11有机化学 第十一章 醛和酮.ppt
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1、第十一章第十一章 醛和酮醛和酮 学习要求学习要求了解醛和酮的分类、同分异构及命名;了解醛和酮的分类、同分异构及命名;掌握醛酮的结构,了解它们的物理性质掌握醛酮的结构,了解它们的物理性质掌握醛酮的化学性质,注意它们之间的差异;掌握醛酮的化学性质,注意它们之间的差异;理解醛酮的亲核加成反应历程;理解醛酮的亲核加成反应历程;掌握醛酮的制法;掌握醛酮的制法;了解重要的醛酮和不饱和羰基化合物的性质。了解重要的醛酮和不饱和羰基化合物的性质。第十一章第十一章 醛和酮醛和酮第一节醛、酮的分类、同分异构和命名第一节醛、酮的分类、同分异构和命名第二节醛酮的结构、物理性质第二节醛酮的结构、物理性质第三节醛、酮的化学
2、性质第三节醛、酮的化学性质一、一、亲核加成反应亲核加成反应、与氢氰酸的加成反应、与氢氰酸的加成反应、与格氏试剂的加成反应、与格氏试剂的加成反应、与与亚硫酸氢钠的加成反应、与与亚硫酸氢钠的加成反应、与醇的加成反应与醇的加成反应、与氨及其衍生物的加成反应、与氨及其衍生物的加成反应、与磷叶立德的加成反应、与磷叶立德的加成反应、与希夫试剂的反应、与希夫试剂的反应二、二、还原反应还原反应 催化加氢;用金属氢化物加氢;催化加氢;用金属氢化物加氢;麦尔外因麦尔外因庞道夫庞道夫维尔莱还原法;直接还原成烃维尔莱还原法;直接还原成烃三、氧化反应三、氧化反应四、四、岐化反应岐化反应(无(无醛的性质)醛的性质)五、五
3、、的酸性(有的酸性(有醛酮的性质)醛酮的性质)、互变异构、互变异构、卤代反应、卤代反应、羟醛缩合反应羟醛缩合反应、醛、酮的其他缩合反应、醛、酮的其他缩合反应第四节第四节亲核加成反应历程亲核加成反应历程一、简单的亲核加成反应历程一、简单的亲核加成反应历程二、复杂的亲核加成反应历程二、复杂的亲核加成反应历程三、羰基加成反应的立体化学三、羰基加成反应的立体化学第五节醛、酮的制法第五节醛、酮的制法第六节重要的醛酮第六节重要的醛酮 第七节不饱和第七节不饱和羰基化合物羰基化合物习题习题习题:1、3、4、7、8、11、12、14、15(1、2、3、4、5)、)、17、18、19醛、酮和醌的通式醛、酮和醌的通
4、式醛、酮官能团醛、酮官能团羰基羰基醌醌 一类特殊的环状不饱和二酮。一类特殊的环状不饱和二酮。OOOO第一节醛酮的分类、同分异构和命名第一节醛酮的分类、同分异构和命名二、同分异构现象二、同分异构现象一、分类一、分类、羰基数目分、羰基数目分一元酮中有单酮一元酮中有单酮:混酮混酮:三三、命命 名名 、一般用系统命名法、一般用系统命名法()选主链()选主链某醛、酮某醛、酮()编号()编号,(或(或,)()写出取代基的位次和名称,再注明羰基位次写出取代基的位次和名称,再注明羰基位次 注意编号注意编号1、2、3 与与,的区别的区别 3-甲基甲基-2-乙基戊醛乙基戊醛 2-丁酮丁酮 丙酮丙酮或或-甲基甲基-
5、乙基戊醛乙基戊醛4-戊烯戊烯-2-酮酮2,4-己二酮己二酮 2-甲基甲基-3-戊酮戊酮 1-苯基苯基-1-乙酮乙酮 苯乙酮苯乙酮1-环己基环己基-1-丙酮丙酮巴豆醛巴豆醛 肉桂醛肉桂醛 环庚酮(软木酮)环庚酮(软木酮)常有俗名:常有俗名:、酮的另一种命名、酮的另一种命名某基某基(甲)酮某基某基(甲)酮甲基乙基(甲)酮甲基乙基(甲)酮 =丁酮丁酮P312 问题问题11-1;11-2课堂练习课堂练习 醛酮英文名称:醛酮英文名称:将相应烃名称的字尾将相应烃名称的字尾 e 去掉,醛换成去掉,醛换成 -al 作字尾;作字尾;酮换成酮换成 -one 作字尾;作字尾;2-phenylpropanal 3-m
6、ethyl-6-heptynal 2-苯基丙苯基丙醛醛 3-甲基甲基-6-庚炔庚炔醛醛 butanone 丁丁酮酮 Acetaldehyde乙醛乙醛 Acetone丙酮丙酮问题问题11-1:(:(1)间羟基苯甲醛)间羟基苯甲醛 (2)1,2-萘二甲醛萘二甲醛 (3)对醛基苯乙酸)对醛基苯乙酸问题问题11-2:(1)1)-萘萘基苯基(甲)基苯基(甲)酮酮 或或 1-萘萘基基-1-丁丁酮酮 (2)(2)苄苄基甲基(甲)基甲基(甲)酮酮 或或 1-苄苄基基-1-乙乙酮酮 第二节醛、酮的结构、物理性质、光谱性质第二节醛、酮的结构、物理性质、光谱性质羰基碳属于羰基碳属于SP2氧原子中两对孤电子对:氧原子
