R'
OH
NH A
消去
R C N-A
R'
A:R(胺→亚胺),OH(羟胺→肟),NHC6H5(苯肼→苯腙),NHCONH2(氨 基脲→缩胺脲)。
反应经历了烯醇化、亲核加成及消去(脱去 H2O)三个阶段。醛的缩合反应比酮
容易进行:
稀NaOH
OH
2CH3CHO
CH3CHCH2CHO

CH3CH=CHCHO
Ba(OH)2 2CH3COCH3 20oC
OH H3C C CH2COCH3

高等有机化学第6章羰基化合物的反应精品PPT课件

高等有机化学第6章羰基化合物的反应精品PPT课件

R
H
C2H 5
+
H
OH
Ph
OH
H
C2H 5
H
R
Ph
Ph
H
C 2H 5
HO
H
R
主要产物
Ph
H
C 2H 5
H
OH
R
次要产物35oC源自R主次CH3
2.5 : 1
C6H5
>4 : 1
(CH3)2CH 5 : 1
(CH3)3C
49 : 1
-70oC
R (CH3)3C CH3


499 : 1
5.6 : 1
Cram规则二:当醛或酮的α-碳原子上连有羟基或氨基 等可以和羰基氧原子形成氢键的基团时,试剂将从含氢 键环的空间阻碍较小的一边对羰基进行加成。
Cram规则一:如果醛或酮的α-碳原子上连有三个大
小不同的基团(L、M、S分别代表大、中、小三个
基团)时,其优势构象为羰基键处在两个较小基团
之间的构象,试剂优先从空间阻碍较小的一边进攻
羰基。
O
次要产物
Nu-
M
S
M O S 主要产物
LR LR
Ph
O
H
H
C 2 H 5
H
O
P hH
C 2H 5 1 RMgX 2 H2O
——羰基C=O的吸电子作用使得a-H具有明显的酸性,在碱
性条件下可以离解,生成烯醇负离子,从而成为亲核试剂, 进攻羰基碳或卤代烃,发生亲核加成反应、亲核取代反应。
O CC H
BH2
O CC
O CC
烯 醇 负 离 子
烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定

羰基化合物的亲核加成和取代反应

羰基化合物的亲核加成和取代反应

含C亲核试剂
¯CN
二、羰基的亲核加成
含C亲核试剂 ¯C≡CR
二、羰基的亲核加成
4. 含C亲核试剂 (3) 有机金属试剂 格氏试剂、有机锂试剂等 广泛用于合成各级醇及羧酸等有机物 格氏试剂的应用---由醛酮合成各级醇
格氏试剂的应用---由羧酸衍生物合成醇 格氏试剂的应用---其他
格氏试剂的应用总览
低温和空间位阻作用以及使用不活泼的金属试剂可能将反应控制在酮的阶段
格氏试剂的应用---由醛酮合成各级醇
二、羰基的亲核加成
1
含C亲核试剂
2
Ylide试剂
3
Ylide 试剂是一类化合物,其中两个相邻原子具有完整的八隅体电子构型,而这两个原子却分别带有不同的电荷,典型的ylide 试剂有磷ylide试剂( phosphonium ylide):
影响 1,2- 和 1,4- 加成的因素:
亲核试剂的碱性
Explanation:
-- Direct addition is irreversible (不可逆, strong base) or reversible (可逆, weak base).
-- Conjugated addition is irreversible.
R2NH 经历亲核加成和脱水两个步骤 脱水发生在羰基的a-C上,形成烯胺(enamine)
1
2
R2NH
思考题:写出2-甲基环己酮与仲胺反应的产物
二、羰基的亲核加成
含N亲核试剂 R2NH 反应可逆,经酸水解可得回醛酮。
醛酮可以通过烯胺进行α-烷基化和α-酰基化反应,合成上应用广泛(见第十四章)
二、羰基的亲核加成
二、羰基的亲核加成
含O, S亲核试剂 包括H2O, ROH, RSH和NaHSO3。可逆反应。 H2O(水合反应)

