第13章_醛酮醌
第一节 醛和酮
醛的通式为 RCHO ,酮的通式为 RCOR´ , 统称羰基化合物。
一、分类和命名
根据烃基的类别,可分为脂肪族和芳香族醛、酮 两大类。
根据烃基是否饱和,分为饱和及不饱和醛、酮。 根据分子中含有羰基的数目,可以分为一元、多 元醛、酮等。
在一元酮中,羰基上的两个烃基相同的叫单酮, 不相同叫混酮。
醛>酮
电子效应: (共轭效应和诱导效应) C=O碳上带的正电荷越多越有利
如:
醛>酮 脂环酮(C<8),位 阻小,活性大于同 碳原子数的脂肪酮
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(2)与亚硫酸氢钠的加成
醛、脂肪族甲基酮和脂环酮(C<8)。 过量、饱和NaHSO3(40%)溶液发生加成反应,生成 稳定的NaHSO3加成物(无色晶体)。可用于鉴别。 可逆反应。
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(2)羟醛缩合(有α-H)
含α-H的醛在稀碱的作用下,生成β-羟基醛(醇 醛), 称为羟醛缩合或醇醛缩合反应。 β-羟基醛
2-丁烯醛(巴豆醛) 无α-H的醛(如HCHO、R3C-CHO和Ar-CHO) 不可发生羟醛缩合反应。
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3.氧化和还原反应
(1)氧化反应
①托伦试剂(Tollens) 硝酸银的氨溶液 [Ag(NH3)2]OH 现象:银镜反应(Ag ↓)
生成物在碱性溶液中不稳定,立即分解成三卤甲 烷(卤仿)和羧酸盐,称卤仿反应。
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具有下列结构的醛、酮(含3个α-H)和醇均可发 生卤仿反应。
原因:NaOX氧化性强,可以使醇类氧 化成相应的醛、酮。
如与I2/NaOH反应则生成碘仿,称为碘仿反应。 碘仿为黄色晶体,难溶于水,用来鉴别。
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命名
3-(β-)甲基丁醛
甲乙酮(2-丁酮) 二乙酮(3-戊酮)
4-甲基-3-己酮
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丁二醛 不饱和醛、酮
2-苯基丙醛
丙烯醛
2,3-二甲基-4-戊烯醛
3-甲基-3-戊烯-2-酮
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二、醛和酮的结构
羰基 >C=O: 一个键、 一个键。 羰基:C:sp2杂化;O:未杂化(2s22p4);羰基为平面型。 羰基是极性基团,容易发生亲核加成反应。
醛√,酮×
②斐林试剂(Fehling)和班氏试剂(Benedict) 新制的Cu(OH)2溶液 现象:砖红色 (Cu2O ↓) 脂肪醛√,芳香醛、酮×
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(2)还原反应
醛、酮的羰基都能被还原成醇羟基,也可以被彻底还 原为亚甲基。反应条件不同,还原产物也不同。
催化加氢(Pt/H2,Ni/H2)
醛 → 伯醇
酮 →仲醇
不饱和键 → 饱和键
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碳负离子有p –π共轭而稳定,碳负离子较易生成。
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(1)、卤代反应
醛、酮的α-H在卤素的作用下发生卤代反应,生成α卤代醛、酮。
继续进行时,也可生成α-二卤代物和α-三卤代物。
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含有活泼甲基的醛或酮与卤素的碱溶液作用,三 个α氢原子都被卤素取代,生成的α-三卤代物。
14
含氮的亲核试剂称羰基试剂(检验羰基的试剂)
醛、酮与羰基试剂生成的肟、腙等大都是结晶, 具有一定的熔点,常被用来鉴别醛、酮。
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2.α -氢原子的反应
α -氢原子较活泼。
