第九章醛、酮亲核取代反应
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大学有机化学反应方程式总结酮的酸催化环合反应与醛的亲核取代反应在大学有机化学中,酮的酸催化环合反应和醛的亲核取代反应是两种常见的反应类型。
本文将对这两种反应进行详细总结,以期帮助读者全面了解这两种反应的机制与应用。
一、酮的酸催化环合反应酮的酸催化环合反应是通过酸作为催化剂促使酮分子内部的一个羰基氧原子攻击另一个羰基碳原子,从而使得分子中的两个碳原子产生成环反应的过程。
这种反应通常在酸性条件下进行,常用的催化剂有硫酸、磷酸和三氟甲磺酸等。
例如,对于具有α,β-不饱和酮结构的分子,通过酸催化环合反应可以形成环状产物。
该反应的机制可以概括为以下几个步骤:1. 酸催化:酸作为催化剂负责吸引酮分子中的羰基氧原子,从而增加其电性,使其容易进行攻击。
2. 攻击:通过亲电攻击机制,羰基氧原子攻击另一个羰基碳原子,形成一个五元环中间体。
3. 环合:中间体经过质子转移和质子脱离等步骤,最终生成稳定的环状产物。
酮的酸催化环合反应在有机合成中具有广泛的应用。
通过选择不同的起始物和反应条件,可以合成具有多样性结构的环状化合物,如环酮、杂环和天然产物等。
这些化合物在药物合成和有机合成领域具有重要的应用价值。
二、醛的亲核取代反应醛的亲核取代反应是指醛分子中的羰基碳原子通过与亲核试剂的反应,发生取代反应生成新的化合物。
这种反应通常在碱性条件下进行,常见的亲核试剂有醇、胺和硫醇等。
例如,醛的亲核取代反应常用于合成醇或醚。
反应机理如下:1. 针对醛的亲核攻击:亲核试剂中的亲核基团攻击醛分子中的羰基碳原子,形成一个中间体。
2. 中间体的质子化:中间体被质子化,生成醇或醚结构。
亲核取代反应在合成有机化合物时起着至关重要的作用。
通过选择不同的亲核试剂和反应条件,可以合成各种不同的化合物,如醛醇、醛醚和醛胺等。
这些化合物在医药领域、材料科学和生物化学中具有广泛的应用前景。
总结:通过对酮的酸催化环合反应和醛的亲核取代反应的详细总结,我们可以看出这两种反应在有机合成中的重要性。
第九章 醛和酮 亲核加成反应第一节 结构、命名和物理性质一、醛和酮的定义醛和酮都是分子中含有羰基(碳氧双键)的化合物,因此又统称为羰基化合物。
羰基与一个烃基相连的化合物称为醛(甲醛与两个氢相连),与两个烃基相连的称为酮。
CO R'CR O HCR(H)O羰基 醛 酮二、醛和酮结构羰基是醛、酮的特征官能团。
羰基碳原子是sp 2杂化的,即碳原子以三个sp 2轨道与其它三个原子的轨道重叠形成三个σ键,碳原子上未参加杂化的p 轨道与氧原子上的p 轨道侧面重叠形成一个π键。
由于氧原子的电负性比碳原子大,故碳氧双键电子云偏向于氧原子,使氧原子带负电荷(δ-),而碳原子带正电荷(δ+),易被亲核试剂进攻发生亲核加成反应;由于羰基的吸电子作用,羰基的α-H 活性增强,表现出α-H 的酸性,进而发生羟醛缩合,卤代等反应。
此外,醛、酮还可以发生氧化、还原反应及其它一些反应。
醛、酮的结构与化学性质关系如下:CH R'H (H)R羰基的还原反应羰基的亲核加成反应醛的氧化反应H 的反应三、醛和酮的分类和命名(一)分类醛和酮根据烃基结构类型,可分为脂肪和芳香醛、酮;根据烃基的饱和程度,又分为饱和与不饱和醛、酮;根据羰基的数目,还分为一元、二元和多元醛、酮。
(二)命名 1.普通命名法结构简单的醛、酮,可采用普通命名法命名。
醛按分子中含有的碳原子数称为“某醛”,芳基作为取代基;酮则根据羰基所连的两个烃基来命名,简单的烃基放前,复杂的烃基在后,最后加“酮”字来命名。
2.系统命名法结构复杂的醛、酮主要采用系统命名法。
