一、定义、分类、命名 羰基化合物: 官能团醛:醛基: 酮: 酮羰基: 第十一章 醛和酮1、分类:A:据烃基不同分为脂肪族脂环族芳香族:芳环与羰基直接相连饱和的不饱和的一元醛酮:含有一个羰基多元醛酮:B. 据-C-的数目分为:llO2、命名普通命名法:醛 :(从相应的“伯醇”的名称衍生而来)“正”、“异”、“新”酮:两个烃基的名称+酮例:CH3-CH-CHOlCH3异丁醛甲基苯基酮 苯乙酮甲基苯基(甲)酮常称苯乙酮用、等希腊字母标明取代基的位置 把苯环看作取代基:系统命名法:1)选主链:含有羰基的最长碳链 2)编号:从靠近羰基的一端编号 3)命名:醛基的位置必定在碳链的一端,因此不必标明其位次,酮羰基的位次需标明: 芳香族、脂环族醛酮: 把芳环、脂环看作取代基: 乙酰丙酮CH3CH2CHCH2-C-CH2CH3lCH2CH2CH3llOCH3-C-CH=CH-CHOllCH3Cl?5-乙基-3-辛酮?4-甲基-4-氯-2-戊烯醛3-苯基丙烯醛-苯基丙烯醛对甲氧基苯乙酮?多元醛酮:标明-C-的位次和个数llO2,4-戊二酮(-二酮)2-甲基丁二醛酮中羰基所连烃基是甲基时,即CH3-C-R, 称为甲基酮。
llO例:HO-CH2CH2COOH3-羟基丙酸3-羰基丁醛(3-丁酮醛) 分子中含 2个官能团时,按官能团优先顺序选择母体排在前面选作母体,排在后面的看作取代基.-COOH, -SO3H, -COOR,-COCl,-CONH2 -CN, -CHO, -COR, -OH, -SH, -NH2, -CC-, C=C 官能团优先次序:二、醛酮的结构 C:sp2 :平面形偶极矩2.3-2.8D(较大)C=O与C=C相似,但电子云分布(电子云形状)不同: 电子云平均分布 电子云偏向于氧原子,羰基是强极性基团 C=C:非极性键,一般是由亲电试剂进攻而发生亲电加成,不可逆反应 C=O:既可由亲电试剂的进攻(一般是H+)氧原子引起,也可以由亲核试剂进攻C=O上C原子引起的但都是亲核加成反应 ;多数是可逆反应三、物理性质:状态:常温下,甲醛:气体, 其它:液或固沸点:比分子量相近的醇低;(原因:?)比分子量相近的烃高原因:?)溶解度:低分子的甲、乙醛,丙酮易溶于水例: 甲醛 甲醇 甲醚 乙烷(D) 2.34 1.71 1.29 0丙酮本身是很好的有机溶剂四、化学性质1、官能团的亲核加成 2、氧化还原反应3、-H的反应醛、酮的亲核加成机理及C=O的反应活性:四面体结构平面形常见的亲核试剂:HCN, NaHSO3, ROH, H2N-A, RMgX外消旋体影响醛酮亲核加成反应活性的因素:1)羰基碳上的正电性(正电性越大,速度越快)2)羰基碳上的空间效应 (空间位阻越大速度越慢)。
3)亲核试剂的亲核性及空间效应反应活性规律: 同一类羰基化合物中,R的体积小,或 吸电子能力强,则活性大 R-C-HR-C-RllllOO 醛大于酮例如:活性比较:b.c.a.a b ca b c d Cl3CCHOp-CH3-C6H4CHOC6H5CHOb.c.a.d.CH3-CHllOa c d b 1)加成氢氰酸(HCN) 1、亲核加成:- 羟基腈(或称氰醇)H+介质中反应慢; OH-介质中反应很快,?应用:验证亲核加成的机理( CN-浓度大,反应快)增长碳链的方法之一,氰基水解生成羧酸、氰基还原生成胺必须使用碱催化,增加亲核试剂CN-的浓度 应用:-甲基丙烯酸甲酯例:(了解)2)加成饱和NaHSO3 (40%) (白色沉淀)- 羟基磺酸钠适应范围:醛,脂肪族甲基酮,C数8的脂环酮HSO3的体积较大,因此空间因素(空间位阻)对该反应的影响较大 反应可逆:加入稀酸或稀碱可以破坏NaHSO3CH3-C-SO3Na l l CH3 OHC=OCH3CH3+NaCl+SO2 +H2OC=OCH3CH3+Na2SO3+CO2 +H2O应用:用于以上醛酮的鉴别、分离、提纯例1) 如何把混在非羰基化合物中的醛除去?HClNa2CO32) 判断下列化合物哪些能与NaHSO3反应: 苯乙酮 丁酮 环戊酮 丙醛 二苯基酮3、加成醇(酸性催化剂:干燥HCl, 浓硫酸)醛与醇加成:缩醛(同碳二元醚,对碱,氧化剂稳定)反应机理:醛酮与 或-二醇反应:催化剂:干燥HCl,实际上有多种催化剂,如硫酸、对甲苯磺酸、离子交换树脂、分子筛等。
