(完整word版)醛和酮
有机化学课件--醛和酮共104页文档

18.08.2021
课件
3
第一节 醛酮的命名、结构和物性
(一)醛酮的命名 1.普通命名法
醛按氧化后生成的羧酸命名,酮看作是甲酮的衍生物。
CH3CH2CHO 丙醛
CH2=CHCHO 丙烯醛
O CH 3CC H2CH3
甲基乙基甲酮(甲 乙酮)
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4
2. 系统命名法
CH3CHC2H CHO CH3
CH3OH, H+ CH3CH2
OCH3
C
CH3CH2
OCH3
缩酮
分子内也能形成半 缩酮、缩酮。
18.08.2021
醛的正向平衡常数大, 酮的正向平衡常数小。
课件
16
*2 反应机理
碱 催 化
R O - O - R O H O H
C =O
C
C
O R
O R
H+
+ ROH
OH -H+
C=O
C=OH
C+
酸
OH
酸催化的 反应机理
18.08.2021
C=O + H+
Nu C
OH
[
+ C=OH
课件
+ CO - H
Nu-
10
(2)醛、酮的反应活性
R C=O > R C=O > Ar C=O
H
R'
R'
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课件
11
2 羰基与含氧亲核试剂的加成
(1)与H2O的加成 (2)与ROH的加成
18.08.2021
有机化学课件--醛和酮
第十一章 醛和酮

SO 3Na CH 3CH 2CH 2CHO +NaHSO 3 CH 3CH 2CH 2CH OH
SO 3Na Na 2CO 3 CH 3CH 2CH 2CH CH 3 CH 2CH 2CHO +Na 2SO 3 +NaHCO 3 H 2O OH
第十一章 醛和酮
Chapter 11 Aldehyde and Ketone
δ
+
δ
C
O
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Contents
1
醛和酮的分类和命名★
醛和酮的物理性质◎
2
3 4
2
醛和酮的化学性质★
醛和酮的制备◎
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第一节 醛和酮的分类和命名
醛和酮均含有羰基的化合物
O C
羰基碳原子上同时连有两个烃基的叫酮 羰基碳原子上至少连有一个氢原子的叫醛。
27
6、CH 3CC 6H 5 O
7、C 6H 5CHO
O
3>2>1>8>7>4>5>6
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第三节 醛和酮的化学性质 2、与亚硫酸氢钠加成
醛酮与饱和(40%)亚硫酸氢钠溶液作用,很快 生成白色沉淀物。
R (R')H HO C =O + :S O Na
R C (R')H
OH SO3Na
-羟基磺酸钠易溶于水,不溶于饱和亚硫酸
氢钠,而是以白色晶体析出。
28
=
O
α- 羟基磺酸钠
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第三节 醛和酮的化学性质
(1) 反应的应用范围:★ 所有的醛、脂肪族甲基酮、≤C8的环酮 (2) 应用: (A) 用于定性鉴别★ α-羟基磺酸钠易溶于水,但不溶于饱和的 NaHSO3溶液而析出无色针状结晶,故可定性 鉴别。
第九章 醛和酮

2 卤化-水解 4 加特曼-科赫反应
烯烃
炔烃
芳烃
醇
1 氧化 2 频哪醇重排
醛 酮
氧化
羧酸
取代
羧酸衍生物
还原
乙醛和丙酮的工业制备
一、羰基的亲核加成反应
1. 与氢氰酸加成(碱催化下)
R C (CH3)H O + H CN
OH-
R C (CH3)H
OH
H+
R C
OH COOH
CN
(CH3)H
α-羟基腈(氰醇)
RCH2OH
甲醛 伯醇
R
CH OH R1
R1
醛 仲醇
R1 RMgX +
H2O H
+
R
C OH 酮
叔醇
R2
该反应在有机合成中是增长碳链的方法。
5.与氨的衍生物加成—缩合反应
上式也可直接写成:
C O + H2 N Y C N Y + H2O
反应一般控制在弱酸性溶液(醋酸)中进行
Y: OH NH2 NH NH NO2 NO2
1、还原成醇
O H __ __ R C H( R ) OH R CH H( R )
__ __
(1)用金属氢化物还原 金属氢化物(NaBH4、 LiAlH4等)还原剂,具有选 择性,只还原羰基,不还原 C=C双键
CH3CH CHCHO
NaBH4
CH3CH CHCH2OH
(2)催化加氢 常用的催化剂是镍、钯、铂 产率高,选择性不强,不饱和基团同时被还原, 此法常用来制备饱和醇。
O O __ __ H R C__ H Ar C__ H
单酮 酮 混酮
酮分子中的羰基称为酮基。醛分子中的 称为醛基,醛基可以简写为—CHO。
有机化学第九章醛和酮

