不饱和醛酮、取代醛酮
α, β不饱和醛酮
SO3Na
O R CH CH C H(R,)
N H
O
RCH
N
CH2 C
H(R,)
O
+
HCN
(C2H5)3Al
O CN
85%
(2)和金属有机化合物反应
1.R2CuLi, RMgX,RLi
2.1,4-加成和1,2-加成均有,取决于羰基旁边的基团大 小,也与试剂的空间位阻有关
3.醛羰基旁边的空间位阻很小,因此与烃基锂,格 氏试剂时主要以1,2-加成为主 4.与格氏试剂反应要做具体分析
特性: 2.特性:体系稳定 体系
如 CH2=CHCH2CH=O 3-丁烯醛
C=C与 C=O 组成共轭
OHH+ CH3CH=CHCH=O CH3CH=CHCH=O 2-丁烯醛
3.制备: 3.制备:主要由羟醛缩合反应制备 制备
C6H5CHO + CH3COC6H5
HCHO + CH3COCH3
OH-
OHOH-
HCl(g)
CH3CH(Cl)CH2COCH3 CH3CH(Br)CH(Br)COCH3
Br2 CCl4
3.亲核加成 Nucleophilic addition 亲核加成
HCN NH
1,4-加成产物为主 1,4-加成产物为主
C=C-C=O
1) R 2 CuLi 2)H 2 O
1,4-加成产物为主
1) RMgX,CuCl 1,4-加成产物为主 2)H 3 O + 1) RLi 2) H 2O
查耳酮类
rt 30min
饱和酮
6.Diels-Alder反应 Diels-Alder反应
+
CHO
不饱和醛与酮
主讲人 钟芳锐 华中科技大学化学与化工学院
主讲内容
• 不饱和醛酮的分类与反应性 • α,β-不饱和醛酮的Michael 加成 • 醌类化合物
不饱和醛酮的分类
* 根据双键和羰基相对位置,醛酮可分为三类:
乙烯酮 ,-不饱和醛(酮 ) 非共轭烯醛(酮)
苯醌
* 乙烯酮羰基碳采取sp杂化,C=C=O呈线型结构,反应活性高; ,-不饱和醛(酮 )的C=C键与C=O处于共轭状态,热稳定性较高; * 非共轭烯醛(酮)分子内C=C键与C=O处于孤立状态,互相影响较小。 * 苯醌是一种特殊的共轭烯酮;
非共轭烯醛转化为 ,-不饱和醛
非共轭烯醛在特定条件下,发生重排反应,形成热力学稳定的共轭烯醛。
乙烯酮的反应
* 与带有活泼氢的化合物H2O、ROH、RCOOH、HX、NH3等加成形成羧酸衍生物; * 与Grignard试剂作用形成酮; * 与亚胺反应形成-内酰胺。
,-不饱和醛、酮
共轭醛酮的共振结构
与有机金属试剂共轭加成的选择性
* C2位阻很大,仅1,2-加成。
,-不饱和醛酮与烷基铜锂的共轭加成
* 有机锂试剂与卤化亚铜复合而成的有机铜锂试剂,一般仅发生1,4-加成。
* 有机铜锂试剂中铜的原子半径较大,烃基的亲核性较弱,被认为是仅发生 1,4-加成的主要影响因素。
Robinson增环(annulation)反应
醌类化合物的特征结构
对苯醌
邻苯醌
1,4-萘醌
蒽醌
* 醌是一类特殊的α,β-不饱和二酮,它们可以由芳香族化合物制备, 但醌环没有芳香族化合物的特性。
醌类化合物的1,2-加成反应
* 对苯醌一肟与对亚硝基 苯酚,已证明是互变异 构体。
有机化学第十一章 醛酮
NaCl + SO2↑ + H2O
Na2CO3 NaHCO3 + Na2SO3
(C)转化成α-羟基腈 α-羟基磺酸钠与NaCN作用,其磺酸基则被氰基取代生成α-
羟基腈。如:
CHO NaHSO3
OH C
Na C N
SO3Na
OH C
CN
HCl H2O
OH C
COOH
优点:可以避免使用易挥发、有毒的HCN,且产率较高。
O
O
CH3-C-CH2-C-CH3
2,4 戊二酮
H3C O
3 甲基环戊酮
练习
命名下列化合物。
O CH3 CH3CCH2C=CH2
4-甲基-4-戊烯-2-酮
CH3CHCH2CHO OH
3-羟基丁醛
O CH3CHCH2CCH3
Cl
4-氯-2-戊酮
O CCH3
CHO
CHO
苯乙酮
CH2CHO
苯甲醛
CH3
3-甲基苯甲醛
= = R
++ δ
δ
R δ+ δ
CO >
CO
H
R
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:
Cl3C C=O
H
> C=O
> CH3 C=O
R
> C=O
Ar
> C=O
>
H
H
H
H
H
= CH3 C O >
α -二醛或酮:两个羰基直接相连。 β -二醛或酮:两个羰基间隔一个碳原子。
不饱和醛酮和取代醛酮
CH2 CH CH O + HCl
H H2C C CH O
Cl H
H
H+
CH2 CH CH O + CH3OH
