醛酮醌有机化学课件.ppt
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1、醛酮醌有机化学第1页,此课件共55页哦醛(醛(醛(醛(aldehydealdehyde)酮(酮(酮(酮(KetoneKetone)(单酮、混酮)(单酮、混酮)(单酮、混酮)(单酮、混酮)羰基羰基羰基羰基carbonylcarbonyl醌醌醌醌第2页,此课件共55页哦n n官能团结构官能团结构官能团结构官能团结构羰基羰基 C=O:C=O:一个一个 键、键、一个一个 键键 羰基碳:羰基碳:spsp2 2杂化;杂化;羰基为平面型。羰基为平面型。羰基是极性基团(羰基是极性基团(C,OC,O电负性差异)电负性差异)电子云密度高电子云密度高第3页,此课件共55页哦脂肪族醛、酮脂肪族醛、酮脂肪族醛、酮脂肪族
2、醛、酮芳香族醛、酮芳香族醛、酮芳香族醛、酮芳香族醛、酮 脂环族醛、酮脂环族醛、酮脂环族醛、酮脂环族醛、酮烃基的结构烃基的结构烃基的结构烃基的结构饱和醛、酮饱和醛、酮饱和醛、酮饱和醛、酮不饱和醛、酮不饱和醛、酮不饱和醛、酮不饱和醛、酮烃基是否饱和烃基是否饱和烃基是否饱和烃基是否饱和官能团的数目(一元,二元或多元醛,酮)官能团的数目(一元,二元或多元醛,酮)官能团的数目(一元,二元或多元醛,酮)官能团的数目(一元,二元或多元醛,酮)8.1.2 8.1.2 8.1.2 8.1.2 醛酮的分类和命名醛酮的分类和命名醛酮的分类和命名醛酮的分类和命名醛酮的分类醛酮的分类醛酮的分类醛酮的分类第4页,此课件共
3、55页哦第5页,此课件共55页哦 醛酮的命名醛酮的命名醛酮的命名醛酮的命名n n (简单)(简单)(简单)(简单)甲(基)乙(基)酮甲(基)乙(基)酮乙基环己基酮乙基环己基酮甲基苄基酮甲基苄基酮普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法第6页,此课件共55页哦n n系统命名法(主链选择、编号)系统命名法(主链选择、编号)系统命名法(主链选择、编号)系统命名法(主链选择、编号)3-3-甲基丁醛甲基丁醛甲基丁醛甲基丁醛2-2-甲基甲基甲基甲基-3-3-戊酮戊酮戊酮戊酮-甲基丁醛甲基丁醛甲基丁醛甲基丁醛1234512345苯甲醛苯甲醛苯甲醛苯甲醛苯乙酮苯乙酮苯乙酮苯乙酮第7页,此课件共55页哦3-3-
4、苯基丙烯醛苯基丙烯醛苯基丙烯醛苯基丙烯醛-苯基丙烯醛苯基丙烯醛苯基丙烯醛苯基丙烯醛3-3-甲基甲基甲基甲基-2-2-丁烯醛丁烯醛丁烯醛丁烯醛肉桂醛肉桂醛肉桂醛肉桂醛水杨醛(临羟基苯甲醛)水杨醛(临羟基苯甲醛)水杨醛(临羟基苯甲醛)水杨醛(临羟基苯甲醛)环己酮环己酮第8页,此课件共55页哦3-3-氧代(正)戊醛氧代(正)戊醛氧代(正)戊醛氧代(正)戊醛-氧代(正)戊醛氧代(正)戊醛氧代(正)戊醛氧代(正)戊醛3-3-戊酮醛戊酮醛戊酮醛戊酮醛2,3-戊二酮戊二酮2,4-己二酮己二酮同时含有酮基和醛基,称为某酮醛同时含有酮基和醛基,称为某酮醛第9页,此课件共55页哦8.1.3 8.1.3 醛、酮的物
