内容正文:
3.3.1醛(P68-71)
襄 陽 市 第 六 中 学
XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL
学习目标
以乙醛为例,掌握醛基官能团的结构特点,根据结构预测醛的性质。
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.以丙酮为例认识酮的主要化学性质。
4.了解一些常见的醛,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。
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一、 醛的结构
官能团:
醛基 -CHO 或 OHC-不能写成-COH\HOC-
分子式:
结构简式:
结构式:
核磁共振氢谱:
C2H4O
球棍模型:
空间充填模型:
CH3CHO
1、乙醛的结构
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二、 醛的化学性质
2、乙醛的物理性质
①无色、有刺激性气味的液体;
②密度比水小,沸点是20.8℃;
③易挥发,易燃烧;
④易溶于水、乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂
预测:从键的饱和程度和键的极性预测乙醛的化学性质。
CH3—C—H
O
在C-H之间插入O
双键可加成,生成醇
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
乙醇
乙醛
乙酸
还原
氧化
3
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【小结】醛的物理性质
C
O
H
+
δ
δ
-
R
C
O
R1
+
δ
R
δ
-
与碳碳双键相比,碳氧双键(醛基、羰基)的极性很强
CH3—C—CH3
O
H—C—H
O
CH3—C—H
O
都与水、乙醇互溶
—OH
—CHO
CHO
HO
熔点高
形成分子间氢键
O
C
O
H
H
熔点低
形成分子内氢键
δ
-
+
δ
醛基:亲水基
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三、 醛的化学性质
1.醛基的加成反应
加成反应、还原反应
CH3CH2OH
(1)与H2加成,类似烯烃:(条件为催化剂、加热)
H- C - C-H + 2H2
O
‖
O
‖
C
HO
催化剂
CH2-CH2
OH
OH
催化剂
C
H2OH
+4H2
②
①
∆
∆
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三、 醛的化学性质
1.醛基的加成反应
→
+
+
C
O
δ
δ
-
A—B
δ+
δ-
O
A
C
B
双键变单键,异性相吸
催化剂
与碳碳双键相比,碳氧双键的极性很强,更易与极性试剂加成,极性匹配
(2)与氢型试剂加成——醛和酮中的羰基可与H2、HCN、NH3及氨的衍生物、醇等氢型试剂发生加成反应。
①与HCN加成:
C
O
H
CH3
+ H—CN
C
OH
H
CH3
CN
2-羟基丙腈
δ-
δ+
δ-
δ+
应用:醛与HCN加成,在有机合成中可以用来增长碳链。
C
OH
H
CH3
COOH
H+
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三、 醛的化学性质
②与NH3、RNH2(胺)加成:
C
O
H
CH3
+ H—NH2
δ-
δ+
δ-
δ+
C
OH
H
CH3
NH2
2-羟基乙胺
③与醇类加成:
C
O
H
CH3
+ H—NHCH3
δ-
δ+
δ-
δ+
C
OH
H
CH3
NHCH3
C
O
H
CH3
+ H—OCH2CH3
δ-
δ+
δ-
δ+
C
OH
H
CH3
OCH2CH3
乙醛半缩乙醇
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三、 醛的化学性质
③与醇类加成:
C
O
H
CH3
CH2-CH2
OH
OH
+
C
OH
H
CH3
OCH2CH2
OH
乙醛半缩乙二醇
C
OH
H
CH3
OCH2CH2
OH
O
CH3
O
乙醛缩乙二醇
+H2O
O
CH3
O
H+,H2O
C
O
H
CH3
醛基恢复
保护醛基
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三、 醛的化学性质
(1)与弱氧化剂反应——银氨溶液的反应(银镜反应)
2、醛基的氧化反应
【实验3-7】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。
①配制银氨溶液:
AgNO3溶液+稀氨水
生成白色沉淀
继续滴加氨水
沉淀恰好完全溶解
AgNO3+NH3·H2O = AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O = [Ag(NH3)2] OH+2H2O
(氢氧化二氨合银)
强电解质:完全电离
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三、 醛的化学性质
2、醛基的氧化反应
②水浴加热生成银镜:向配好的银氨溶液中滴入3滴乙醛溶液,振荡后将试管放在热水浴中静置。
