3.3.1乙醛及醛类物质 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

第三节 醛 酮 3.1 乙醛及醛 第三章 烃的衍生物 学习目标： 1.认识醛的组成、结构特点、性质、转化关系及其在生产生活中的应用。 2.理解乙醛的化学性质与醛基的关系，学会醛基的检验方法。 3.了解甲醛对环境和健康的影响，关注有机化合物安全使用问题。 4.知道酮的结构特点及其应用。 自然界许多植物含有醛，有些具有特殊的香味，可作为植物香料使用。 肉桂醛 苯甲醛 柠檬醛 蜜蜂传递警戒信息的激素含有2-庚酮 2—庚酮 【思考】日常生活中,为什么有的人喝酒“千杯万杯都不醉”，而有的人喝一点酒就面红耳赤，情绪激动甚至酩酊大醉？ 出现这一现象只是因为在酒精进入人体后，被肝脏代谢成为乙醛，而人体的乙醛脱氢酶如果不足，就会导致乙醛堆积，而乙醛能使毛细血管扩张，出现面色发红的情况。 问题：醛是什么样的有机物？乙醛有什么样的性质和结构？ 一、乙醛的物理性质 颜色 状态 气味 密度 沸点 溶解性 无色 液态 刺激性气味 比水小 沸点20.8℃ (易挥发) 与水、乙醇等互溶 思考：乙醛为什么易溶于水？随碳数的增多，醛的溶解性如何变化？ 随碳数的增多，醛的溶解度逐渐减小，在水中微溶或不溶。 乙醛与水分子间存在氢键 烷基是憎水基团，醛基是亲水基团（与水形成氢键） 思考：M相近的醛和醇类，醇的熔沸点远远高于醛类，为什么？ 醇分子之间可形成分子间氢键，而醛分子之间无氢键 二、乙醛的分子组成与结构特点 官能团： 醛基 −CHO 或 OHC− 不能写成−COH或HOC− 分子式： 结构简式： 结构式： 核磁共振氢谱： C2H4O 球棍模型： 空间填充模型： CH3CHO 思考与交流:乙醛分子中最多、最少几个原子共平面? 碳的杂化类型？ 至少 个原子共面， 最多 个原子共面。 4 5 醛基碳的杂化类型： 杂化，键角 sp2 约为120° 醛基的碳氧双键中，氧原子的电负性较大，碳氧双键中的电子偏向氧原子，使氧原子带部分负电荷，碳原子带部分正电荷，从而使醛基具有较强的极性。 δ+ δ- 思考：醛基与极性分子氰化氢加成有什么规律，为什么？ 醛基与极性分子加成时，极性分子中带正电荷的原子或原子团连接在醛基的氧原子上，带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。 结构分析 醛基碳不饱和，C=O双键易断裂，易加成、加聚，可被H2还原(加成)为醇，具有氧化性。 受C=O影响，C-H键极性较强，易断裂，易被氧化成相应羧酸，具有还原性。 碳氧双键具有较强的极性，使α-H具有一定的活性，能被卤素取代发生α-H的卤化。 思考：分析乙醛的结构，从键的饱和程度和键的极性预测乙醛的化学性质。 三、乙醛的化学性质 (一)加成反应 （醛的催化加氢，是还原反应） 1、与H2加成：条件为催化剂、加热。 催化剂 △ 2、与HCN加成： 2-羟基丙腈（jīng） 氰基 在有机合成中可以用来增长碳链。 δ+ δ- δ+ δ- 双键变单键，异性相吸。 醛基的加成规律: 催化剂 醛基与极性分子加成时，极性分子中带正电荷的原子或原子团连接在醛基的氧原子上，带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。 3、与NH3、RNH2(胺)加成： 4、与醇类加成： 讨论：溴能与碳碳双键发生加成反应，能否与醛基中的碳氧双键发生加成反应吗？ ①醛和酮中的碳氧双键可与H2、HCN、NH3及胺、醇发生加成反应。但不能和HX、X2、H2O发生加成反应。 ②羧基 (-COOH) 和酯基(-COO-)中的碳氧双键不能与H2发生加成反应。 （二）氧化反应 醛基中碳原子具有较强还原性，易被氧化，产物通常为相应的羧酸。 1、可燃性 2CH3CHO＋5O2 4CO2 + 4H2O 2、催化氧化：乙醛在一定温度和催化剂作用下，能被氧气氧化为乙酸 2CH3CHO + O2 2CH3COOH 催化剂 △ 点燃 3、被强氧化剂氧化：乙醛能使酸性高锰酸钾溶液、酸性重铬酸钾溶液、溴水褪色，乙醛被氧化为乙酸。 （乙醛不能使溴的四氯化碳溶液褪色） 5CH3CHO + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5CH3COOH + 2MnSO4 + 3H2O + K2SO4 5CH3CHO + 2MnO4- + 6H+ = 5CH3COOH + 2Mn2+ + 3H2O →橙色变成绿色 3CH3CHO + Cr2O72- + 8H+ = 3CH3COOH + 2Cr3+ + 4H2O CH3CHO + Br2 + H2O CH3COOH + 2HBr (是氧化，不是加成反应) 扩展： 有醛基的物质能使溴水褪色，醛与溴水反应比较复杂，主要有两类： 一是醛的α-H与Br2的取代反应； 二是Br2氧化醛基生成乙酸。 实验方案：在洁净的试管中加入1 mL2% AgNO3溶液，然后边振荡试管边逐滴滴入2%氨水，使最初产生的沉淀溶解，制得银氨溶液。再滴入3滴乙醛，振荡后将试管放在热水浴中温热。观察实验现象。 【实验3-7】 现象： 试管内壁有一层光亮的银镜 4、与银氨溶液的反应（银镜反应） （1）现象：管壁上有光亮如镜的银析出 CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OH H2O＋2Ag↓＋3NH3＋CH3COONH4 △ CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]+＋2OH¯ 2Ag↓＋CH3COO¯＋＋3NH3＋H2O 定量关系：1–CHO~2 [Ag(NH3)2]OH~ 1H2O~ 2Ag~ 3NH3 （2）原理： （3）应用：检验醛基，并测定醛基的个数 ；制镜或水瓶胆。 巧记方程式：水银氨123，还有一个羧酸铵 （4）注意事项： ④银氨溶液随配随用，不可久置（否则生成叠氮化银AgN3） ③实验后，银镜用HNO3浸泡，再用水洗。 ①试管内壁必须洁净（热碱溶液洗，再蒸馏水洗） ②银镜反应要在碱性条件下进行，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热，反应过程中不能振荡试管。 银氨溶液的配制方法： 取1 mL 2%的AgNO3溶液于洁净试管中，然后边振荡试管边逐滴滴入2%的稀氨水，至产生的沉淀恰好完全溶解，制得银氨溶液。 化学反应方程式： AgNO3＋NH3·H2O = AgOH↓(白色)＋NH4NO3 AgOH＋2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]OH＋2H2O ⑤制备银氨溶液时，试剂滴加顺序不能颠倒。氨水稍过量，滴至沉淀恰好溶解即可（实验成败关键）。 【课堂练习】完成下列化学方程式: ①CH3CH2CHO + [Ag(NH3)2]OH ③ HCHO + [Ag(NH3)2]OH HCHO+ 4Ag(NH3)2OH (NH4)2CO3+2H2O+4Ag↓+6NH3 △ CH3CH2CHO＋ 2Ag(NH3)2OH CH3CH2COONH4＋H2O＋2Ag↓＋3NH3 Δ ② + [Ag(NH3)2]OH +2[Ag(NH3)2]OH H2O+ 2Ag↓+3NH3 + △ 【思考】试推测下列哪些物质可以发生银镜反应？ 规律 : 能发生银镜反应的有机物包括：醛类、还原糖(葡萄糖、果糖、麦芽糖等)、甲酸、甲酸盐、甲酸酯类等。 实验方案：试管加入2mL10%NaOH溶液，加入5滴5%CuSO4溶液，得新制Cu(OH)2，振荡后加入0.5 mL乙醛溶液，加热至沸腾。观察现象。 【实验3-7】 A中产生蓝色沉淀 C中砖红色沉淀 结论：新制的Cu(OH)2是弱氧化剂,能氧化乙醛。生成砖红色Cu2O沉淀。 5、与新制的Cu(OH)2悬浊液的反应(斐林反应) (1)现象：产生砖红色Cu2O沉淀 (2)原理： CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 CH3CHO＋2Cu(OH)2 CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O CH3COOH＋NaOH CH3COONa＋H2O CH3CHO＋2Cu(OH)2 ＋NaOH CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O 总反应： （NaOH过量） 定量关系：1mol —CHO → 2mol Cu(OH)2 → 1mol Cu2O→ 3mol H2O （3）作用： ①检验-CHO，医学检验病人是否患糖尿病 ② 定性、定量[ ] 分析醛基。 （—CHO）～ Cu2O↓ ②Cu(OH)2应现配现用： ①实验成功的关键：碱性环境(NaOH必须过量)、加热煮沸。 (久置的Cu(OH)2易吸收空气中CO2变碱式碳酸铜，影响实验效果) （4）注意事项： 配制Cu(OH)2悬浊液：在试管里加入2 mL10% NaOH溶液，加入5滴5% CuSO4溶液，得到新制的Cu(OH)2。 ③该反应必须加热到沸腾，才有明显的红色沉淀产生，但不能太久，否则会有黑色的沉淀CuO（Cu(OH)2分解）生成。 (5)银镜反应与斐林反应的共同点： ①都可用于鉴定－CHO的存在； ②均必须在碱性环境中进行； ③ －CHO与[Ag(NH3)2]OH或 Cu(OH)2均以1:2的比例反应。 ④[Ag(NH3)2]OH或 Cu(OH)2均为弱氧化剂，能氧化乙醛，说明 -CHO有较强的还原性！ 【课堂练习】完成下列化学方程式 ①CH3CH2CHO + Cu(OH)2 + NaOH ③ HCHO + Cu(OH)2 + NaOH CH3CH2CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH CH3CH2COONa + Cu2O↓ + 3H2O HCHO＋4Cu(OH)2＋2NaOH Na2CO3 + 2Cu2O↓ + 6H2O ② + Cu(OH)2 + NaOH + 2Cu(OH)2 + NaOH + Cu2O↓ + 3H2O （三）加聚反应 已知甲醛能够像乙烯一样发生加聚反应试着写出甲醛在一定条件下的加聚反应 练一练： 乙醛在一定条件下的加聚反应 一定条件 (四)乙醛的羟醛缩合反应 受醛基的影响，α-H的活性增强，在碱性条件下，一个醛分子的α-H能对另一醛分子的羰基进行加成。 2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O △ Cu （2）乙炔水化法 HC≡CH + H2O CH3CHO 催化剂 2CH2=CH2+O2 2CH3CHO 加热加压 催化剂 补充：乙醛的制备 （1）乙醇氧化法 （3）乙烯氧化法 四、醛类 2.概念： 醛基(-CHO)与烃基(或氢原子)相连构成的一类化合物,简写RCHO 3.饱和一元醛: CnH2n+1CHO(n≥0) 或 CnH2nO(n ≥1) Ω＝1 1.醛基： 羰基碳原子连接一个氢原子构成 4.官能团： 醛基 -CHO 或 OHC-不能写成－COH\HOC－ 5.分类： 6、醛、酮的命名 (1)选取分子中连有醛基或酮羰基的最长碳链作为主链，按照主链所含碳原子数称为“某醛”或“某酮” 。 (2)从醛基开始或距离酮羰基最近的一端给主链碳原子编号，醛基碳为1号碳。 (3)按“取代基位号-个数+名称+某醛”写名称。 CH3CH2CH2CH2CHO 戊醛 2，2-二甲基丙醛 2，3-二甲基戊醛 （醛的命名遵循烷烃和烯烃的命名原则） (不用标醛基的位置) OHC—CH2CH2CH2CHO 戊二醛 苯乙醛 CH3—CH—CH2—CHO CH3 3-甲基丁醛 2−甲基丙醛 OHC−CHO 乙二醛 苯甲醛 3-戊酮 【训练】写出分子式为C5H10O的醛的同分异构体并命名。 饱和一元醛（4种） 饱和一元酮（3种） 烯醇（羟基不在碳碳双键上13种） 烯醚 环醇 环醚 醛类：C4H9—CHO C4H9—有4种 7、醛的同分异构 8、醛类物质的物理性质 状态：常温下，除甲醛是气体外，其他醛类都是无色液体或固体，有一定气味（或刺激性气味）。 溶解性：醛基为亲水基团，随着分子中碳数的增加，在水中的溶解度逐渐减小。低级醛易溶于水（CH3CHO、HCHO、CH3CH2CHO）。 熔沸点：一般随分子中碳数的增加，熔、沸点逐渐升高。随支链增多而减小。 密度：密度一般比水小，且随碳原子数增多而逐渐变大。 9、醛类物质的化学性质（类似乙醛） 练习：写出丙醛与银氨溶液、新制氢氧化铜、H2、HCN反应的方程式。 (1)与银氨溶液反应 (2)与新制的氢氧化铜反应 (3)与氢气反应 (4)与氰化氢反应 CH3CH2CHO＋ 2Ag(NH3)2OH CH3CH2COONH4＋H2O＋2Ag↓＋3NH3 Δ CH3CH2CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH CH3CH2COONa + Cu2O↓ + 3H2O Δ CH3CH2CHO+H2 CH3CH2CH2OH 催化剂 CH3CH2CHO+HCN CH3CH2─CH─CN OH 催化剂 催化剂 △ + 4 H2 催化剂 △ △ 10、常见的醛类 醛类中，甲醛是最简单的醛。甲醛又叫蚁醛，是一种无色、有强烈刺激性气味的气体(含氧衍生物唯一常温下呈气体的物质)，易溶于水。甲醛的用途非常广泛，它是一种重要的化工原料，能合成多种有机物；35%—45%的甲醛水溶液(又称福尔马林)有杀菌、防腐性能，可用于消毒和制作生物标本，但不能浸泡海鲜食品等。 （1）甲醛 CH2O HCHO 四个原子共平面，分子中有两个醛基。 ①结构特点 分子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间填充模型 结构特点 ②甲醛的化学反应 加成反应： 催化剂 △ 催化剂 氧化反应： HCHO+O2 CO2+H2O 点燃 催化剂 催化剂 被银氨溶液氧化： HCHO＋4[Ag(NH3)2]OH 4Ag↓＋(NH4)2CO3＋6NH3＋2H2O 水浴加热 被新制Cu(OH)2碱性悬浊液氧化： HCHO＋4Cu(OH)2＋2NaOH 2Cu2O↓＋Na2CO3＋6H2O 加热 氧化 HCHO ~ 2Cu2O 能使酸性高锰酸钾、溴水褪色 缩聚反应 酚醛树脂 (水浴加热) 催化剂 现代科学研究表明，甲醛对人体健康有很大危害。当室内空气中甲醛含量为0.1mg . m-3时就会有异味并引起人的不适感；食用含有甲醛的食品，也会使人中毒。 甲醛为什么有毒？它在人体内发生了什么变化？ 醛、酮能与氨的衍生物发生加成反应，反应的产物还会发生分子内脱水反应。从总的结果来看这类反应相当于在醛、酮和氨的衍生物的分子之间脱掉了水分子。甲醛参与的相关反应可表示为： 人体中重要的生物大分子如核酸、蛋白质均含有氨基(-NH2)，当甲醛进入人体后，其分子中的羰基会与这些氨基发生类似醛与氨的衍生物的反应，使得核酸或蛋白质大分子的结构发生改变；轻者导致人体出现病变，重者可造成一些重要基因突变而导致癌症发生。 甲醛为什么有毒 苯甲醛是最简单的芳香醛，俗称苦杏仁油，是一种有苦杏仁气味的无色液体。苯甲醛是制造染料、香料及药物的重要原料。 （2）苯甲醛 分子式 结构简式 结构特点 C6H7O 苯环是平面结构，醛基是平面结构，通过单键旋转所有原子可能共面。 ②化学性质： ①分子组成与结构： 加成反应（还原反应）：与H2、HCN反应； 氧化反应 燃烧 被高锰酸钾、溴水等强氧化剂氧化。 被银氨溶液、新制氢氧化铜等弱氧化剂氧化。 苯甲醛在空气中久置，在容器内壁会出现苯甲酸的结晶。 问题：苯甲醛在空气中久置，容器内壁会出现苯甲酸的结晶，为什么? 苯甲醛中醛基受到苯环的影响，导致C一H键极性增强，易被空气中的O2氧化为羧基。 （实验室保存苯甲醛：密封，与氧化剂分开存放） 【训练】工业上可通过苯甲醛与乙醛通过加成和消去反应制备肉桂醛(C6H5CH=CHCHO) 加成反应： 消去反应： NaOH溶液 △ △ ＋H2O ②组成和结构 分子式：C9H8O 结构简式： ①桂皮中含有肉桂醛，肉桂醛是一种食用香料，广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果和调味品中。 (3)肉桂醛 肉桂醛的化学性质主要体现在醛基、碳碳双键上。 ③化学性质： 练习：如何检验肉桂醛( )中醛基和碳碳双键？ ①先证明有醛基：加入银氨溶液后，水浴加热有银镜生成或加入新制Cu(OH)2后，加热后有砖红色沉淀生成， -CH＝CH-COONH4 +2Ag(NH3)2OH→ +2Ag↓+3NH3+H2O -CH＝CH-CHO △ -CH＝CH-COONa +2Cu(OH)2+NaOH→ +Cu2O↓+3H2O -CH＝CH-CHO △ ②再证明有碳碳双键：在加银氨溶液氧化-CHO后，调pH至酸性再加入溴水，溴水褪色。 -CH＝CH-COOH +Br2→ -CHBrCHBr-COOH Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf53.4.0 Lavf58.29.100 $$