5、理性质醛、酮的物理性质醛、酮的物理性质醛、酮的物理性质 n n 常温下状态常温下状态常温下状态常温下状态n n 沸点沸点沸点沸点n n 溶解性溶解性溶解性溶解性甲醛甲醛甲醛甲醛 C C C C2 2 2 2-C-C-C-C12121212脂肪醛酮脂肪醛酮脂肪醛酮脂肪醛酮 高级脂肪醛酮和芳香醛酮高级脂肪醛酮和芳香醛酮高级脂肪醛酮和芳香醛酮高级脂肪醛酮和芳香醛酮气体气体气体气体液体液体液体液体固体固体固体固体分子量相近的烃类分子量相近的烃类分子量相近的烃类分子量相近的烃类 醛酮醛酮醛酮醛酮 分子量相近的醇分子量相近的醇分子量相近的醇分子量相近的醇低级醛酮与水混溶,芳香醛酮微溶或不溶。低级醛酮与水混
6、溶,芳香醛酮微溶或不溶。低级醛酮与水混溶,芳香醛酮微溶或不溶。低级醛酮与水混溶,芳香醛酮微溶或不溶。低级醛具有强烈的刺激气味,中级醛,酮具有特殊的香味。低级醛具有强烈的刺激气味,中级醛,酮具有特殊的香味。第10页,此课件共55页哦8.1.4 8.1.4 醛、酮的化学性质醛、酮的化学性质醛、酮的化学性质醛、酮的化学性质 n n 结构结构结构结构-性质关系分析性质关系分析性质关系分析性质关系分析羰基碳更易被亲核中心进攻羰基碳更易被亲核中心进攻羰基碳更易被亲核中心进攻羰基碳更易被亲核中心进攻亲核加成反应亲核加成反应亲核加成反应亲核加成反应 氢有弱酸性氢有弱酸性氢有弱酸性氢有弱酸性羟醛缩合反应羟醛缩合
7、反应羟醛缩合反应羟醛缩合反应卤代反应卤代反应卤代反应卤代反应涉及醛的反应涉及醛的反应涉及醛的反应涉及醛的反应氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应第11页,此课件共55页哦n n羰基加成的羰基加成的羰基加成的羰基加成的活性活性活性活性反应历程:反应历程:反应历程:反应历程:进攻试剂亲核性进攻试剂亲核性羰基碳原子亲电性羰基碳原子亲电性羰基所连烃基大小羰基所连烃基大小位阻效应位阻效应加成反应的活性影响因素:加成反应的活性影响因素:电子效应电子效应(进攻前和进攻后)(进攻前和进攻后)醛酮羰基上的亲核加成反应醛酮羰基上的亲核加成反应醛酮羰基上的亲核加成反应醛酮羰基上的亲核加成反应第12页,此课件共55页哦(
8、1 1)与与与与HCNHCN 的加成的加成的加成的加成 -羟基腈羟基腈羟基腈羟基腈亲核加成历程的证明亲核加成历程的证明以丙酮加以丙酮加HCN为例为例实验证明:中性(无碱存在时)实验证明:中性(无碱存在时)34小时内只有一半原料起反应。小时内只有一半原料起反应。加一滴加一滴KOH到反应体系中,两分钟内反应即完成。到反应体系中,两分钟内反应即完成。加大量酸到反应体系中去,放置几个星期也不反应。加大量酸到反应体系中去,放置几个星期也不反应。这说明羰基与这说明羰基与CN 的反应确实是亲核加成反应。的反应确实是亲核加成反应。碱存在时,促进弱酸HCN的电离增大了亲核试剂的浓度第13页,此课件共55页哦机理