现象:试管内壁上覆着一层光亮的银镜
一水二银三氨,羧酸铵
较强还原性
弱氧化剂
C2H4O
C2H3O2-
-1
0
(1)检验醛基,并测定醛基的个数【牢记】1–CHO~2 [Ag(NH3)2]OH~ 1H2O~ 2Ag~ 3NH3
(2)制镜或热水瓶胆镀银
Ag+
Ag
+1
0
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三、 醛的化学性质
CH3CH2CHO+ Ag(NH3)2OH
Δ
+[Ag(NH3)2]OH H2O+ 2Ag↓+3NH3 +
△
COONH4
H-C-C-H
O
‖
O
‖
+ Ag(NH3)2OH 2H2O+ 4Ag↓+6NH3 +
水浴
H4NO-C - C-ONH4
O
‖
O
‖
【课堂练习】完成下列化学方程式:
①
②
③
二元醛
CH3CH2COONH4+H2O+2Ag↓+3NH3
HCHO+ Ag(NH3)2OH
④
Δ
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三、 醛的化学性质
(1)与弱氧化剂反应——新制的Cu(OH)2悬浊液的反应
A中产生蓝色絮状沉淀
C中产生砖红色色沉淀
【实验3-8】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,振荡后加入0.5 mL乙醛溶液,加热。观察实验现象。
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
反应总式:
较强还原性
弱氧化剂
C2H4O
C2H3O2-
-1
0
Cu(OH)2
+2
Cu2O
+1
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三、 醛的化学性质
+ 4Cu(OH)2+2NaOH +6H2O+2Cu2O↓
△
NaO-C - C-ONa
O
‖
O
‖
+ 2Cu(OH)2 + NaOH
COONa
+ Cu2O↓ + 3H2O
H-C-C-H
O
‖
O
‖
【课堂练习】完成下列化学方程式:
二元醛
①
②
HCHO
③
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三、 醛的化学性质
(2)与O2反应:
2、醛基的氧化反应
C
O
H
CH3
+
O2
C
O
H
CH3
O
【小结】醛与弱氧化剂反应如:银氨溶液(银镜反应)、新制的Cu(OH)2悬浊液的反应,可用于醛基的检验。但检验的是醛基这一结构,不是醛类这一物质
葡萄糖
C
O
H
H
O
甲酸
C
O
R1
H
O
甲酸某酯
甲酸盐
C
O
Na
H
O
△
催化剂
14
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三、 醛的化学性质
(3)与酸性高锰酸钾溶液反应
——酸性高锰酸钾溶液褪色
C
O
H
CH3
+
O2
C
O
H
CH3
O
△
酸性高锰酸钾
(4)与溴水的反应
CH3CHO+Br2+H2O 2HBr+CH3COOH
注意:乙醛不能使
溴的四氯化碳溶液褪色
注意:不是取代反应,是氧化还原反应
HBr+HBrO(氧化性)
【思考】怎样检验下列物质中的官能团?
①银氨溶液/新制Cu(OH)2悬浊液——检验醛基
②溴的四氯化碳溶液——检验碳碳双键
若使用溴水,官能团的检验顺序应当是怎样的?
先检验醛基;再使用溴水检验碳碳双键
1.α-H 的取代反应
上述反应可引入卤素原子,进而引入羟基或碳碳双键,可实现官能团的转化。
上述反应可由醛直接生成醇和羧酸,实现芳香化合物间的转化。
2.醛的歧化反应
R−CH2−CHO + Br2
催化剂
R−CH−CHO + HBr
Br
−CHO
2
①浓KOH溶液、Δ
②H+
COOH
CH2OH
+
醛的其他反应类型
拓展延伸
醛基、羰基均为吸电子基,因此α-H较为活泼,可发生取代等反应
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【小结】由乙醛推测醛类的性质
醛类物质分子结构中含有醛基,化学性质与乙醛相似。
1. 加成反应
(2)与氢型试剂如:HCN(可用于增长碳链)、NH3、RNH2 、ROH等反应
(1)与H2反应生成醇(还原反应)
2. 氧化反应
(1)燃烧
(2)催化氧化:与O2反应生成羧酸
(3)弱氧化剂:与银氨溶液、新制氢氧化铜反应生成羧酸
(4)强氧化剂:能使酸性高锰酸钾溶液、酸性重铬酸钾溶液、溴水褪色,醛被氧化为羧酸
1. 分子式:CH2O
结构式:
结构简式:HCHO
特殊性:分子中有两个醛基
O
=
H—C—H
2. 物性:
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;
C原子采取sp2杂化,是平面形分子
福尔马林浸泡的鱼标本
甲醛的用途非常广泛,它是一种重要的化工原料,能合成多种有机化合物;质量分数是35%—45%的甲醛水溶液(又称福尔马林)具有杀菌、消毒性能,可用于防腐和生物标本制作,但是不能浸泡海鲜食品等。
3. 用途:
补充:甲醛(又叫蚁醛)
最简单的醛
(3)缩聚反应
甲醛为什么有毒
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。
C
O
H
H
H—NHY
C NHY
OH
H
H
-H2O
C =NHY
H
H
情境再现
