最新十三章节醛和酮幻灯片.ppt
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1、第十三章 醛和酮 分类分类: 根据烃基的不同,可将醛、酮分为:脂肪族醛、酮,芳香族醛、酮;饱和醛、酮,不饱和醛、酮; 根据醛、酮分子中羰基的个数,可分为:一元醛、酮,二元醛、酮等; 根据酮羰基所连的两个烃基是否相同,分为: 单酮,混酮。 官能团:醛 RCHO酮 (CHO为醛基)(两个R可以相同,也可不同)C O(羰 基)RCROCH3(CH2)5CHCH3OHCH3(CH2)5CCH3OK2Cr2O7+H2SO4 100 C。所以,生成的乙醛很容易脱离体系。CH3CH2OHK2Cr2O7+H2SO450 C。CH3CHOK2Cr2O7+H2SO4CH3COOHb.p 78 C。b.p 21 C
2、。b.p 118 C。例:H2O,2-辛醇2-辛酮CH3C-CH=CHCH=CCH=CH2CH3OCH3CHCH=CHCH=CCH=CH2OHCH3丙酮,异丙醇铝苯,回流,80%Oppenauer氧化CH3CHCH3OHCH3CCH3O(or ZnO,380 C。Cu,300 C。)脱氢:(2) 羰基合成羰基合成 由烯烃合成多一个碳的醛! CH2=CH2 + COCH3CH2CHOCo(CO)42,加压CH2-CH2COH2八羰基二钴CH3CH2CH2CHO +CH3CHCHOCH3正丁醛(多)异丁醛(少)H2CH3CH=CH2+COCo(CO)42,加压CH3CH-CH2CO例1:例2:(3
3、) 同碳二卤化物水解同碳二卤化物水解 该法一般主要用于制备芳香族醛、酮。例如: BrC-CH3ClClBrCH2CH3BrC-CH3OOH-H2O2Cl2光间溴乙苯间溴苯乙酮间溴二氯乙苯CHCl2+ H2OH+CHO+ 2HCl苯二氯甲烷苯甲醛或Fe不用碱! 因醛对碱敏感(4) 羧酸衍生物的还原羧酸衍生物的还原 (Rosenmond还原) CH3OCH3COClCH3OCH3CHO(1) LiAl(OBu-t)3H,乙醚,-78 C。(2) H2O , H+ , 60%(2) H2O , H+ , 88%(1) Al(n-Bu)2H , 己烷,-78 C。CH3(CH2)10COC2H5OCH
4、3(CH2)10CHO三叔丁基氢化铝锂,空间障碍大,还原性不及LiAlH4二丁基氢化铝RCClO+ H2RCHOPd/BaSO4(5) 芳烃的氧化芳烃的氧化 甲基直接与芳环相连时,可被氧化成醛基。例如甲苯用铬酰氯、铬酐等氧化或催化氧化则生成苯甲醛: CH3CHO + H2O+ O2V2O5CH2CH3COCH3+ O2硬脂酸钴120-130 C。乙苯用空气氧化可得苯乙酮: CH3CrO3(CH3CO)2OH2OCH(OCCH3)2OCHO二乙酸酯不易被氧化易被氧化H,(6) 芳环上的酰基化芳环上的酰基化 + HClCH3C-ClO+AlCl3H3CCOCH3CO+(90%)(9%)苯甲酰氯+
5、CH3CH2CH2C-ClOAlCl3+ HClCCH2CH2CH3O(不重排!)AlCl3,Cu2Cl2+ CO + HClCHOCH3+ CO + HClAlCl3,Cu2Cl2CH3CHO(46-51%)该反应的本质是亲电取代反应,CO与HCl首先生成 HCOAlCl4-。 加入Cu2Cl2的目的是使反应可在常压下进行,否则需要加压才能完成。 Gattermann-Koch 反应(由苯或烷基苯制芳醛): (四) 醛和酮的物理性质 物态:CH2O为气体;C2C12醛、酮为液体;C13以上醛、酮为固体。沸点:与分子量相近的醇、醚、烃相比,有b.p:醇醛、酮醚烃:醇醛、酮醚烃。原因:a. 醇分
6、子间可形成氢键,而醛、酮分子间不能形成氢键; b. 醛、酮的偶极矩大于醚、烃的偶极矩: C=OORRDD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: R-OHHH-OC=OHRC=ORH-OHH-OHRIR光谱:光谱: CO:16801850cm-1(很强峰); 注意:丙酮的CO为1715 cm-1,乙醛的CO为1730 cm-1。CH(醛):2720cm-1(中等强度尖峰)。讨论:不同羰基的大致吸收位置: I效应、环张力等使CO波数升高;共轭效应使CO波数波数降低 例1:正辛醛的红外光谱 例2:苯乙酮的红外光谱 NMR谱 CH3-C-R-CH2