9、:机理:机理:机理:与与HCN反应的醛酮:反应的醛酮:醛(芳香醛、脂肪醛)醛(芳香醛、脂肪醛)醛(芳香醛、脂肪醛)醛(芳香醛、脂肪醛)脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮八个碳以下的环酮八个碳以下的环酮第14页,此课件共55页哦n n 合成上进一步应用合成上进一步应用合成上进一步应用合成上进一步应用 -羟基酸羟基酸羟基酸羟基酸,不饱和酸不饱和酸不饱和酸不饱和酸无机酸无机酸无机酸无机酸+氰化钠氰化钠氰化钠氰化钠+醛酮(醛酮(醛酮(醛酮(pH8pH8)第15页,此课件共55页哦(2)与与NaHSO3 加成加成醛(芳香醛、脂肪醛)醛(芳香醛、脂肪醛)醛(芳香醛、脂肪醛)醛(芳香醛、脂肪醛
10、)脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮八个碳以下的环酮八个碳以下的环酮应用:醛或甲基酮的应用:醛或甲基酮的应用:醛或甲基酮的应用:醛或甲基酮的 鉴别、纯化鉴别、纯化鉴别、纯化鉴别、纯化反应可逆反应可逆NaHSONaHSO3 3的亲核性的亲核性的亲核性的亲核性白色结晶物白色结晶物白色结晶物白色结晶物(酸处理)(酸处理)(酸处理)(酸处理)(饱和溶液)(饱和溶液)易溶于水,不易溶于水,不易溶于水,不易溶于水,不溶于饱和亚硫溶于饱和亚硫溶于饱和亚硫溶于饱和亚硫酸氢钠酸氢钠酸氢钠酸氢钠第16页,此课件共55页哦(3 3)与与与与 RMgX RMgX加成加成加成加成 1 1o o醇醇醇醇2
11、2o o醇醇醇醇3 3o o醇醇醇醇HH+利用醛与格氏试剂的反应来增长碳链利用醛与格氏试剂的反应来增长碳链较强的较强的亲核试剂亲核试剂产物直接水解产物直接水解第17页,此课件共55页哦缩醛(酮)缩醛(酮)缩醛(酮)缩醛(酮)半缩醛(酮)半缩醛(酮)半缩醛(酮)半缩醛(酮)不断除不断除不断除不断除去去去去一般不稳定一般不稳定一般不稳定一般不稳定碱性和中性中稳定碱性和中性中稳定碱性和中性中稳定碱性和中性中稳定分子间脱水分子间脱水缩醛的特点:缩醛的特点:同碳二元醇的醚,对氧化剂及还原剂稳定;同碳二元醇的醚,对氧化剂及还原剂稳定;在稀酸中易水解成原来的醛酮;在稀酸中易水解成原来的醛酮;反应中要不停脱水
12、;反应中要不停脱水;酮与醇的反应较为困难。酮与醇的反应较为困难。需要酸催化需要酸催化(4 4)与与与与醇醇醇醇的加成的加成的加成的加成 缩醛(酮)缩醛(酮)缩醛(酮)缩醛(酮)的形成的形成的形成的形成第18页,此课件共55页哦n n 缩醛(酮)的形成机理缩醛(酮)的形成机理缩醛(酮)的形成机理缩醛(酮)的形成机理半缩醛(酮)半缩醛(酮)半缩醛(酮)半缩醛(酮)缩醛(酮)缩醛(酮)缩醛(酮)缩醛(酮)提示:提示:提示:提示:逆向为缩醛(酮)的水逆向为缩醛(酮)的水逆向为缩醛(酮)的水逆向为缩醛(酮)的水解机理解机理解机理解机理质子化质子化亲电性亲电性增强增强第19页,此课件共55页哦同样条件下,
13、酮很难与一元醇作用得到缩酮,但可与乙二醇同样条件下,酮很难与一元醇作用得到缩酮,但可与乙二醇等反应生成环状缩酮。等反应生成环状缩酮。缩酮可以看作是同碳二元醚,性质与醚相似,对碱,氧化剂,缩酮可以看作是同碳二元醚,性质与醚相似,对碱,氧化剂,还原剂都比较稳定,但在稀酸中易水解成原来的醛和醇,还原剂都比较稳定,但在稀酸中易水解成原来的醛和醇,因此,在缩醛反应中要使用无水因此,在缩醛反应中要使用无水HCL做催化剂。做催化剂。在有机合成中,常利用这种特性来保护醛基。在有机合成中,常利用这种特性来保护醛基。第20页,此课件共55页哦除去方法:共除去方法:共除去方法:共除去方法:共沸或用沸或用沸或用沸或用
