醛酮和醌课件.ppt
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1、关于醛酮和醌现在学习的是第1页,共149页官能团:官能团:是醛、酮的官能团。是醛、酮的官能团。醛:醛:在碳链端在碳链端 例如例如酮:酮:在碳链中间部位在碳链中间部位 例如例如 结构上微小差异结构上微小差异活泼性大不相同活泼性大不相同醌:醌:环状二烯二酮(共轭)环状二烯二酮(共轭)例如例如 现在学习的是第2页,共149页1、结构重点考虑、结构重点考虑:(1)组成元素及杂化状态)组成元素及杂化状态(2)构成的化学键)构成的化学键(3)电子云分布(是否极性)电子云分布(是否极性)(4)键角、键长)键角、键长见表见表11-1一、羰基的结构一、羰基的结构2、羰基结构、羰基结构羰基羰基:极性碳氧双键,一个
2、极性碳氧双键,一个键,一个键,一个键。键。偶极矩偶极矩=2.32.8D出现一个正电中心,一个负电中心出现一个正电中心,一个负电中心现在学习的是第3页,共149页3、与碳碳双键比较、与碳碳双键比较相同点:均为双键结构,加成反应。相同点:均为双键结构,加成反应。不同点:烯键非极性双键,亲电加成。不同点:烯键非极性双键,亲电加成。羰基极性双键,亲核加成。羰基极性双键,亲核加成。碳碳双键电子云分布碳碳双键电子云分布羰基双键电子云分布羰基双键电子云分布(电子云向电子云向O偏移偏移)现在学习的是第4页,共149页二、分类和命名二、分类和命名(一)分类(一)分类1、根据烃基不同、根据烃基不同醛、酮醛、酮脂肪
3、醛、酮脂肪醛、酮芳香醛、酮芳香醛、酮饱和醛、酮饱和醛、酮不饱和醛、酮不饱和醛、酮醛、酮醛、酮一元醛、酮一元醛、酮多元醛、酮多元醛、酮2、根据羰基数目不同、根据羰基数目不同现在学习的是第5页,共149页举例:举例:注意:注意:(1)芳香醛酮;)芳香醛酮;,-不饱和醛酮不饱和醛酮(2)-二酮二酮现在学习的是第6页,共149页(二)命名(二)命名1、普通(习惯)命名法:、普通(习惯)命名法:仅适用于简单醛酮仅适用于简单醛酮,烃基为基础,烃基为基础醛:醛:酮:酮:简单酮简单酮混合酮混合酮注意:注意:二苯酮,二苯酮,“二二”字不能省去。字不能省去。甲基酮类甲基酮类现在学习的是第7页,共149页2、系统命
4、名法:、系统命名法:(1)基本原则:)基本原则:主链:选择包含羰基(主官能团)在内的最长碳链主链:选择包含羰基(主官能团)在内的最长碳链作为主链;作为主链;芳环、脂环一般作取代基。芳环、脂环一般作取代基。编号:从靠近羰基(主官能团)一端开始编号;羰基(主官编号:从靠近羰基(主官能团)一端开始编号;羰基(主官能团)位次最小前提下,取代基位次和最小;酮基位于碳链中能团)位次最小前提下,取代基位次和最小;酮基位于碳链中间,应标明位次;醛基位于碳链一端,不用表明位次。间,应标明位次;醛基位于碳链一端,不用表明位次。书写:取代基写在母体前面;阿拉伯和其他文字之间用书写:取代基写在母体前面;阿拉伯和其他文
5、字之间用“-”,阿拉伯,阿拉伯数字之间用数字之间用“,”;也可用希腊字母表示位次。;也可用希腊字母表示位次。现在学习的是第8页,共149页举例:举例:2-甲基丁醛甲基丁醛-甲基丁醛甲基丁醛5-甲基甲基-3-己酮己酮S-2-苯基丙醛苯基丙醛现在学习的是第9页,共149页(2 2)官能团的优先次序:)官能团的优先次序:排在前面的官能团选做主要官能团。排在前面的官能团选做主要官能团。只作为取代基只作为取代基现在学习的是第10页,共149页(3)练习:)练习:即有醛基又有酮基,视为醛的衍生物即有醛基又有酮基,视为醛的衍生物现在学习的是第11页,共149页三、化学性质三、化学性质(一)亲核加成反应(一)