由于羰基的吸电子的诱导效应,以及羰基与α-H原子 之间的σ-π超共轭效应的结果,使σ-C上的C-H键的 极性增加,较易失去一个α-H原子而形成一个碳负离 子。
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(3)与醇的加成
醛与醇在干燥氯化氢的催化下,发生加成反应, 生成半缩醛。 半缩醛不稳定,在酸性条件下能继续与另一分子 醇作用,失去一分子水生成稳定的缩醛。
半缩醛
酮在同样情况下不易生成缩酮。
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缩醛
例如:
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(4)与氨的衍生物加成
只需掌握反应通式
Page
Page
7
(1)与氢氰酸的加成
醛、脂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ族甲基酮和脂环酮(C<8)与氢氰酸作用, 生成α-羟基腈(α-氰醇)。 制备增加一个C的化合物,有机合成上有实际意义。
α-羟基腈
α-羟基酸
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例如:
难发生加成反应
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亲核加成反应的活性比较
活性:(醛>酮)
空间效应:空间位阻越小越有利
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5
三、醛和酮的性质
(一)物理性质 沸点: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。 水溶性:易溶于水(与水形成氢键)
(二)化学性质
1.羰基的加成(亲核加成)
Nu Nu
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醛和酮可以与氢氰酸、亚硫酸氢钠、醇、氨的衍 生物(如羟胺、苯肼等)加成。
有机化学醛酮醌的化学性质
1 醛酮的亲核加成--与含碳亲核试剂的加成
Wittig(魏悌希)反应---(由醛酮合成烯烃)
01
给出制备下列烯烃所需ylides试剂和羰基化合物的结构。
02
1 醛酮的亲核加成--与含碳亲核试剂的加成
合成与应用:
01
-胡萝卜素
02
在无水酸的作用下,醇可以与醛中羰基加成生成不稳定的半缩醛。
1
半缩醛即是醚又是醇,在无水酸存在下,可继续与反应体系中的醇作用形成稳定的缩醛。
02
烷基Li试剂则主要得到1,2-加成产物
6 ,-不饱和醛酮的反应
碳负离子向 ,-不饱和醛酮双键的加成
迈克尔加成反应
6 ,-不饱和醛酮的反应
6 ,-不饱和醛酮的反应
亲电加成
由于羰基较强的吸电子效应,使C=C上电子密度下降,对于亲电试剂X2,HOX等加成一般不如烯烃活泼。
11.2 醌
5 醛酮烃基上的反应
5 醛酮烃基上的反应--卤化和卤仿反应 卤仿反应机理
5 醛酮烃基上的反应--卤化和卤仿反应 Cl3 黄色
02
CCl3
鉴别
01
CCl3
反应特点:有黄色沉淀生成;与原料相比,产物少一个碳。
03
CCl3
卤仿反应
5 醛酮烃基上的反应--卤化和卤仿反应 用卤仿反应制少一个碳的羧酸:
乳酸用途---天然乳酸存在于乳品中;乳酸主要用于食品工业如防腐、保鲜、增加口感等;医药行业,如消毒、防腐、PH调节剂等
应用:制乳酸
1 醛酮的亲核加成--与含碳亲核试剂的加成 制α-甲基丙烯酸甲酯(MMA)―――有机玻璃单体
1 醛酮的亲核加成--与含碳亲核试剂的加成 与格氏试剂加成:
1 醛酮的亲核加成--与含碳亲核试剂的加成
醛酮醌知识点总结思维导图
醛酮醌知识点总结思维导图一、醛酮醌的概念及分类1.1 醛酮醌的定义醛酮醌是一类具有羰基和酮基的有机化合物,其结构中含有羰基(一定是一个氧原子与一个碳原子形成的双键),也有酮基。
1.2 醛酮醌的分类醛酮醌根据其结构和特性可以分为醛、酮、醌三种类型。
其中醛和酮分别是通过氧原子与碳原子形成的双键连接,在结构上醛中羰基与氢原子相连,而酮中羰基与两个碳原子相连。
而醌则是通过两个羰基连接在一起。
二、醛酮醌的物理性质2.1 醛酮醌的溶解性醛酮醌在水中的溶解度一般较低,而在有机溶剂中的溶解度则较高。
