内容正文:
醛和酮
第2章 官能团与有机化学反应 烃的衍生物
甲醛
H
C
O
H
甲醛俗名蚁醛,是一种无色、有强烈刺激性气味的气体,易溶于水,是一种重要的化工原料。质量分数为35%~40%的甲醛水溶液又称福尔马林,具有防腐和杀菌能力,常作防腐杀菌剂(消毒、浸制标本)。
新知讲授
苯甲醛
C
O
H
苯甲醛俗称苦杏仁油,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。
丙酮
CH3
C
O
CH3
特殊气味的无色液体,与水以任意比互溶,丙酮不仅是常用的有机溶剂,还是重要的有机合成原料。
新知讲授
1.能基于官能团、化学键的特点分析和推断醛类的化学性质。能描述和分析醛类的重要反应,能书写相应的化学方程式。
2.能通过实验探究乙醛与银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液的反应及其在醛基检验中的应用。
3.结合生产、生活实际了解醛类对环境和健康可能产生的影响,关注有机化合物的安全使用。
学习目标
一、常见的醛、酮
1.醛的定义
醛基和烃基R(或H)相连构成的有机物。
R-CHO H-CHO
→最简单的醛:甲醛
官能团:
醛基
—CHO
O
或
—C —H
2.酮的定义
羰基的碳原子与两个烃基(R)相连构成的有机物。
官能团:
羰基
—C=O
最简单的酮:丙酮 CH3CCH3
O
新知讲授
3.醛酮的命名
①选择含有官能团且C原子数目最多的碳链作为主链
②官能团醛基中的碳原子为1号
③从距官能团酮羰基最近的一端开始编号
CH
C
O
H
CH3
CH3
2-甲基丙醛
C
O
H
苯甲醛
2-丁酮
CH3—C—CH2—CH3
O
新知讲授
4. 醛、酮的同分异构体
C5H10O属于醛的同分异构体有 种,分别写出它们的结构简式。
4
C3H6O 的同分异构体有 种,分别写出它们的结构简式。
7
饱和一元醛和饱和一元酮的组成通式皆为 CnH2nO,分子中碳原子数相同的饱和一元醛和饱和一元酮互为同分异构体。
新知讲授
二、醛、酮的化学性质
1.请分析醛的结构特点,①分析含有何种官能团,是否含有不饱和键?
②找出极性键的位置,根据基团的相互影响,思考哪些极性键容易断裂?
2.综上分析,醛类物质可能发生哪些反应类型,生成何种产物?
3.思考酮的化学性质与醛的化学性质有哪些相同点和不同点。
新知讲授
乙醛的结构微观分析
C
H
O
碳氧键
碳氢键
结构分析
受C=O影响,C—H键极性较强,易断裂
羰基
羰基碳不饱和,C=O易断裂,可发生加成反应
易加成被H2还原为醇(还原反应)
易被氧化成相应羧酸(氧化反应)
氧化性
还原性
新知讲授
1、羰基的加成反应
(1)与氢气反应
+ H ─ H
催化剂
△
CH3CH2 ─ OH
(还原反应)
CH2OH
写出下列加成反应的化学方程式。
C
HO
+ H2
Ni
△
1:4
新知讲授
1、羰基的加成反应
(2)与极性试剂反应
—C—H
O
δ-
δ+
① H—CN
δ-
δ+
A—B
δ-
δ+
—C—H
OA
B
+
② H—OCH3
δ-
δ+
以乙醛、丙酮为例,分别写出与上述三种极性试剂发生加成反应的化学方程式
③ H—NHR
δ-
δ+
新知讲授
① H—CN
δ-
δ+
CH3—C—H+H—CN → CH3—CH—CN
O
OH
醛或酮与氢氰酸加成,反应产物的分子比原来的醛分子或酮分子多了一个碳原子。这类反应在有机合成中可以用来增长碳链。
CH3—C—CH3+H—CN → CH3—CH—CN
O
OH
—
CH3
新知讲授
② H—OCH3
δ-
δ+
CH3—C—H + H—OCH3 → CH3—CH—OCH3
O
OH
CH3—C—CH3 + H—OCH3 → CH3—C—OCH3
O
OH
—
CH3
新知讲授
③ H—NHR
δ-
δ+
CH3—C—H+H—N HR → CH3—CH—NHR
O
OH
CH3—C—CH3+H—N HR → CH3—CH—NHR
O
OH
—
CH3
新知讲授
乙醛的结构微观分析
C
H
O
碳氧键
碳氢键
结构分析
受C=O影响,C—H键极性较强,易断裂
羰基
羰基碳不饱和,C=O易断裂,可发生加成反应
易加成被H2还原为醇(还原反应)
易被氧化成相应羧酸(氧化反应)
氧化性
还原性
新知讲授
思考:乙醛能否与溴水发生加成反应?