7、中两对孤电子对:一一 醛、酮的结构(羰基结构)醛、酮的结构(羰基结构)羰基是一个极性基团,羰基化合物是极性分子,有一羰基是一个极性基团,羰基化合物是极性分子,有一定偶极矩定偶极矩(2.32.9D)醛酮化学反应主要发生在羰基上醛酮化学反应主要发生在羰基上官能团。官能团。二、物理性质二、物理性质醛酮比分子量相近的烷、醚沸点高、比醇小:醛酮比分子量相近的烷、醚沸点高、比醇小:从两方面理解:从两方面理解:()分子的极性大小:极性增大,()分子的极性大小:极性增大,bp增大。增大。()有否分子间氢键:分子间氢键使物质()有否分子间氢键:分子间氢键使物质bp增大增大 分子量相近的沸点:醇分子量相近的沸点:
8、醇 醛、酮醛、酮 醚醚 烷。烷。从上列数据可得出什么结论?如何理解?从上列数据可得出什么结论?如何理解?、bp:、水溶性:低级醛、酮能溶于水、水溶性:低级醛、酮能溶于水能与水成氢键能与水成氢键、气味:低级醛具有强烈刺激性气味、气味:低级醛具有强烈刺激性气味、中级醛具有果香味中级醛具有果香味香料工业中作香料香料工业中作香料三、光谱性质三、光谱性质(自学)自学)、C=O 键键 IR强吸收峰强吸收峰环酮中环张力越大,羰基吸收频率越大;环酮中环张力越大,羰基吸收频率越大;羰基与其他不饱和键共轭时,吸收频率羰基与其他不饱和键共轭时,吸收频率减小减小(约降约降30cm-1),共轭链越长,吸收频率越小:,共
9、轭链越长,吸收频率越小:见表见表11-3、紫外光谱、紫外光谱、NMR:第三节醛、酮的化学性质第三节醛、酮的化学性质醛酮结构上的差别影响着它们的性质差别醛酮结构上的差别影响着它们的性质差别:()醛易氧化,酮却难氧化()醛易氧化,酮却难氧化()醛通常比酮更易发生亲核加成反应。()醛通常比酮更易发生亲核加成反应。亲核加成反应通式:亲核加成反应通式:一、亲核加成反应一、亲核加成反应醛酮的典型性质醛酮的典型性质、与氢氰酸的加成反应、与氢氰酸的加成反应例如:例如:P318问题问题11-4课堂练习课堂练习绿色化学、绿色化学挑战奖绿色化学、绿色化学挑战奖或:2、与格氏试剂的反应、与格氏试剂的反应P319问题问
10、题11-5课堂讨论:课堂讨论:水解物水解物 为糊状物为糊状物易溶于稀酸易溶于稀酸醛酮与炔钠的反应:醛酮与炔钠的反应:3、与亚硫酸氢钠的反应、与亚硫酸氢钠的反应可作鉴定反应;可作鉴定反应;饱和溶液饱和溶液白色白色或分离提纯醛酮的方法之一或分离提纯醛酮的方法之一 醛酮与亚硫酸氢钠反应的应用:醛酮与亚硫酸氢钠反应的应用:(1)分离提纯醛或某些酮)分离提纯醛或某些酮见见P319例柠檬醛的提纯例柠檬醛的提纯(2)定性鉴定醛或某些酮)定性鉴定醛或某些酮(3)间接合成)间接合成-羟基腈羟基腈 可避免使用可避免使用挥发性、剧毒的挥发性、剧毒的HCN 如苦杏仁酸的合成:如苦杏仁酸的合成:苦杏仁酸苦杏仁酸4、与醇
11、的加成反应、与醇的加成反应 酮在同样条件下由于同空间效应较难反应得到相应酮在同样条件下由于同空间效应较难反应得到相应的的缩酮缩酮(统称缩醛统称缩醛),应用,应用原甲酸三乙酯原甲酸三乙酯则容易反应:则容易反应:半缩醛半缩醛 缩醛缩醛 缩醛具有双醚结构,对碱、氧化剂和还原剂都相当缩醛具有双醚结构,对碱、氧化剂和还原剂都相当稳定,但在稀酸中温热易水解为原来的醛、酮。稳定,但在稀酸中温热易水解为原来的醛、酮。常用于有机合成中保护醛酮羰基免于破坏,在常用于有机合成中保护醛酮羰基免于破坏,在合成工业中有重要意义。合成工业中有重要意义。例如例如课堂讨论:课堂讨论:见教材见教材P320 分子内的醇醛反应:分子