2.2 醛酮醌的气味醛酮醌具有多种不同的气味,其中包括芳香、刺激性气味等。
2.3 醛酮醌的熔沸点醛酮醌的熔沸点一般在较高温度范围内,不同种类的醛酮醌具有不同的熔沸点。
三、醛酮醌的合成和制备3.1 醛酮醌的合成方法醛酮醌的合成方法有直接合成、氧化还原合成、亲核加成反应合成等多种方法。
3.2 醛酮醌的制备工艺醛酮醌的制备工艺中通常包括原料准备、反应操作、产物分离和提纯等多个步骤。
四、醛酮醌的化学性质4.1 醛酮醌的还原性醛酮醌在还原反应中常常失去氧原子,生成相应的羟基和醇类化合物。
4.2 醛酮醌的亲核加成反应醛酮醌在亲核加成反应中,酮中羰基上的氧原子可以成为亲核试剂攻击的位置,产生相应的产物。
4.3 醛酮醌的氧化反应醛酮醌在氧化反应中会通过氧化剂的作用产生相应的氧化产物。
五、醛酮醌的应用领域5.1 化工领域醛酮醌在化工领域中广泛应用,包括有机合成、催化剂和溶剂等方面。
5.2 医药领域醛酮醌在医药领域中用作药物合成中间体和抗氧化剂等。
5.3 日用品领域醛酮醌在日用品领域中用于生产香水、口红等化妆品,以及染料的生产。
六、醛酮醌的安全性及环境影响6.1 醛酮醌的安全性醛酮醌在使用和储存过程中需要注意防火、防爆、防毒等措施,以保证人员和设备的安全。
6.2 醛酮醌的环境影响醛酮醌可能对环境造成一定影响,需要在使用和废弃处理过程中注意环保措施。
有机化学ppt-醛酮醌
a.α-C上含有三个活泼氢的醛,酮与碘的氢氧化钠溶液作用, 生成碘仿(黄色沉淀,有特殊气味)和羧酸钠,称碘仿反应。
b.常用此反应鉴别乙醛和甲基酮以及有( 醇。
)结构的
(2)羟醛缩合反应
O
H
OH
稀OH-
CH3 C H + CH2 CHO
CH3 CH CH2 CHO
乙醛
乙醛
β- 羟基丁醛
是增长碳链的一种方法。
O
O
O
O
O
O
1,4-苯醌 (对苯醌)
1,2-苯醌 (邻苯醌)
O
1,4-萘醌 (α-萘醌)
1,2-萘醌 (β-萘醌)
二、重要的醌及性质 (一) α-萘醌和维生素K
许多天然的植物色素含有α-萘醌的结 构,如维生素K类,它们存在于绿叶蔬菜 中,具有促进凝血作用,故在医学上常用 作止血剂,亦可用于预防长期口服广谱抗 生素药物引起的K族维生素缺乏症。
3-甲基丁醛 β -甲基丁醛
O CH3CHCCH2CH3
CH3 2-甲基-3-戊酮
CH3CH=CHCHO
2-丁烯醛
(CH3)2CHCH2COCH3 4-甲基-2-戊酮
CH3COCH2COCH2CH3 2,4-己二酮
O
CH3CH=CHCCH2CH3
4-己烯-3-酮
OHCCH2CHO 丙二醛
三、醛酮的物理性质
目录
Contents
第一节 醛和酮 第二节 醌
第二节 醌
一、醌的结构和命名 醌是一类具有环状共轭体系的环己二烯二酮类化合物
O
O
O
O 对位
邻位
一、醌的结构和命名
命名:以相应的芳烃衍生物来命名,苯醌、萘醌、蒽醌等,两
醛酮醌
稀HCl or Na2CO3
羟基磺酸钠:白色晶体
应用: 分离、纯化醛、甲基酮、环酮;鉴定不 同类型的酮。
醛、脂肪族甲基酮、C8以下环酮能反应,
其他酮不反应,如:ArCOCH3不能反应。
例:鉴定:
CH3CCH2CH2CH3 O
CH3CH2CCH2CH3 O
白色 饱和NaHSO3 无明显 变化 (B) (A)
O CH2CCH2CH3 CH2 CH O C CH3
1-苯基-2-丁酮
3-丁烯-2-酮 3-戊酮醛 或
O CH3CH2CCH2CHO
3-氧代戊醛
[酮醛]
羰基碳在环内,称为“环某酮”,在环 外则将环当作取代基:
H3C
CH3 H3C
O
4-甲基环己酮
3, 3-二甲环己基甲醛
CHO
CHO CHO SO3H CH3
H (氨) R (伯胺) OH (羟胺) NH2 (肼) NH NO2 (苯肼)
C C C C C
N N N N
H (亚胺) R (西佛碱) OH (肟) NH2(腙) (苯腙) NO2
NNH
H2N
NH
NO2
C
NNH
NO2
(2,4-二硝基苯肼) H2N NH CONH2
(2,4-二硝基苯腙) C N NH CONH2
C O + H2 Ni CH OH
但催化加氢没有选择性,除将羰基还 原外,其它易于加氢的官能团也同时 被还原
CH3CH=CHCHO
H2 Ni
CH3CH2CH2CH2OH
Hydrogenation of C=O, bonds —— 醇、醛、胺的制备
C=N and C≡N
2. 金属氢化物还原:
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
+
醛酮醌-OK
RCH2OH R CH 3 CHOH CH3CH2OH
Cu 300℃
CH3CHO
CH3
CH3 Cu C O CHOH CH3 300℃ CH3
醛酮
此反应是吸热反 应,工业上常在 反应时通入空气, 使脱去的H2与O2 反应放热,而使 反应可以继续进 行。
16
有机化学
12.2 醛酮的制法
12.2.2 由炔制备(炔烃水合、HgSO4催化)
醛酮 14
有机化学
12.2 醛酮的制法
12.2.1 含H的醇的氧化 1. H氧化 常用氧化剂:K2CrO7、KMnO4
RCH2OH R CH 3 CHOH
KMnO4/H+
RCHO
KMnO4/H+
RCOOH
K2Cr2O7/H+
R CH3 C O
用此法生产醛时,产物醛的还原性比醇更强,反应 一般不能停留在醛这一步。此法适合制备小分子、 低沸点醛,使生成的醛脱离反应体系,才得到醛。
醛酮 3
有机化学
羰基的结构
羰基的碳氧双键与 烯烃的碳碳双键一 样,虽然组成原子 不同,但都是由一 个 键和一个 键组 成的。
O , 2s22p4 ,羰基中的 O 原 子没有发生杂化,其 2 个 2s 电子与成键无关。
2p
H
116.5°
121.8°
C
O
H
有机化学
氧的电负性大,羰基中碳氧 双键的 键电子云,强烈偏 向氧,使羰基自然极化,是 极性较大的官能团。带部分 正电荷的羰基碳易受到亲核 试剂的进攻而发生反应。
1 氧化
2 卤化-水解
医用化学精品-醛酮醌精品PPT教学课件
2020/12/6
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四、醛和酮的化学性质
(一)羰基加成反应
3.与醇的加成
R C
O+R'O H
H +
R O H C
H
H OR'
半缩醛
R O H
C +H O R '
H O R'
H +
R O R'
HCO R' + H O 2
缩醛
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四、醛和酮的化学性质
(一)羰基加成反应 3.与醇的加成
4
第一节 醛和酮
一、醛的结构和分类
• 按照它们的分子中含有的醛基或酮基的数目 ,分为一元及多元醛或酮;
• 以烃基的类型分类,则有脂肪、脂环及芳香 醛、酮之分;
• 根据分子中是否含有碳碳重键,分为饱和及 不饱和醛、酮。
• 根据酮分子中的两个烃基是否相同,分为简 单酮(RCOR)和混合酮(RCOR')。
(R')H
C
O+NH2NH
NO2
H2O
R C
(R')H
NO2 NNH
NO2
2,4-二硝基苯腙
2020/12/6
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四、醛和酮的化学性质
(二)α -氢的反应 1. α -氢的卤化及卤仿反应
CH3CHO+Cl2→CH2ClCHO+CHCl2CHO+ CCl3CHO
酸性条件下,可控制在一元卤代。 在碱性条件下,醛及甲基酮则生成卤仿及羧 酸盐。
H
H
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四、醛和酮的化学性质
(一)羰基加成反应
2.与亚硫酸氢钠加成
有机化学11---醛酮醌
液氨
ONa
C
CH
H2O
OH C CH
低温
CH
H
+
11.5 醛和酮的化学性质
◇ Reformatsky反应——醛、酮等羰基化合物在锌存在下,和 α-卤代酸酯反应,得到β-羟基酸酯或α,β-不饱和酸。
Zn + BrCH2COOC2H5 BrZnCH2COOC2H5
β α
R-CHO
RCH CH2COOC2H5
浓 H 2SO 4
CH 3CH=CCOOH CH 3
11.5 醛和酮的化学性质
可改进:
CHO CN OH NaHSO3 SO3Na CH OH CH COOH OH
苦杏仁酸(67%)
NaCN
CH
H2O HCl
该法可避免使用有毒氢氰酸。 有机合成上,这是一种常用的增长碳链的方法。 进一步水解得α-羟基酸
CHCOOH
11.5 醛和酮的化学性质
由Grignard试剂制醇:
O CH3CH2CCH2CH2CH3
1. C2H5MgBr
O
CH3CCH2CH2CH3
②OH ①
③
1.