羰基化合物的亲核加成反应

羰基化合物的亲核加成反应

p-MeOC6H4 H
p-NO2C6H4 H
CH3
CH3
C2H5 t-Bu
CH3 CH3
rate
220 110 32.7 182 33 38
32
Substrates rate
O O O O
O Ph Me
48 1000 Why? 7.8 1.17
0.77
16
17
特点: (1)+I,+C 效应使k值减小;-I, -C效应使k值增大; (2)亲核加成反应中,醛比酮更活泼; (3)环酮的k值相差较大
NaHSO3 是一种含硫的亲核试剂
可逆反应
α- 羟基磺酸钠
53
α- 羟基磺酸钠一般为白色晶体,遇酸或碱被分解成 原来的醛酮。(可逆反应)
应用:用于分离提纯醛、脂肪族甲基酮和8个碳原子以下的环酮。 例如:
54
8.2.3 氮原子作为亲核试剂的加成(消除)反应
55
56
加成-消除产物的应用
1)在稀酸中加热水解,重新生成醛、酮。可用于分离、提纯:
68
有人研究了LiAlH4在不同溶剂中的形态 1) 在低浓度的Et2O溶液中,以自由离子的形式存在:
Li+ AlH4而在高浓度的Et2O溶液中,以二聚体的形式存在 :
(LIAlH4)2
2) 在低浓度的THF溶液中,以紧密离子对的形式存在: Li+ ||AlH4-
而在高浓度的THF溶液中,以二聚体的形式存在 : (LIAlH4)2
31
2、Wittig-Horner反应
32
33
34
35
O + Ph3P=CHOCH3
金刚
利用此结构可制醛
CHOCH3 H2O H+

羰基的亲核加成及相关反应

羰基的亲核加成及相关反应
❖ 亲核试剂可从醛(酮)所在平面的上面或下面进攻,新形 成一个手性中心,产物为外消旋体(对映异构体各占 50%)。
亲核试剂从空阻小的一边进攻羰基
❖ 换用仲丁基硼氢化锂,内侧进攻产物99.6%, 外侧产物0.4%
醛酮的简单亲核加成
强酸强碱
❖ 仅限醛、脂肪甲基酮及<8个碳原子的环酮
可极化性及亲核性:
O CH2-CH=CH2
66%
曼尼希(Mannich)反应
具有α-氢的醛酮或其它含活泼氢的化合物与 甲醛及胺(或氨)反应生成含胺甲基的化合 物
COCH3 + CH2O + NH3
COCH2 CH2NH2
酸组分
醛组分 碱组分
曼尼希碱
❖ 活泼氢被胺甲基化后,加热失去氨,生成
αβ-不饱和羰基化合物(PhCOCH=CH2)
醛、酮等)在强碱下可形成α-碳负离子(强亲核
试剂),然后与羰基进行亲核加成反应生成β-羟
基醛(酮)(也称醇醛)
❖ β-羟基醛(酮)脱水生成α,β-不饱和醛酮
羟醛缩合反应
❖ pKa酸式离解常数:
丙烯≈38、乙炔≈25、丙酮≈20
❖ CH3→CH=CH2σ-π超共轭效应及+I效应利于亲电加 成
❖ CH3→CH=O σ-π超共轭效应及+I效应不利于亲核 加成
(C6H5)3P + CH3CH2Br C6H6
(C6H5)3P+CH2CH3Br季 鏻盐
(C6H5)3P+ CH2CH3Br- + C6H5Li
(C6H5)3P=CHCH3 + C6H6+ LiBr Wittig试剂
烃代亚甲基三苯基膦
❖ 季鏻盐酸性较弱,要强碱(C6H6Li)才能夺取其中的 质子