14、干燥剂干燥剂干燥剂干燥剂(5 5)与)与)与)与含氮化合物含氮化合物含氮化合物含氮化合物的加成的加成的加成的加成(1)(1)与与与与伯胺伯胺伯胺伯胺的缩合的缩合的缩合的缩合例:例:例:例:醛较活泼醛较活泼醛较活泼醛较活泼,易易易易反应反应反应反应亚胺(亚胺(亚胺(亚胺(imineimine)脂肪族亚胺不稳定,芳香族(脂肪族亚胺不稳定,芳香族(脂肪族亚胺不稳定,芳香族(脂肪族亚胺不稳定,芳香族(Schiff Schiff 碱)碱)碱)碱)亚胺较稳定。亚胺较稳定。亚胺较稳定。亚胺较稳定。第21页,此课件共55页哦l l 与与与与伯胺伯胺伯胺伯胺缩合成缩合成缩合成缩合成亚胺亚胺亚胺亚胺的机理的机理的
15、机理的机理酸催化,使羰基酸催化,使羰基酸催化,使羰基酸催化,使羰基亲电性增强亲电性增强亲电性增强亲电性增强加成加成加成加成消除反应消除反应消除反应消除反应第22页,此课件共55页哦(2)(2)与与与与氨衍生物氨衍生物氨衍生物氨衍生物的缩合的缩合的缩合的缩合反应现象明显(产物为固体,具有固定的晶形和熔点),常用来分离、提反应现象明显(产物为固体,具有固定的晶形和熔点),常用来分离、提纯和鉴别醛酮。纯和鉴别醛酮。2,4-二硝基苯肼与醛酮加成反应的现象非常明显,故常用来检验羰基,称为羰基试二硝基苯肼与醛酮加成反应的现象非常明显,故常用来检验羰基,称为羰基试剂。剂。上述反应的特点:上述反应的特点:白色
16、白色白色白色黄色黄色黄色黄色第23页,此课件共55页哦该反应一般在醋酸等弱酸环境下进行,该反应一般在醋酸等弱酸环境下进行,因为羰基氧与质子结合,可以提高反应因为羰基氧与质子结合,可以提高反应的活性。但若酸性太强,氨的衍生物结的活性。但若酸性太强,氨的衍生物结构中氮上的未共用电子对可与质子结合,构中氮上的未共用电子对可与质子结合,会丧失亲核性。会丧失亲核性。氨的衍生物与醛,酮反应的产物都有沉氨的衍生物与醛,酮反应的产物都有沉淀,有固定的熔点,易于提纯,并且在淀,有固定的熔点,易于提纯,并且在稀酸中极易水解为原来的醛酮,因而可稀酸中极易水解为原来的醛酮,因而可以利用这些性质来分离,提纯,鉴别不以利
17、用这些性质来分离,提纯,鉴别不同的醛酮。同的醛酮。第24页,此课件共55页哦醛,酮亲核加成反应的活性受分子的电醛,酮亲核加成反应的活性受分子的电子效应和空间效应的影响。从电子效应子效应和空间效应的影响。从电子效应考虑,羰基碳原子上的电子云密度越低,考虑,羰基碳原子上的电子云密度越低,所带正电性越大,越有利于亲核试剂的所带正电性越大,越有利于亲核试剂的进攻进攻.相反,羰基相连的基团供电子能力相反,羰基相连的基团供电子能力越强,羰基碳原子的正电性越小,越不越强,羰基碳原子的正电性越小,越不利于亲核加成的进行。利于亲核加成的进行。从空间效应考虑,羰基碳原子上的位阻从空间效应考虑,羰基碳原子上的位阻越