7、-C-R-C-HOOO例1:丁酮的核磁共振谱 例2:苯甲醛的核磁共振谱 (五) 醛和酮的化学性质 (1) 羰基的亲核加成 (甲) 与氢氰加成 (乙) 与亚硫酸氢钠加成 (丙) 与醇加成 (丁) 与金属有机试剂加成 (戊) 与氨的衍生物加成缩合 (己) 与Wittig试剂加成 (2) -氢原子的反应 (甲) 卤化反应 (乙) 缩合反应 (丙) Mannich反应 (3) 氧化和还原 (甲) 氧化反应 (乙) 还原反应 (丙) Cannizzaro反应(岐化反应) (五) 醛和酮的化学性质 羰基的亲核加成羰基的亲核加成 从 的结构考虑: C=O a.有双键,可以加成; b.稳定性 C OC ONu
8、E+-所以亲核试剂首先进攻!即发生亲核加成反应亲核加成反应,其通式为: R(R)H+ Nu-ROHNu(R)HCC(R)HRNuO-H2OC=O(甲甲) 与氢氰酸加成与氢氰酸加成 反应式: 实验证明: OH加速反应,H减慢反应。 Why? + NaCNRHC=OOH-x(CH3)OH-+ H CNRH羟基腈氰醇或ROHNu(CH3)HCC=O(CH3)HCNOH-H+CN- + H2O比H CN更 强的N u加O H-可使 C N-C=OH+C=OH+C-OH+(羰基碳更正) 以上实验事实说明:HCN与醛、酮的加成是分步进行的,首先由CN(亲核试剂)首先进攻,也就是说HCN与醛、酮的加成是亲核
9、加成。即: 慢-H2ORH+ CN-H2OCHRCNO-C=O(CH3)ROHCNHC(CH3)(CH3)反应活性:反应活性: HCHOCH3CHOArCHOCH3COCH3CH3CORRCORArCOAr 醛的活性大于酮;脂肪族醛、酮大于芳香族醛、酮。 p-NO2-C6H4-CHOArCHOp-CH3-C6H4-CHO 例外:C6H5COCH3(CH3)3C-CO-C(CH3)3 (后者的空间障碍特别大。)反应范围:反应范围: 所有的醛、脂肪族甲基酮、八个碳以下的环酮。例1 :CH3-C-H + HCNOCH3-CH-CNOHOH-H2O/H+CH3-CH-COOHOH乳酸羟基丙酸乙醛 例2
10、:OH-CH3-C-CNOHOCH3-C-CH3 + HCNCH3CH2=C-COOCH3CH3CH3OH,H2SO4甲基丙烯酸甲酯MMA丙酮 丙酮氰醇水解、酯化、脱水同时进行用途、意义用途、意义:制备羟基酸、多一个碳的羧酸。(乙乙) 与亚硫酸氢钠加成与亚硫酸氢钠加成 饱和N a HSO3易溶于水不溶于溶液C(CH3)HSO3HONaRROHSO3Na(CH3)HC羟基磺酸钠(白 )饱和N a HSO3分子内中和+ NaHSO3R(CH3)HC=O反应范围:反应范围: 所有的醛、脂肪族甲基酮、八个碳以下的环酮。反应活性:反应活性:似与HCN的加成。(醛酮、脂肪族芳香族)用途:用途:A. 鉴别醛
11、酮鉴别醛酮: C-CH3OCH2CHO饱和NaHSO3白x例:B. 分离提纯醛酮分离提纯醛酮: 在酸或碱的浓度较大时,平衡反应朝着加成产物分解为原来的醛、酮的方向进行: orROHSO3Na(CH3)HCRHOSO3NaH(CH3)C+ NaHSO3R(CH3)HC=O遇酸或碱 分解CH2CHO饱和N a HSO3白CH2CHSO3NaOHH+orOH-过滤CH2CHO例1 :C-CH3OC-CH3O例2 :饱和N a HSO3CHOOHOHCHSO3Nax白()过滤H+orOH-CHOC 制备制备-羟基腈羟基腈 CHOCHOHSO3NaCHOHCNCHOHCOOHNaHSO3NaCNH2OH
12、Cl苦杏仁酸(67%)此法的优点是可以避免使用有毒的氰化氢,而且产率也较高。 (丙丙) 与醇加成与醇加成 醛加醇容易,酮困难。 R-C-H + ROHO干H Cl亲核加成R-C-OROHHR-C-ORHOR半缩醛(不稳定)缩醛(稳定)干H ClROHS 1N反应式: 半缩醛C=OHRH+R-CH-O-ROH+H-H+R-CH-O-ROH快H+慢ROH更有利于N u 进攻C=ORH反应机理:R-CH-O-ROH快H+R-C+H-ORROHR-CH-OROH2+-H2O+H2OR-CH-ORH+OR-H+R-CH-OR OR缩醛半缩醛 缩醛具有双醚结构,对碱和氧化剂稳定,但遇酸迅速水解为原来的醛和
