大学有机化学醛和酮 .ppt
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1、第九章第九章 醛和酮醛和酮(Aldehydes,Ketones)第一第一节节 分类和命名分类和命名第二节第二节 结构和物理性质结构和物理性质第三节第三节 醛酮的化学性质醛酮的化学性质 u 亲核加成亲核加成亲核加成亲核加成 u-C-C及及及及-H-H的反应的反应的反应的反应u 氧化与还原反应氧化与还原反应氧化与还原反应氧化与还原反应1邓健 制作 陆阳 审校 醛醛(aldehyde)和酮和酮(ketone)是分子中是分子中含有羰基含有羰基(carbonyl group)官能团的有机物。官能团的有机物。第九章第九章 醛和酮醛和酮第九章 醛和酮 醛和酮互为异构体。饱和一元醛酮具有醛和酮互为异构体。饱和
2、一元醛酮具有通式通式 CnH2nO。醛醛醛基醛基酮酮酮基酮基 上页上页下页下页首页首页2人民卫生电子音像出版社第一节第一节 分类和命名分类和命名一、分类一、分类 芳香醛酮的羰基直接连在芳香环上。芳香醛酮的羰基直接连在芳香环上。第九章 醛和酮 第一节 分类和命名(一、分类)上页上页下页下页首页首页3邓健 制作 陆阳 审校二、命名二、命名第九章 醛和酮 第一节 分类和命名(二、命名)(一一)习惯命名法习惯命名法 醛类按分子中碳原子数称醛类按分子中碳原子数称某醛某醛(与醇相似与醇相似)。包含。包含支链的醛支链的醛,支链的位次用希腊字母支链的位次用希腊字母,表明。表明。-甲基戊醛甲基戊醛-methyl
3、pentanal苯甲醛苯甲醛Benzaldehyde 上页上页下页下页首页首页4人民卫生电子音像出版社 简单酮按羰基所连的两个烃基来命名简单酮按羰基所连的两个烃基来命名(与醚相似与醚相似)。含有芳含有芳烃基的酮,命名时把芳烃基作为取代基,且放在名称的前面。烃基的酮,命名时把芳烃基作为取代基,且放在名称的前面。甲甲(基基)乙乙(基基)酮酮methyl ethyl ketone 苯甲酮苯甲酮 methyl cyclohexyl ketone二苯酮二苯酮diphenyl ketone 甲基苄基酮甲基苄基酮benzyl methyl ketone 第九章 醛和酮 第一节 分类和命名(二、命名)上页上页
4、下页下页首页首页5邓健 制作 陆阳 审校 结构比较复杂的醛、酮,多用系统命名法命名。结构比较复杂的醛、酮,多用系统命名法命名。选选含羰基的最长碳链为主链含羰基的最长碳链为主链,从靠近羰基一端给主链编号。从靠近羰基一端给主链编号。(二二)系统命名法系统命名法 2-甲基丁醛甲基丁醛2-methylbutanal4-甲基甲基-2-戊酮戊酮4-methyl-2-pentanone苯乙酮苯乙酮acetophenone3-庚酮庚酮 5-乙基乙基-6-羟基羟基-第九章 醛和酮 第一节 分类和命名(二、命名)上页上页下页下页首页首页6人民卫生电子音像出版社 命名多元醛、酮时,应选取含羰基尽可能命名多元醛、酮时
5、,应选取含羰基尽可能多的碳链为主链,多元酮应注明羰基的位置和多的碳链为主链,多元酮应注明羰基的位置和羰基的数目。羰基的数目。戊二醛戊二醛(pentanedial)2,4-戊二酮戊二酮2,4-pentanedione第九章 醛和酮 第一节 分类和命名(二、命名)上页上页下页下页首页首页7邓健 制作 陆阳 审校u 芳芳香香族族醛醛、酮酮和和脂脂环环族族醛醛、酮酮命命名名时时,一一般般是是以以脂脂肪肪族族醛醛、酮酮为为母母体体,将将芳芳烃烃作作为为取取代代基基。若若羰羰基基包包含含在在环环内内,命命名名原原则则同同脂肪酮,只是在名称前加一脂肪酮,只是在名称前加一“环环”字字 苯乙醛苯乙醛 4-4-苯
6、基苯基-2-2-丁酮丁酮 4-4-甲基环己酮甲基环己酮8设计与制作 邓健 陆阳 3羟基丁醛羟基丁醛 环己基甲醛环己基甲醛5甲基甲基4羟基羟基3己酮己酮 6,6二甲基二甲基2环环 己烯甲醛己烯甲醛9设计与制作 邓健 陆阳2,4二甲基己二醛二甲基己二醛2甲基甲基1环戊基环戊基1丙酮丙酮 2,4己二酮己二酮10设计与制作 邓健 陆阳11设计与制作 邓健 陆阳第二节第二节 结构和物理性质结构和物理性质 第九章 醛和酮 第二节 结构和物理性质(一、结构)上页上页下页下页首页首页CO极极性性较较大大,醛醛、酮酮是是极极性性较较强强的的分分子子(m m=2.32.8D).C 原子原子sp2 杂化,杂化,O原