6、亲核加成反应羰基双键电子云分布羰基双键电子云分布(电子云向电子云向O偏移偏移)官能团官能团亲核加成反应:亲核加成反应:由亲核试剂首先进攻所引发的加成反应。由亲核试剂首先进攻所引发的加成反应。Nu和羰基和羰基C结合结合,分子中正的部分分子中正的部分(H或其他原子或其他原子)和和O结合结合。现在学习的是第12页,共149页亲核加成是羰基化合物最易发生的重要反应之一(结构决定性质),具亲核加成是羰基化合物最易发生的重要反应之一(结构决定性质),具体性质下面全面介绍体性质下面全面介绍1、与含、与含C亲核试剂的加成亲核试剂的加成(1)与与HCN反应反应举例:举例:-羟基腈(腈羟基腈(腈醇)醇)HCN剧毒
7、易挥发,用剧毒易挥发,用KCN、NaCN加加无机酸代替无机酸代替 a、方程式、方程式现在学习的是第13页,共149页反应机理研究反应机理研究、三四小时反应完成、三四小时反应完成50、加一滴碱,反应数分钟内完成,加酸,数天完成;、加一滴碱,反应数分钟内完成,加酸,数天完成;加大量酸,数周无反应。原因:加大量酸,数周无反应。原因:HCN弱电解质,反弱电解质,反应中存在下列平衡应中存在下列平衡证实证实:CN-是进攻试剂是进攻试剂,亲核加成亲核加成。现在学习的是第14页,共149页b、反应机理:、反应机理:碱催化反应机理碱催化反应机理第一步为慢反应,决定反应速率和特点。第一步为慢反应,决定反应速率和特
8、点。亲核试剂进攻,亲核试剂进攻,成为亲核加成反应。成为亲核加成反应。慢CCCOOHCNCNOHCNCH3CH3CH3CH3CH3CH3+Sp2Sp3 CNCNc、结论:、结论:活性:活性:醛酮醛酮醛、脂肪族甲基酮、八碳以下环酮才能与醛、脂肪族甲基酮、八碳以下环酮才能与HCN反应反应 现在学习的是第15页,共149页原因:用平衡常数原因:用平衡常数K来判断反应的难易(表来判断反应的难易(表11-4)K1反应反应K1不反应不反应(注意注意:加碱也不会反应加碱也不会反应!碱是催化剂碱是催化剂,可加可加速反应速反应,但不能改变平衡常数。但不能改变平衡常数。)活性比较活性比较甲醛醛甲基酮酮甲醛醛甲基酮酮
9、 芳香族醛酮芳香族醛酮 表表11-4中对硝基苯甲醛中对硝基苯甲醛(p-NO2C6H5CHO)平衡常数很大,很活泼平衡常数很大,很活泼,为什么为什么?现在学习的是第16页,共149页d、应用、应用增长碳链(一个碳),常用来制羟基酸、不饱和酸和伯胺增长碳链(一个碳),常用来制羟基酸、不饱和酸和伯胺 现在学习的是第17页,共149页1、下列各化合物可否与、下列各化合物可否与HCN加成加成?2、下列化合物发生亲核加成反应时由易到难的顺序如何?下列化合物发生亲核加成反应时由易到难的顺序如何?练习:练习:现在学习的是第18页,共149页(2)与金属有机化合物加成)与金属有机化合物加成+-碳碳-金属键金属键
10、强亲核试剂,极易与羰基化合物反应。强亲核试剂,极易与羰基化合物反应。a、与格氏试剂反应、与格氏试剂反应(制备醇)(制备醇)特点:制备伯、仲、叔醇的重要方法特点:制备伯、仲、叔醇的重要方法甲醛甲醛伯醇伯醇醛醛仲醇仲醇酮酮叔醇叔醇无水无水乙醚乙醚现在学习的是第19页,共149页c、与金属炔化物反应、与金属炔化物反应b、与、与RLi反应反应(1)无水乙醚)无水乙醚(2)特点:特点:活性强,能与空间位阻大的酮反应。活性强,能与空间位阻大的酮反应。举例:举例:炔雌甾醇炔雌甾醇现在学习的是第20页,共149页2、与含、与含O亲核试剂的加成亲核试剂的加成(1)与与H2O加成加成现在学习的是第21页,共149