(完整版)羰基的亲核加成及相关反应

(完整版)羰基的亲核加成及相关反应

羰基的亲核加成及相关反应羰基化合物包括醛、酮、羧酸及衍生物和CO 2。

5.1 羰基的结构CO δ+δ-亲电中心羰基碳的活性较大,易被亲核试剂进攻而发生亲核加成反应和亲核取代反应。

5.2 亲核加成反应的历程及影响因素 5.2.1 HCN 的加成 反应为碱催化。

]CN ][CO [k v ->=OH -+HCNCN -+ H 2O快-COδ+δ-CO -CNCOHCN+OH - 反应的平衡位置受电子效应和空间效应的影响。

酮正向反应的趋势较小(空阻大)。

二、亲核加成反应的一般特点 1.反应可以被酸或碱催化酸催化可提高羰基的亲电活性。

CO +H ++OH碱催化提高亲核试剂的亲核性。

NuH +OH --+H 2ONu H ->2.多数醛酮的亲核加成为可逆反应,用于分离与提纯。

5.2.2 影响羰基亲核加成反应活性的因素 一、羰基化合物的结构 1.电子效应羰基碳的正电性越大,亲核加成速度越大,反应活性越大。

羰基碳所连的吸电基(-I ,-C )使其亲核加成反应的活性增加,而供电基(+I ,+C )则使其活性降低。

活泼顺序:ClCHO > HCHO > RCHO > CH 3COR > RCOOR' > RCONR'2 > RCOO --I > +C(+C)(+C,空阻)( +C > -I)(+C)CO RR'活性极低(1)π-π共轭效应(增加其稳定性);(2)+C 效应(降低羰基碳的正电性);(3)加成产物失去共轭能,反应活化能高;(4)产物的张力大幅增加。

2.立体效应CO -sp 2活性:O CHH OC CH 3H OC CH 3CH 3O OC CH 3CH 2CH 2CH 3OC Ph Ph>>>>>二、试剂的亲核性对同一羰基化合物,试剂的亲核性越大,平衡常数越大,亲核加成越容易。