7、子一般认为未经杂化原子一般认为未经杂化12邓健 制作 陆阳 审校l 醛、酮醛、酮沸点沸点比相对分子质量相同的烃类高比相对分子质量相同的烃类高,比比相应的醇低。除甲醛是气体外相应的醇低。除甲醛是气体外,12C 以下的脂肪以下的脂肪醛、酮是液体醛、酮是液体,高级醛、酮是固体。高级醛、酮是固体。l 醛、酮的水溶度比相应的烃或醚大。低级醛醛、酮的水溶度比相应的烃或醚大。低级醛酮如甲醛、乙醛、丙酮能与水混溶酮如甲醛、乙醛、丙酮能与水混溶,其它醛酮水其它醛酮水溶度随相对分子质量增加而下降。溶度随相对分子质量增加而下降。l 某些中级醛和一些芳香醛具有愉快的香味。某些中级醛和一些芳香醛具有愉快的香味。第九章
8、醛和酮 第二节 结构和物理性质(一、物理性质)上页上页下页下页首页首页13邓健 制作 陆阳 审校亲核加成亲核加成 氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应 还原反应还原反应还原反应还原反应 -H-H的反应的反应的反应的反应d d+d d-醛、酮分子中含有活泼的羰基,可以发生多种化学反应。醛、酮分子中含有活泼的羰基,可以发生多种化学反应。第二节第二节 醛、酮的化学性质醛、酮的化学性质第九章 醛和酮 第二节 化学性质 上页上页下页下页首页首页14人民卫生电子音像出版社一、亲核加成反应一、亲核加成反应 第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)H :CN H :SO3Na H :OR H :OH H
9、:NH-G XMg:RH 上页上页下页下页首页首页C=O与烯键与烯键C=C在结构上有相似之处,能发生在结构上有相似之处,能发生一系列加成反应。但一系列加成反应。但烯烃的加成属于亲电加成;羰基烯烃的加成属于亲电加成;羰基的加成属于亲核加成。的加成属于亲核加成。15邓健 制作 陆阳 审校第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页反应的反应的范围范围:醛和脂肪族甲基酮及碳原子数小于醛和脂肪族甲基酮及碳原子数小于8的脂的脂环酮环酮反应反应结果结果:生成生成-羟基腈,或称羟基腈,或称-氰醇氰醇 1与氢氰酸加成与氢氰酸加成这这个个反反应应可可用用于于增增长长化化合合物物的的碳
10、碳链链。氰氰基基(-CN)经经酸水解可形成酸水解可形成羧酸羧酸,经还原又可生成,经还原又可生成胺类胺类化合物。化合物。碱或氰化钠的存在,可以加速醛或酮和氢氰酸的反碱或氰化钠的存在,可以加速醛或酮和氢氰酸的反应;酸的存在则使反应变慢。应;酸的存在则使反应变慢。16人民卫生电子音像出版社 亲核加成的难易与亲核加成的难易与亲核试剂的亲核能力、羰基亲核试剂的亲核能力、羰基碳的正电性碳的正电性以及以及空间位阻空间位阻有关,后者影响更大。有关,后者影响更大。反应反应反应反应活性活性活性活性第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页试比较下列化合物发生亲核加成反应的活性大小:试
11、比较下列化合物发生亲核加成反应的活性大小:HCHOCH3CHORCHOC6H5CHORCOCH3RCORRCOAr ArCOAr 17人民卫生电子音像出版社2与亚硫酸氢钠的加成与亚硫酸氢钠的加成-羟基羟基磺酸钠磺酸钠产物不溶于饱和产物不溶于饱和NaHSO3溶液。以白色浑浊或白溶液。以白色浑浊或白色沉淀析出色沉淀析出,可用于鉴别可用于鉴别。反应适用范围同加反应适用范围同加HCN在产物溶液中加酸或加碱,又回到原来的醛、酮;在产物溶液中加酸或加碱,又回到原来的醛、酮;此反应常用于分离和精制醛和酮。此反应常用于分离和精制醛和酮。18设计与制作 邓健 陆阳 -羟基磺酸钠与羟基磺酸钠与NaCN作用,其磺酸
