【教学课件】第七章醛、酮、醌

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1、第七章第七章醛、酮、醌醛、酮、醌酮分子中的羰基称为酮酮基基。醛分子中的称为醛醛基基,醛基可以简写为CHO,但不能写成-COH。另一类特殊的不饱和环状二酮,称为醌。特殊的不饱和环状二酮,称为醌。醛酮醛、酮、醌分子中含有官能团羰基,故称为羰基化合物羰基化合物。羰基和两个烃基相连的化合物叫做酮。羰基和两个烃基相连的化合物叫做酮。至少和一个氢原子相连的化合物叫做醛至少和一个氢原子相连的化合物叫做醛。第一节第一节醛、酮醛、酮一一醛、酮的分类和命名醛、酮的分类和命名1分类分类(1)按羰基所连烃基的结构不同分类按羰基所连烃基的结构不同分类脂肪醛、酮芳香醛、酮脂环醛、酮(2)按羰基的数目分类)按羰基的数目分类

2、一元醛、酮一元醛、酮多元醛、酮多元醛、酮(3)按羰基所连烃基的饱和程度分类按羰基所连烃基的饱和程度分类饱和醛饱和酮不饱和醛不饱和酮不饱和环酮2醛、酮的命名醛、酮的命名普通命名法普通命名法-(适用简单的醛、酮)(1)脂肪醛可按分子中碳原子数称某醛;简单的酮可按羰基上连接的两个烃基称为某(基)某(基)甲酮,“基”“甲”字有时可忽略。异丁醛二甲(基甲)酮甲(基)乙(基甲)酮(2)含芳香环的醛以脂肪醛为母体,芳基为取代基;芳香酮可按羰基连接的两个烃基来命名,或用习惯命名。苯甲醛甲基苯基酮系统命名法系统命名法(1)脂肪醛、酮选选择择含含有有羰羰基基的的最最长长碳碳链链为为主主链链,从从距距羰羰基基近近的

3、的一一端端编编号号,按按主主链链上上碳碳原原子子数数称称做做“某某醛醛”或或“某某酮酮。命名醛时醛基的位次可不标出(其位次总是为1),但酮基的位次必须标明。主链上有取代基时,将取代基的位次和名称放在母体名称前。主链编号也可用希腊字母、表示。命名不饱和醛、酮时,需标出不饱和键的位置。2-甲基丙醛或-甲基丙醛4-甲基-2-戊酮2,4-二溴-3-戊酮或,-二溴-3-戊酮2-丁烯醛(2)羰基在环内的脂环酮,按环上碳数称做“环某酮”环己酮3-甲基环己酮1,4-环己二酮(3)命名芳香醛、酮时,把芳香烃基作为取代基4-甲基环己基甲醛苯乙酮1-苯基-1-丙酮1-苯基-2-丙酮脂环醛的命名,以脂肪醛为母体:俗名

4、俗名:许多天然醛酮都有俗名。苦杏仁油水杨醛肉桂醛(苯甲醛)(2-羟基苯甲醛)(3-苯基丙烯醛)二、二、醛、酮的物理性质(自学)醛、酮的物理性质(自学)三三、醛、酮的化学性质醛、酮的化学性质羰基的结构羰基的结构醛的氧化反应羰基的还原反应羰基的亲核加成反应-H的反应醛、酮的主要化学反应醛、酮的主要化学反应1羰基的亲核加成反应羰基的亲核加成反应(1)与氢氰酸加成)与氢氰酸加成醛、酮与氢氰酸作用,生成-羟基腈,反应是可逆的。该反应是有机合成中增长碳链的方法。与氢氰酸加成反应机理与氢氰酸加成反应机理醛、酮与氢氰酸加成可能有两种方式:哪种占优,主要取决于各自中间体的相对稳定性。实验事实实验事实(1)丙酮和

