第十一章 醛、酮、醌 第一节 醛、酮 酮基 醛和酮:是分子中含有羰基官能团的有机物。 醛:分子中的羰基碳原子分别与氢原子及烃基 第十一章 醛、酮、醌 第一节 醛、酮 醛和酮:是分子中含有羰基官能团的有机物。 醛:分子中的羰基碳原子分别与氢原子及烃基 或氢原子相连,通式: R-CHO 酮:分子中的羰基碳原子与两个烃基相连, 通式: RCOR’ 羰基 酮基 醛基
第一节 醛、酮 一、羰基的结构
二.分类和命名 (一)分类 :根据烃基结构不同,醛、酮、可分为脂肪醛、酮和芳香醛、酮,例如:
根据烃基的饱和程度,脂肪醛、酮可分为饱和脂肪醛、酮和不饱和醛、酮,例如:
根据羰基的数目,醛、酮又可分为一元醛、酮和多元醛、酮,例如:
二、 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 CH2=CHCHO 丙醛 丙烯醛 二、 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 CH2=CHCHO 丙醛 丙烯醛 甲基乙基甲酮(甲乙酮)
2、 系统命名法:选择含有羰基的最长碳链为主链,编号从靠近醛基(酮基)一端开始。 4,4-二甲基己醛 4-甲基-2-戊酮
环己酮 3-乙基-5-己烯-2-酮 C6H5COCH2COC6H5 1,3-二苯基-1,3-丙二酮
第二节 醛、酮的化学性质 一、亲核加成反应 a、此反应在碱催化下进行(亲核加成反应)。 1. 加氢氰酸 b、醛、脂肪族甲基酮或少于6个碳的环酮能反应,其他酮不反应。 C、增碳反应。 -OH溶液 (CH3)2C=O + HCN -羟腈(或-氰醇) H+ H2O -羟基酸
亲核加成反应历程 亲核加成反应的难易 (1)与亲核试剂(Nu:)的强弱有关,(2)与羰基碳所带正电荷多少有关,(3)与空间位阻的大小有关。 + + - A+ 亲核加成反应的难易 (1)与亲核试剂(Nu:)的强弱有关,(2)与羰基碳所带正电荷多少有关,(3)与空间位阻的大小有关。 醛酮的活性顺序: HCHO>RCHO>CH3COCH3>RCOCH3>RCOR
2. 与金属有机化合物的加成 醛、酮与格氏试剂加成后水解,生成不同类型的醇: 甲醛 伯醇 其它醛 仲醇 酮 叔醇 此反应常用于醇的制备。
二 与含氧亲核试剂加成 1 与H2O的加成 氨的衍生物能与醛、酮起加成反应,用于鉴别羰基的存在,称为羰基试剂。 常用的羰基试剂有: 羟胺NH2OH(产物为腙); 肼H2NNH2(产物为肼); 氨基脲H2NNHCONH2(产物为缩氨脲)。
反应产物用稀酸水解,可生成原来的醛、酮。用于分离和提纯醛或酮。 H2N-OH H2N-NH2 H2N-NH-C6H5 H2N-NH-C6H3(NO2)2 羟 胺 肼 苯肼 2,4-二硝基苯肼 氨基脲 (产物:肟)(产物:腙) (产物:苯腙) (产物:缩氨脲) 反应产物用稀酸水解,可生成原来的醛、酮。用于分离和提纯醛或酮。 + H2N-Z 重结晶 稀酸
4、与ROH的加成 情况 1:与醛反应 H+ CH3CH=O + CH3CH2OH 半缩醛 CH3CH2OH, H+ 缩醛
情况 2:分子内也能形成半缩醛、缩醛。 OH HCl HOCH2CH2CHCHO 半缩醛 CH3OH 缩醛
醛的正向平衡常数大,酮的正向平衡常数小。 半缩酮 情况 3:与酮反应 缩酮 分子内也能形成半缩酮、缩酮。 醛的正向平衡常数大,酮的正向平衡常数小。
酮不易生成缩酮,但环状缩酮较易形成。 缩醛对碱、氧化剂、还原剂稳定,用于保护醛基。 + 干燥HCl
5、与格氏试剂的加成反应 醛、酮与格氏试剂加成后水解,生成不同类型的醇: 甲醛 伯醇 其它醛 仲醇 酮 叔醇 此反应常用于醇的制备。
6、与H2O的加成 有吸电子基团可以形成稳定水合物。水合物在酸性介质中不稳定。 (~58%) CH3CH=O + HOH (CH3)2C(OH)2 (0 %) (CH3)2C=O + HOH 三氯乙醛水合物 (安眠药) CCl3-CH=O + HOH CCl3-CH(OH)2 有吸电子基团可以形成稳定水合物。水合物在酸性介质中不稳定。
-羟基醛加热易失水生成,-不饱和醛 二、-氢的反应 1.羟醛缩合 + OH- -羟基醛 -羟基醛加热易失水生成,-不饱和醛 △ + H2O
酮较难反应,原因是酮羰基的空间位阻较大,负碳离子不易进攻,但醛、酮之间可以发生交叉缩合反应。 2 △ OH- + H2O 酮较难反应,原因是酮羰基的空间位阻较大,负碳离子不易进攻,但醛、酮之间可以发生交叉缩合反应。
2.卤仿反应 X2 + 2 NaOH NaOX + NaX + H2O 有三个-H的醛、酮,则会生成卤仿。 +X2 OH- + HX CHX3 +
总反应: 碘仿反应用于鉴别以下结构的化合物: 常用试剂:I2+NaOH; 产物:CHI3; 现象:黄色沉淀。(称为碘仿反应) X2+NaOH CHX3 + X2+NaOH 卤仿 常用试剂:I2+NaOH; 产物:CHI3; 现象:黄色沉淀。(称为碘仿反应) 碘仿反应用于鉴别以下结构的化合物:
弱氧化剂Tollens(托伦)试剂:Ag(NH3)2+ 三、氧化和还原反应 1.氧化反应 弱氧化剂Tollens(托伦)试剂:Ag(NH3)2+ △ 托伦试剂 + Ag 银镜 (-) 醛易被氧化成酸,酮不被Tollens试剂氧化。
酮和芳香醛不发生此反应。 弱氧化剂Fehling(斐林)试剂:有Ⅰ、Ⅱ两部分构成,平时分别保存,用时等量混合。 Ⅰ为硫酸铜溶液, Ⅱ是酒石酸钾钠和氢氧化钠的混合溶液。 弱氧化剂Fehling(斐林)试剂:有Ⅰ、Ⅱ两部分构成,平时分别保存,用时等量混合。 斐林试剂 △ + 砖红色 (-) 酮和芳香醛不发生此反应。
◆ 本尼迪特试剂由硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠组成。 本尼迪特试剂: ◆ 本尼迪特试剂由硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠组成。 ◆ 它的作用与斐林试剂相仿,但比斐林试剂稳定。 ◆ 酮、芳香醛和甲醛都不能和本尼迪特试剂起反应。 ◆吐伦试剂、斐林试剂、本尼迪特试剂三种弱氧化剂只能氧化醛基,对羟基、酮基和碳碳重键等都没有作用。
2.还原反应 (1) 催化氢化 (1) 有些反应需要在加温、加压或有特殊催化剂才能进行。 (2) 最常用的溶剂是醇。 (1) 催化氢化 (1) 有些反应需要在加温、加压或有特殊催化剂才能进行。 (2) 最常用的溶剂是醇。 (3) 催化加氢没有选择性。
(2)用LiAlH4 还原 反应条件 LiAlH4既可还原羰基,又可还原羧基,但不还原碳碳重键。 无水乙醚 4 CH3CH=CHCH2CH2CH=O + LiAlH4 4 H2O (CH3CH=CHCH2CH2CH2O)4AlLi 4 CH3CH=CHCH2CH2CH2OH + Al(OH)3 + LiOH LiAlH4既可还原羰基,又可还原羧基,但不还原碳碳重键。
(3) 用 NaBH4还原 反应式: 反应机理:负氢转移 适用范围:主要还原醛、酮、酰氯的羰基。 反应条件:必须在质子溶剂中反应。 H2O CH3OH H2O 反应机理:负氢转移 适用范围:主要还原醛、酮、酰氯的羰基。 反应条件:必须在质子溶剂中反应。
(4) 克莱门森还原 Zn-Hg, HCl 回流 80% Zn-Hg, HCl 回流 65% (酸性条件下将C=O还原成CH2)
(5)武尔夫-克日聂尔-黄鸣龙还原 (碱性条件下将C=O还原成CH2) NaOH代替Na, K 一缩乙二醇代替封管 82% NH2-NH2, NaOH (HOCH2CH2)2O bp 245oC 82% NaOH代替Na, K 一缩乙二醇代替封管 (碱性条件下将C=O还原成CH2)
3、康尼查罗反应 定义:没有-活泼氢的醛在强碱作用下,发生分子间 的氧化还原而生成相应醇和相应酸的反应。 H+ NaOH C2H5OH ~50oC H+ 定义:没有-活泼氢的醛在强碱作用下,发生分子间 的氧化还原而生成相应醇和相应酸的反应。
甲醛总是还原剂 + CH2O NaOH + HCOONa 分子内也能发生康尼查罗反应 1 NaOH 2 H+ -H2O 内酯 羟基酸
题1.下列化合物中,哪些化合物既能起碘仿反应,又能与亚硫酸氢钠加成? 2. 3. 4. 5. 6. 答案: 2. 6.
甲:除乙醛外的脂肪醛。 乙:除甲基酮外的酮或芳香醛。 丙:甲基仲醇。 题2.有甲,乙,丙三种化合物,已知甲和乙与苯肼都有反应而丙没有;甲能还原斐林试剂而乙和丙则不能;只有丙能与碘的碱溶液作用生成碘仿,试推测甲,乙,丙各为哪一类化合物? 甲:除乙醛外的脂肪醛。 乙:除甲基酮外的酮或芳香醛。 丙:甲基仲醇。
题3.某化合物A分子式C5H10O,能和苯肼反应也能起碘仿反应。A经氢化还原后得化合物B分子式C5H12O。B与浓硫酸共热得主要产物C分子式C5H10,化合物C没有顺反异构现象。试写出化合物A,B,C的结构式。 A B C
第二节 不饱和醛、酮 一、不饱和醛、酮分类: 根据碳碳双键和羰基相对位置,不饱和醛、酮可分为三类: (1)碳碳双键和羰基共轭 第二节 不饱和醛、酮 一、不饱和醛、酮分类: 根据碳碳双键和羰基相对位置,不饱和醛、酮可分为三类: (1)碳碳双键和羰基共轭 (2)碳碳双键和羰基间隔至少一个饱和碳原子 (3)碳碳双键和羰基共用一个碳原子
Ⅱ 醌 ☆ 醌是环状多烯二酮,无芳香性。 ☆ 醌命名时在相应芳烃名称后加醌字,在相应芳烃名称前标出两个羰基的位次。 Ⅱ 醌 分子中具有下列结构的物质称为醌 ☆ 醌是环状多烯二酮,无芳香性。 ☆ 醌命名时在相应芳烃名称后加醌字,在相应芳烃名称前标出两个羰基的位次。
醌类化合物一般均具有颜色,如对醌大多呈黄色,邻醌大多数呈红色。 醌的化学性质:
The end !