薛思佳有机化学醛酮省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第第12章章 醛和酮醛和酮第第1页页一、一、分类分类第一节第一节 分类和命名分类和命名连接两个基团是烃基为酮;连有氢原子则是醛。连接两个基团是烃基为酮;连有氢原子则是醛。第第2页页二、醛酮命名二、醛酮命名选择含有羰基最长碳链为主链,从靠近羰基一端开始编号。选择含有羰基最长碳链为主链,从靠近羰基一端开始编号。比如:比如:第第3页页碳原子位置也可用希腊字母表示。碳原子位置也可用希腊字母表示。比如:比如:用希腊字母标识方法,在不饱和醛、酮及二醛、二酮中应用较多。用希腊字母标识方法,在不饱和醛、酮及二醛、二酮中应用较多。除了系统命名法之外,醛还有些俗名,通常是由对应酸名称而来,除了系统命名法之外,醛还
2、有些俗名,通常是由对应酸名称而来,比如:比如:第第4页页酮普通命名是按照羰基所连两个烃基名称命名,比如:酮普通命名是按照羰基所连两个烃基名称命名,比如:第第5页页第二节第二节 醛、酮结构、光谱性质和物理性质醛、酮结构、光谱性质和物理性质一、醛、酮结构一、醛、酮结构醛酮官能团是羰基,所以要了解醛酮必须先了解羰基结构。醛酮官能团是羰基,所以要了解醛酮必须先了解羰基结构。C=O双键中氧原子电负性比碳原子大,所以双键中氧原子电负性比碳原子大,所以电子云分布偏向电子云分布偏向氧原子,故羰基是极化,氧原子上带部分负电荷,碳原子上带部分氧原子,故羰基是极化,氧原子上带部分负电荷,碳原子上带部分正电荷。正电荷
3、。第第6页页UV IR 羰基有共轭时吸收频率移向低波数羰基有共轭时吸收频率移向低波数HNMR 醛基氢醛基氢=9-10,羰基,羰基-H=2.0-2.5二、光谱性质二、光谱性质三、物理性质三、物理性质醛、酮间不能形成氢键,但氧上有未共用电子对,能作为醛、酮间不能形成氢键,但氧上有未共用电子对,能作为O-H键或键或N-H键化键化合物氢键受体。羰基氧能和水分子形成氢键,故低级醛、酮溶于水。合物氢键受体。羰基氧能和水分子形成氢键,故低级醛、酮溶于水。第第7页页第三节第三节 醛、酮化学性质醛、酮化学性质 醛酮中羰基因为醛酮中羰基因为键极化,使得氧原子上带部分负电荷,碳原子键极化,使得氧原子上带部分负电荷,
4、碳原子上带部分正电荷。氧原子能够形成比较稳定氧负离子,它较带正电上带部分正电荷。氧原子能够形成比较稳定氧负离子,它较带正电荷碳原子要稳定得多,所以荷碳原子要稳定得多,所以反应中心是羰基中带正电荷碳反应中心是羰基中带正电荷碳。所以。所以羰羰基易与亲核试剂进行加成反应基易与亲核试剂进行加成反应(亲核加成反应亲核加成反应)。)。第第8页页 另外,受羰基影响,与羰基直接相连另外,受羰基影响,与羰基直接相连-碳原子上氢原子碳原子上氢原子(-H)较活泼)较活泼,能发生一系列反应。,能发生一系列反应。亲核加成反应和亲核加成反应和-H反应是醛、酮两类主要化学性质。反应是醛、酮两类主要化学性质。醛、酮醛、酮反应
5、与结构关系普通描述以下:反应与结构关系普通描述以下:第第9页页一、一、C=O亲核加成反应亲核加成反应1.与氢氰酸加成与氢氰酸加成a.亲核加成,先是亲核加成,先是CN-进攻酮基碳,所以加小量碱可使进攻酮基碳,所以加小量碱可使HCN电离电离而使而使CN浓度增加,可大大加紧反应速度。浓度增加,可大大加紧反应速度。b.反应范围:醛、反应范围:醛、脂肪族甲基酮、环酮脂肪族甲基酮、环酮脂肪族甲基酮、环酮脂肪族甲基酮、环酮。ArCOR难反应。电子效难反应。电子效应和空间位阻影响,应和空间位阻影响,连接烃基连接烃基R越大醛酮活性越差越大醛酮活性越差:第第10页页3.与金属有机试剂与金属有机试剂(格氏试剂或锂试