5、氢氰酸反应3-4小时,仅有一半原料起作用。(2)若在反应体系中加入一滴氢氧化钾溶液,则反应可在几分钟内完成。(3)若加入大量酸,则放置几周也不起反应。实验事实说明羰基与氢氰酸的加成反应是亲核加成羰基与氢氰酸的加成反应是亲核加成。醛、酮对氢氰酸的加成反应活性次序醛、酮对氢氰酸的加成反应活性次序适用范围:适用范围:只有醛、脂肪族甲基酮、八个只有醛、脂肪族甲基酮、八个碳原子以下的环酮才能与氢氰酸反应。碳原子以下的环酮才能与氢氰酸反应。练习题将下列化合物与HCN反应的活性按由大到小顺序排列:(2)与亚硫酸氢钠加成)与亚硫酸氢钠加成反应是可逆的,必须加入过量的饱和亚硫酸氢钠溶液,以促使平衡向右移动。适用

6、范围:适用范围:只有醛、脂肪族甲基酮、八个碳原子只有醛、脂肪族甲基酮、八个碳原子以下的环酮才能与饱和亚硫酸氢钠溶液反应。以下的环酮才能与饱和亚硫酸氢钠溶液反应。应用:应用:(1)可用于鉴别醛、脂肪族甲基酮、小于8个碳的环酮(2)可用于分离提纯醛、脂肪族甲基酮、小于8个碳的环酮。格氏试剂是较强的亲核试剂,非常容易与醛、酮进行加成反应,加成的产物不必分离便可直接水解生成相应的醇,是制备醇的最重要的方法之一。(3)与格氏试剂加成)与格氏试剂加成醛、酮均可与格氏试剂加成醛、酮均可与格氏试剂加成格氏试剂与甲醛作用,可得到比格氏试剂多一个碳格氏试剂与甲醛作用,可得到比格氏试剂多一个碳原子的伯醇;与其它醛作

7、用,可得到仲醇;与酮作用,原子的伯醇;与其它醛作用,可得到仲醇;与酮作用,可得到叔醇。可得到叔醇。该反应在有机合成中是增长碳链的方法。该反应在有机合成中是增长碳链的方法。练习题练习题以苯为原料合成2苯基2丙醇()(4)与醇加成)与醇加成醇是弱的亲核试剂,与羰基加成的活性很低,需无水氯化氢催化,羰基氧与质子结合生成质子化的醛,有利于醇向羰基加成生成半缩醛。进一步反应生成缩醛。半缩醛缩醛一般指醛,酮反应较难一般指醛,酮反应较难应用:保护醛基,使活泼的醛基在反应中不被破坏。反应完成后,再用酸水解释放出原来的醛基。(5)与水加成)与水加成水是比醇更弱的亲核试剂,只有极少数活泼的羰基化合物才能与水加成生

8、成相应的水合物。水合三氯乙醛简称水合氯醛,可作为安眠药和麻醉药。水合茚三酮在氨基酸的色谱分析中常用作显色剂2与氨的衍生物的加成与氨的衍生物的加成-消除反应消除反应应用:应用:羰基化合物与羟胺、苯肼、羰基化合物与羟胺、苯肼、2,4-二硝基苯肼及二硝基苯肼及氨基脲的加成氨基脲的加成-消除产物大多是黄色晶体,有固定的熔点,消除产物大多是黄色晶体,有固定的熔点,收率高,易于提纯,在稀酸的作用下能水解为原来的醛、收率高,易于提纯,在稀酸的作用下能水解为原来的醛、酮。这些性质可用来分离、提纯、鉴别羰基化合物。上述酮。这些性质可用来分离、提纯、鉴别羰基化合物。上述试剂也被称为羰基试剂。试剂也被称为羰基试剂。