CH3Mg I
2 . H2O
②
2.
H2O
CH3CH2CCH2CH2CH3
③
CH3
2.
①
1.
CH3CH2CH2MgCl
H2 O
O
CH3CCH2CH3
CCH2CH2CH3 1680cm-1
NMR
RCHO RCH2CHO
δH 9~10 ppm δH 2~2.7 ppm
(丁酮、苯甲醛的核磁共振图p.386)
醛、酮、醌的反应
R CH2COOH HCl ﹨⁄ C H2O ⁄﹨ H OH (R’) R CHCOOH ﹨∥ 浓H2SO4 C α,β不饱和酸 不饱和酸 ⁄ H (R’)
(5) 与Wittig试剂反应
试剂)作用生成烯烃的反应 醛、酮与三苯基亚烷基磷(Wittig试剂 作用生成烯烃的反应。 酮与三苯基亚烷基磷 试剂 作用生成烯烃的反应。
还原
CH3 CH3—C—CH2—NH2 OH
Β—羟基胺 羟基胺
CH3 CH3OH CH2=C—COOCH3 H2SO4
α—甲基丙烯酸甲酯 甲基丙烯酸甲酯
反应3是失水、水解、酯化三步合一进行
CH3 CH3—C—CN OH CH3 CH2=C—CN H3O CH3 CH2=C—COOH
-H2O
CH3OH H2SO4
R__MgX
+
CH3CH=O
CH3−C−CH3 −
=
O
加成产物产率
1.CH3CH2MgBr 2. H3O+ O (CH3)2CH C CH(CH3)2 1.CH3CH2CH2MgBr 2. H3O+ 1.(CH3)2CHMgBr 2. H3O+
80% 30% 0%
CH(CH3)2 1.(CH3)2CHLi 2. H3O+ (CH3)2CH C CH(CH3)2 OH
(6)与氨及其衍生物加成 ⑴ 加成基本模式
醛酮与氨或一级胺加成生成亚胺(又叫西佛碱,Schiff base) 醛酮与氨或一级胺加成生成亚胺(又叫西佛碱, )
C——N—G HO H -H2O C=N—G
C=O + H—NH—G
不稳定 易失水
O2 N G: -H -OH -NH2 -NH— -NH—
大学有机化学------醛酮醌
鉴别反应:鉴别醛的存在。
注意:选择性氧化醛基(-CHO),不影响-OH, >C=C<键,酮基等,但是α-羟基酮可被上述试剂 氧化。 芳香醛只能还原吐伦(Tollens)试剂,甲醛 不能还原本尼地(Benedict)试剂。
(2)KMnO4/H+或K2Cr2O7/H+强氧化:
工业合成尼龙-66的原料 酮只能被强氧化剂氧化,断裂碳链。
4、氧化反应
醛易被氧化,而酮则难氧化 。
(1)弱氧化剂氧化: 吐伦(Tollens)试剂: 硝酸银的氨溶液 [Ag(NH3)2]+NO3-
斐林(Fehling)试剂: 由I和II组成。I是硫酸铜溶液;II是酒石酸钾 钠 和氢氧化钠的混合溶液。
本尼地(Benedict)试剂: 硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠的混合液。
3-硝基-4-甲 基-苯 乙 酮
§1.2 醛、酮的结构
羰基 >C=O: 一个键、 一个键 , 与 CC 相似。
C=O双键中氧原子的电负性比碳原子大, 所以π电子云的分布偏向氧原子,故羰基是极 化的,氧原子上带部分负电荷,碳原子上带 部分正电荷。
δ C δ O
极性双键
所以羰基易与亲核试剂进行加成反应 ——亲核加成反应
缩醛或缩酮性质与醚相似,可视为同碳二元醇 的双醚在碱性溶液中稳定,对氧化剂、还原剂也 很稳定,遇酸分解为原来的醛、酮。 有机合成中常用来保护醛基或酮基。 缩醛(酮)对碱、氧化剂稳定。在稀酸溶液中 易水解成醛和醇:
在有机合成中,保护羰基。如:
HOCH 2
CHO
O
HOOC
CHO
HOCH 2
CHO OCH 3
CH3CH=CHCH2CHO
+ 2H2