11、页水合茚三酮水合茚三酮羰基与强吸电子基团相连羰基与强吸电子基团相连 产物形成分子内氢键产物形成分子内氢键 环酮环酮 个别稳定偕二醇个别稳定偕二醇现在学习的是第22页,共149页(2)与醇加成)与醇加成(缩醛、半缩醛的生成缩醛、半缩醛的生成)a、方程式、方程式(酸性催化剂、无水体系)(酸性催化剂、无水体系)例如:干燥例如:干燥HCl、对甲苯磺酸、对甲苯磺酸举例:举例:现在学习的是第23页,共149页b、反应机理、反应机理酸催化反应机理酸催化反应机理现在学习的是第24页,共149页c、特点:、特点:大分子、有支链的醛,酮较难形成缩醛、缩酮。需除水(形成共沸大分子、有支链的醛,酮较难形成缩醛、缩酮。
12、需除水(形成共沸物)提高产率。物)提高产率。环状缩酮较易形成。环状缩酮较易形成。环状的半缩醛常常比开链的羟基醛更稳定。环状的半缩醛常常比开链的羟基醛更稳定。举例:举例:现在学习的是第25页,共149页分水器的安装与使用分水器的安装与使用分水器分水器现在学习的是第26页,共149页d、缩醛和缩酮,在缩醛和缩酮,在中性和碱性条件下稳定中性和碱性条件下稳定,与氧化剂和还原,与氧化剂和还原剂不反应。剂不反应。酸性条件下酸性条件下,水解为原来的醛酮。,水解为原来的醛酮。有重要而广泛有重要而广泛的应用。的应用。现在学习的是第27页,共149页现在学习的是第28页,共149页保护基:保护基:保护羰基保护羰基
13、现在学习的是第29页,共149页练习:练习:现在学习的是第30页,共149页保护基:保护基:保护羟基保护羟基现在学习的是第31页,共149页练习:练习:现在学习的是第32页,共149页3、与含、与含N亲核试剂加成亲核试剂加成(1)与伯胺的反应:)与伯胺的反应:一级胺一级胺(伯胺伯胺)与醛酮反应,得与醛酮反应,得亚胺亚胺。(希夫碱,。(希夫碱,schiffbase)所得亚胺在所得亚胺在稀酸中稀酸中易水解生成原醛或酮。所得亚胺可被还原成易水解生成原醛或酮。所得亚胺可被还原成仲胺仲胺。稳定性增强稳定性增强现在学习的是第33页,共149页希夫碱希夫碱Cu配体配体现在学习的是第34页,共149页(2)与
14、氨类衍生物的反应:)与氨类衍生物的反应:通式通式H2N-G强亲核试剂,羰基试剂强亲核试剂,羰基试剂(羰基化合物均可反应)羰基化合物均可反应)现在学习的是第35页,共149页a、方程式、方程式羟胺羟胺肟肟肼肼腙腙苯肼苯肼苯腙苯腙氨基脲氨基脲缩胺脲缩胺脲现在学习的是第36页,共149页b、与伯胺和氨类衍生物反应的、与伯胺和氨类衍生物反应的反应机理:反应机理:亲核加成亲核加成-消除消除 合成时,合成时,pH=45反应为宜反应为宜现在学习的是第37页,共149页c、应用、应用:羰基试剂,用于鉴别。羰基试剂,用于鉴别。所得亚胺在稀酸中易水解生成原醛或酮,所得亚胺在稀酸中易水解生成原醛或酮,用于提纯。用于
15、提纯。可被还原成仲胺。可被还原成仲胺。现在学习的是第38页,共149页(3)与仲胺反应与仲胺反应合成时,注意结构特点:合成时,注意结构特点:亚胺还原得到仲胺亚胺还原得到仲胺烯胺还原得到叔胺烯胺还原得到叔胺现在学习的是第39页,共149页4、含、含S亲核试剂亲核试剂1、与硫醇反应:、与硫醇反应:硫醇比相应的醇活泼,与羰基加成能力更强。乙二硫醇和酮在室温下硫醇比相应的醇活泼,与羰基加成能力更强。乙二硫醇和酮在室温下就可反应,生成缩硫酮,同时很难再还原为原来的醛酮。就可反应,生成缩硫酮,同时很难再还原为原来的醛酮。这这是是一一个个经经常常使使用用的的将将羰羰基基还还原原成成亚亚甲基的简便方法。甲基的