H2C CH CH O
OCH3
1.2 HCN、NH3及NH3的衍生物等与,-不饱和醛酮的加 成也以发生1,4-共轭加成为主。
C6H5CH
O
KCN , HOAc
CHCC6H5
EtOH
O
C6H5CH CHCCH3 +
CH3
+ HCNHC6H5 1) POCl3 2) H2O
CH3
N-甲酰苯胺
CH3
13.4.2 赖默-梯曼(Reimer-Tiemann)反应
OH
OH
OH
+
CHCl3
1) NaOH , H2O 2) H3O+
CHO +
主
OH
+
CHCl3
1) NaOH , H2O 2) H3O+
CHO
OH CHO
1-羟基-2-萘甲醛
1) C6H5CHO 2) H2O
O OH CH3CCH2CHC6H6
4-苯基-4-羟基-2-丁酮
§13.4 酚醛和酚酮
13.4.1 Vilsmeier甲酰化反应(苯环上的F-C酰基化反应)
OH
O CH3
+ HCN CH3
POCl3
DMF N,N-二甲基甲酰胺
OH CHO
CHO
H3C
CH3
O
H3C
NH
O
C6H5CH CHCC6H5
CN H
O
C6H5CH N
CHCCH3 H
1.3 R2CuLi与,-不饱和醛酮只进行1,4-加成反应。
有机化学-第八章-醛酮的命名、化性及制备
醛酮的命名和化学性质及制备本章要点一、分类命名和结构二、主要化性(一)醛酮1、亲核加成(水/氢氰酸/亚硫酸氢钠/醇/羰基试剂/格式试剂/烷基锂/金属炔化物)2、α-H的反应(卤代/卤仿反应,羟醛缩合)3、氧化还原(不同还原体系产物不同)4、α、β-不饱和醛酮的特征反应(了解)(二)醌1、C=C亲电加成2、C=O亲核加成3、共轭体系1,4-加成一、醛酮的命名1、含CO、较多取代的最长碳链→⨯醛、⨯酮2、CHO总是1位,不饱和醛酮的C=O位号﹤重键3、酮离羰基最近端起编,羰基位次要标明(有些可省)4、有环基取代→环基作取代基5、环酮命名与酮类似,加前缀→环⨯酮例题:1、CHO2、HO CHO3、PhCH=CHCHO4、OHC CHO5、COCH36、CO7、COCH2CH39、H3CO COCH39、(CH3)3CCOCHCH3CH310、CH3CHCHCOCH3CH311、CH3COCH2COCH312、OBr13、CH3O14、CH3O15、COHOOH16、CH3COCH2NH2解:1、苯甲醛2、对羟基苯甲醛3、3-苯基-2-丙稀醛4、乙二醛5、苯乙酮6、二苯甲酮7、苯丙酮8、对甲氧基苯乙酮9、2,2,4-三甲基-3-戊酮10、3-甲基-4-苯基-2-戊酮11、2,4-戊二酮(乙酰丙酮,acac.) 12、2-溴环戊酮13、4-甲基-2-环己烯酮14、4-甲基-2,4-环己二烯酮14、3,4’-二羟基二苯甲酮16、对氨基苯-2-丙酮二、醛酮的结构特点COδδ+1、醛酮中的羰基是极性双键,由于氧的电负性强,因此碳上带有δ+,氧上带有δ-;2、δ+的碳与δ-的氧比较而言,前者更易受到试剂(亲核试剂)的进攻,因此羰基的加成属 于亲核加成;3、受羰基影响,α-H 具有一定的酸性,可发生卤代等反应;4、羰基的氧化度处于中间状态,可继续氧化亦可被还原。
三、醛酮的主要化学性质H Cα-H的反应氧化还原醛的反应(一)羰基的亲核加成反应通式:CNuO C O δδ++ Nu -E+NuC OE注:(1)羰基加成反应属于亲核加成,有别于C=C 的亲电加成,因此,易与C=C 加成的试剂如卤素、卤化氢等,就不易与C=O 进行亲核加成;反之同理。
第十三章 不饱和醛酮及取代醛酮
O
例:合成
O
O
O
O
O
O
O
O
O
6. 还原反应
CH3CH CHCHO CH3CH CHCHO
1. LiAlH4 2. H2O
CH2
CH C CH3
CH3CH CHCH 2OH
CH3CH2CH2CHO
19
H2 , Ni 室温
CH3CH CHCHO
O
H2 , Ni 高温
CH3CH2CH2CH2OH
O
例:
O
C6H5CHO +
C
H
O CN CH C CH3
29
例: C6H5CHO + CH2
C6H5
O C
CH2CH2
O C CH3
CN -
例:C6H5CHO
+
CH2 CH C N
O C
C6H5
CH2CH2 C N
CN -
O
C6H5CHO + CH3CH C C OC(CH3)3
CH3
C6H5 O C O
β-碳具有亲电性,容易和亲核试剂发生共轭加成。
碱催化下β,γ-不饱和醛酮的异构化: 酸催化下β,γ-不饱和醛酮的异构化:
5
反应:
O H
CH3 CH CH C
2-丁烯醛 亲电加成:亲电试剂如卤素、次卤酸等,不发
生共轭加成,只是在碳碳双键上发生亲电加成。
1.