13、醇 R-CH-OR ORH2O/H+R-C-H + 2ROHO缩醛对碱和氧化剂稳定所以,制备缩醛时必须用干燥的HCl气体,体系中不能含水。 醛可与一元醇或二元醇生成缩醛或环状缩醛: C=ORH+HO-CH2HO-CH2干H ClCRH O-CH2 O-CH2例1 : 酮只能与二元醇生成环状缩醛(因为五元、六元环有特殊稳定性): 例2 :+HO-CH2HO-CH2干H ClOOO用途: a. 保护醛基保护醛基: 例: 由 CH3CH=CHCHOCH3CH2CH2CHOCH3CH=CHCHOHOCH2CH2OH干H ClCH3CH=CHCHO-CH2O-CH2H2,NiO-CH2O-CH2CH3C
14、H2CH2CHH2O/H+CH3CH2CH2CHOCH2CH-CH2CHOHOHnCH2CH2OOCH2-CHCHn+ nH2O+ nCH2OH2SO460-70 C。聚乙烯醇可溶于水维尼纶 不溶于水b. 制造制造“维尼纶维尼纶”: (丁丁) 与金属有机试剂加成与金属有机试剂加成 RMgX与甲醛反应,水解后得到与甲醛反应,水解后得到1醇;醇;RMgX与其他醛反应,水解后得到与其他醛反应,水解后得到2醇;醇;RMgX与酮反应,水解后得到与酮反应,水解后得到3醇。醇。 A加RMgX + R-MgX干醚R-C-OMgXH2O/H+R-C-OH烷氧基卤化镁C=OCl环己基甲醇Mg干醚HCHOMgClC
15、H2OMgClH2O/H+CH2OH1 醇。用途:制1、2、3醇。例: 同一种醇可用不同的格氏试剂与不同的羰基化合物作用生成。可根据目标化合物的结构选择合适的原料。 例:用格氏反应制备3甲基2丁醇 CH3-CH-CH-CH3CH3OHab方法a: H2O/H+CH3-CH-CH-CH3CH3OHMg干醚CH3-CH-CH3BrO=C-CH3HCH3-CH-CH3MgBrCH3IMg干醚CH3-CH-CHOCH3CH3-CH-CH-CH3CH3OHH2O/H+方法b: 由于乙醛及2溴丙烷都很容易得到,故方法a较为合理。 有机锂的亲核性和碱性均比格氏试剂强。例如下列反应格氏试剂不能发生: B. 加
16、有机锂加有机锂乙醚-60 C。H2O体积大(CH3)3C3C-OH三叔丁基甲醇(CH3)3CLi + (CH3)3C-C-C(CH3)3OC加炔钠加炔钠 OCH C-Na+,液NH3,-33 C。(2) H2O,H+,65%-75%(1)OHC CH炔醇DReformasky反应反应 醛、酮与有机锌试剂进行亲核加成,再水解得到-羟基酸酯或-羟基酸的反应称为Reformasky反应。 OHR-CH-CH2-C-OC2H5OH2O/H+羟基酸乙酯OHR-CH-CH2-C-OHOH2O/H+羟基酸OZnBr RCH-CH2-C-OC2H5OBrZnCH2-C-OC2H5O干醚R-C-HO+或甲苯无水
17、乙醚BrZnCH2-C-OC2H5OBrCH2COOC2H5 Zn+溴代乙酸酯或甲苯不须分离,直接使用活性低于格氏试剂有机锌试剂的生成: OOHCH2COOC2H5+ BrCH2COOC2H5(1) Zn,甲苯(2) H2O,H+,70%羟基酸酯例: (戊戊) 与氨的衍生物加成缩合与氨的衍生物加成缩合 所有的醛、酮都能与NH3及其衍生物反应。但醛、酮与NH3反应的产物不稳定,而与NH3的衍生物反应的产物稳定。反应实际上为加成缩合反应: + H2N-YC-N+H2-YO-C-NH-YOHC=N-Y-H2OC=OC=N-Y+ H2N-YC=O-OH-NH2-NH-C-NH2OO2NNO2-NH-
18、-NH-Y-Y,H H2 2NYNY羟氨肼苯肼2,4-二硝基苯肼氨基脲C=N-YC=N-Y肟腙苯腙2,4-二硝基苯腙缩氨脲简单记忆方法 反应实例:反应实例: CH3-C-CH3 + H2ON-OHCH3-C-CH3 + H2N-OHO丙酮丙酮肟O+ H2N-OHN-OH+ H2O环己酮环己酮肟CH3CHO + NH2O2NNO2-NH-CH3CH=NHO2NNO2-NH-+ H2O乙醛- 2 ,4-二 硝 基苯腙 CHO + H2N-NH-C-NH2O+ H2OCH=N-NH-C-NH2O苯甲醛苯甲醛缩氨脲 甲醛与氨的反应首先生成不稳定的H2C=NH,然后很快三聚生成六亚甲基四胺: 6CH2O
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