6、剂格氏试剂或锂试剂)加成加成 式中式中R也能够是也能够是Ar。故此反应是制备伯醇(甲醛)、仲醇。故此反应是制备伯醇(甲醛)、仲醇(其它(其它 醛)、叔醇(酮)。醛)、叔醇(酮)。2.与含硫亲核试剂反应与含硫亲核试剂反应 所产物为白色沉淀,加酸或加碱又能够得到原来醛酮,所以所产物为白色沉淀,加酸或加碱又能够得到原来醛酮,所以惯用于醛酮分离或纯化。惯用于醛酮分离或纯化。与与NaHSONaHSO3 3反应:可逆,醛、甲基酮或环酮能够得到产物。反应:可逆,醛、甲基酮或环酮能够得到产物。第第11页页4.与醇加成与醇加成 醛较易形成缩醛,酮在普通条件下形成缩酮较困难,如在体醛较易形成缩醛,酮在普通条件下形
7、成缩酮较困难,如在体系中不停除去水也可得到缩酮,若系中不停除去水也可得到缩酮,若1,2二醇或二醇或1,3-二醇则易生成缩二醇则易生成缩酮。酮。反应应用:反应应用:有机合成中用来有机合成中用来保护羰基保护羰基。第第12页页 与普通醇相比与普通醇相比,二醇二醇(尤其是尤其是1,2-乙二醇)是更有效缩醛化试剂。乙二醇)是更有效缩醛化试剂。用它们能够将醛和酮转化为环状缩醛或环状缩酮,这种环状缩醛或缩用它们能够将醛和酮转化为环状缩醛或环状缩酮,这种环状缩醛或缩酮比开链类似物更稳定,尤其是对碱和亲核试剂稳定。因为或缩酮化酮比开链类似物更稳定,尤其是对碱和亲核试剂稳定。因为或缩酮化缩醛化是可逆,所以生成缩醛
8、和缩酮方法可用来保护羰基。比如:缩醛化是可逆,所以生成缩醛和缩酮方法可用来保护羰基。比如:醛易与醇反应生成缩醛,但醇与酮反应较困难,常采取间接方法醛易与醇反应生成缩醛,但醇与酮反应较困难,常采取间接方法制备缩酮,比如用原甲酸乙酯与丙酮反应制备丙酮缩二乙醇。制备缩酮,比如用原甲酸乙酯与丙酮反应制备丙酮缩二乙醇。第第13页页硫代缩醛(酮)水解需要使用汞盐。在氯化汞存在下,硫代缩醛在硫代缩醛(酮)水解需要使用汞盐。在氯化汞存在下,硫代缩醛在乙腈水溶液中脱去不溶硫化汞同时水解。也可用乙腈水溶液中脱去不溶硫化汞同时水解。也可用Raney镍在中性条件下镍在中性条件下处理,发生脱硫反应,生成对应烃类化合物。
9、处理,发生脱硫反应,生成对应烃类化合物。硫醇在硫醇在Lewis酸如酸如BF3或或ZnCl2催化下能与醛催化下能与醛(酮酮)反应生成硫代缩醛反应生成硫代缩醛(酮酮)。生成物在酸性水溶液中稳定,而普通缩醛对酸敏感。所以常被用来作为生成物在酸性水溶液中稳定,而普通缩醛对酸敏感。所以常被用来作为羰基保护辅助方法。羰基保护辅助方法。第第14页页醛、酮能与氨及其衍生物反应生成一系列化合物。醛、酮能与氨及其衍生物反应生成一系列化合物。醛、酮与氨或伯胺反应生成亚胺(希夫碱),亚胺普通不稳定。醛、酮与氨或伯胺反应生成亚胺(希夫碱),亚胺普通不稳定。与氨衍生物反应形成缩合物为结晶有一定熔点,在稀酸作用下可分与氨衍
10、生物反应形成缩合物为结晶有一定熔点,在稀酸作用下可分解为原来羰基化合物,所以利用此反应能够解为原来羰基化合物,所以利用此反应能够分离提纯和判别羰基化分离提纯和判别羰基化合物合物。5.与氨及其衍生物加成缩合与氨及其衍生物加成缩合第第15页页环胺在合成上是很有用烷基化底物。比如:环胺在合成上是很有用烷基化底物。比如:第第16页页6 与磷叶立德加成:与磷叶立德加成:Wittig 反应反应第第17页页二、二、氧化反应氧化反应醛易被氧化,弱氧化剂即可将醛氧化为羧酸。醛易被氧化,弱氧化剂即可将醛氧化为羧酸。土伦试剂(土伦试剂(tollen,银氨溶液),银氨溶液)是弱氧化剂,只氧化醛,不氧化酮是弱氧化剂,只
