第6章醛酮醌.优秀PPT.ppt
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1、第六章第六章 醛、酮、醌醛、酮、醌(Aldhyade ketone(Aldhyade ketone and Quinone)and Quinone)醛和酮均含有醛和酮均含有羰基官能团羰基官能团:羰基碳原子上同时连有两个烃基的叫酮。羰基碳原子上同时连有两个烃基的叫酮。CHO 或或 叫醛基。叫醛基。羰基碳原子上至少连有一个氢原子的叫醛。羰基碳原子上至少连有一个氢原子的叫醛。6.1 醛和酮的分类醛和酮的分类脂肪族醛酮脂肪族醛酮脂环族醛酮脂环族醛酮芳香族醛酮芳香族醛酮按烃基结按烃基结构分类:构分类:饱和醛饱和醛:RCH2-CHO不饱和醛不饱和醛:CH2=CHCH2CHO-CHO 醛、酮醛、酮6.2 醛
2、和酮的命名醛和酮的命名一般命名法:一般命名法:脂脂肪肪族族醛醛酮酮命命名名:以以含含有有羰羰基基的的最最长长碳碳链链为为主主链链,支支链链作作为为取取代代基基,主主链链中中碳碳原原子子的的编编号号从从靠靠近近羰羰基基的的一一端端起起先先(酮酮须须要要标标明明位位次次)。也也可可用用希希腊腊字字母母表表示示靠靠近近羰羰基基的的碳原子碳原子,其次为其次为、芳香醛酮的命名芳香醛酮的命名:常将脂链作为主链,芳环为取代基。:常将脂链作为主链,芳环为取代基。二二元元酮酮命命名名:两两个个羰羰基基的的位位置置除除可可用用数数字字标标明明外外,也也可可用用、表表示示它它们们的的相相对对位位置置,表表示示两两个
3、个羰羰基基相邻相邻,表示两个羰基相隔一个碳原子表示两个羰基相隔一个碳原子.2,3-戊二酮戊二酮 -戊二酮戊二酮2,4-戊二酮戊二酮 -戊二酮戊二酮俗名俗名6.3 醛和酮的构性分析醛和酮的构性分析一元醛酮的结构通式一元醛酮的结构通式 醛醛酮酮sp2羰基的结构和反应的基本特征羰基的结构和反应的基本特征 sp2易受易受亲核试剂亲核试剂进攻,进攻,发生亲核加成发生亲核加成羰基羰基电子云示意图电子云示意图偶极矩偶极矩 2.27D偶极矩偶极矩 2.85DOOOO原子的电负性原子的电负性原子的电负性原子的电负性C C C C原子的电负性原子的电负性原子的电负性原子的电负性 与与羰羰基基碳碳原原子子干干脆脆相
4、相连连的的三三个个原原子子处处于于同同一一平平面面,平平面面构构型型对对试试剂剂进进攻攻的的位位阻阻较较小小,这这是是羰羰基基具具有有较较高反高反应应活性的活性的缘缘由之一。由之一。由由于于氧氧原原子子的的电电负负性性比比碳碳大大,成成键键电电子子,特特殊殊是是p电电子子偏偏向向于于氧氧原原子子一一边边,所所以以羰羰基基具具有有较较大大的的极极性性。羰羰基基的的极极性性是是使使它它具具有有高高反反应应活活性性的的又又一一重重要要缘缘由。由。羰羰基反基反应应活性活性:留意:留意:羰基作为一种不饱和键,与碳碳双键一样,主羰基作为一种不饱和键,与碳碳双键一样,主要的化学反应是加成。但羰基要的化学反应