1.带负电荷的亲核试剂比起共轭酸(中性分子)的亲核性强。

羰基化反应条件

羰基化反应条件

羰基化反应条件
羰基化反应是一种常见的化学反应,它是金属或者金属氧化物与羰基(一种有机物)的反应。

常见的羰基化反应用催化剂,如钠,钾,铵等,以及氯化物,如氯化钠,氯化钾,氯化铵等。

其反应条件取决于反应物的类型、量和活性,以及反应体系的温度、压力和pH值。

首先,反应物类型是影响羰基化反应条件的重要因素。

如果缺乏一种特定类型的反应物,则便无法得到反应结果。

其次,金属氧化物和羰基反应需要适量,过多或过少都会影响反应结果,如果金属氧化物过多,反应速率明显减慢,如果羰基过多,则反应结果往往难以控制。

反应物的活性也影响羰基化反应,如果反应物的活性较高,反应结果将更快更明显。

其次,反应体系的温度,压力和pH值也是羰基化反应最重要的影响因素,温度直接影响反应速度,一般情况下,温度越高,反应速度越快,所以通常控制温度以加速反应过程。

压力对羰基化反应也有一定的影响。

压力过低,反应物强度不足而无法形成新化合物。

相反,压力过高将导致反应物发生异常反应。

为了获得最佳的反应结果,pH 值通常要在中性甚至微酸的情况下。

最后,在反应体系中添加不同的催化剂也是影响羰基化反应条件的重要因素。

催化剂有助于加速反应过程,从而获得更佳的结果。

不同的催化剂可以显著提高反应效率,如钠,钾,铵等。

综上所述,羰基化反应条件取决于反应物的类型、量和活性,以及反应体系的温度、压力和pH值,在反应体系中添加催化剂也可以
提高反应结果。

为了获得更佳的羰基化反应结果,应注重这些调节因素,控制反应条件,并在必要时添加催化剂。

丙酮的羰基化反应及催化机理

丙酮的羰基化反应及催化机理

丙酮的羰基化反应及催化机理介绍:丙酮是一种重要的化学品,具有广泛的应用领域,例如合成化学品、溶剂及有机合成反应的中间体。

在这些应用中,丙酮的羰基化反应是必不可少的反应。

本文将对丙酮的羰基化反应及催化机理进行探讨。

一、丙酮的羰基化反应丙酮的羰基化反应是将丙酮转化为丙酮酸或甲基丙烯酸的反应。

通常使用过氧化氢、空气、氧气等氧化剂进行反应。

在这些氧化剂作用下,丙酮先被氧化为β-羟基丙酮,然后再进一步氧化成丙酮酸或甲基丙烯酸。

这个反应是一种较为复杂的氧化反应,需要催化剂来促进反应的进行。

二、常用的催化剂1. 钒酸钒酸被广泛用于丙酮的羰基化反应中,可以有效地促进反应的进行。

钒酸具有高的催化活性和催化稳定性,可以在反应过程中多次重复使用。

2. 铀酸铀酸是一种较为常用的催化剂,在丙酮的羰基化反应中表现出了良好的催化效果。

铀酸具有高的催化活性和化学稳定性,对丙酮的羰基化反应具有显著的促进作用。

3. 碳酸钠碳酸钠是一种便宜而广泛应用的催化剂,在丙酮的羰基化反应中表现出了不错的催化效果。

碳酸钠具有良好的催化性能和化学稳定性,可以有效地促进反应的进行。

三、催化反应机理丙酮的羰基化反应是一个复杂的氧化反应,催化剂在这个反应中扮演着关键的角色。

以下是常见催化剂的反应机理:1. 钒酸钒酸促使丙酮的羰基化反应发生的机理是按以下步骤进行的:首先,丙酮分解为β-羟基丙酮:CH3COCH3 + H2O2 → CH3C(O)CH2OH + H2O然后,β-羟基丙酮被氧化为丙酮酸:CH3C(O)CH2OH + H2O2 → CH3C(O)OH + 2H2O最后,丙酮酸被氧化为甲基丙烯酸:CH3C(O)OH + O2 → CH2=C(CH3)COOH2. 铀酸铀酸促使丙酮的羰基化反应发生的机理是按以下步骤进行的:首先,丙酮的β-羟基被氧化为酮基和水:CH3C(O)CH2OH + 3UO2(NO3)2·6H2O →3UO2(CH3COO)2·6H2O + CO2 + 3H2O然后,酮基被氧化为丙酮酸:2CH3COCH2COOH + UO22+ + H+ → 2CH3CO2H +UO2(CH3COO)2最后,丙酮酸被氧化为甲基丙烯酸:CH3CO2H + O2 → CH2=C(CH3)COOH + H2O3. 碳酸钠碳酸钠的催化机理比较简单,它可以通过两种方式促进丙酮的羰基化反应。