12、基则被作用,其磺酸基则被氰基取代生成氰基取代生成-羟基腈。该法的优点是可以避免羟基腈。该法的优点是可以避免使用易挥发、剧毒的使用易挥发、剧毒的HCN,且产率较高。且产率较高。19设计与制作 邓健 陆阳3.加醇加醇形成缩醛形成缩醛(或缩酮或缩酮)在干燥在干燥HCl存在下,醇与醛的羰基加成生成存在下,醇与醛的羰基加成生成半缩醛半缩醛,半缩醛还可以与另一分子醇反应半缩醛还可以与另一分子醇反应,失水生成失水生成缩醛缩醛(acetal)。苯甲醛缩苯甲醛缩 二乙醇二乙醇(60%)第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页半缩醛半缩醛缩醛缩醛半缩醛羟基半缩醛羟基20邓健 制作
13、陆阳 审校 酮酮与与醇醇反反应应生生成成缩缩酮酮(ketal)比比醛醛困困难难。但但酮酮容容易与乙二醇作用,生成具有五员环状结构的缩酮。易与乙二醇作用,生成具有五员环状结构的缩酮。第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页21人民卫生电子音像出版社 -或或-羟羟基基醛醛(酮酮)易易自自发发地地发发生生分分子子内内的的亲亲核核加加成成,且且主要以稳定的环状半缩醛主要以稳定的环状半缩醛(酮酮)的形式存在的形式存在。第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页22邓健 制作 陆阳 审校 缩醛或缩酮对碱、氧化剂、还原剂稳定,缩醛或缩酮对碱、氧化
14、剂、还原剂稳定,但但易被酸的易被酸的水溶液水解为原来的醛酮水溶液水解为原来的醛酮。因此常常因此常常用生成缩醛或缩酮的用生成缩醛或缩酮的方法来保护羰基方法来保护羰基,保护完毕再用稀酸水解脱掉保护基。,保护完毕再用稀酸水解脱掉保护基。第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页23人民卫生电子音像出版社4.加加水水形成水合醛(酮)形成水合醛(酮)水与羰基加成形成醛、酮的水合物。由于水与羰基加成形成醛、酮的水合物。由于H2O的的亲核能力比亲核能力比ROH弱弱,生成的偕二醇一般是不稳定的生成的偕二醇一般是不稳定的,容易失水容易失水,水的加成反应平衡主要偏向反应物一方。水的加
15、成反应平衡主要偏向反应物一方。偕二醇偕二醇偕二醇偕二醇 H+or OH-第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页24人民卫生电子音像出版社 甲醛在水溶液中几乎全部变成水合物,但它甲醛在水溶液中几乎全部变成水合物,但它在分离过程中容易失水,所以无法分离出来。在分离过程中容易失水,所以无法分离出来。当羰基与强吸电子基团连接时,由于羰基当羰基与强吸电子基团连接时,由于羰基碳的正电性增大,可以生成较稳定的水合物。碳的正电性增大,可以生成较稳定的水合物。第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页25邓健 制作 陆阳 审校 作为作为-氨基酸和蛋
16、白质显色剂的氨基酸和蛋白质显色剂的水合茚三水合茚三酮酮(ninhydrin)也是羰基的水合物。也是羰基的水合物。(ninhydrin)茚三酮茚三酮 H2O 第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页26人民卫生电子音像出版社5.加加Grignard试剂试剂 制备醇(制备醇(了解了解)第九章 醛和酮 第二节 化学性质(一、亲核加成)上页上页下页下页首页首页27邓健 制作 陆阳 审校 Grignard试剂对醛酮的加成是不可逆反应。利试剂对醛酮的加成是不可逆反应。利用此反应可以制备具有更多碳原子及新碳架的醇。用此反应可以制备具有更多碳原子及新碳架的醇。伯醇伯醇仲醇仲醇叔
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