C
C
O1
2.
CH CH C 4 3 2
共轭加成 (1, 4-加成)
N(CH3)2
POCl 3
+
H
C N(CH3)2Cl H
醛和酮 有机化学
这种加成-消除实际上可以看成由分子间脱去1分子水:
R’
R—C=O + H2 N—G
R’ R-C=N—G + H2O
(六)加伯胺及氨的衍生物
R’ R—C=O +
R’
H2N—R H2N—OH
R—C = N-R Schiff 碱 R’
R—C = N-OH 肟
H2N—NH2 H2N—NH-
R’
R—C= N-NH2
C=O
+
d- d+
R-MgX
无水 乙—醚>
R—C—OMgX
—H3—O+>
R—C—OH
(五)与金属有机化合物加成
O (1) H—C—H +
-MgCl
1.乙醚 2.H3O+ (66%)
-CH2OH 伯醇
(2) CH3CHCH2CHO + C2H5MgCl
CH3
1.乙醚 2.H3O+ (68%)
CH3CH CH2CHC2H5 CH3 OH
醛和酮
醛和酮
羰基: C O
羰基碳与一个烃基和一个氢相连的化合物称 为醛,(甲醛中的羰基碳与两个氢相连), 羰基碳与两个烃基相连的化合物称为酮。
O
(H)R—C—H 醛 简写: R CHO
O
R—C—R’ 酮
第一节 结构、分类和命名
一、结构
O
121pm
121.7o C
H 116.6o H
平面分子
109o
例:
CH3
HO
C=O +
CH3
HO
H+ CH3 O CH3 O
R
HO CH2
第十二章醛酮不饱和-文档资料
2、共轭醛酮的特殊性质
1)特强的亲和试剂发生1,2-加成 亲核试剂进攻羰基,与饱和共轭醛酮类似。 典型试剂:烃基锂、炔化钠
H3C
O
H3C
Li
CH3
H3C
H3C
OH
CH3
H3C
O HC
CH3
C- Na+
H3C
OH
H3C
C
CH
勤读力耕,立己达人
思考:下列反应得到什么产物
O H3C Li
H3C O
C=C与C=O如果只相差一个CH2,酸、碱催化变成 共轭醛醛酮,E降低。
O
酸催化
H2C
CH3
H3C
O CH3
O
碱催化
H2C
CH3
H3C
O
CH3
勤读力耕,立己达人
碱催化异构机理:通过烯醇盐中间体进行
O
H2C
CH3
H HO-
O-
H2C
CH3
H2C
O
CH-
CH3
H2C-
O CH3
H2O
H3C
O CH3
O
H3C
CH2 O-
H3C
CH3
O
H3C O
H3C
CH3 O-
H2O
H3C O
CH3 Li CH3 H3C
CH3
H3C
H3C O- H3C
SOCl 2 H3C H3C Cl
CH3
Li CH3 H3C
H3C
CH3
H3C
CH3 H3C
勤读力耕,立己达人
第二节 醌 quinone
醌是环状共轭二酮—芳香化合物的衍生物。
第十二章 醛酮(不饱和)
4-nitrosophenol
勤力读耕,立己达人
3)1,4-加成反应
共轭酮与HCN、 HX、 MeOH/ZnCl2发生1,4-加成, 中间体重排取代二酚,一般反应式如下:
HO HX O O OH X HO X
O
O
X=卤素、CN、甲氧基(氯化锌催化)。
HO HCl O OH Cl HO Cl
-
H3C O H3C
CH3
H3C Mg Cl Ag
+
-
H3C Cl Mg O H3C
CH3 CH3
H5C2 O C2H5 CH3
+
H3O
+
H3C H3C CH3 O
勤力读耕,立己达人
合成化合物D
H3C CH3 O
H3C O H2O
CH3
KH
H3C O
-
CH2
H3C O H3C
CH3 O
-
H3C O H3C
C=C与C=O如果只相差一个CH2,酸、碱催化变成 共轭醛醛酮,E降低。
O H2C CH3
酸催化
H3C
O CH3
O H2C CH3
碱催化
H3C
O CH3
勤力读耕,立己达人
碱催化异构机理:通过烯醇盐中间体进行
O H2C CH3 CH
-
O H2C CH3
H HO
-
O H2C
O CH3 H2C
-
CH3
*Fries重排
苯酚在=与酰氯发生反应时先生成酚酯:
O HO
+
Cl
R
ACl 3
R
O
第13章 不饱和醛酮和取代醛酮
3-丁烯醛
OH
:
:
:
H2O +
:
CH2 CH CH CH O :
:
:
CH2 CH CH CH O :
在酸性溶液中3-丁烯醛通过烯醇转化为2-丁烯醛:
CH2 CH CH2 CH O : H+ H+
: : :
CH2 CH CH CH OH CH3 CH CH CH OH
+
: :
CH2 CH CH CH O:
CH3CH CHCH O:
2-丁烯醛
CH2 CH CH2 CH OH
+
CH2 CH CH2 CH OH
+
H+ H+
: :
: :
: :
CH3 CH CH CH OH
+