丁辛醇羰基合成工艺原理

丁辛醇羰基合成工艺原理

丁辛醇羰基合成工艺原理
丁辛醇羰基合成工艺原理
一、工艺概述
丁辛醇羰基合成工艺是一种通过氧化反应将丁辛醇转化为丁酮的化学合成方法。

该工艺主要包括氧化反应、分离提纯等步骤。

二、反应原理
该反应的主要原理是利用氧化剂将丁辛醇中的羟基氧化为羰基,生成丁酮。

具体反应方程式如下:
C8H18O + O2 → C8H16O + H2O
三、反应条件
1. 氧化剂:常用的氧化剂有过氧化氢、过硫酸铵等。

2. 催化剂:常用的催化剂有钼酸铵、钒酸铵等。

3. 温度:通常在60-80℃之间进行反应。

4. 反应时间:根据实际情况可调整反应时间,通常为2-4小时。

四、分离提纯
完成反应后,需要对产物进行分离和提纯。

通常采用蒸馏法或萃取法进行分离提纯,得到高纯度的丁酮产物。

五、工艺优点
1. 反应条件温和,反应效率高。

2. 产物纯度高,质量稳定可靠。

3. 工艺流程简单,易于实现工业化生产。

六、工艺应用
丁辛醇羰基合成工艺广泛应用于有机合成、医药制造等领域。

该工艺可以高效地将丁辛醇转化为丁酮,为相关产业提供了重要的原料和技术支持。

080407羰基反应2

080407羰基反应2

The most stereoselective
O [H ]
Reductions
H O H
H O H
H
H
H
H
KBH(s-Bu)3 , 3
:
97
Li in liq. NH3 99
:1
N P h[H ]
H N H P h
H
P h H N H
H
LiBH(s-Bu)3 , 1
:
99
Al/Hg/MeOH, 90
OH
C3H5
C6H11 OR
Chelate
(OR)
Acid
Solv.
OH
C3H5
C6H11 OR
Felkin: RL=OR
Ratio
R = CH2OBn R = CH2OBn R = CH2OBn R = SiMe2(t)Bu
MgBr2 MgBr2 TiCl4 BF3-Et2O
THF (0°)
CH2Cl2 (-20°) CH2Cl2 (-78°) CH2Cl2 (-78°)
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
The Issues Associated with the Reduction Process
Steric Effects: Attack across equatorial C=O face sterically more favorable. Torsional Effects: However, attack across the axial face of the C=O group avoids development of eclipsing interactions in the transition state.(Note the dihedral angle sign changes between reactants & products shown above). These "torsional effects" favor axial attack.

物理有机化学第6章羰基化合物反应

物理有机化学第6章羰基化合物反应

(2) 羧酸及酰卤 Hell-Volhard-Zelinski reaction (HVZ reaction)
五、Aldol加成和Aldol缩合
1. Aldol addition and aldol condensation
O
O
RCHCR
RCH2CR
a nucleophile an electrophile
HH H
t -Bu
OH 80%
2. 开链型醛和酮中若羰基与一个不对称碳原子相 连, 当羰基发生加成反应形成第二个不对称碳原子时,所 生成的两个非对映体产率不相同----Cram规则
Cram规则一:如果醛或酮的α-碳原子上连有三个大 小不同的基团(L、M、S分别代表大、中、小三个 基团)时,其优势构象为羰基键处在两个较小基团 之间的构象,试剂优先从空间阻碍较小的一边进攻 羰基。
——烯醇负离子作为亲核试剂,发生亲核加成的产
物可以脱水缩合形成a, -不饱和羰基化合物;烯醇 负离子还可以与a, -不饱和羰基化合物反应生成1,
5-二羰基化合物。 1, 5-二羰基化合物进一步发生分 子内缩合就形成环状结构。
OH O CCC
- H2O
O CCC
O CC
O
O
加成-缩合
-羟基酮
a, -不饱和酮
O
X-X
H3C C CH2X
-X

比较I和II,由于卤素的吸电子作用,II中连卤素碳 上氢的酸性增强,更容易形成烯醇负离子,反应难以 停留在一卤代阶段,将进一步发生多卤代反应。
如果原料是甲基酮,则将发生进一步反应,并断键 生成卤仿。
OH
OH
H3C C CH2X Ⅱ
O H3C C CH2X