12、内的醇醛反应:P321问题问题11-6(S)-4-羟基戊醛羟基戊醛半缩醛式半缩醛式5、与氨及其衍生物的加成反应、与氨及其衍生物的加成反应(1)、醛酮与)、醛酮与NH3的反应的反应大多数无合成价值大多数无合成价值乌洛托品也是合成树脂和炸药的原料乌洛托品也是合成树脂和炸药的原料(2)、醛酮与有机胺的反应:)、醛酮与有机胺的反应:烯胺烯胺 重要的有机合成中间体:重要的有机合成中间体:伯胺伯胺仲胺仲胺(3)与氨的其它衍生物反应与氨的其它衍生物反应通式通式 肟、苯腙、缩氨脲等绝大多数都是白色固体,肟、苯腙、缩氨脲等绝大多数都是白色固体,具有固定晶型和熔点,产物和稀酸作用能水具有固定晶型和熔点,产物和稀酸
13、作用能水解为原来的醛酮解为原来的醛酮常应用于醛酮常应用于醛酮分离提纯分离提纯。羰基试剂羰基试剂2,4-二硝基苯肼与醛酮生成的二硝基苯肼与醛酮生成的腙有颜色腙有颜色常用于定性鉴定。常用于定性鉴定。6、与磷叶立德加成反应生成烯烃(与、与磷叶立德加成反应生成烯烃(与Wittig试剂反应)试剂反应)叶立德(叶立德(ylide),是内鎓盐(带有相邻,是内鎓盐(带有相邻+、-电荷的分电荷的分子)的音译;子)的音译;磷叶立德的制备:磷叶立德的制备:Wittig反应:反应:磷叶立德(磷叶立德(Witting试剂)以碳负离子进攻羰基碳原试剂)以碳负离子进攻羰基碳原子,进一步反应生成烯烃,是合成烯烃非常有用的子,
14、进一步反应生成烯烃,是合成烯烃非常有用的方法。方法。等基团对反应无影等基团对反应无影响,产率高,无重排等。响,产率高,无重排等。例如:例如:维提希反应曾广泛地应用于合成天然有机化合物,包括胆甾醇母维提希反应曾广泛地应用于合成天然有机化合物,包括胆甾醇母体、鱼鲨烯、番茄红素、体、鱼鲨烯、番茄红素、胡萝卜素等。(维提希于胡萝卜素等。(维提希于1953年首创年首创并系统研究,为此于并系统研究,为此于1974年维提希获得诺贝尔化学奖。)年维提希获得诺贝尔化学奖。)七、与七、与希夫希夫试剂的反应(品红醛试剂)试剂的反应(品红醛试剂)鉴定醛酮鉴定醛酮见见P349习题习题5课堂练习课堂练习二、还原反应二、还
15、原反应、催化加氢、催化加氢P325问题问题11-7 顺式为主顺式为主 羰基和双键同在时,可控制反应条件优先还原双键羰基和双键同在时,可控制反应条件优先还原双键例如:例如:、用金属氢化物的加氢、用金属氢化物的加氢(LiAlH4.NaBH4)LiAlH4.NaBH4常常应用于非对称不饱和键的常常应用于非对称不饱和键的 还原,对无影响;还原,对无影响;其反应实质是氢负离子(其反应实质是氢负离子(H-)对羰基的亲核加成反应)对羰基的亲核加成反应见见P325 表表11-4、5表表11-4 LiAl4(醚)对各类官能团还原反应难易的一般顺序表醚)对各类官能团还原反应难易的一般顺序表反应物还原产物反应难易的
16、大致顺序反应物还原产物反应难易的大致顺序、麦尔外因、麦尔外因庞道夫庞道夫维尔莱还原法维尔莱还原法Meerweinponndorfverley异丙醇铝的催化还原异丙醇铝的催化还原其逆反应叫奥本奥尔其逆反应叫奥本奥尔(Oppehauer)氧化反应,具很高专一性。氧化反应,具很高专一性。或LiAlH4还原、直接还原成烃、直接还原成烃 主要有主要有两种方法两种方法,一种在,一种在碱性碱性条件下,另一种在条件下,另一种在酸性酸性条条件下还原,互为补充。件下还原,互为补充。(1)吉日聂尔)吉日聂尔沃尔夫沃尔夫黄鸣龙法(黄鸣龙法(碱性还原法碱性还原法)1911年,年,1912年发现,年发现,1946年改进。
17、年改进。例如:例如:黄鸣龙改进:使用高沸点醇,成腙后蒸馏除去水黄鸣龙改进:使用高沸点醇,成腙后蒸馏除去水和过量肼,再回和过量肼,再回 流流34小时即可,而且产率高。小时即可,而且产率高。(2)克来门森法()克来门森法(Clemmensen E.Ch)酸性还原法酸性还原法此法对芳酮的还原最好此法对芳酮的还原最好同时对同时对C=C键还原键还原正链烷基苯用苯的直接烷基化常常主要得到正链烷基苯用苯的直接烷基化常常主要得到异构化产物,采用下列方法最好:异构化产物,采用下列方法最好:P327 问题问题11-85 醛酮的金属还原法:醛酮的金属还原法:R(没有质子溶剂时)(没有质子溶剂时)三、氧化反应三、氧化
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