大学有机化学第八章《醛酮醌》
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醛酮醌知识点总结思维导图一、醛酮醌的概念及分类1.1 醛酮醌的定义醛酮醌是一类具有羰基和酮基的有机化合物,其结构中含有羰基(一定是一个氧原子与一个碳原子形成的双键),也有酮基。
1.2 醛酮醌的分类醛酮醌根据其结构和特性可以分为醛、酮、醌三种类型。
其中醛和酮分别是通过氧原子与碳原子形成的双键连接,在结构上醛中羰基与氢原子相连,而酮中羰基与两个碳原子相连。
而醌则是通过两个羰基连接在一起。
二、醛酮醌的物理性质2.1 醛酮醌的溶解性醛酮醌在水中的溶解度一般较低,而在有机溶剂中的溶解度则较高。
2.2 醛酮醌的气味醛酮醌具有多种不同的气味,其中包括芳香、刺激性气味等。
2.3 醛酮醌的熔沸点醛酮醌的熔沸点一般在较高温度范围内,不同种类的醛酮醌具有不同的熔沸点。
三、醛酮醌的合成和制备3.1 醛酮醌的合成方法醛酮醌的合成方法有直接合成、氧化还原合成、亲核加成反应合成等多种方法。
3.2 醛酮醌的制备工艺醛酮醌的制备工艺中通常包括原料准备、反应操作、产物分离和提纯等多个步骤。
四、醛酮醌的化学性质4.1 醛酮醌的还原性醛酮醌在还原反应中常常失去氧原子,生成相应的羟基和醇类化合物。
4.2 醛酮醌的亲核加成反应醛酮醌在亲核加成反应中,酮中羰基上的氧原子可以成为亲核试剂攻击的位置,产生相应的产物。
4.3 醛酮醌的氧化反应醛酮醌在氧化反应中会通过氧化剂的作用产生相应的氧化产物。
五、醛酮醌的应用领域5.1 化工领域醛酮醌在化工领域中广泛应用,包括有机合成、催化剂和溶剂等方面。
5.2 医药领域醛酮醌在医药领域中用作药物合成中间体和抗氧化剂等。
5.3 日用品领域醛酮醌在日用品领域中用于生产香水、口红等化妆品,以及染料的生产。
六、醛酮醌的安全性及环境影响6.1 醛酮醌的安全性醛酮醌在使用和储存过程中需要注意防火、防爆、防毒等措施,以保证人员和设备的安全。
6.2 醛酮醌的环境影响醛酮醌可能对环境造成一定影响,需要在使用和废弃处理过程中注意环保措施。
第十章 醛、酮(8学时)目的要求1.了解醛和酮的分类、同分异构及命名;2.掌握醛酮的结构,了解它们的物理性质和光谱性质;3.掌握醛酮的化学性质,注意它们之间的差异;4.理解醛酮的亲核加成反应历程;5.掌握醛酮的制法;6.了解重要的醛酮和不饱和羰基化合物的性质。
教学重点:醛、酮的结构与化学性质,亲核加成反应,醛酮的制法,不饱和羰基化合物的性质 教学难点:醛、酮的结构与化学性质,亲核加成反应,醛酮的制法,不饱和羰基化合物的性质主要内容1.醛酮的分类,命名及结构 2.醛酮的化学性质 3.醛酮的制备4.不饱和羰基化合物 5.亲核加成反应历程第一节 醛、酮一、 结构、分类和命名(一)、结构:羰基化合物:含有羰基( C=O )的化合物为羰基化合物。
羰基与两个烷基相连的分子称为酮,羰基与氢相连的分子称为醛·Ö×ӵĹÙÄÜÍÅ:C OÒ»¸öC-O ¦Ò¼ü: C-sp 2~O-p Ò»¸öC-O ¦Ð¼ü: C-p ~O-p芳香醛酮:羰基与芳环直接相连的化合物。
醛、酮 脂肪醛酮:羰基与脂肪烃基相连的化合物。
不饱和醛酮:羰基与不饱和烃基相连的化合物。
羰基C 为sp 2杂化,杂化轨道分别与其他的原子形成三个σ键,余下的一个p 轨道与氧的p 轨道形成一个π键。