11、氧化醛,不氧化酮和和C=C,故可用来区分醛和酮。斐林试剂(,故可用来区分醛和酮。斐林试剂(Fehling),氧化性更弱,),氧化性更弱,只氧化脂肪醛,不但区分醛和酮,还可区分脂肪醛和芳香醛。酮难被只氧化脂肪醛,不但区分醛和酮,还可区分脂肪醛和芳香醛。酮难被氧化,使用强氧化剂氧化酮,则发生碳链断裂而生成复杂氧化产物。氧化,使用强氧化剂氧化酮,则发生碳链断裂而生成复杂氧化产物。第第18页页 当酮用过氧酸处理时,酮被氧化成酯,这一转化称为当酮用过氧酸处理时,酮被氧化成酯,这一转化称为Baeyer-Villiger氧化。氧化。对于环酮来说对于环酮来说Baeyer-Villiger氧化产物为内酯。对于不
12、对称酮来氧化产物为内酯。对于不对称酮来说,只有一个取代基发生迁移。迁移基团次序为:说,只有一个取代基发生迁移。迁移基团次序为:苯基苯基 叔烷基叔烷基 仲烷基仲烷基 伯烷基伯烷基 甲基,比如:甲基,比如:第第19页页三、还原反应三、还原反应利用不一样条件,可将醛、酮还原成醇、烃等。利用不一样条件,可将醛、酮还原成醇、烃等。(一)还原成醇(一)还原成醇1.催化氢化催化氢化(产率高,(产率高,90100%)2.用还原剂(金属氢化物)还原用还原剂(金属氢化物)还原 NaBH4、LiAlH4或或异丙醇铝(异丙醇铝(AlOCH(CH3)2)还原。还原。NaBH4还原剂:选择性高,不还原还原剂:选择性高,不
13、还原C=C、CC外等不饱和键。外等不饱和键。第第20页页这是一可逆反应,可经过加入过量异丙醇或将生成丙酮除去使平衡向这是一可逆反应,可经过加入过量异丙醇或将生成丙酮除去使平衡向右移动。此反应逆反应是欧芬耐尔右移动。此反应逆反应是欧芬耐尔(Oppenauer)氧化,用于合成羰基氧化,用于合成羰基化合物。此反应专一性很高,普通只使羰基与醇羟基互变而不影响其化合物。此反应专一性很高,普通只使羰基与醇羟基互变而不影响其它基团。它基团。第第21页页(二)还原为烃(二)还原为烃 较惯用还原方法有两种。较惯用还原方法有两种。1.黄鸣龙黄鸣龙还原法还原法碱性还原碱性还原2.克莱门森克莱门森(Clemmense
14、n)还原)还原酸性还原酸性还原例:例:(间接在芳环上引入直链烃基)(间接在芳环上引入直链烃基)第第22页页无无-氢醛在浓碱作用下,发生本身氧化还原反应,即一分子醛氢醛在浓碱作用下,发生本身氧化还原反应,即一分子醛被氧化成羧酸,在碱溶液中生成羧酸盐,另一分子醛被还原成醇,被氧化成羧酸,在碱溶液中生成羧酸盐,另一分子醛被还原成醇,生成醇和羧酸混合物。这个反应称为歧化反应,又叫生成醇和羧酸混合物。这个反应称为歧化反应,又叫Cannizzaro 反反应。比如:应。比如:(3)Cannizzaro反应(歧化反应)反应(歧化反应)歧化反应也可发生在不一样醛分子间,称为交叉歧化反应。若其中歧化反应也可发生在
15、不一样醛分子间,称为交叉歧化反应。若其中一个是甲醛,因为甲醛还原性比其它醛强,它被氧化为甲酸一个是甲醛,因为甲醛还原性比其它醛强,它被氧化为甲酸(盐盐),而另一个无而另一个无-氢醛被还原成对应醇。比如氢醛被还原成对应醇。比如第第23页页四、四、-H反应反应醛、酮分子中因为羰基影响,醛、酮分子中因为羰基影响,-H变得活泼,含有酸性。变得活泼,含有酸性。碱可夺取碱可夺取-H,而产生碳负离子,形成烯醇负离子,酸也可促,而产生碳负离子,形成烯醇负离子,酸也可促进烯醇化:进烯醇化:第第24页页1-H卤代反应卤代反应(1)卤代反应)卤代反应(2)卤仿反应卤仿反应 含有含有-甲基醛酮在碱溶液中与卤素反应,则
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