即选择含有羰基的最长碳链为主链,从距羰基最近的一端编号,由于醛基总是位于碳链的一端,不用标明醛基的位次,但酮的羰基位于碳链中间,位次必须标明。
将取代基的位次和名称放在母体名称前。
芳香烃基总是作为取代基。
多元醛、酮命名时,应选取含羰基尽可能多的碳链为主链,注明羰基的位置和数目。
不饱和醛、酮,应选择连有羰基和不饱和键在内的最长碳链做主链,并使羰基编号最小。
有机化学反应方程式总结亲核取代反应亲核取代反应是有机化学中常见的一类反应。
在亲核取代反应中,亲核试剂(通常是带负电荷的离子或具有亲核性质的分子)与电子不足的溶液中的有机化合物发生反应,取代原有的官能团或取代子基。
这些反应在有机合成中具有重要的应用价值,因此对亲核取代反应的了解至关重要。
以下是几种常见的亲核取代反应及其对应的反应方程式:1. 醇的亲核取代反应醇的亲核取代反应常见的有醇的取代和醚的形成反应。
例如,溴代烷与醇发生取代反应,生成溴代醚和水。
反应方程式如下:R-OH + HBr → R-Br + H2O2. 烯烃的亲核取代反应烯烃是一类具有高度不饱和度的有机分子,容易与亲核试剂发生亲核取代反应。
例如,乙烯与溴化氢反应,发生加成反应生成溴代乙烷:CH2=CH2 + HBr → CH3CH2Br3. 酸的亲核取代反应酸的亲核取代反应是指酸与亲核试剂反应,生成酸的盐类或酯。
例如,乙酸与氨反应生成乙酰胺:CH3COOH + NH3 → CH3CONH24. 酯的亲核取代反应酯的亲核取代反应通常涉及酯键的断裂和取代。
例如,酯与碱反应生成相应的酸盐:R-COOR' + NaOH → R-COONa + R'OH5. 酰卤的亲核取代反应酰卤是一类常见的有机化合物,容易与亲核试剂发生取代反应。
例如,酰氯与水反应生成相应的酸:R-COCl + H2O → R-COOH + HCl6. 醛和酮的亲核取代反应醛和酮是有机化合物中常见的官能团,容易与亲核试剂发生取代反应。
例如,醛和酮与氨反应生成相应的胺:R1-CO-R2 + NH3 → R1-CO-NH2 + R2H上述只是亲核取代反应的一些常见例子,实际上亲核取代反应有很多不同的类型,具体的反应机理和生成物取决于反应条件和反应物的性质。
总结:亲核取代反应是有机化学中常见的反应类型,通过与亲核试剂的反应,有机化合物发生取代反应。
醇的取代反应、烯烃的加成反应、酸的盐类或酯的生成、酯键的断裂和取代、酰卤的取代反应、以及醛和酮的胺的生成等都是亲核取代反应的例子。
第九章 羰基化合物碳原子以双键和氧原子相连 的官能团称羰基(carbonyl )。
有机分子中含有羰基的化合物称作羰基化合物(carbonyl compounds )。
羰基碳与一个烃基和一个氢相连的化合物称作醛(aldehyde,甲醛中的羰基碳与两个氢相连);羰基碳与两个烃基相连的化合物称作酮(ketone )。
C H HO C RHO 甲醛formaldehyde醛aldehy de酮k etoneC R R O1羧酸及其衍生物分子中也含有羰基,但它们与醛、酮的性质相差较大,将在第十一章二、四和第十二章二、三中另外讨论。
本章只讨论醛、酮。
一、结构和命名(一)结构醛、酮分子中的羰基碳以双键与氧结合,其成键情况与乙烯有些相似。
碳原子是sp 2杂化,三个sp 2杂化轨道处于一个平面内,其中一个杂化轨道与氧形成σ键。
碳原子上的p 轨道与氧的p 轨道彼此重叠形成π键,并与三个σ键所构成的平面垂直,因此,羰基的碳氧双键是由一个σ键和一个π键组成的,如图9-1(a )所示。
图9-1 羰基的结构示意图由于氧的电负性比碳大,成键处的电子云并不是均匀地分布在碳氧之间,而是偏向于氧,氧带部分负电荷(δ-),而碳带部分正电荷(δ+),所以,羰基是一个极性基团。