π键电子云偏向O 、C 上带部分正电荷利于亲核试剂的进攻。
(二)、 分类1).据分子中含羰基的数目可分为: 一元酮(醛)、二元酮(醛) 2).据烃基的饱和程度可分为:饱和酮(醛)、不饱和酮(醛) 3).据烃基的不同可分为: 脂肪酮(醛)、芳香酮(醛)、脂环酮(醛) 3).酮又可分为: 单一酮(醛)、混合酮(醛) (三)、同分异构碳链异构、官能团位置异构、官能团异构 (四)、命名:1、普通命名法:① 简单醛 烷基+“醛”(1) È©: ¸ù¾Ý·Ö×ÓÖеÄCÔ-×ÓÊýºÍC¹Ç¼Ü,½Ð"ijȩ"OCH H CH 3CHO CH 3CH 2CHO CH 3CH CHOCH 3Òì¶¡È©CH 3H 3CC CHOCH 3ÐÂÎìÈ©±ûÈ©ÒÒÈ©¼×È©CH 3CCH 2CH 2OCH 3COC CH 3O甲乙酮 甲基环戊基酮 甲基苯基酮 (2) 用希腊字母标记取代基位置来命名¦Á,¦Â-¶¡Ï©È©CH 3CH=CHCHO C C C CHO ¦Á¦Â¦ÃC C C COH¦Á¦Â¦Ã¦Â'CH 3CH 3¦Á-¼×»ù±ûÈ©CH 3CC(CH 3)3O ¦Á,¦Á-¶þ¼×»ù¶¡ÍªCH 3CHCH 2CHOBr¦Â-äå´ú¶¡È©2、 系统命名法:(1)基本规则同前面讲过的其他化合物相似。
课程名称:有机化学授课对象:大学本科生授课时间:2课时教学目标:1. 理解醛、酮、醌的结构特点和分类。
2. 掌握醛、酮、醌的命名规则和化学性质。
3. 了解醛、酮、醌在有机合成中的应用。
教学重点:1. 醛、酮、醌的结构特点和分类。
2. 醛、酮、醌的化学性质。
3. 醛、酮、醌在有机合成中的应用。
教学难点:1. 醛、酮、醌的结构和性质的理解。
2. 醛、酮、醌的命名规则。
3. 醛、酮、醌在有机合成中的应用实例。
教学内容:一、醛、酮、醌的结构特点和分类1. 醛的结构特点:醛基(-CHO)位于碳链的端部。
2. 酮的结构特点:羰基(C=O)位于碳链的中间。
3. 醌的结构特点:两个羰基(C=O)位于环状结构中。
4. 分类:按分子中羰基数目的不同,分为一元醛、酮、醌;按官能团所在的位置,分为脂肪族和芳香族。
二、醛、酮、醌的命名规则1. 醛的命名:以最长的碳链为主链,从醛基端开始编号,醛基碳原子编号为1。
2. 酮的命名:以最长的碳链为主链,从羰基端开始编号,羰基碳原子编号为1。
3. 醌的命名:以最长的碳链为主链,从第一个羰基开始编号,两个羰基碳原子编号之和最小。
三、醛、酮、醌的化学性质1. 醛的化学性质:加成反应、氧化反应、还原反应、缩合反应等。
2. 酮的化学性质:加成反应、氧化反应、还原反应、缩合反应等。
3. 醌的化学性质:加成反应、氧化反应、还原反应、缩合反应等。
四、醛、酮、醌在有机合成中的应用1. 作为合成其他有机化合物的原料。
2. 作为有机合成催化剂或溶剂。
3. 在药物合成中的应用。
教学过程:一、导入1. 回顾有机化学的基本概念,如官能团、同分异构体等。
2. 引入醛、酮、醌的概念,提出本节课的学习目标。
二、新课讲授1. 讲解醛、酮、醌的结构特点和分类。
2. 讲解醛、酮、醌的命名规则。
3. 讲解醛、酮、醌的化学性质。
4. 讲解醛、酮、醌在有机合成中的应用。
三、课堂练习1. 给出几个醛、酮、醌的分子式,要求学生根据命名规则进行命名。