2-甲基丁醛
05
含羰基的最长碳链
06
使羰基的位次最小
07
复杂的醛酮用系统命名法
08
a
09
甲基丁醛
10
(2)脂肪酮按分子中碳原子数称某酮
1
2
3
4
5
4-甲基-2-戊酮
(3)不饱和醛酮要标出不饱和键位置
1
2
3
4
2-丁烯醛
1
3
4
3-戊烯-2-酮
2
5
2
1
苯乙醛
3-甲基环己酮
苯乙酮
环酮根据碳原子总数及所含羰基数 称为环某几酮
d+
d-
第三节 醛酮的化学性质
结构特点及反应类型
(一)亲核加成反应
-
+
亲核试剂Nu-
亲核加成反应
亲核试剂:
带负电荷或孤对电子
如:HCN,ROH 及氨的衍生物等
一些常见的亲核试剂
(一) 亲核加成反应
历程:
+
-
Nu-
慢
A+
快
动画模拟:亲核加成反应的机制
影响亲核加成反应的因素
(1)电子效应
▽酮羰基碳所带的正电性程度低 ▽连有两个烃基,空间位阻较大
烃基的斥电子效应和空间位阻增大
>
>
>
>
>
>
2
提高溶液的pH值
3
CNˉ浓度决定反应速度
1
如何提高此反应速度
4
羟基丙腈
1、加氢氰酸
加氢氰酸反应的用途
H2O H2O 增长碳链(多一个C)
醛、脂肪族甲基酮和8个碳以下的环酮
思考:芳香酮为什么不能反应?
醛和酮

肟,白 有固定 熔点
C O + NH2-NH2 肼
O2N C O + NH2-NH NO2 2,4 - 二硝基苯肼
C
N-NH2
H2O
C N-NH2
OH H
腙, 白 有固定熔点
O2N C N-NH NO2
H2O
2,4 - 二硝基苯腙(黄 )
O C O + NH2NH-C-NH2 氨基脲
H2O
O C N-NH C-NH2
O RMgX + R'-C-H
无水乙醚
+ H R-CH-OMgX H2O
R'
R' RCHOH 2o 醇
CH3
CH2MgCl + CH3CHO 无水乙醚
H H2O
+
CH2CHOH
O R' C
O
(1) R R"
MgX R
R' C R"
OH C-CH2CH3 CH3
OH
(2) H2O
C-CH3 + CH3CH2MgBr
Tollens试剂
RCHO + Cu2+ + NaOH + H2O RCOONa + Cu2O + H+
Fehling试剂 注意:Fehling试剂不与ArCHO反应
Tollens试剂和Fehling试剂对C=C、C≡C不起反应。
Ag + 或 Cu 2+
CH 3CH =CHCHO
CH 3CH =CHCOOH CH3COOH + 2 CO2
R H
C
OR' OR'
第十一章醛和酮

O HO
H
OH O
缩醛对碱和氧化剂都相当稳定。由于在酸催化下生成缩醛的反 应是可逆反应,故缩醛可以水解成原来的醛和醇:
半缩醛和缩醛的合成为什么需要使用无水氯化氢催化? 在有机合成中常利用缩醛的生成和水解来保护醛基
酮也能与醇生成半缩酮或缩酮,但反应较为困难。而酮和1,2-或 1,3-二元醇比较容易生成环状缩酮:
芳香醛酮的活性由芳环上所连取代基的电子效应决 定,吸电子基团增强亲核加成活性,供电子基团相 反(原因?)
平衡常数及反应范围
由平衡常数看出,醛均可与HCN反应,而酮中只有 脂肪族甲基酮和八个碳以下的环酮能与之反应。
与亚硫酸氢钠加成
醛和脂肪族甲基酮(或八元环以下的环酮)与之反应,生成 -
羟基磺酸钠(亲核试剂体积较大,对位阻较为敏感)P362。
O +
HH
KCN
H2SO4 H2O
NCCH2OH
76%-80%
有机玻璃—聚-甲基丙烯酸甲酯的单体的合成
O + NaCN
H2SO4 CH3OH
OH
71%-78% CN
OH
H2SO4
CN
CH3OH, heat
水解、酯化和脱水
O O
-甲基丙烯酸甲酯(90%)
反应机理
实验现象:丙酮和氢氰酸反应几个小时,只有部分 转化;加入催化量的KOH溶液,反应迅速完成;加 入大量酸,不反应。说明了碱加速反应,酸抑制反 应,揭示了反应启动步骤是氰基负离子的进攻,而 不是质子的与羰基的结合(如何得出该结论?)
O
H+
H3C H + CH3OH
OH
H+
H3C H + CH3OH
OCH3
高中化学有机化学竞赛辅导:第7章《醛酮》 Word版