CH3 CH CH CH OH
+
:
:
CH3CH CHCH O:
13.1.1 α,β-不饱和醛酮的反应
H+
简单的烯烃与氢氰酸不起加成反应,因为生成的活性中间体——碳负离 子,非常不稳定。
R CH CH R' + CN R CH CH R' CN
:
α, β-不饱和醛酮与其他弱碱性的亲核试剂也容易起1, 4-加成反应:
O CH3 C CH CH C6H5 + HN
4-苯基-3-丁烯-2-酮 六氢吡啶
13.1.1.5 还原 α, β-不饱和醛酮用氢化铝锂还原生成α, β-不饱和醇:
CH3 CH CHCHO
2-丁烯醛
+
【有机化学】α, β-不饱和醛酮 、 醌、羟基醛酮 、酚醛和酚酮、紫外光谱
+ HCN(CH3)2 2) H2O
DMF
CHO 主要产物
反应机理:
POCl3 +
O
O H C N(CH3)2 Cl
: :
Cl2PH-O-CH-N(CH3)2
O
Cl2P O C=N+(CH3)2Cl-
H
H Cl
C=N+ (CH3)2Cl2PHO2-
OH
+
H
+
Cl C=N(CH3)2
OH
H2O
Cl C N(CH3)2 H
一 反应
1. 1-羟基酮的反应
(1) 银镜反应
(2) 与苯肼作用生成脎(osazones)(成脎反应).
CH2OH
OH-
R-C=O
1-羟基酮
CHOH OH-
R-C-OH 烯二醇
CHO
R-CH-OH a-羟基醛
C6H5COCH2OH + 3 C6H5NHNH2
N
H3C C
N
HC H N
C6H5
+
C6H5NH2
ArCHO
CN-
O-
Ar-C-H
H2O
OH-
OH
Ar-C-H
CN
CN
OH-
OH
Ar-C-
H2O
CN
ArCHO OHO-
O- OH
Ar-C-C-Ar
H2O
OH-
H CN
OHOH OH-
Ar-C-C-Ar
H2O H CN
-CN-
OHO
Ar-C-C-Ar +CN+ Ar-C-C-Ar
H CN
H
不饱和醛酮及取代醛酮
O CH3 C H
+
O
α
H CH2 CHO
稀碱
△
CH3CH CHCHO
α,β-不饱和醛
+ H2O
O +
2. β-羟基醛酮脱水制备 3. 烯丙位的氧化
O CH CHCCH3
OH H2O
-,
O + H2O
α,β-不饱和酮
O CrO3 / t-BuOH CH CHCCH3
O
α,β-不饱和酮
四、 化学性质
C
4
3
2C
C O C O
C
C X
C
(一) 1,2-及1,4-加成----亲电加成 α,β不饱和醛酮的亲电加成机理——1, 4-加成(共轭加成)机理
(以与HX加成为例)
H X O C C C X X O C X C H C + HCl C C OH C C X C H X OH C
H O C X C H C
基铜锂类似!!!
(一) 1,2-及1,4-加成
3. 迈克尔(Michael)反应
定义:烯醇负离子与α,β–不饱和羰基化合物 的1, 4–加成反应。
烯醇负离子
(一) 1,2-及1,4-加成----Michael加成
Michael加成机理
O C C H + C C O C O O C C C H C
41%
59%
四、 化学性质----还原反应
3. 碱金属与液氨还原
可还原与羰基共轭的碳碳双键,孤立的双键不还原,但试剂过量孤 立羰基也被还原。 常用碱金属:Li、Na、K
1) Li, NH3, -33C 2) H3O+ O O
O
第六节_α_β-_不饱和醛、酮解读
CH2=C=O 乙酰基化试剂
O CH3–C–OH 乙酸
O CH3–C–Cl 乙酰氯
O CH3–C–OOCCH3 乙酐
O CH3–C–OC2H5 乙酸乙酯
O CH3–C–NH2 乙酰胺
O CH3–C–R 甲基酮
第七节 醌类化合物
在醌型结构中存在-共轭体系,但不是闭 合的共轭体系,因此,醌没有芳香性,它是 一种特殊的不饱和二酮。一般情况下,邻苯 醌为红色,对苯醌为黄色。
OO C-CH2-C-CH3
(3)与格氏试剂反应 (羰基性质)
CH2=C=O + RMgX
H2O CH2=C-O H R
(4)与卤素加成(碳碳双键性质)
O CH3-C-R 甲基酮
CH2=C=O + X-X
CH 2-C=O
XX
3、制 备
(1) 热 解
CH3COCH3
700-850 0 C Fe
CH2=C=O + CH4
稀-OH
CH3CH=CHCH=O +H-CH2CH=CHCHO
-H2O
OH-
2 CH3-CH=CH-CHO - H2O /
CH3-CH=CH-CHO
OH- H2O
CH3CH=CHCH=CHCH=CHCHO
CH3-CH=CH-CH=CH-CH=CH-CHO -CH2-CH=CH-CHO
OHCH3-CHO + CH3-CH=CH-CHO - H2O /