化工工艺学-第四章-羰基化反应

化工工艺学-第四章-羰基化反应

CH3OOC-COOCH3 +4H2 CH2OH CH2OH+2CH3OH
以过渡金属(M)为中心原子的羰基氢化合物,可以被 某种配体(L)所改性,一般形式为HxMy(CO)zLn
HM CO m L HM CO m-1 L CO HM CO m-1 L L HM CO m-2 L2 CO
羰 基 合 成 反 应 类 型
CH CH+CO+H2O CH2 =CHCOOH
在双键或叁键两端的 C原子上分别加上一个 氢和一个羧基,故又 称氢羧基化反应。
③不饱和烃在醇存在下的羰基化(与CO和醇反应)
RCH=CH2 +CO+ROH RCH2CH2COOR CH CH+CO+ROH CH2 =CHCOOR
甲醇的羰化反应
①甲醇羰化合成醋酸
CH3OH+CO CH3COOH
②醋酸甲酯羰化合成醋酐
CH3COOCH3 +CO CH3CO 2 O
③甲醇羰化合成甲酸
CH3OH+CO HCOOCH3 HCOOCH3 +H2O HCOOH+CH3OH
④甲醇羰化氧化合成草酸或乙二醇 1 2CH3OH+2CO+ O2 CH3OOC-COOCH3 +H 2O 2 CH3OOC-COOCH3 +2H2O HOOC-COOH+2CH3OH
聊城大学2013级化工工艺学讲义
•概念:羰基化即羰基合成,指有CO参与的在过渡金属络合物 (主要是羰基化合物)催化剂下,有机化合物分子中引入羰基。 这个反应被命名为羰基合成 (Carbonyl synthesis),也叫Rö elen 反应。 •重要意义:工业上羰基化往往是碳一化学工业部门开发下游产 品的一个重要手段。 •两大类:不饱和化合物的羰化反应和甲醇的羰化反应。

第十讲羰基化合物亲核加成和取代反应共55页

第十讲羰基化合物亲核加成和取代反应共55页

Wednesday, October 09,
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(3)有机金属试剂——格氏试剂的应用示例
Wednesday, October 09,
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4. 含C的亲核试剂
(4)Ylide试剂 ■ Ylide试剂的形成
或写作n-BuLi Wednesday, October 09,
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三、羧酸及其衍生物的亲核取代
6、羧酸衍生物的相互转化一览图
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本讲小结
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近期复习预习
■ 复习巩固第 9、11、12章化学反应部分,完 成相应习题(见学习指导与习题集)
(3)立体化学(了解)
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2. 含O、S的亲核试剂
(1)H2O
可逆
Wednesday, October 09,
100%
水合氯醛
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2. 含O、S的亲核试剂
(2)RO H(缩醛反应)
Wednesday, October 09,
缩醛 缩酮 温州医学院药学院
1,4-
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5. ,-不饱和醛酮的亲核加成(了解)
■ 影响因素——-COR空间位阻,R小—1,2; 大—1,4
位 阻 大
位 阻 小
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三、羧酸及其衍生物的亲核取代
1、反应机理——①碱性介质;②酸性介质


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★★★羰基还原汇总

★★★羰基还原汇总

★★★羰基还原汇总羰基的还原1)催化氢化用Pt,Pb,Ni等作催化剂,醛酮很容易还原成醇;若分子中有C=C,则C=C比C=O更容易被还原.2)用氢化锂铝还原分子中的C=C不被还原;氢化锂铝还能还原酯基等,但三叔丁基氢化锂铝可以选择性还原羰基而不还原酯基3)用硼氢化钠还原与羰基不共轭的C=C不被还原,但有C=O共轭的C=C可被还原;硼氢化钠除还原羰基以外还可以还原酰氯,但不能还原酯基4)用乙硼烷还原乙硼烷除还原羰基以外还可以还原碳碳不饱和键5)酮的双分子还原用活泼金属可将醇还原为频那醇,若分子中有与羰基共轭的C=C,一般是C=C先被还原6)用醇铝还原异丙醇铝是一个选择性很高的醛酮还原剂,异丙醇铝将氢负离子转移给醛酮.使醛酮还原,而自身边成丙酮7)克莱门森Clemmenen还原法醛或酮与锌汞试剂和浓盐酸一起加热,C=O被还原成—CH[size=10.5pt]2—8)Wolff—Kishner—黄鸣龙还原法将醛或酮,氢氧化钠,肼和一缩二乙二醇一同加热,可将C=O还原成—CH[size=10.5pt]2—以上几点的羰基不包括羧基中的羰基羧酸不易被还原,但用LiAlH[size=10.5pt]4 可把羧酸直接还原成醇图片1(在下面)用锂—甲胺还原羧酸可得醛图片2(在下面)NaBH[size=10.5pt]4只能还原醛酮和酰氯不能还原酯,Zn—Hg/浓HCl可将醛酮还原为亚甲基LiAlH[size=10.5pt]4 既可将醛酮还原又可还原酯另:酰氯的一些反应1.酰氯用三叔丁基氢化铝锂在低温下还原得醛2.在Pd/PdSO4催化下,酰氯用氢气还原则生成醛-------称为Rosenmund还原3.酰氯与等摩尔的格式试剂在低温下,特别是无水FeCl3存在下,产物为酮.若格式试剂过量则生成的酮继续反应生成叔醇4.用二烃基酮锂还原得酮5.用有机镉化合物还原也得酮6.用氢化铝锂还原生成醇。