乙醛一般不能与溴水发生加成反应,而是乙醛被溴水氧化。
与-CHO加成的物质有:H2、HCN
不能与X2、HX、H2O进行加成反应
新知讲授
2、氧化反应
醛和酮都能发生氧化反应。空气中的氧气和强氧化剂KMnO4等都能氧化醛,一些弱氧化剂如银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液也能氧化醛,氧化产物通常为相应的羧酸。酮的氧化反应则需要断裂碳碳单键,比较困难。
(1)与O2反应
催化剂
2CH3CHO + O2 2CH3COOH
△
在催化剂作用下,被空气中的氧气氧化为乙酸
新知讲授
(2)与银氨溶液反应
实验现象:试管内壁出现光亮的银镜
在洁净的试管中加入1 mL 2% AgNO3溶液,然后边振荡边逐滴滴入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:银镜反应
与 银氨溶液 Ag(NH3)2OH 反应
新知讲授
(氢氧化二氨合银)
AgNO3+NH3·H2O===AgOH↓(白色)+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH+2H2O
CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH 2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O
△
CH3CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH¯ 2Ag↓+CH3COO¯++3NH3+H2O
银氨络(合)离子
1ml 2%
AgNO3
逐滴滴入2%
的稀氨水
至沉淀
恰好溶解
Ⅰ. 配制银氨溶液:
Ⅰ Ⅰ.再滴入3滴乙醛,水浴加热
(2)与银氨溶液反应
新知讲授
CH3CHO + 2Ag(NH3)2OH
△
CH3COONH4 +H2O+2Ag↓+3NH3
管壁上有光亮如镜的银析出
工业制镜 或 热水瓶胆镀银 等
1mol-CHO~ mol Ag
2
现象
应用
定量
乙酸铵
(2)与银氨溶液反应
新知讲授
不一定:如还原性糖(葡萄糖)、甲酸、甲酸某酯
【思考】能发生银镜反应的一定是醛类物质吗?
【思考】实验过程中有些同学没有得到光亮的银镜,可能的原因有哪些?
①试管内壁必须光滑、洁净;
②实验的银氨溶液应现配现用;
③必须用水浴加热,不可用酒精灯直接加热;
④加热时不能振荡和摇动试管。
新知讲授
(3)与新制的Cu(OH)2反应
在试管里加入2 mL 10% NaOH溶液,加入5滴5% CuSO4溶液,得到新制的Cu(OH)2,振荡后加入0.5 mL乙醛溶液,加热。观察实验现象。
【实验方案】
A中产生蓝色沉淀
C中产生砖红色色沉淀
新知讲授
(3)与新制的Cu(OH)2反应
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
注意事项:
(1)氢氧化铜溶液一定要新制,碱一定要过量;
(2)加热至沸腾,才能有明显的红色沉淀;
(3)加热煮沸时间不宜过长。
应用:检验醛基的存在——医学上检验病人是否患糖尿病。
新知讲授
特征反应 银镜反应 与新制的Cu(OH)2反应
现象 产生银镜 产生砖红色沉淀
注意事项 ①试管内壁必须洁净
②银氨溶液现用现配,不可久置
③水浴加热,不可用酒精灯直接加热
④醛用量不宜太多
⑤银镜可用稀HNO3浸泡洗涤除去 ①Cu(OH)2必须是新制的
②配制Cu(OH)2时,所用NaOH溶液必须过量
③反应必须加热,但加热时间不宜过长,避免Cu(OH)2分解
共同点 ①两个反应都必须在碱性环境中进行
②—CHO与[Ag(NH3)2]OH或Cu(OH)2均以物质的量比1:2反应
应用 工业上用醛类物质制备水瓶胆或镜子 医疗上用尿目测试纸判断患者尿液中的葡萄糖含量
思维构建
深化拓展
相关定量计算
一元醛发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应时,量的关系如下:
醛的氧化与还原规律
新知讲授
甲醛和乙醛含有共同的官能团——醛基,与乙醛的化学性质相似,分析甲醛的结构,你能找出与乙醛不同的地方吗?