产物。 1 O-
OH
OH
2
+
3
-
+ H—CN
4
+
O
CN
CN
O
OH
◎与HCl加成
第十三章不饱和醛酮和取代醛酮
反应机理见第二版教科书 390 页
=
2. Reimer-Tiemann(赖默-悌曼)反应
酚与氯仿在碱性溶液中加热,生成邻(主要)和对羟基苯甲醛。
OH 10%NaOH OH CHO + CHCl3 + OH
CHO
-
CHCl3 + OH
CCl3 -H2O
O H
-Cl
-
CCl2 (二氯卡宾)
OH
O
-
CCl2
* n * * n *
非共轭体系,n * 在200nm 以上有吸收(>C=O)
共轭体系 ,n *, *在200nm 以上有吸收(丁二烯) 共轭导致红移
π *
E
E
π
表示法 波长: λmax
溶剂
消光系数:ε=
A cl
2.UV与化合物分子结构 (1)饱和有机化合物 无紫外吸收. RH, ROH, RX, RNH2
Nu
1 ,2 Nu
C=C-C-
O
H
C=C-C-
OH
=
4 3 2 C=C-C
1 O
Nu
Nu
1 ,4 H
Nu
Nu
OH
C-C=C-
O
C-C=C-
C-CHC=
O
O KCN CH=CH-C CH3COOH
O CH-CH2-C CN
1,4-加成
O CH3CH=CH-C-CH3 CH3Li H2O
OH CH3CH=CH-C-CH3 CH3
以上人名反应见第二版教科书 390 -392页
五、紫外光谱(UV) 1.基本原理 (1)紫外光 紫外光谱的形成
波长(λ): 4 ~ 400 nm 4 ~ 200 nm 远紫外 200 ~ 400 nm 近紫外
取代醛酮练习题
取代醛、酮练习题A 组1.用铜作催化剂,使1-丙醇氧化为某有机物,下列物质中,与该有机物互为同分异构体的是 A CH 3OCH 2CH 3 B CH 3CH(OH)CH 3 C CH 3COCH 3 D CH 3COOCH 32.有机物甲能发生银镜反应。
甲催化加氢还原成有机物乙,1mol 乙跟足量的金属钠反应放出标准状况下氢气22.4L ,据此推断乙一定不是A HOCH 2CH 2OHB HOCHCH(OH)CH 3C CH 3CH 2CH 2OHD CH 3CH(OH)CH(OH)CH 33.有机物分子中原子间(或原子团间)的相互影响会导致物质化学性质的不同。
下列各项事实不能说明上述观点的是A 甲苯能使高锰酸钾溶液褪色,而苯不能B 乙烯能发生加成反应而乙烷不能C 苯酚能和氢氧化钠溶液反应而乙醇不能D 丙酮(CH 3COCH 3)分子中的氢比乙烷分子中的氢更容易被卤原子取代 4.下列各化合物中,使发生酯化、还原、加成、消去四种反应的是A CH 2--CH 2-CHO B CH 2---CH 3C CH 3-CH =CH -CHOD HOCH 2--CH 2-CHO5.从化合物香兰素(HO OCH 3CHO )的结构式推测,它不具有的化学性质是A 可以燃烧B 与FeCl 3溶液反应C 可与NaHCO 3反应放出CO 2D 可使KMnO 4酸性溶液褪色6.2004年6月美国科学家在银河星系中央的星云中发现了新的星际分子,该分子是由碳、氢、氧构成(如右图)。
星际分子的不断发现可帮助人们了解生命起源的过程。
据图示该星际分子的说法不正确的是A 该模型属于分子比例模型B 他的分子式为:C 3H 4OC 该分子中所有原子可以处于同一平面D 该物质能发生氧化反应和还原反应7.某有机物的结构简式为,它的含有醛基(—CHO )的芳香族化合物的同分异构体共有A 3种B 4种C 5种D 6种8.已知柠檬醛的结构简式为:根据所学知识判断下列说法不正确的是 A 它可使酸性高锰酸钾溶液褪色 B 它可使银氨溶液生成银镜 C 它可使溴水褪色D 它可被催化加氢的最后产物是C 10H 20O9.香兰素的结构简式如右图所示,有宜人的气味,是制作巧克力的辅助原料。
醛和酮专业知识
CH2OH C CHO CH2OH
HCHO 浓OH-
HOCH2
CH2OH C CH2OH + HCOOCH2OH
3.卤化反应及卤仿反应
醛、酮分子中旳α-氢原子轻易被卤素取代,生成α-卤代醛、酮
XO HC C R
H XO HC C R X XO XC C R X
:B-
XO
[H C- C R
:B-
XO [ -C C R
CHO
SO3H
[酮醛]
O CH2CCH2CH3
1-苯基-2-丁酮
O
O
CH2 CH C CH3 CH3CH2CCH2CHO
3-丁烯-2-酮
3-氧代戊醛 或 3-戊酮醛
sp2 羰基 :>C=O: 一种键、 一种键 R
C O 羰基碳:sp2杂化;羰基为平面型。
R'
羰基氧不杂化
CO
羰基是极性基团。
CO
C+ O-
40oC
CH3
CH3 C CHO CH2OH
CHO + CH3CHO
dil. OH-
?