羰基的测定实验报告

羰基的测定实验报告

一、实验目的1. 学习使用碘量法测定羰基含量。

2. 了解羰基在有机化合物中的重要性及其测定方法。

3. 提高实验操作技能,培养严谨的科学态度。

二、实验原理羰基(C=O)是有机化合物中常见的一种官能团,具有氧化还原性质。

在酸性条件下,羰基可以被碘化钾(KI)还原为羧酸,同时碘被氧化为碘酸钾(KIO3)。

通过测定消耗的碘量,可以计算出样品中羰基的含量。

反应方程式如下:R-C=O + 2KI + H2SO4 → R-COOH + I2 + K2SO4 + H2OI2 + 5I- + 6H+ → 3I3-三、实验仪器与试剂1. 仪器:酸式滴定管、锥形瓶、烧杯、电子天平、移液管、容量瓶等。

2. 试剂:碘化钾(KI)、硫酸(H2SO4)、淀粉溶液、待测样品等。

四、实验步骤1. 配制0.01mol/L的碘化钾溶液:称取1.27g碘化钾,溶解于100mL去离子水中,转移至100mL容量瓶中,定容至刻度。

2. 配制0.01mol/L的硫酸溶液:取浓硫酸(ρ=1.84g/mL)5.7mL,缓慢倒入50mL去离子水中,冷却后转移至100mL容量瓶中,定容至刻度。

3. 配制淀粉溶液:称取0.1g可溶性淀粉,溶解于10mL去离子水中,煮沸5min,冷却备用。

4. 样品溶液的制备:准确称取一定量的待测样品,溶解于适量去离子水中,转移至100mL容量瓶中,定容至刻度。

5. 滴定实验:取10mL样品溶液于锥形瓶中,加入10mL硫酸溶液,混匀。

用移液管加入10mL淀粉溶液,摇匀。

逐滴加入碘化钾溶液,直至溶液呈蓝色,且半分钟内不褪色。

6. 计算结果:根据消耗的碘化钾溶液体积,计算样品中羰基的含量。

五、实验结果与讨论1. 实验结果:通过滴定实验,得到样品中羰基的含量为X mg/g。

2. 讨论:本实验采用碘量法测定羰基含量,具有操作简单、结果准确等优点。

但在实验过程中,应严格控制反应条件,避免其他因素的影响。

此外,实验结果受样品纯度、实验操作等因素的影响,应在实际应用中加以注意。

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Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Degree of chelate organization may be regulated by choice of solvent and protecting group
O Me
Me Me OR
LiAlH4 -10 °C
Reaction of Carbonyl Group-2
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Felkin Model
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Addition of Enolate & Enol Nucleophiles
Me MgBr Chelate Model
TBSO
Me Me
OH OCH2OBn
diastereoselection 50 : 1
TBSO
Me
O OCH2OBn
Me-MgBr Chelate Model
TBSO
Me Me
OH OCH2OBn
W. C. Still & Co-workers, Tetrahedron Lett. 1980, 21, 1031
O Me–M
Me OH
HO Me
H
H
Me–Li Me–Ti(OiPr)3 Yb(OYf)3 +Me–Li
35% 6% 18%
H
65% 94% 82%
H Me
O Me–M
H Me
Me OH
HO H
Me
Me
MeMg–Br Me–Ti(OiPr)3 Yb(OYf)3+MeMg–Br
32% 11% 32%
68% 89% 68%
OH Me
R OR
OH Me
R OR
(OR)
Solv. Ratio
Overman Tet Lett. 1982, 23, 2355
R = CH2OBn R = CH2OBn R = SiPh2(t)Bu
THF
Et2O THF
30 : 70 2 : 98 95 : 5
Note that SiPh2(t)Bu group prevents chelation.
H
H
The most stereoselective
O [H]
Reductions
H OH
HO H
H
H
KBH(s-Bu)3 , 3
:
97
Li in liq. NH3 99
:1
NPh [H]
H NHPh
H
PhH
:
99
Al/Hg/MeOH, 90
: 10
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Chelation provides a powerful control element
in carbonyl addition reactions
R R
O
O R
M
Nu-M
R R
Nu
H+
O
O R
M
R R Nu OH
O R
RM OO
R
R
Nu-M
RM OO Nu
R
R
H+
R O
R
OH Nu R
Reviews Reetz, Angew. Chem. Int. Ed. 1984, 23, 556-569 Reetz, Accts. Chem. Res. 1993, 26, 462-468 (pdf)
diastereoselection >100 : 1
path A
O
RL
R
OR
path B
path C
OR
R CO
H
RL
H:
RL
O RO