9、反应一般在酸催化下进行,羰基氧与质子结合,可以提高羰基的活性:反应的酸性不能太强,因为在强酸下,氨的衍生物能与质子结合形成盐,这将丧失它们的亲核性:反应一般控制在弱酸性溶液(醋酸)中进行醛、酮分子中的-H原子受羰基的影响,酸性有所增强,-H活性增加。脂肪醛、酮,-H的活性主要表现在以H+的形式离解出来,并转移到羰基氧上,形成烯醇式异构体。3-H的反应的反应醛、酮都是以烯醇式参与反应。碱可以夺取-H产生碳负离子,继而形成烯醇负离子:烯醇负离子中存在p-共轭效应比较稳定。醛、酮有许多反应是通过碳负离子进行的。酸也可以促进羰基化合物的烯醇化。(1)卤代及碘仿反应)卤代及碘仿反应在酸性或中性条件下的反

10、应酸催化可控制反应在一卤代阶段。引入卤原子的吸电子效应,使羰基氧原子上的电子云密度降低,再质子化形成烯醇要比未卤代时困难。碱催化的卤代反应因为有卤仿生成,故称为卤仿反应,当卤素是碘时,称为碘仿反应。反应很难停留在一卤代阶段,这是由于-H被卤素取代后,卤原子的吸电子诱导效应使还没有取代的-氢更活泼,更容易被取代。-C上有甲基的仲醇也能被碘的氢氧化钠(NaOI)溶液氧化为相应羰基化合物,也可发生碘仿反应。具有和结构的化合物都发生碘仿反应。应用:可用于鉴别甲基醛、酮及应用:可用于鉴别甲基醛、酮及(H)(2)羟醛缩合反应)羟醛缩合反应在稀碱催化下,含-H的醛发生分子间的加成反应,生成-羟基醛,这类反应

11、称为羟醛缩合(aldolcondensation)反应。-羟基醛在加热下很容易脱水,生成,-不饱和醛:反应机理反应机理关于羟醛缩合反应的几点说明:(1)不含-H的醛不发生羟醛缩合反应(2)如果使用两种不同的含有-H的醛,则可得到四种羟醛缩合产物的混合物(3)如果一个含-H的醛和另一个不含-H的醛反应,则可得到收率好的单一产物。(4)两分子酮进行缩合时,由于电子效应和空间效应的影响,只能得到少量缩合产物。采用特殊装置,将产物不断由平衡体系中移去,则可使酮大部分转化为羟基酮。羟醛缩合反应是增长碳链常用的方法羟醛缩合反应是增长碳链常用的方法4氧化-还原反应(1)氧化反应醛羰基碳上连有氢原子,所以醛很

12、容易被氧化为相应的羧酸。酮一般不被氧化,只有环酮可被氧化。使用弱氧化剂,则醛能被氧化而酮不被氧化,这是实验室区别醛、酮的方法。常用的氧化剂有:托伦(托伦(Tollens)试剂)试剂硝酸银的氨溶液硝酸银的氨溶液。.斐林斐林(Fehling)试剂试剂反应称为银镜反应。托伦试剂可氧化脂肪醛,托伦试剂可氧化脂肪醛,又可氧化芳香醛,但不可氧化酮又可氧化芳香醛,但不可氧化酮。由A、B两种溶液组成,两种溶液组成,A为硫酸铜溶液,为硫酸铜溶液,B为为酒石酸钾钠和氢氧化钠溶液酒石酸钾钠和氢氧化钠溶液,使用时等量混合组成斐林试剂。脂肪醛与斐林试剂反应,生成氧化亚铜砖红色沉淀。斐林试剂氧化脂肪醛,不氧化酮及芳香醛。