—CHO官能团中含有一个C=O双键,与乙醛化学性质相似,可发生加成反应;
C=O双键两边各有一个C—H键,相当于一个二元醛(通常归类为饱和一元醛)。
H
C
O
H
新知讲授
试一试:HCHO与银氨溶液、Cu(OH)2悬浊液反应的方程式?
HCHO+4[Ag(NH3)2]OH 4Ag↓+(NH4)2CO3 +6NH3+2H2O
△
HCHO+4Cu(OH)2+2NaOH Na2CO3+2Cu2O↓+6H2O
△
新知讲授
2. (醛)氧化反应
(1)燃烧
(2)催化氧化成羧酸
(3)被弱氧化剂氧化
①银镜反应
②与新制的氢氧化铜反应
(4)使酸性KMnO4溶液和溴水褪色
醛、酮的化学性质小结:
1.(醛、酮)加成反应:
(1)氢氰酸
(2)氨和氨的衍生物
(3)醇类
(4)氢气
思维构建
1.下列关于醛的说法正确的是 ( )
A.甲醛是甲基跟醛基相连而构成的醛
B.醛的官能团是—COH
C.饱和一元脂肪醛的分子式符合CnH2nO(n≥1)
D.甲醛、乙醛、丙醛均有同分异构体
C
达标训练
2.关于丙烯醛(CH2=CHCHO)化学性质的说法中,正确的有( )
A.能使酸性KMnO4褪色
B.能发生氧化反应生成酸
C.能发生消去反应
D.不能发生还原反应
A B
达标训练
3.3g某醛和足量的银氨溶液反应,结果析出43.2gAg,则该醛是( )
A.甲醛 B.乙醛 C.丙醛 D.丁醛
A
点拨:1 mol一元醛可还原得到2 molAg;而甲醛分子中有两个醛基,1 mol可还原得到4 molAg。
达标训练
4.科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT,化合物A是其中的一种,其结构如下。下列关于A的说法中正确的是 ( )
A.化合物A的分子式为C15H22O3
B.与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色
C.1 mol A最多可以与2 mol Cu(OH)2反应
D.1 mol A最多与1 mol H2发生加成反应
A
达标训练
5.下列反应中,反应物中的有机化合物发生还原反应的
是 ,发生氧化反应的是 。
①由乙醇制取乙醛 ②由乙醛制取乙醇
③乙醛的银镜反应 ④甲醛与新制氢氧化铜反应
⑤乙烯与氢气的加成 ⑥乙炔使酸性KMnO4溶液褪色
⑦丙酮(CH3COCH3)与氢气生成2-丙醇
②⑤⑦
①③④⑥
达标训练
6.有机物的异构化反应如图所示,下列说法错误的是( )
A. 依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团
B. 除氢原子外,X中其他原子可能共平面
C. 含醛基和碳碳双键且有手性碳原子的Y的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
D. 类比上述反应, 的异构化产物可发生银镜反应和加聚反应
C
达标训练
RCH2OHRCHORCOOH
$