第 1 页 共 6 页第七章 醛、酮一、结构、分类和命名醛和酮都是含有羰基官能团的化合物。
当羰基与一个羟基和一个氢原子相结合时就是醛,醛基的简写为-CHO 。
若羰基与两个烃基相结合,就是酮,酮分子中的羰基叫做酮基。
醛、酮的通式为:醛: 酮:结构:醛、酮羰基中的碳原子为SP 2杂化,而氧原子则是末经杂化的。
碳原子的三个SP 2杂化轨道相互对称地分布在一个平面上,其中之一与氧原子的2P 轨道在键轴方向重叠构成碳氧σ键。
碳原子末参加杂化的2P 轨道垂直于碳原子三个SP 2杂化轨道所在的平面,与氧原子的另一个2P轨道平等重叠,形成π键,即碳氧双键也是由一个σ键和一个π键组成。
由于氧原子的电负性比碳原子大,羰基中的π电子云就偏向于氧原子,羰基碳原子带上部分正电荷,而氧原子带上部分负电荷。
分类:根据烃基的不同可以分为脂肪醛酮、芳香醛酮。
根据羰基的个数可以分为一元醛酮、多元醛酮。
命名:普通命名法:醛的命名与醇的习惯命名法相似,称某醛。
如:CH 3CH 2OH CH 3CHO 乙醇 乙醛CH 3CH (CH 3)CH 2OH CH 3CH (CH 3)CHO异丁醇 异丁醛脂肪酮则按酮基所连接的两个烃基而称为某(基)某(基)酮。
例如:CH 3OCH 3 CH 3COCH 3甲醚 二甲酮CH 3OCH 2CH 3 CH 3COCH 2CH 3甲乙醚 甲乙酮系统命名法:选择含有羰基的最长碳链作为主链,称为某醛或某酮。
由于醛基是一价原子团,必在链端,命名时不必用数字标明其位置。
酮基的位置则需用数字标明,写在“某酮”之前,并用数字标明侧链所在的位置及个数,写在母体名称之前。
例如:CH 3CH (CH 3)CHO CH 3CH 2COCH (CH 3)CH 2CH 32-甲基丙醛 4-甲基-3-已酮CH 3CH ═CHCHO CH 3CH (CH 3)CH ═CHCOCH 32-丁烯醛 5-甲基-3-已烯-2-酮环已基甲醛 3-甲基环已酮3-苯丙烯醛 1-苯-2-丁酮醛酮命名时习惯上还采用希腊字母α、β、γ等,α碳指与醛基或酮基直接相连的碳原子。
7 醛和酮

• 电子效应: R 斥电子效应 C=O钝化
醛>酮 醛>酮
❖如:
❖ 醛:
如:
>
>
❖酮:
脂环酮(C<8),位阻小,活性 大于同碳原子数的脂肪酮
练习: 试比较下列化合物发生亲核加成反应的活性大小:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1、
(A>C>B)
2、 A、CH3CH2CHO B、CH3COCH3 (A>B)
❖ 多元醛、酮
丁二醛
2,4-戊二酮
❖ 同时有醛基和酮基时,酮基氧作取代基,命名 为“氧代醛”
O CH3CH2CCH2CHO
3-氧代戊醛
第二节 醛酮的结构
• >C=O: 一个键、 一个键 •C和O均为sp2杂化,羰基为平面型 •羰基是极性基团,容易发生亲核加成反应
第三节 醛酮的物理性质
• 沸点(bp):醇、酚 > 醛、酮 > 烷、醚(相对分子 质量相近)羰基有极性,但无分子间氢键。
第七章 醛和酮
第一节 醛和酮分类、命名和结构
醛的通式为 RCHO ,酮的通式为 RCOR´, 统称羰基化合物。
❖一、 醛和酮的分类和命名
❖根据烃基类别:分为脂肪族、脂环族和芳香族醛酮 ❖根据烃基是否饱和:分为饱和及不饱和醛酮。 ❖根据羰基数目:分为一元、多元醛酮等。 ❖在一元酮中,羰基上的两个烃基相同的叫单酮,不相
常用的弱氧化剂有土伦试剂、费林试剂和班氏 试剂。
1.土伦试剂(Tollens) 硝酸银的氨溶液 [Ag(NH3)2]OH 现象:银镜反应(Ag ↓)
醛√,酮×
2.费林试剂(Fehling)和班氏试剂(Benedict)
醛和酮