13、斐林试剂氧化脂肪醛,不氧化酮及芳香醛。.本尼地本尼地(Benedict)试剂试剂由硫硫酸酸铜铜、碳碳酸酸钠钠和和柠柠檬檬酸酸钠钠组组成成的的混混合合液液。该试剂稳定,可以事先配制存放。本本尼尼地地试试剂剂应应用用范范围围基基本本上上与与斐斐林林试试剂剂相相同同,但但甲醛不能还原本尼地试剂甲醛不能还原本尼地试剂。三种弱氧化剂只氧化醛基,不氧化双键。三种弱氧化剂只氧化醛基,不氧化双键。(2)还原反应羰基还原为羟基催化氢化还原,把羰基还原为伯醇或仲醇,常用的催化剂是镍、钯、铂。催化氢化的选择性不强,分子中同时存在的不饱和键也同时会被还原。金金属属氢氢化化物物还还原原剂剂(NaBH4,AlOCH(CH

14、3)23.LiAlH4等)还原,具具有有选选择择性性,只只还还原原羰羰基基,不不还还原原C=C双键。双键。羰基还原为亚甲基克莱门森(Clemmenson)还原法。该方法是在浓盐酸介质中进行的。伍尔夫-吉日聂尔(Wolff,L.-Kishner,N.M.)-黄鸣龙还原法伍尔夫-吉日聂尔的方法是将羰基化合物与无水肼反应生成腙,然后在强碱作用下,加热、加压使腙分解放出氮气而生成烷烃。这个反应条件要求高,操作不便。1946年,我国化学家黄鸣龙改进了这个方法。他采用水合肼、氢氧化钠和一种高沸点溶剂与羰基化合物回流生成腙,再将水及过量肼蒸出,然后升温至200C回流3-4小时使腙分解得到烷烃。该反应是在碱性

15、介质中进行的.应用应用练习题练习题(3)歧化反应不含-H的醛,如HCHO、R3C-CHO等,与浓碱共热发生自身的氧化-还原反应,一分子醛被氧化成羧酸,另一分子醛被还原为醇,这个反应叫做歧化反应,也叫做康尼扎罗(Cannizzaro,S.)反应。两种无-H的醛进行交叉歧化反应的产物复杂,不易分离,无实际意义。如果用甲醛与另一种无-H的醛进行交叉歧化反应时,反应时,甲醛总是被氧化为甲酸,另一种醛被还原甲醛总是被氧化为甲酸,另一种醛被还原为醇。为醇。四、个别化合物四、个别化合物(自学自学)1甲醛2乙醛3.三氯乙醛4.苯甲醛第二节第二节醌醌一、醌的结构和命名一、醌的结构和命名醌是一类特殊的环状不饱和二

16、酮,分子中含有如下的醌型结构:醌不属于芳香族化合物,没有芳香性。醌的命名醌的命名醌命名时在“醌“字前加上芳基的名称,并标出羰基的位置。对苯醌邻苯醌1,4-萘醌1,2-萘醌(1,4-苯醌)(1,2-苯醌)黄色结晶红色结晶黄色结晶橙黄色结晶蒽醌菲醌淡黄色结晶橙红色结晶二醌的物理性质(自学)二醌的物理性质(自学)三醌的化学性质三醌的化学性质1.加成反应(1)羰基的加成(2)双键的加成(3)1,4-加成2.还原反应在电化学上,利用二者之间的氧化-还原性质可以制成氢醌电极,用来测定氢离子的浓度。四自然界的醌四自然界的醌(自学自学)本章要点本章要点1.醛、酮的命名2.醛、酮的主要化学性质(与HCN、NaHSO3、ROH、RMgX的加成反应;与氨的衍生物的加成-消除反应;羟醛缩合反应;歧化反应,碘仿反应;醛的氧化反应;羰基的还原反应)3.鉴别(1)羰基化合物的鉴别(2,4-二硝基苯肼)(2)醛与酮的鉴别(托伦是试剂)(3)脂肪醛与芳香醛的鉴别(斐林试剂)(4)甲醛与其它脂肪醛的鉴别(本尼迪试剂)(5)甲基醛酮与非甲基醛酮的鉴别(碘仿试剂)作业1、(3)(4)(5)(8)(10)2、(1)(3)(6)

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