5、是加成。但羰基C=OC=O与与C=CC=C在结构有在结构有两个重要的差别:两个重要的差别:(1)(1)氧原子带有孤对电子;氧原子带有孤对电子;(2)(2)氧氧的电负性比碳强。的电负性比碳强。试剂对羰试剂对羰基的加成状况如何呢?是基的加成状况如何呢?是亲电亲电的,的,还还是是亲亲核的?核的?羰羰基基是是醛醛、酮酮化化学学反反应应的的中中心心,羰羰基基上上的的亲亲核核加加成成是醛、酮化学性质的主要内容。可以预料,由于羰基的吸电子影响,H比比较较活活泼泼,一一些些涉涉及及 H的的反反应应是醛、酮化学性质的重要组成部分。此外,因醛、酮处于氧化还原的中间价态,它们既可以被氧化,又可以被还原,所以氧氧化化
6、还还原原也是醛、酮的一类重要反应。结结构确定性构确定性质质,性,性质质反映反映结结构构1.工业制法工业制法 低级伯、仲醇的氧化和还原低级伯、仲醇的氧化和还原R-CH2-OH Cu 275300 R-CHO+H2 羰基合成羰基合成 Co(CO)4 130 170 R-CH=CH2+CO+H2 20 30MPa正丁醛(正丁醛(75%)+异丁醛(异丁醛(25%)6.4 醛和酮的制备方法醛和酮的制备方法烷基苯的氧化烷基苯的氧化C6H5CH3+O2 V2O5 3503606.4 醛和酮的制备方法醛和酮的制备方法C6H5CHO+H2OC6H5CH2CH3+O2 硬脂酸硬脂酸120130 C6H5COCH3
7、2.醇的氧化或脱氢醇的氧化或脱氢R-CH2OH+KMnO4 H+,R-CHO+H2O3.芳环的酰基化芳环的酰基化(付付-克反应克反应)C6H6+C6H5COCl AlCl3 C6H5CO C6H54.羧酸及其衍生物的还原羧酸及其衍生物的还原R-COOH+H R-CHO C6H5-COOH+H C6H5-CHO6.4 醛和酮的制备方法醛和酮的制备方法6.5 醛和酮的物理性质与化学性质醛和酮的物理性质与化学性质 醛和酮的物理性质醛和酮的物理性质室室温温下下,甲甲醛醛为为气气体体,12个个碳碳原原子子以以下下的的醛醛酮为液体,高级醛酮为固体。酮为液体,高级醛酮为固体。低级醛有刺鼻的气味,低级醛有刺鼻
8、的气味,中级醛中级醛(C8C13)则有)则有果香果香。低低级级醛醛酮酮的的沸沸点点比比相相对对分分子子量量相相近近的的醇醇低低。(分子间无氢键)。(分子间无氢键)。由由于于羰羰基基是是个个极极性性基基团团,分分子子间间偶偶极极的的静静电电引引力力比比较较大大,所所以以醛醛酮酮的的沸沸点点一一般般比比相相对对分分子子量的非极性化合物(如烃类)高。量的非极性化合物(如烃类)高。低级醛酮易溶于水,醛酮都能溶于水。丙酮能溶解低级醛酮易溶于水,醛酮都能溶于水。丙酮能溶解很多有机化合物,是很好的有机溶剂。很多有机化合物,是很好的有机溶剂。6.5.2 醛和酮的化学性质醛和酮的化学性质一、官能团的性质一、官能
9、团的性质1.1.加成反应加成反应 烯烃烯烃的加成一般为的加成一般为亲电加成亲电加成;醛酮的加成则为亲核加成醛酮的加成则为亲核加成,易于易于HCN、NaHSO3、ROH、RMgX等发生等发生亲核加成反应亲核加成反应。官能团的反应官能团的反应官能团的反应官能团的反应 在在碱碱性性溶溶液液中中反反应应加加速速,在在酸酸性性溶溶液液中中反反应变慢:应变慢:-(氰醇)(氰醇).与氰化氢加成与氰化氢加成*CN-离子为强的亲核试剂,它与羰基的离子为强的亲核试剂,它与羰基的 加成加成反应历程反应历程:留留意意:由由于于氰氰化化氢氢剧剧毒毒,易易挥挥发发。通通常常由由氰氰化化钠钠和和无无机酸与醛(酮)溶液反应。