醛和酮
醛和酮的定义、分类、 一、 醛和酮的定义、分类、命名 二、 醛和酮的结构 三、 醛和酮的物理性质 四、 醛和酮的化学性质 不饱和醛、 五、 α,β-不饱和醛、酮的特性 不饱和醛
一、醛和酮的定义、分类、命名 醛和酮的定义、分类、
醛和酮统称为羰基化合物。 醛和酮统称为羰基化合物。 定义:羰基上至少连有一个H原子的化合 定义:羰基上至少连有一个 原子的化合 物为醛 羰基上同时连有两个烃基的化合物为酮
CH=CH-CHO 3- 苯基丙烯醛
(肉桂醛)
3
2
1
C3 H C C C 2C O HHH H C3 H
3-甲基-4-环己基戊醛
O O CH3C-CH2-CCH3 2,4- 戊二酮 β−戊二酮
CH3CH=CHCHO 2-丁烯醛
(巴豆醛)
4
3
2 1
CH3 CH-CHO 2− 苯基丙醛 α−苯基丙醛
O C 3C C H H H HCC3 C C l l
。 60-70 C
H2SO4
[ CH2-CH O
CH2 CH2Βιβλιοθήκη CH ]n + nH2O O
维尼纶 不溶于水
聚乙烯醇缩甲醛
(丁) 与格氏试剂加成 丁
加RMgX
δ
−
C=O + R-MgX
δ
+
δ
+
干醚
δ
−
R-C-OMgX
烷氧基卤化镁
H2O/H+
R-C-OH
RMgX与甲醛反应,水解后得到1°醇; 与甲醛反应,水解后得到 ° 与甲醛反应 RMgX与其他醛反应,水解后得到 °醇; 与其他醛反应, 与其他醛反应 水解后得到2° RMgX与酮反应,水解后得到 °醇。 与酮反应, 与酮反应 水解后得到3°
第八章醛和酮

CN C OH
还原
CH3 CH3—C—CH2—NH2 OH
β-羟基胺
CH3 CH3OH CH2=C—COOCH3 H2SO4
α-甲基丙烯酸甲酯
例如:
O C H3C HCN CH3 NaOH OH H3C C CN CH3
水解
脱水 H2C C COOH H3C C COOH CH3 CH3
OH
适应范围:
溶解度:与醇相似。低级醛、酮可溶于水;高级醛、酮 不溶于水。 因为醇、醛、酮都可与水形成氢键:
H R-O H H-O R H C=O H H-O R R' C=O H H-O
第三节 醛、酮的化学性质 一、羰基的结构
羰基中C和O均采取Sp2杂化成键。O上有两对孤 电子未参与成键。
甲醛的结构
键 H C H p轨道 甲醛的结构与羰基的极性 O H 键 孤对电子 O C
二、亲核加成反应
δ -O δ C
+
Nu 慢 + Nu A C (1) O A (2)快
Nu C OA
负氧离子中间体
注意与烯烃的 C=C 的亲电加成反应区别。
影响亲核加成的因素:
一般来说,醛比酮活泼些。这是因为一方面酮的羰基碳连有 两个烷基,而烷基具有给电子的诱导效应,这样使羰基碳所 带正电荷比只连有一个烷基的醛少;另一方面,两个烷基的 空间位阻也比一个烷基大。例如:脂肪族醛酮的活性顺序为:
H C O > H H R C O > H3C R C O > R' R C O
对于芳香醛、酮而言,苯环上有吸电子基团使羰基碳的正电 性增强,有利于亲核加成;反之,活性降低:
O O2N C H O O
>
第七章 醛和酮

苯乙酮
acetophenone
C H 3C H 2C C H 2C H C H 2C H 3 H O -C H C H 3
5-乙基-6-羟基-3-庚酮
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第九章 醛和酮
第一节 分类和命名 (二、命名)
命名多元醛、酮时,应选取含羰基尽可能多的碳链 为主链,注明羰基的位置和羰基的数目。 命名脂环酮 时,从羰基碳原子开始编号,在名称前加“环”字。
酸性情况下将C=O还原成CH2,适应于对酸 稳定的醛、酮
(2)Wolff-kishner-黄鸣龙还原法
适应于对碱稳定的醛、酮
(三) Cannizarro(康尼查罗)反应
没有α-H的醛在浓的强碱作用下,发生分 子间的氧化还原而生成相应酸和相应醇的反应。
H O || C
O || C
H
浓 NaOH
H
O || C
O H C H
O R- C- R’
O R C H
醛
O A r - C - A r’
O R- C- Ar
酮
K e ton e s- h a v e a lk y l or a r y l g rou p s b u t n o 醛和酮互为异构体。饱和一元醛酮具有通式 CnH2nO。 h y d rog en s a tta ch ed to c a rbon y l g roup
-
由于次碘酸钠具有一定的氧化性,所以 凡具有以下结构醇、醛和酮都能发生碘 仿反应。
O CH3 C R (H ) CH3 OH CH R (H )
含有α-甲基的醛酮在碱溶液中与卤素 反应,则生成卤仿。
碘仿反应: 试剂:I2+NaOH; 现象:淡黄色CHI3沉淀。 碘仿反应用于鉴别以下结构:
10醛和酮共134页文档