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3.3.2 酮(酮的结构及物理性质)
分子式
用途
沸点
结构简式
颜色状态
挥发性
溶解性
概念:羰基与两个烃基相连的化合物
官能团:羰基( )
通式:
1. 酮的概念和结构特点
若其中R和R′均为烷基(-CnH2n+1),则为饱和一元酮。
CnH2nO(n≥3)
饱和一元酮的通式为:
2. 最简单的酮——丙酮
C3H6O
无色透明液体
56.2oC
易挥发
能与水、乙醇等互溶
化学纤维、钢瓶储存乙炔等的溶剂,生产有机玻璃、农药和涂料等
具有令人愉快的气味
CH3COCH3
空间充填模型 球棍模型
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二、酮的化学性质
1、氧化反应
②但大多数酮能在空气中燃烧。
①酮类通常情况不能被氧化,因此酮不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化。
R
C
R1
O
不能插入O原子
不能插入O原子
2、加成反应:能与氢型试剂加成(如:H2、HCN、NH3、甲醇等)
——反应机理类似醛与氢型试剂的加成
(酮的催化加氢生成醇是还原反应)
①与H2加成:
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二、酮的化学性质
②与HCN加成:
C
O
CH3
CH3
+ H—CN
δ-
δ+
δ-
δ+
C
OH
CH3
CN
CH3
③与NH3、RNH2(胺)加成:
C
O
CH3
CH3
+ H—NH2
δ-
δ+
δ-
δ+
④与醇类加成:
C
O
CH3
CH3
+ H—NHCH3
δ-
δ+
δ-
δ+
C
O
CH3
CH3
+ H—OCH2CH3
δ-
δ+
δ-
δ+
C
OH
CH3
NH2
CH3
C
OH
CH3
NHCH3
CH3
C
OH
CH3
OCH2CH3
CH3
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拓展1:羟醛缩合
醛/酮分子间的加成反应(羟醛缩合反应):
①有 α-H 的醛或酮在稀碱或稀酸的催化作用下, α-H及醛酮剩余部分,分别加成至另一醛或酮的碳氧双键上,形成β-羟基醛或β-羟基酮的反应,称为羟醛缩合反应。
醛基的β碳上连有羟基
羰基的β碳上连有羟基
R-CH-CH2-CHO
+ H-CH2-CHO
OH
R-C-H
O
稀OH-
α-H
δ-
δ+
δ-
δ+
②β-羟基醛和β-羟基酮很容易失水,生成α, β-不饱和醛酮。
R-CH-CH2-CHO
OH
R-CH=CH-CHO
+ H2O
α, β-不饱和醛酮
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拓展1:羟醛缩合
C
O
H
CH3
2
C
O
CH3
CH3
2
C
O
H
CH3
+ HCHO
(1)
(2)
(3)
(5)
−CH2Cl
请以
、CH2=CH2
为原料合成肉桂醛
−CH=CH-CHO
(4)右图物质是哪两种物质通过羟醛缩而成?
CH3-C-CH2-CHO
CH3
OH
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拓展2:醛酮与格氏试剂的加成
格氏试剂:卤代烃与Mg直接反应来制备的。
弗朗索瓦·奥古斯特·维克多·格林尼亚(François Auguste Victor Grignard),法国化学家。 1901年发现格氏试剂,通过卤代烃与镁反应生成有机金属化合物(RMgX),该试剂成为碳碳键合成的核心方法,与保罗·萨巴捷共同获得1912年诺贝尔化学奖。
RX + Mg
无水乙醚
低温
RMgX
有机镁化合物:格氏试剂
δ-
δ+
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拓展2:醛酮与格氏试剂的加成
δ-
δ+
+ CH3CH2MgBr
C
O
H
CH3
δ-
δ+
THF(四氢呋喃)
CH
OMgBr
CH3
CH2CH3
CH3CH2MgBr
CH3CH2Br + Mg
无水乙醚
低温
H+,H2O
CH
OH
CH3
CH2CH3
卤代烃
有机镁化合物:格氏试剂
中间体
新醇
——制得新醇,延长碳链
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拓展2:醛酮与格氏试剂的加成
(1)CH3CH2MgBr
(2) H2O
−C-CH2-CH3
O
(1)
−C-H
O
(2)
(1)PhMgBr
(2) H2O
−C-CH3
O
(3)
O
O
(1)PhMgBr
(2) H2O
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拓展2:醛酮与格氏试剂的加成
指出何种格氏试剂参加反应,并使用流程图形式表示下列转化
OH
Me
OH
(1)
OH
OH
(2)
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拓展2:醛酮与格氏试剂的加成
请指出何种格氏试剂与醛酮进行的加成反应,写出反应物的所有可能情况
CH
OH
R1
R2
(1)
C
OH
R1
R2
(2)
R3
Lavf57.62.100
Lavf57.62.100
$