CH=CHCHO
肉桂醛
O CHO +
OH-, H2O ?
O CH=
O
O
怎样利用甲醛(过量)、乙醛及必要旳试剂制备季戊四醇?
3HCHO + CH3CHO
HOCH2
CH2OH C CH2OH CH2OH
稀OH-
HOCH2
CH2=CHCH(OC2H5)2
H+ H2O
CH2=CHCHO + 2CH3CH2OH
酮也能生成半缩酮、缩酮,但反应较为困难
CH3 CH3
醛酮的分类和命名
第十一章醛和酮第一节醛、酮的分类和命名一、分类二、命名1.醛、酮的系统命名以包含羰基的最长碳链为主链,看作母体。
从靠近羰基的一端开始,依次标明碳原子的位次。
在醛分子中,醛基总是处于第一位,命名时可不加以标明。
酮分子中羰基的位次(除丙酮、丁酮外)必须标明,因为它有位置异构体。
醛、酮碳原子的位次,除用1,2,3,4,…表示外,有时也用α,β,γ…希腊字母表示。
α是指官能团羰基旁第一个位置,β是指第二个位置…。
酮中一边用α,β,γ…,另一边用α’ β’ γ’…。
ⅰ含醛基、酮基的碳链上的氢被芳环或环烷基取代,就把芳环或环烷基当作主链上的取代基看待:ⅱ醛基与芳环、脂环或杂环上的碳原子直接相连时,它们的命名可在相应的环系名称之后加-“醛”字。
ⅲ当芳环上不但连有醛基,而且连有其它优先主官能团时,则醛基可视作取代基,用甲酰基做词头来命名。
2. 酮还有另一种命名法根据羰基所连的两个烃基名来命名,把较简单的烃基名称放在前面,较复杂的烃基名称放在后面,最后加“酮”字。
后面是母体如含有两个以上羰基的化合物,可用二醛、二酮等,醛作取代基时,可用词头“甲酰基”或“氧代”表示;酮作取代时,用词头“氧代”表示。
英文羰基做取代基时用“oxo”(氧代)表示不饱和醛、酮的命名是从靠近羰基一端给主链编号。
第二节醛、酮的物理性质和光谱性质一、物理性质除甲醛是气体外,十二个碳原子以下的醛、酮都是液体,高级的醛、酮是固体。
低级醛常带有刺鼻的气味,中级醛则有花果香,所以C8~C13的醛常用于香料工业。
低级酮有清爽味,中级酮也有香味。
羰基中,碳和氧以双键相结合,碳原子用三个sp2杂化轨道形成三个σ键,其中一个是和氧形成一个σ键,这三个键在同一个平面上。
碳原子剩下来的一个p轨道和氧的一个p轨道与这三个σ键所形成的平面垂直,彼此重叠形成一个π键由于氧的电负性吸引电子的能力很强,所以羰基是一个极性基团,具有一个偶极矩,负极向氧一面,正极朝向碳的一面。
13不饱和醛酮及取代醛酮
13--不饱和醛酮及取代醛酮§1.α,β-不饱和醛酮不饱和醛酮分子中,C=C 位于α-和β-碳原子间的称谓α,β-不饱和醛酮;位于β-和γ-碳原子间的,则称为β,γ-不饱和醛酮,由于前者和羰基组成共轭体系,所以比后者更稳定。
例如:H 2C CHCH 2CH OH 3CHC CHCH O△H =-25kJ/mol 放热 反 应在酸或碱催化下,3-丁烯醛容易转变成2-丁烯醛: ①在碱催化下:H 2C CHCH 2CH O H 3CHC CHCH O+OH H 2O +CH 2=CHCHCH=OCH 2=CHCH=CH OCH 2CH=CHCH=O②在酸催化下:H 2C CHCH 2CH O2C CH CH 2CH OHH 2C C HCH 2HC OHH +H 2C C H C H C H OH3CH C H CHOHCH 3CH=CHCH OHH 3CHC CH CH=OH- H +CH 3CH=CHCH=O1.α,β-不饱和醛酮 的反应 (1) 亲核加成:①与HCN 加成α,β不饱和酮与HCN 反应,主要生成1,4加成产物:α,β不饱和醛与HCN反应,主要生成1,2加成产物。
②与格氏试剂加成羰基上的取代基大小对1,2 和 1,4 加成有一定影响。
下列反应中的数据也说明了羰基上取代基大小对1,2和1,4 加成的影响:C6H5HC CHCOR(1)C H MgBr3C6H5HC CH COHRC2H5+C6H5CHCH2COR2H5 1,2-加成产物1,4-加成产物R=H CH3 C2H5 CH(CH3)2 C(CH3)3 C6H5 1,4-加成产物% 0 60 71 100 100 99③与烃基锂加成主要发生在1,2加成:④与二烃基酮锂加成以1,4 加成为主H OO(2)、亲电加成αβ不饱和醛酮与亲电试剂,一般都发生1,4加成OHBr(g)OBr (3)还原①使羰基还原②使双键还原③使羰基,双键同时被还原(催化加氢)H 3CH 2CH 2CHC CCHOCH 2CH 3H 2CH 3CH 2CH 2CH 2CHCH 2OH2CH 3(4)氧化αβ不饱和醛在温和条件下,可氧化为αβ不饱和羧酸(5)狄尔斯-阿尔德反应(Diels-Alder )反应2. α,β-不饱和醛酮的制备 有醛酮的缩合反应制备。