ArCH=NH
H2O
O ArCC10H7-n
ArCH=O
OH
PCl5
ArC=NH
三 醛酮制备实例
*1 CH3
CN SnCl2/HCl CH 3
无水醚
*2
COOH + 2CH3Li
H2O
CH=NH
CH3
CHO
H2O
O CCH3
O
Cl
O
O
*3
Lewis酸 R'ClC+RCHH =2C
R'CH-HC2CR' Na2CO3/H2O
亚胺
CH3CH=NR
亚胺 西佛碱
CH2=CH-
NR2 烯胺
CH+OH2N CH=N
HOH CH-N
+ H2O
*2 反应机理
碱催化
C =O+ H 2NZ-
酸催化
O C
N +H 2Z
H+转移
C = O + H +
C = O +HH 2N Z ,--H + HO H C-N-Z
+
H+
H2O H C----N-Z
加成产物 0%
若用烷基 锂代替格 氏试剂, 可以发生 正常的加 成反应。
O (CH3)2CHCCH(CH3)2 + (CH3)2CHLi
[(CH3)2CH]3C-OLi H2O
[(CH3)2CH]3C-OH
*2 醛、酮的极限构象式
O M
S
L R
(1)交叉式
O
M
L
SR
(2) R-S重叠
O
L
S
第11章.醛和酮

醛酮与氨及其衍生物反应的应用:
醛、酮的鉴别或分离提纯 烯胺是有用的合成中间体
⑥ 维狄希(wittig)反应
1954年Wittig(德)发表了由醛、酮合成烯烃的新方法。 (1979年获诺贝尔化学奖)。 R R C=O + (C6H5)3P =C
醛酮 维狄希试剂 (ylide)
R/ R
R R
C=C
烯烃
OH C H SO3Na
R
R C=O + NaCl + SO2↑ + H2O H
R C=O + Na2SO3 + CO2↑ + H2O H
反应应用
☆ 鉴别、分离提纯醛、酮化合物。 例如:分离3-戊酮和2-戊酮的混合物 ☆ 制取羟腈化合物时,避免使用毒性很大的氢氰酸。
③ 与格氏试剂加成
C=O + RMgX C OMgX R
§9-2 醛酮的制法
一、由烃制备
烯烃经臭氧化或空气催化氧化制备醛、酮
O3 Zn H2O
CHO + HCHO
62%
CH3CH=CH2 + O2
CuCl 2 -PdCl 2
O _ _ CH3 C CH3
炔烃水合制备相应的醛酮 HC CH + H2O C CH + H2O
HgSO4 H2SO4 HgSO4 H2SO4
R C N NH R/ 苯腙 苯肼 R C N NHCONH2 H2NNHCONH2 / R 缩胺脲 氨基脲
反应历程
δ
+
C O + H
C OH2 NH Y
δ
-
+
快
C OH
羰基被 活化
H2N-Y, 慢
第八章 醛和酮

4 3 2 1
O CH3 CH3 C CH2 CH CH3
1 2 3 4 5
3-甲基丁醛 (β -甲基丁醛)
4-甲基-2-戊酮
CH3 Br CH3 CHCH2 CH CH2CHO
6 5 4 3 2 1
CH3CH CH CHO
4 3 2 1
3-甲基 -5-溴 己醛
说明
O OH ① 利用碘仿反应鉴别具有 CH3-C- 、CH3-CH结构的化合物 = ② 制备少一个碳原子的羧酸
2、羟醛缩合 在稀碱的作用下含α-H的醛酮,发生缩合 生成β-羟基醛或酮,称为醇醛缩合反应。
H O OH H OH C H + CH2 CHO CH3 + CH3 CH CH CHO
δ
δ β-羟基醛 △
醛
O C H
酮
醛基
R=R/ 单一酮
R≠R/ 混合酮
CHO
第一节 醛和酮的分类及命名
一、醛和酮的分类
按含羰基数目分 一元醛酮 多元醛酮 O CH3-C-CH3 O O CH3-C-CH2-C-CH3
=
=
=
分 类
按烃基的饱和性分
O 不饱和醛酮 CH2=CH-C-H
饱和醛酮
=
脂肪醛酮 按烃基的类别分
芳香醛酮
产物均为晶体
羰基试剂与氨的衍生物加成历程:
R
( R' ) H
C
δ+
O +H N
H
- H2O
δ-
G
OH R C N G ( R' ) H H
C N G,
R ') H (R
特点:
1.先亲核加成,后失水。
第9章 醛和酮