1 第八章 醛 酮 醌 【目的要求】 1、掌握醛酮的分类和命名;羰基化合物的结构特征;醛酮的主要化学性质。 2、熟悉醛酮的物理性质;α ,β-不饱和醛酮的分类和性质;醌的化学性质。 3、了解醛酮的制备;醌的分类。 【教学内容】 第一节 醛、酮的结构、分类和命名 一、羰基的结构 二、分类 三、命名 (一)、 普通命名法 (二)、系统命名法 对于结构较复杂的醛酮,可选择含羰基碳的最长碳链为主链。醛的编号从羰基的碳原子开始,酮则从离羰基最近一端的碳原子开始编号,表示羰基位置的数字写在名称之前;并补充与主链相连的支链的名称与位置。
第二节 醛、酮的物理性质 第三节 醛、酮化学性质 一、亲核加成 (一)、与含碳亲核试剂加成 1、与氢氰酸加成:
(CH3)HCORHCN(CH3)HCROHCN+
2、与炔化物加成
CORC
OCCOH2
Na+Na+
R
C
OHC
CNaOH
RCC
+ 2
3、与格氏试剂的加成 格氏试剂RMgX与醛、酮的反应是制备各种醇类最重要的方法之一。
COROMgXOH2
RC∶..MgXδ
—δ
H+ROHCMg(OH)X
+
(二)、与含硫亲核试剂的加成 大多数醛和甲基酮都能和亚硫酸氢钠加成。
OCCOHNaHSO3SO3Na+ (三)、与含氧亲核试剂加成 1、与水的加成 醛、酮与水形成的水合物,称之偕二醇(或胞二醇)。
OOHCOHH 2OC
+
2、与醇加成 在干燥氯化氢作用下,醛与等克分子的醇亲核加成,其生成物半缩醛可继续与另一克分子醇反应,生成缩醛。
RHCOHClCROHRHOROHHClROHCRHOR
ORH 2O+
(四)、与含氮亲核试剂的加成 含氮的亲核试剂例如氨NH3和取代氨NH2—Y都能和醛、酮的羰基发生
亲核加成反应。
OCH+HOCNH2Y∶COHNH2YH+COHNHY∶H
++
+
最后产物含有C=N双键,总的反应式可表示为: OCH+H 2OY
YH 2N
NC
++ 3
二、α-活泼氢引起的反应 (一)、 卤代反应 醛、酮在碱催化下,其α-碳上的氢可以被卤素取代,生成卤代醛(酮)。
COCH3HCl2NaOHCOCH2HClCl2
NaOHCOCl3CH
COCH3CH3
Cl2
NaOHCOClCH2CH3
Cl2
NaOHCOCl3CCH3
(二)、醇醛缩合反应
醛在稀碱(或酸)的催化下,形成的碳负离子作为亲核试剂进攻另一分子醛的羰基,加成产物是β-羟基醛。
CH3COHCH2COHHNaOH%10℃5CH3CHOHCH2COH+ (三)、交叉醇醛缩合反应
PhCHOOH
℃20CH3CHOPhCHCHCHO
肉桂醛
℃100O
CH3CCH3
OCH3CPhCHCH苄叉丙酮
(四)、与其他负碳离子对羰基的加成反应 1、与醇醛(酮)缩合有关的反应 (1)、柏金(Perkin)缩合反应:
COCHOHPhCHOCH3OCOCH3CH3COONaPhCH2COOH+ (2)、克脑文盖尔(Knoevenagel)反应:
C(COOEt)2PhCHOCH2(COOEt)2CHPh二级胺+
CHNO2PhCHOCHPhCH3NO2
NaOH+
(3)、达尔森(Darzen)反应: RCOR(H)ClCHCO2C2H5RNaORCCO2C2H5RR(H)C
O
R
+
2、安息香(Benzoin)缩合反应 苯甲醛在氰离子的催化下加热,发生双分子缩合,生成α-羟酮(二苯羟乙酮),这反应称安息香缩合反应: 4
OCHCNCPhCHO2PhPh
OH