16、简便方法。现在学习的是第40页,共149页2、与饱和、与饱和NaHSO3反应反应醛、脂肪族甲基酮、八碳以下环酮醛、脂肪族甲基酮、八碳以下环酮 a、方程式、方程式b、反应机理、反应机理现在学习的是第41页,共149页c、应用、应用鉴别鉴别分离分离合成合成现在学习的是第42页,共149页人名反应:人名反应:Wittig(维悌希)反应(维悌希)反应a、Wittig试剂的制备试剂的制备说明说明:只有伯、仲卤代烃可制备叶立德,乙烯式及叔卤不行:只有伯、仲卤代烃可制备叶立德,乙烯式及叔卤不行 现在学习的是第43页,共149页b、Wittig反应方程式反应方程式举例举例现在学习的是第44页,共149页c、反
17、应机理、反应机理亲核加成亲核加成-消除消除 d、应用:、应用:醛、酮引入碳碳双键的重要方法、条件温和、产率高。醛、酮引入碳碳双键的重要方法、条件温和、产率高。现在学习的是第45页,共149页亲核加成反应小结亲核加成反应小结a、亲核加成反应:、亲核加成反应:简单亲核加成与亲核加成消去简单亲核加成与亲核加成消去 现在学习的是第46页,共149页b、反应机理、反应机理除非是比较强的亲核试剂,否则大多数反应,酸的存在有利除非是比较强的亲核试剂,否则大多数反应,酸的存在有利于反应进行。于反应进行。现在学习的是第47页,共149页c、活性、活性羰基化合物活性由两方面决定:羰基化合物活性由两方面决定:任何使
18、羰基任何使羰基C上上+减弱的因素均使活性降低;减弱的因素均使活性降低;空间阻碍使活性降低。空间阻碍使活性降低。d、合成:、合成:可在反应产物中引入:可在反应产物中引入:-CN,-R,-OR,-NR,-SR。得到得到酸酸,醇醇,胺类胺类和和含硫化合物含硫化合物现在学习的是第48页,共149页(二)(二)-氢的反应氢的反应1、酮式、酮式-烯醇式互变烯醇式互变(1)-氢的酸性氢的酸性现在学习的是第49页,共149页注意:注意:有关有关-H活泼性的很多性质都和碳负离子的稳定性有关,一般活泼性的很多性质都和碳负离子的稳定性有关,一般碳负离子越稳定,反应越易进行。碳负离子越稳定,反应越易进行。原因:原因:
19、羰基是吸电子基,羰基是吸电子基,-H异裂解离。(静态)异裂解离。(静态)-H解离后,碳负离子离域化而稳定。(动态)解离后,碳负离子离域化而稳定。(动态)现在学习的是第50页,共149页(2)酮式)酮式烯醇式互变异构烯醇式互变异构 羰基中羰基中-H活泼,可能发生活泼,可能发生1、3迁移,形成烯醇式迁移,形成烯醇式 稳定性:稳定性:一般一般酮式酮式烯醇式烯醇式,所以大多以酮式形式存在。,所以大多以酮式形式存在。羰基键能大于碳碳双键。羰基键能大于碳碳双键。例如:丙酮,室温下,烯醇式占例如:丙酮,室温下,烯醇式占1.510-4%,百万分之百万分之1.5特殊情况下,烯醇式稳定。(以后讲解特殊情况下,烯醇
20、式稳定。(以后讲解)现在学习的是第51页,共149页(3)酸、碱对于酮式)酸、碱对于酮式烯醇式互变平衡的催化作用烯醇式互变平衡的催化作用碱催化碱催化酸催化酸催化现在学习的是第52页,共149页现在学习的是第53页,共149页-H活泼活泼含有含有-H的醛酮可以进行一系列反应的醛酮可以进行一系列反应 现在学习的是第54页,共149页2、羟醛缩合羟醛缩合:醛缩合、酮缩合醛缩合、酮缩合(1)醛缩合)醛缩合a、方程式、方程式-羟基醛羟基醛现在学习的是第55页,共149页由于由于-H活泼,使含活泼,使含-H醛中的醛中的-C带有碳负离子的性质带有碳负离子的性质,产生亲核产生亲核性。性。醛酮分子间发生了亲核加