两个羰基中间只能有一个碳, 两个羰基中间只能有一个碳, 而且该碳上必须有氢
练习:判断下列化合物能否与三氯化铁显色? 练习:判断下列化合物能否与三氯化铁显色
O (1) CH3COCH(CH3)COCH3 ) (2) ) COOC2H5
(3) CH3COC(CH3)2COC2H5 )
-
R" C H
- + δ δ O MgX
2. H3O
+ R
R" C H OH
09
8
醛 除甲醛外) (除甲醛外) 酮 格氏试剂 + 甲醛 环氧乙烷
仲醇 叔醇 伯醇-增加一个碳 伯醇 增加一个碳 伯醇-增加两个碳 伯醇 增加两个碳
R"
R
C
1. R"MgX O 2. H O + 3 R
C
OH
H (R')
09 25
习题 第九章
• • • • • • • •
醛和酮
9-5:(1)、 (2) 、 (3) 9-6:(1)、(3) 、(4) 9-9:(3) 9-10 9-11 9-13 9-14 9-16
09
26
2
5
C H
OH
CH3 C2H5 C H O 1. CH3MgX 2. H O 3 + C2H5 C H
09 10
OH
练习: 用格式试剂合成 练习:2.用格式试剂合成
CH2MgX
CH2CH2OH
方法一: 方法一:
1. H C H O 2. H O + 3 CH2CH2OH
O
1. 2. H O + 3
MgX CH2CH2OH
第4章_醛和酮