参见图9-1(b ),(c )。
这一点,从羰基化合物的偶极矩也可以反映出来。
例如:C O ( )R C H O 可简写作 R CHO 。
δ(b) 羰基的极性C O H 3CHC O H 3CCH 3×-30μm=9.4910C C 109.49=mμ-30×(二)命名1.普通命名法 简单醛、酮可采用普通命名法。
分子中含有芳环的醛则将芳基作为取代基,例如:苯基丙醛CH 3CH 2CHO丙醛propanalCHO苯(基)甲醛benzaldehy deCH CHO CH 3-phenylpropanal-22酮则按羰基所连接的两个烃基的名称来命名。
第九章 醛、酮、醌1.命名下列化合物解:(1) 1-羟基-4-己烯-3-酮 (2) 2-甲基-4-氧代戊醛 (3) (E) –2-戊烯醛 (4) 4-氯-2-羟基苯甲醛(5) 3-甲基环己酮 (6) 6-甲基2,3-二甲氧基对苯醌2.写出苯甲醛与下列试剂反应的主要产物: (1)NaC≡CCH 3(液NH 3) (2)浓OH - (3)CH 3CHO/稀OH - (4)NH 2OH (5)浓OH -,HCHO (6)托伦试剂(7)C 2H 5OH(干燥HCl) (8)HNO 3/H 2SO 4,25℃(9)斐林试剂 (10)Al [OCH(CH 3)2]3/(CH 3)2CHOH 解:CH C ≡CCH3ONaCOOHCH 2OHCH=CHCHO(1)(2)(3)CH=NOH CH 2OHHCOOH(4)(5)(6)COOHCH(OC 2H 5)2(7)2(8)(9) 不反应CH 2OH(10)(1) CH 3CH=CHCOCH 2CH 2OH (2) CH 3COCH 2CHCHOCH 3(3)CH 3CH 2H C=CCHO H(4)3(5)3(6)33.写出环己酮与下列试剂反应的主要产物:(1)浓HNO 3/V 2O 5 (2)NaBH 4/C 2H 5OH (3)HOCH 2CH 2OH/干燥HCl (4)HCN/OH -(5)托伦试剂 (6)(7)Zn-Hg/HCl (8)NH 2—NH 2;(HOCH 2CH 2)2O ,KOH ,加热 (9)饱和NaHSO 3溶液 (10)CH 3C≡CNa ,然后水解 (11)C 6H 5MgBr ,然后加H 2O (12)(C 6H 5)3P =CHCH 2CH 3 解:(1) HOOC(CH 2)4COOH(2)(3)(4)(5) 不反应(6)OHCNOH OH SO 3HOHC CH 2CH 3OOH C 6H 52CH 3(7)(10)(11)(8)(9)4.完成下列反应:NHNH2(1) BrCH 2CH 2COCH 3 ( ) ( ) ( )(CH 2OH)2+Mg CH 3CHO醚( ) ( )H 3O +CrO3(2) C 6H 5COCHOHCN( )(3) C 6H 5CHO + CH 3CH 2CH 2CHO ( )(4) HO(CH 2)4CHOHCl( )(5)COCH 3+ HOCH 2CH 2OH TsOH( )2CH 2COCl(6)3( )(7) CH 3CHCH 2CCH 2CHCH 33O3( )(8)OHOC H H +稀( )HCl( )解:5.将下列各组化合物按羰基的亲核加成反应活性排列成序:解:(1) B > D > C > A (2) A > D > C > B6.按与HCN 反应活性大小排列:解: (3) > (2) > (1) > (8) > (7) > (4) > (5) > (6)7.用化学方法区分下列各组化合物:(1) 丙醛、丙酮、正丙醇、异丙醇 (2) 戊醛、2-戊酮、3-戊酮 (3) 环己烯、环己醇、环己酮 解:(1) 与金属钠反应,碘仿反应。