缩醛、缩酮的结构是二元醚,具有醚的某些性质,与碱、氧化剂不起作用但在酸性条件下易水解生成原来的醛和醇: 应用: A:有机合成中保护羰基: 部分羟基缩醛化,提高耐水性聚乙烯醇含多个羟基,溶于水的高分子B:合成纤维(维尼纶)(了解)C:合成香料、杀虫剂等(了解) 缩醛 (酮 )类香料有优于母体羰基化合物的花香、果香 ,香气透发 ,留香持久 ,具有香气类型多 ,原料来源丰富 ,生产工艺简单 ,化学性质稳定等特点 杀虫剂,塑料等的抗氧化剂,各种表面活性剂的消泡剂 玫瑰香味的香料物质 4、加成Grignard试剂制醇的重要方法应用:合成各类醇: 可以合成一些结构特殊的醇: 合成醇时进行结构分析:倒推法叔醇酮+格氏试剂有3种合成路线: 用石油裂化气合成,最合理的路线是第1种;第2、3种合成路线线,在合成Grignard试剂试剂 和酮时酮时 困难难 Cu/HBr/H2O2Mg/干醚醚由CH3CH2Cl和CH3CH=CH2合成 CH3CH=CH-CH=CH2(分析:C-C-C-C=COH C-C-C-C=C)OHCH3CHO + H2C=CH-CH2MgXCH3CH2OHH2C=CH-CH2XCH3CH2ClH2C=CH-CH3OH-/H2OCu/Cl2/光Mg/干醚练习:以CH3CH2CH2Br为原料(其它原料任选)制1、CH3CH2CH2CH2-OH2、CH3(CH2)3CH2-OH3、4、5、与氨及其衍生物的反应生成具有C=N结构的化合物 1)与NH3, RNH2反应C-NRllHOH-H2OC=NR亚胺C=O+H-NHR伯胺亚胺又称西佛(Schiff)碱,芳香族醛酮形成的亚胺稳定。
2)与羟胺,肼(苯肼)、氨基脲反应产物分别称为: 肟、腙、缩氨脲例: CH3CHO+H2N-OHCH3CH=N-OH乙醛肟应用:鉴别、分离醛酮: 6、与威梯希(Wittig)试剂反应Wittig试剂是有机膦化合物:三苯基膦与伯卤代烷、仲卤代烷(叔卤代烃不可)生成季鏻盐: 相当于氧原子被双键碳原子取代三苯基氧磷应用:合成特殊结构的烯烃: 利用不同的卤代烃与三苯基膦反应,得到不同结构的Wittig试剂,与不同结构的醛酮反应,得到不同结构的烯烃: 例1:+ PhCHO?尤其是适用于其他方法不易得的端位烯烃两类方法:1)醛酮与Wittig试剂反应 2)醛酮与Grignard试剂反应生成醇,再脱水 例2:*另外,加成H2O(了解)H2O是很弱的亲核试剂,除HCHO,CH3CHO和-多卤代醛酮外,其余的醛酮很难反应安全有效的催眠药)不稳定,只存在于水中2、-H的反应 醛酮的-H比烯活泼得多原因是C=O吸电子能力强,-H易变为质子从共振论看:比单纯负碳离子稳定得多,易生成烯醇式1)酮式和烯醇式互变异构(一般, 醛酮的烯醇式结构不稳定)-H越活泼或烯醇式越稳定,烯醇式含量越高常见活泼氢的酸性:H-CH2-CHO CH2CCH3R-CC-HllOpKa172025H例:CH3-C-HCH2=CH-OHllOCH3C-CH3CH2=C-CH3lllOHO极少极少遇FeCl3显色因形成六元环状共轭体系而稳定鉴别:2)羟醛(酮)缩合 含-H的醛酮 在稀NaOH催化作用下 生成-羟基醛酮。
2)碳数多一倍?问题: 1)如何制饱和醛? (,-不饱和醛酮) 应用:有机合成中增长碳链: 丁醇机理:一个醛的- 碳与另一个醛的羰基碳成键注意:两种具有-氢的醛的反应没有意义 4种产物交叉羟醛缩合反应 一个不含-H的醛和另一个含-H的醛反应6 HCHO/NaOH羟酮缩合(比羟醛难,要设法使平衡右移)双丙酮醇异丙叉丙酮分子内羟醛缩合生成环状化合物,反应容易进行: 有3类-氢,活性不同。