CR H
H:
RL
MO
O R
CR H
H:
OH
RL
R
OR
Felkin-Anh
OH
RL
R
OR
Anti-Felkin-Anh
OH
RL
R
OR
Chelation model
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Model
Chelate Chelate F-A: RL=OR
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Addition of Carbon Nucleopiles
path A
O
RL
H
OR
OR
H CO
H
RL
Nu
RL
path B
Chelation model
path C
X = OCOPh X = OAc X = NMe2
96 : 4 95 : 5 >99 : 1
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
If chelation is considered……
O Me
Ph X
PhMe2Si–H TFA, 0 °C
OH Me
Ph X
H
H
HO Ph
H
PhMg–Br
51%
PhMg–OTf
27%
PhMg–OTs
15%
PhMg-SO3mesityl 10%
49% 73% 85% 90%
Reetz, Angew. chem. Int. Ed. 1992, 31, 343
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
20 : 80 >99 : 1 >99 : 1 5 : 95
G. Keck & Co-workers, Tetrahedron Lett. 1984, 25, 265
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Chelation model
TBSO
Me
O OCH2OBn
59% 79% 95%
Reetz, Angew. Chem. Int. Ed. 1992, 31, 343
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Enhancing C=O face selectivity by changing the organometal
Enhancing C=O face selectivity by modifying the ligands on a given organometal.
H Me
O PhMgX
H Me
Ph OH
PhMg–Br PhMg–OTs PhMg-SO3Mesityl
41% 21% 5%
HO H
Ph
Me
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
The Issues Associated with the Reduction Process
Steric Effects: Attack across equatorial C=O face sterically more favorable. Torsional Effects: However, attack across the axial face of the C=O group avoids development of eclipsing interactions in the transition state.(Note the dihedral angle sign changes between reactants & products shown above). These "torsional effects" favor axial attack.
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Stereoselective Organometallic Addition Reactions
O R¨CM
H
HC C Li Et MgBr i-Pr MgBr t-Bu MgBr
OH
R
H 12% 47% 82% 100%
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Product Development & Steric Approach Control: Dauben, JACS 1956, 78, 2579
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Shanghai Jaiotong University, Spring 2008
Prediction of Hydrides addition to Carbonyl Group (Reaction)
For "small" hydride reagents such as LiAlH4, torsional effects are felt to be dominant and this explains the predisposition for axial attack. For "large" hydride reagents such as H–BR4, steric effects now are dominant and this explains the predisposition for equatorial attack.
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