醛酮亲核取代反应
2
CHO NaOH
COO-
CH2OH
交错歧化反应——甲醛被氧化其它醛被还原
ArCHO HCHO NaOH ArCH2OH HCOO-
(CH3)3C CHO HCHO NaOH (CH3)3CCH2OH HCOO-
(HOCH2)3CCHO + HCHO NaOH (HOCH2)3CCH2OH + HCOO-
C σO sp3
键角接近120°
δ+
δ
CO
δ+ δ
CO
二.物理性质
状态:甲醛为气体其它醛酮均为液体或固体 b.P.:比分子量相近烃或醚高,比相应醇低 溶解性:甲、乙醛丙酮可与水混溶其它能溶于有机溶剂
三.光谱性质
IR:C=O在1740~1705cm-1处出现伸缩振动吸收峰 醛基的C—H在2750cm-1处有中等强度吸收峰
R-CHO + NH3
OH R-CH
NH3 (1)
NH H2O + H-C-R
亚胺
H2
C N CH2
HN
CH H2
N H
3HCHO
H2
C N CH2
N
C
N
CH2 OH
H2COHHN2CH2 OH
3NH3
-3H2O N N
N
一级胺(RNH2)与醛酮生成亚胺(西佛碱)
C6H5CHO + H2NC6H5 H+
4、直接还原成烃
(1)克莱门森(Clemmensen)还原法----酸性还原
用锌汞齐和浓盐酸还原
例如:
COCH 2CH2CH3
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2) 4)
羰基的亲核加成 D – A反应
O
+
O
△
O
21
4. 制备
OH
Na2Cr2O7 H2SO4
O
OH
O O
MnO2 H2SO4
NH2
O
NH2 OH
O
FeCl3 / H2O HCl
O
22
三.
Aldehydes、 羟基醛酮 (Hydroxy Aldehydes、Ketones)
O CH C HO
CH3
100%
1.Et2O 2.H2O
OH
例:
CH3
+ LiAlH4
CHO
CH3
7. D – A反应
98%
△
+
CHO
19
二. 醌 (Quinones) 1.定义: 1.定义:含有共轭环已二烯二酮结构的一类化合物称为醌 定义 2. 命名 O
O
O O
H3C
CH3
O
O
对苯醌
O
邻苯醌
2, 5 –二甲基 1, 4 –苯醌 二甲基– 二甲基 苯醌
HO O CH CH2 C
γ,δ羟基醛酮 γ,δ羟基醛酮
制备: 制备: 1. 安息香缩合反应 在氰离子的催化作用下, 在氰离子的催化作用下,两分子苯甲醛缩 合生成二苯羟乙酮(安息香)的反应。 合生成二苯羟乙酮(安息香)的反应。
O OH
CHO
CN -
C CH
2
二苯羟乙酮
(安息香) 安息香)
23
注意 : 安息香缩合反应的原子利用率高达 100%,但其使用的催化剂KCN有剧毒,催化剂 100% 但其使用的催化剂KCN有剧毒, KCN有剧毒 改成维生素B 改成维生素 B1 后 , 这个反应更符合绿色化学 的要求。 的要求。 机理: 机理: O
26
注意: 注意:
O OH C CH
CuSO4, N
O O C C
OH
二苯羟乙酸重排
C COOH
氧化剂: 氧化剂: Cu(OAc)2 CrO3,HOAc 斐林试剂等
27
作催化剂: 维生素 B1作催化剂:
NH2 N H3C N
R N B H S R1 CH3
H3C CH2 N H
CH2CH2OH S
α,β–不饱和醛酮 一. α,β 不饱和醛酮 二. 醌 三. 羟基醛酮 四. 酚醛和酚酮 五. 紫外光谱
2
一. α, β– 不饱和醛酮
(α,β- Unsaturated Aldehydes、Ketones) 、
分类: 分类: 双键与羰基共轭
O C C C
O
α,β—不饱和醛酮 不饱和醛酮
双键与羰基相隔较远
维生素 B1
R N S (1)
R + (1) H Ph H C O N S R1 CH3
CH3 R1 + BH
O Ph
+H _
H
R Ph H C OH N S (2)
CH3 R1
28
Ph R1 (2) H3C S C N R (3) Ph OH H O R
1
S N R (4)
OH C
Ph C H OH
O CH2CH2COEt
50~60% 10~20% 60~98%
OH O
31
例:
CH2CH2COEt O
Na , Et2O
H2O
四. 酚醛和酚酮 (Phenolic Aldehydes and Phenolic Ketones)
OH CHO