***
合成上用来增长碳链
OH CH3CCH3 CN CH3 CH2 CCOOCH3
OH CH3CH2CCH3 CN CH3 CH3CH CCOOH H3O
CH3COCH3
HCN NaOH
OH H3O CH3CCH3 COOH CH3OH H2SO4
OH CH3CH2CCH3 COOH
CH3CH2COCH3
CH2 CH CH2 OH OH OH
O H+, 苯, O O C CH3
H2C O
CH CH2 O OH CH COCl 3
H2C O
CH CH2 O
O 稀酸 / 水 CH2 CH CH2 O C CH3 OH OH
硫醇比相应的醇具有更强的亲核能力,酮在室温下即可与 乙二硫醇反应生成缩硫酮。
R R' R R' C S S
Wittig反应产物中所生成的双键处于原来羰基的位置,可以 制得能量上不利的环外双键化合物。
O + (C6H5)3P
CH2
CH2
亚甲基环己烷
O
2Ph3P
CH2
O
(3)达尔森(Darzen)反应 在强碱(如醇钠、氨基钠等)存在下,醛、酮与-卤代酸酯 反应,生成,-环氧酸酯的反应,称达尔森(Darzen)反应。
HCN NaOH
(2)与格氏试剂、烷基锂、炔化钠加成
R MgX + C R C OMgX O orTHF Et2O H2O/H+
增长碳链
OH R C OH + Mg X
H C O H
H R C OH H 伯醇 只增长 一个碳
R1 C O H
R
1
R1 R C OH H
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第十一章醛和酮课时:8课时教学目的要求:掌握醛酮与亲核试剂的加成反应及其历程,醛酮的氧化-还原反应,各类醛酮的鉴别,醛酮制法,α,β-不饱和醛酮的性质。
含羰基。
第一节醛、酮的分类,同分异构和命名一、分类烃基的类别:脂肪族醛、酮;芳香族醛、酮。
羰基的数目:一元醛、酮;二元醛、酮。
二、同分异构现象醛:碳链异构。
酮:碳链异构和羰基位置异构。
三、命名1 系统命名法选择含羰基的最长链。
编号从靠近羰基的一端开始。
CH3CHCHOCH3C6H5CHCHOCH3HC CCH2CH2CHCH2CHOCH32-甲丙醛2-苯丙醛3-甲基-6-庚炔醛CH3CO(CH2)3CH3COCH3COCH2CH32-己酮1-苯-1-乙酮1-环己基-1-丙酮碳原子的位置有时也用希腊字母表示:2酮的取代基命名法CH3CCH2CH3OCOCH3甲基乙基酮甲基苯基酮CHOOH CHOCHO3-羟基苯甲醛1,2-萘二甲醛111CHO2COOH CHOO4-甲酰苯基乙酸2,3-环氧苯甲醛COCH2CH2CH3CH2COCH31-( -萘基)-1-丁酮1-苯基-2-丙酮萘基丙基酮苄基甲基酮第二节醛、酮的结构、物理性质和光谱性质一、醛和酮的结构羰基碳原子sp2杂化。
氧原子上带部分负电荷,碳原子上带部分正电荷。
羰基是极化的,分子有偶极矩。
二、物理性质沸点比相应的烷烃和醚高(极化度大),低于相应的醇(不能形成分子间氢键)。
低级的醛、酮可溶于水(与水形成氢键),中级醛(九到十个碳)具果香味液体,用于香料工业,低级酮是液体,具有令人愉快的气味。
三、光谱性质红外光谱:碳氧双键的伸缩振动,醛在1730cm-1, 酮在1715cm-1, 形成共轭体系时,吸收的波数减小。
醛在2750cm-1处有醛氢与羰基碳之间的碳氢伸缩振动峰。
核磁共振谱:醛氢的化学位移为9-10, 与羰基相连的甲基或亚甲基的化学位移在2-2.5,紫外光谱:非共轭醛、酮在200 nm以上无强烈吸收,共轭的醛、酮则有强烈吸收。
乙醛和苯乙酮的IR图见P316图11-2,NMR图见P317图11-3问题:用光谱法区别下列各组化合物:(1)CH3CHO, CH3COCH2CH3(2)CH3CH2CH2COCH3, CH3CH2CH=CHCOCH3112113第二节 醛、酮的化学性质特点:羰基氧上:酸和亲电试剂进攻富电子的氧 羰基碳上:碱和亲核试剂进攻缺电子的碳 醛的反应; α-氢的反应;其中亲核加成反应为反应的决定步骤。
一、亲核加成反应1 与氢氰酸的加成反应α-羟基腈α-羟基腈分子内脱水可生成α,β-不饱和腈; 水解可生成α-羟基酸; 催化加氢可生成α-胺基醇例如:由丙酮为原料合成有机玻璃的单体:α-甲基丙烯酸甲酯: 2 与格氏试剂的加成反应芳卤代烃形成格氏试剂也可进行上述反应:可在分子内进行,形成四元环,五元环,二溴甲烷和二碘甲烷生成的偕二取代镁化物和醛、酮作用生成烯烃: 水解时,一般用硫酸溶液,当遇到对酸敏感的化合物时,常用氯化铵溶液水解。
3 与亚硫酸氢钠的加成反应醛、甲基酮和七元以下的环酮与亚硫酸饱和溶液反应生成α-羟基乙磺酸钠。
许多其它的酮不能进行此反应。
反应用来提纯醛、酮,此产物溶于水,不溶于有机溶剂,与酸或碱共热得到原来的醛、酮。
O+HCN COH CNC O+RMgXCOMgX RC OH H 2OClBr1Mg/Et 2O 33H 3O+Cl3OHCO +HO O -Na +SO 3HC OH SO 3Na114反应物用来与氰化钠作用,生成羟基腈:4 与醇的加成反应半缩醛 缩醛难反应的醛、酮常用分子筛及时除去水,或用原甲酸三乙酯与之反应生成缩醛:缩醛(酮)不与格氏试剂、金属氢化物、碱反应,在稀酸中会水解成原来的醛(酮),常用来保护羰基:CH 2=CHCHO 2C 2H 5OH无水HCl CH 2=CHOC 2H 5OC 2H 5CH 2CHCH OC 2H 5OC 2H 5OHOHH +,H 2O CH 2CHCHO OHOHOCOC 2H 5OHOCH 2CH 2OHH +COC 2H 5O O O4(C 2H 5)OCH 2OHO O+H 2OOCH 2OH(S)-4-羟基戊醛平衡存在的半缩醛的构型式:CHO CH 2CH 2HOH 3CHOCH 2CH 2H CH 3H 3+H 3HPhCHO 323NaOHH 2O OHHO +ROHCH OR OHROH +CH OR OR+H 2OO+H C OC 2H 52H 5OC 2H 5H +C2H 5OC 2H 5+HCOOC 2H 51155 与氨及其衍生物的加成反应 第一步得羟胺,脱水后得亚胺:RCHO+NH3RCHOH NH2RCH=NH羟胺 亚胺与第一胺反应也易得亚胺,又称西佛碱:芳香族的亚胺比较稳定。