18、小,越有利于亲核试剂的进攻;反之,越小,越有利于亲核试剂的进攻;反之,则越难进行。则越难进行。对于羰基直接与芳香环的醛,酮,由于对于羰基直接与芳香环的醛,酮,由于芳香环不仅有较大的空间位阻,而且可芳香环不仅有较大的空间位阻,而且可与羰基形成共轭键,使羰基碳上的正电与羰基形成共轭键,使羰基碳上的正电荷得到分散,亲核加成活性降低。荷得到分散,亲核加成活性降低。第25页,此课件共55页哦(1)卤代反应)卤代反应-H在酸或碱催化下,容易被卤素取代,生成在酸或碱催化下,容易被卤素取代,生成-卤代醛酮。卤代醛酮。1mol酸催化酸催化可以通过控制反应条件,生成一卤、二卤或三卤代物。可以通过控制反应条件,生成
19、一卤、二卤或三卤代物。碱催化碱催化只能生成多卤代物。只能生成多卤代物。(Br2/NaOH NaBrO)醛酮醛酮醛酮醛酮 -H-H 的反应的反应的反应的反应第26页,此课件共55页哦三卤代醛酮在碱性溶液中不稳定三卤代醛酮在碱性溶液中不稳定第27页,此课件共55页哦为何卤代反应难以控制在一元取代阶段?因为分子中引入一个原子后,由于羰基和因为分子中引入一个原子后,由于羰基和卤素吸电子效应的共同结果,导致其他卤素吸电子效应的共同结果,导致其他a-Ha-H更活泼,更易被卤素取代,因此反应进行更活泼,更易被卤素取代,因此反应进行的更顺利。的更顺利。什么是卤仿反应?在三卤代醛酮分子中,由于羰基和三个卤在三卤
20、代醛酮分子中,由于羰基和三个卤原子的吸电子诱导效应,使原子的吸电子诱导效应,使a-a-碳和羰基碳碳和羰基碳之间的电子云密度降低,在碱的作用下易之间的电子云密度降低,在碱的作用下易发生碳碳键断裂,生成卤仿和相应的羧酸发生碳碳键断裂,生成卤仿和相应的羧酸盐,由于最终产物中有卤仿,故称作卤仿盐,由于最终产物中有卤仿,故称作卤仿反应。反应。第28页,此课件共55页哦当卤素是碘时,称为碘仿反应。碘仿是当卤素是碘时,称为碘仿反应。碘仿是不溶于水的黄色结晶,现象明显,故常不溶于水的黄色结晶,现象明显,故常利用碘仿反应来鉴别乙醛和甲基酮。利用碘仿反应来鉴别乙醛和甲基酮。另外,由于卤素的氢氧化钠溶液具有氧另外,
21、由于卤素的氢氧化钠溶液具有氧化性,因此能被氧化成具有化性,因此能被氧化成具有-C=O-CH的的醇也能发生碘仿反应。醇也能发生碘仿反应。第29页,此课件共55页哦练习练习鉴别下列化合物:鉴别下列化合物:2-戊酮戊酮苯乙酮苯乙酮苯甲醛苯甲醛饱和亚硫酸氢饱和亚硫酸氢钠溶液钠溶液出现白色沉淀出现白色沉淀无现象无现象出现白色沉淀出现白色沉淀I2/NaOH有气味,出现有气味,出现黄色结晶黄色结晶无现象无现象a-羟基磺酸钠羟基磺酸钠脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮脂环族甲基酮,不反应脂环族甲基酮,不反应碘仿反应碘仿反应第30页,此课件共55页哦(2 2)羟醛缩合反应()羟醛缩合反应()羟醛缩合反应()羟醛缩合反应(
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