3、维蒂希(Witting)反应 膦内盐作为强烈的亲核试剂与醛、酮迅速反应,直接合成烯烃的反应叫Witting反应。
Ph3PPh3PCRRRRCOCC
R
R
R
RO++
三、氧化、还原 (一)、 醛、酮的氧化反应 醛极易氧化,常用的有两种碱性的弱氧化剂:吐仑(Tollen)试剂和斐林(Fehling)溶液。吐仑试剂是银氨络离子Ag(NH3)2+(硝酸银的氨水溶液),斐林溶液是碱性的铜络离子的溶液,硫酸铜的Cu2+离子在碱性酒石酸钾钠中成为深蓝色的络离子溶液。
RCHO2Ag(NH3)2OH2RCOONH4Ag23NH3H 2O+++++
RCHORCOOCu2+)(络离子NaOHNa+Cu2O++
C=C双键可被KMnO4氧化,但不受吐仑或斐林溶液的影响。 Cu2+CH3CHCHCHOAg+或CH3CHCHCOOH
(二)、 醛、酮的还原反应 1、还原为醇。醛催化加氢生成一级醇,而酮则生成二级醇:
HCORH 2Pt压力,RCH2OH+
CORH 2Pt压力,RCHRRO
+
2、还原成亚甲基。一般有两个方法可将羰基还原为亚甲基:克莱门森(Clemmensen)还原法和开息纳尔-武尔夫(Kishner-Wolff)-黄鸣龙法。 (三)、 歧化反应[康尼查罗(Cannizzaro)反应] 芳醛及不含α-H的脂肪醛与浓碱(50%)共热,发生自氧化一还原反应,即一分子醛被氧化为酸,另一分子醛还原为醇,这叫歧化反应,称为康尼查罗(Cannizzaro)反应
NaOHHCHO2CH3OHHCOONa
++ 5
NaOHPhCHO2PhCH2OHPhCOONa
++
四、 其他反应 (一)、 满尼希(Mannich)反应, 此为具有α-活泼氢的酮与甲醛及第一胺(或第二胺)盐酸盐在乙醇溶液中回流。使α-氢被氨甲基取代,所以又称α-胺甲基反应。
CCH3OHCHO(CH3)2NH.H ClCCH2CH2N(CH3)2
O.
H Cl++
(二) 、醛显色反应 品红是一桃红色的三苯甲烷染料,在其水溶液中通入二氧化硫,生成的亚硫可使桃红色退去。品红的亚硫酸无色溶液专称希夫(schiff)试剂,与醛作用显紫红色的反应可用于鉴定醛类。
第四节 醛、酮的制备 一、烯烃的氧化 二、炔烃的水合 三、芳烃的氧化 四、醇的氧化或脱氢 五、傅瑞德尔-克拉夫兹(Friedel-Crafts)酰基化 六、盖特曼-科希(Gattermann-Koch)反应
ClHAlCl3CO
CHO++
七、瑞穆尔-蒂曼(Reimer-Tiemann)反应: 八、 羧酸衍生物还原
第五节 不饱和醛酮 一、 概述 二、 α,β-不饱和醛酮的化学性质 (一) 亲电加成反应 (二) 亲核加成反应 (三) 麦克尔(Michael)加成 α,β-不饱和羰基化合物与负碳离子的亲核加成称为麦克尔加成。 (四) 还原反应 (五) 插烯规律 三、 乙烯酮 烯酮是一类具有聚集双键体系的不饱和酮,其中最简单的是乙烯酮。 6
第六节 醌类化合物 含有共轭环已二烯二酮结构的一类化合物叫做醌。醌类可分为苯醌、萘醌、蒽醌和菲醌等。 一、 烯键的反应性 二、 羰基的反应性 三、 1,4-加成反应 (一)与HCl加成
OO
OOH
OHO
HCl
O
OH
ClOH
OH
Cl (二)与HCN加成
OOOOHOOHHOOHOHOH
CNKCNH+CN
CN
四、 1,6-加氢 对苯醌在亚硫酸水溶液中,经1,6-加氢反应被还原为对苯二酚(又称氢醌)。
OO
OH
OHH2H2