10、机酸与醛(酮)溶液反应。pH值约为值约为8有利于反应。有利于反应。中间体中间体 羟基腈是一类很有用的有机合成中间体。羟基腈是一类很有用的有机合成中间体。氰基氰基-CN能能水解成羧基水解成羧基,能还原成氨基。,能还原成氨基。其次步包含:水解、酯化和脱水等反应。其次步包含:水解、酯化和脱水等反应。丙酮氰醇丙酮氰醇(78%)-甲基甲基丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯(90%)例如:例如:有机玻璃有机玻璃聚聚-甲基丙烯酸甲酯的单体的合成:甲基丙烯酸甲酯的单体的合成:氯甲基化反应氯甲基化反应伽特曼伽特曼-科赫反应科赫反应 醛醛和和脂肪族甲基酮(脂肪族甲基酮(或或七元环以下的环酮)七元环以下的环酮)与之反应,生成与之
11、反应,生成 -羟基磺酸钠羟基磺酸钠 -羟羟基基磺磺酸酸钠钠易易溶溶于于水水,不不溶溶于于饱饱和和亚亚硫硫酸酸氢氢钠钠。将将醛醛酮酮与与过过量量的的饱饱和和亚亚硫硫酸酸氢氢钠钠水水溶溶液液混混合合在在一一起起,醛醛和和甲基酮很快会有甲基酮很快会有结晶析出结晶析出。可以此来鉴别醛酮。可以此来鉴别醛酮。.与亚硫酸氢钠加成与亚硫酸氢钠加成(留意:苯甲醛可以,但苯乙酮不与之反应)(留意:苯甲醛可以,但苯乙酮不与之反应)-羟羟基基磺磺酸酸钠钠与与等等摩摩尔尔的的NaCN作作用用,则则磺磺酸酸基基可可被被氰氰基基取取代代,生生成成 -羟羟基基腈腈,避避开开用用有有毒毒的的氰氰化化氢氢,产产率率也也比较高。比
12、较高。反应历程(亚硫酸氢根离子为亲核试剂):反应历程(亚硫酸氢根离子为亲核试剂):在酸碱下可逆反应,分别提纯在酸碱下可逆反应,分别提纯将将醛醛溶溶液液在在无无水水醇醇中中通通入入HCl气气体体或或其其他他无无水水强强酸酸,则则在在酸酸的的催催化化下下,醛醛能能与与一一分分子子醇醇加加成成,生生成成半半缩缩醛醛。半半缩缩醛醛不不稳稳定定,可可以以和和另另一一分分子子醇醇进进一步缩合,生成一步缩合,生成缩醛缩醛:.与醇加成与醇加成*质子化质子化 半半缩缩醛醛在在酸酸催催化化下下,可可以以失失去去一一分分子子水水,形形成成一一个个碳碳正正离离子子,然然后后再再与与另另一一个个醇醇作作用用,最最终终生
13、生成成稳稳定定的的缩醛:缩醛:半缩醛反应历程:半缩醛反应历程:缩醛的反应历程:缩醛的反应历程:缩缩醛醛对对碱碱和和氧氧化化剂剂都都相相当当稳稳定定。由由于于在在酸酸催催化化下下生生成成缩缩醛醛的的反反应应是是可可逆逆反反应应,故故缩缩醛醛可可以以水解成原来的醛和醇:水解成原来的醛和醇:在有机合成中常利用缩醛的生成和水解来爱护醛基。在有机合成中常利用缩醛的生成和水解来爱护醛基。醛与二元醇反应生成环状缩醛:醛与二元醇反应生成环状缩醛:例如:例如:制造合成纤维制造合成纤维“维尼纶维尼纶”:聚乙烯醇聚乙烯醇甲醛甲醛 酮酮也也能能与与醇醇生生成成半半缩缩酮酮或或缩缩酮酮,但但反反应应较较为为困困难难。而