OH O C CH3
威尔斯迈尔(Vilsmeier) 1. 威尔斯迈尔(Vilsmeier)反应 定义:活性大的芳香族化合物可以用N 取 定义:活性大的芳香族化合物可以用N–取 代甲酰胺进行甲酰化,催化剂为三氯氧磷。 代甲酰胺进行甲酰化,催化剂为三氯氧磷。
OH
OCH3
活性大的芳香族化合物: 活性大的芳香族化合物:
32
N(CH3)2
CH3
H3C
CH3
O
取代甲酰胺: N–取代甲酰胺:H 取代甲酰胺
OH
N(CH3)2
DMF
OH
O
+
1.POCl3
H
N(CH3)2 2.H2O
CHO
85%
对羟基苯甲醛
33
CHO
OCH3
O
+H
1.POCl3
OCH3
N(CH3)2 2.H2O
第十三章
不饱和醛酮及取代醛酮
(Unsaturated Aldehydes and Ketones) (Substituted Aldehydes and Ketones)
第十三章
不饱和醛酮及取代醛酮
(Unsaturated Aldehydes and Ketones) (Substituted Aldehydes and Ketones)
C
C
C n C
n≥1
双键与羰基相连
C
C
O
烯酮
3
制备: 制备:
-
CH3CHO OH CH CHCH CHO 例: 3CHO + CH 3 2 取代醛 △ CH3CH CHCHO -H2O α,β—不饱和醛 , 不饱和醛
O
OH
例:
CHO
+
OH C CH3
O CH CHC
α,β—不饱和酮 , 不饱和酮
4
O C H
C6H5CHO
例:
+
C6H5CHO
+
CH2
O CH C CH3
CN 25
C6H5
O C
CH2CH2
O C CH3
CN C N
例: 6H5CHO + CH2 CH C
C6H5
O
O C
CH2CH2 C N
CN -
C6H5CHO +
CH3CH C C OC(CH3)3 CH3
C6H5
O C
O CH CH C OC(CH3)3 CH3 CH3
C6H5CH
CH
C CH3
1. C2H5MgBr 2. H3O+
C6H5CH
CH C CH3 C2H5
2–加成 1, 2 加成
40%
8
O
C6H5CH
C2H5
CH2 C CH3
4–加成 1, 4 加成
O
60%
1. Et2O 2.H2O
OH
C6H5CH CH C H
+
C6H5MgX
C6H5CH
CH
C H
,
NHOH
NaHSO3
RCH
CH2 C
H(R,)
SO3Na
N H
O
RCH
N
CH2 C
H(R,)
例:
C6H5 CH
O CHC C6H5
KCN , CH3COOH C2H5OH
7
O
C6H5CH CH2 C CN
C6H5
93~96%
例:
O
+ HCN
(C2H5)3Al
O CN
85% 2. 加RMgX
O
OH
O
O
O
O
O
O
O
O
O
CH2
CH
C CH3
6. 还原反应
CH3CH CHCHO
1. LiAlH4 2. H2O
CH3CH CHCH2OH
CH3CH CHCHO
H2 , Ni 室温
CH3CH2CH2CHO
18
CH3CH CHCHO
O
H2 , Ni 高温
CH3CH2CH2CH2OH
O
பைடு நூலகம்
例:
O
CH3
+
H2
Pa C
O
+
无Cu+ 存在微量Cu 存在微量Cu+
90% 1%
3% 95%
10
O
O
例:
R
+ CH3MgBr + R'MgX
1.CuCl 2. H3O+
82%
R' R
例:
O
1.CuCl 2. H3O+
O
3. 加R2CuLi R2CuLi 与α,β–不饱和醛酮主要发生 4–加成 不饱和醛酮主要发生1, 加成 不饱和醛酮主要发生
O
1, 4 –苯醌 1, 2 –苯醌 苯醌 苯醌
α–萘醌 萘醌
4–萘醌 1, 4 萘醌
O
O
β–萘醌 萘醌
20
2–萘醌 1, 2 萘醌
3. 反应 射线测出对苯醌的碳碳键长是不均等的, * Χ-射线测出对苯醌的碳碳键长是不均等的, 实测数据表明对苯醌是一个环烯酮, 实测数据表明对苯醌是一个环烯酮,相当于 α,β-不饱和酮。 α,β-不饱和酮。 1) 3) 还原反应 共轭加成
O O
12
CH3NO2 CH3C
N
CH3C CH2 C OC2H5
O C OC2H5
O CH3
O
CH2
C O OC2H5
共轭体系: 共轭体系:
R CH CH
O C
O
R R CH CH C
OR
CH2 CH
O CH3
例:
C N
O
KOH
O
+ CH2
CH C CH3 H O 2
13
O CH3 O
O
CH2 CH2 C CH3