RCHO +RNH2RCH OHNRH RCH=NR与第二胺(有 -H )反应,可得烯胺:+R'2NH RCHCHOH NR'22烯胺 与羟氨反应,得肟C=O+HNHOHC OH HOHOH肟 与肼反应得腙:C=O+H 2N NH 2C OH HNHNH 2腙与苯肼反应得苯腙:+H 2N NHC 6H5OH HNHC 6H 5NHC 6H 5苯腙 与氨基脲反应,得缩氨脲:C=O+H 2N NH ONH 2C=N NH NH 2O缩氨脲1166 与磷叶立德的加成反应(ylide) 磷叶立德的合成:Ph 3P+R 1R 2CHXPh 3+HCR 1R 2X -B-Ph 3P=CR 1R 2Ph 3P+C -R 1R 2磷叶立德又称为魏悌希试剂,与醛、酮反应得烯烃: C O +Ph 3P=CR 1R 2C CR 1R2+Ph 3P CH 2CH7 与希夫试剂的反应希夫试剂:二氧化硫通于品红溶液中,得到无色的溶液。
又称品红醛试剂。
希夫试剂与醛类作用,显红色,酮类不起作用。
可区分醛和酮。
甲醛与希夫试剂作用,其颜色加硫酸后不消失,其它醛会褪色。
可区分甲醛和其它醛。
二、还原反应1 催化氢化O+H 2Ni 50o6.5OH H与醛反应得一级醛,催化加氢,对于不饱和醛、酮,碳碳双键更易还原:CHO H 25CHO用钯催化,(R )-3-甲基环戊酮加氢时,会产生下列两种异构体,前者为优势产物:3233+Pt2 用金属氢化物加氢氢化铝锂和硼氢化钠可使醛、酮还原为醇,而不影响共存的碳碳双键:117CH 3CH=CHCH 2CHO143+CH 3CH=CHCH 2CH 2OH硼氢化钠只能使醛、酮和酰氯还原,不影响共存的硝基、酯基,氰基等。
氢化铝锂还可使羧酸、酯等还原,必须在无水环境中使用。
3 异丙醇铝和异丙醇还原法CH 3CHOHCH 3+RCOR'i PrO -()3AlRCH 2OHR'+CH 3COCH 3蒸出丙酮可使反应向正方向移动。
用异丙醇最佳,还原芳醛时,以乙醇最佳。
4 直接还原成烃(1) 黄鸣龙改进法C OH 2NNH 2C N NH 2NaOH 二缩乙二醇CH 2(2) 克莱门森法醛、酮和锌汞齐、浓盐酸一起加热,羰基被还原为亚甲基:COCH 3Z Hg-,HCl CH 2CH 3对芳酮好,对酸敏感的底物不能用。
三 氧化反应醛被Tollens 试剂氧化:Tollens 试剂:银氨络离子。
RCHO +2[Ag(NH3)2]++2OH -2Ag +RCOONH 4+3NH 3+H 2O酮与过氧酸氧化生成酯:(拜尔-菲林格反应)RCOR'+R"C O O OH RCOOR'+R"COOH COCH 3C 6H 5CO 3H OCOCH 3四 歧化反应没有 -氢的醛与强碱反应生成醇和酸:2CHO NaOHCOONa +CH 2OH118甲醛易被氧化:ArCHO+HCHOArCH 2OH+HCOONa五 α-H 的酸性1互变异构CH 3COCH 2COCH3CH 33OH2 卤代反应醛、酮的α-H 易被卤素(碘、溴)取代,在碱性溶液中反应进行顺利:RCH 2COR Br 2RCHBrCOR - 甲基酮,α-碳上有三个氢。
可生成三卤衍生物,在碱性溶液中易分解为三卤甲烷,称为卤仿反应:COCH 3I 2NaOHCOO -+CHI 33 羟醛缩合反应2CH 3CHO CH 32CHOOHCH 3CH=CHCHO 加热其中一个无α-H 的两个醛、酮可顺利反应:CHO+CH 3COCH 3CH=CHCOCH 34 醛酮的其它缩合反应 芳醛和酸酐的反应:C 6H 5CHO+(CH 3CO )2OCH 3COOKC 6H 5CH=CHCOOH肉桂酸 第四节 亲核加成反应历程 一 简单的亲核加成反应历程以碱催化下,HCN 对羰基的加成为例: 1高活性亲核亲剂的生成HO -+HCNCN -+H 2O2 对羰基碳亲核加成119CN-+COCO-CN3 对羰基氧亲电加成O -CN+H OH COH CN影响亲核加成反应的因素: 1 空间因素对亲核加成的影响 醛比酮的反应活性大。
如丁酮与HCN 反应平衡常数为38,而2,2,4,4-四甲基-3-戊酮与HCN 反应的平衡常数很小。
2 电负性因素对亲核加成的影响 吸电子基使羰基的反应活性增加:如邻溴苯甲醛比苯甲醛的反应活性大;三氟乙醛比乙醛的反应活性大。
羰基化合物的活性:依下列次序降低: RCOCl RCHO ,RC R'O ,H 2C=CHCO C 6H 5CO ,RCO 2R',RCONR 2',RCOO -3 试剂的亲核性对亲核加成的影响亲核试剂亲核性增强,平衡常数增大。
如HCN 比水的亲核能力强,与乙醛的反应,平衡常数更大。
二 复杂的亲核加成反应历程醛、酮与氨及其衍生物的加成反应,为加成-消除过程,先加成,后 -消除:O +H +O +H C OHNH 2+BO +H 2NHB-C N+HB-+C NB式中B 可以是H ,Ar, OH, NH 2, NHR’, NHAr, NHCONH 2,反应为H +催化,使羰基正电性增加,有利Nu 进攻,但H +又会使H 2NB 失去亲核活性。
因此有一个合适的pH 值 三 羰基加成反应的立体化学1 对手性脂肪酮的加成(Cram 规则)120NuS M HORNuHORNu M S亲核试剂从S 侧进攻更有利:例如:O CH 3H 3C HH 11C 6H 11C 6HCH 3HO CH 3HLiAlH 4+HOCH 3HCH 3H H 11C 672% 28% 2 反应物为脂环化合物的加成环上基团的空间位阻影响亲核试剂的进攻方向:3433+前者为主要产物3 亲核试剂体积对加成方向的影响:(CH 3)3CO(CH 3)3COHH(CH 3)3C OH H 体积小的亲核试剂如四氢铝锂,主要得第二个产物,体积大的亲核试剂,如三仲丁基硼氢化锂,主要得第一个产物。