14、酮和而酮和1,2-1,2-或或1,3-1,3-二元醇比较简洁生成环状缩酮:二元醇比较简洁生成环状缩酮:常用常用1,2-或或1,3-二元醇与生成环状缩醛以爱护羰基。二元醇与生成环状缩醛以爱护羰基。补充补充1:爱护羰基:爱护羰基例例1补充补充补充补充2 2:爱护羰基:爱护羰基:爱护羰基:爱护羰基醛酮与格利雅试剂加成,后水解成醇:醛酮与格利雅试剂加成,后水解成醇:强亲核试剂强亲核试剂 利利用用其其水水解解得得醇醇反反应应,可可以以使使很很多多卤卤化化物物转转变变为为确确定的醇:定的醇:例例1:.与格利雅试剂的加成与格利雅试剂的加成*生成醇生成醇 例例2:例例3:同一种醇可由不同的格利雅试剂和不同的羰
15、基化同一种醇可由不同的格利雅试剂和不同的羰基化合物生成:合物生成:与与氨氨的的衍衍生生物物,例例如如:羟羟胺胺(NH2OH),肼肼(NH2NH2),2,4-二硝基苯肼和二硝基苯肼和氨基脲氨基脲等反应等反应.羟胺羟胺例例1:例例2:肟(肟(w).与氨的衍生物反应与氨的衍生物反应*例例4:2,4-二硝基苯肼二硝基苯肼氨基脲氨基脲例例3:腙腙(zong)脲脲(niao)第一步第一步:羰基的亲核加成羰基的亲核加成,生成不稳定的加成产物生成不稳定的加成产物;其次步其次步:失去一分子水失去一分子水.醛酮与氨衍生物的反应是醛酮与氨衍生物的反应是加成加成-脱水反应脱水反应.氨衍生物对羰基的氨衍生物对羰基的加成
16、加成一般可在弱酸催化下进行,一般可在弱酸催化下进行,其历程和醇对羰基的加成相类似。其历程和醇对羰基的加成相类似。醛酮与氨衍生物的反应历程醛酮与氨衍生物的反应历程:醛醛酮酮与与氨氨衍衍生生物物的的反反应应,也也常常用用来来对对羰羰基基化化合合物物的的鉴定和分别:鉴定和分别:(1 1)生生成成物物为为具具有有确确定定熔熔点点的的固固体体,可可利利用用来来鉴鉴别醛酮;别醛酮;(2 2)它它们们在在稀稀酸酸作作用用下下可可水水解解成成原原来来的的醛醛酮酮,因因此可利用来分别、提纯醛酮。此可利用来分别、提纯醛酮。此类反应,多出现在此类反应,多出现在推结构等题中出现推结构等题中出现 亚胺极不稳定,极简洁水
17、解成原来的醛酮。亚胺极不稳定,极简洁水解成原来的醛酮。希夫碱还原可得仲胺。在有机合成上常利用芳醛与伯希夫碱还原可得仲胺。在有机合成上常利用芳醛与伯胺作用生成希夫碱,加以还原以制备胺作用生成希夫碱,加以还原以制备仲胺。仲胺。(A)醛酮与氨的反应:)醛酮与氨的反应:(B)醛酮与伯胺的反应)醛酮与伯胺的反应生成取代亚胺(生成取代亚胺(希夫碱希夫碱)总总结结醛醛酮酮加加成成反反应应都都是是亲亲核核加加成成;在在加加成成反反应应过过程程中中,羰羰基基碳碳原原子子由由原原来来sp2杂杂化化的的三三角角形形结结构构变变成成了了sp3杂杂化化的的四四面面体体结结构构;当当碳碳原原子子所所连连接接基基团团体体积
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