21、成。醛酮分子间发生了亲核加成。b、反应机理(碱催化):、反应机理(碱催化):碳负离子历程碳负离子历程现在学习的是第56页,共149页反应时常常低温,原因?高温易脱水,生成反应时常常低温,原因?高温易脱水,生成、不饱和醛不饱和醛 八碳以下,低温,可生成羟醛;八碳以下,低温,可生成羟醛;八碳以上,低温反应慢,加热直接生成八碳以上,低温反应慢,加热直接生成、不饱和醛。不饱和醛。c、特点:、特点:现在学习的是第57页,共149页(2)酮的缩合)酮的缩合总的说难,原因酮的活泼性低。原因?总的说难,原因酮的活泼性低。原因?室温反应室温反应,产率仅产率仅5%;若反应时用索氏若反应时用索氏(脂肪脂肪)抽提器不
22、断分出产品,抽提器不断分出产品,改变平衡,产率可升至改变平衡,产率可升至70%。a、方程式、方程式1碱碱可催化,但平衡偏向反应物一边。可催化,但平衡偏向反应物一边。现在学习的是第58页,共149页Ba(OH)2现在学习的是第59页,共149页现在学习的是第60页,共149页产率产率78 若反应中发生脱水,可使反应进行到底。若反应中发生脱水,可使反应进行到底。b、方程式、方程式2现在学习的是第61页,共149页酸酸催化下的丙酮缩合催化下的丙酮缩合 酸催化反应机理酸催化反应机理酸催化经历一个酸催化经历一个烯醇式中间体烯醇式中间体历程历程 现在学习的是第62页,共149页(3)交叉羟醛缩合:交叉羟醛
23、缩合:交叉缩合,指不同醛酮间的缩合交叉缩合,指不同醛酮间的缩合 例如:例如:重点讨论含重点讨论含-H的醛和不含的醛和不含-H的醛之间的交叉缩合的醛之间的交叉缩合(有实际意(有实际意义)义)现在学习的是第63页,共149页例如:例如:3甲基丁醛和甲醛甲基丁醛和甲醛 现在学习的是第64页,共149页肉桂醛(肉桂醛(3-苯基丙烯醛)苯基丙烯醛)典型的交叉羟醛缩合的例子是著名的典型的交叉羟醛缩合的例子是著名的Claisen-Schmidt反应反应(芳醛与(芳醛与含含-H的脂肪醛反应生成不饱和醛酮的反应)的脂肪醛反应生成不饱和醛酮的反应)现在学习的是第65页,共149页再如苯甲醛与再如苯甲醛与(丙丙)酮
24、的反应:酮的反应:反应中存在反应中存在立体选择性立体选择性,一般,一般大的基团在异侧大的基团在异侧 现在学习的是第66页,共149页(4)分子内羟醛缩合:分子内羟醛缩合:合成合成57元环的常用方法元环的常用方法 现在学习的是第67页,共149页羟醛缩合总结羟醛缩合总结:现在学习的是第68页,共149页脂肪族甲基酮和芳香醛的羟醛缩合在碱催化时是发生在甲基处,而在脂肪族甲基酮和芳香醛的羟醛缩合在碱催化时是发生在甲基处,而在酸催化时是发生在亚甲基处。是解释之。如:酸催化时是发生在亚甲基处。是解释之。如:现在学习的是第69页,共149页3、卤代与卤仿反应、卤代与卤仿反应 醛酮的活泼醛酮的活泼-H在酸或
25、碱催化下,被卤原子取代。在酸或碱催化下,被卤原子取代。(1)酸催化的卤代反应:)酸催化的卤代反应:现在学习的是第70页,共149页a、反应机理、反应机理盐烯醇式历程(生不成碳负离子)盐烯醇式历程(生不成碳负离子)b、特点、特点产物中的卤原子强吸电子,羰基再生成产物中的卤原子强吸电子,羰基再生成盐困难。控制条件,盐困难。控制条件,可制备一卤代物。可制备一卤代物。现在学习的是第71页,共149页(2)碱促化卤代反应:碱促化卤代反应:特点:特点:碳负离子历程,难控制,卤原子取代所有碳负离子历程,难控制,卤原子取代所有-H。a、反应机理、反应机理以碱性条件下的溴代为例以碱性条件下的溴代为例 现在学习的
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