内容正文:
第三章 烃的衍生物
钟海兰
第三节 醛 酮
第1课时 乙醛
肉桂
肉桂醛
草果
柠檬醛
八角
茴香醛
卤味怎么这么香呢?
情境 揭秘卤味中的香味来源
肉桂醛
茴香醛
柠檬醛
大家平时都爱吃卤味吧?远远的闻起来特别香,那大家有没有想过:这股诱人的香味,到底来自什么物质?
其实秘密就藏在卤料里 ,通过资料查阅发现肉桂、八角、草果里面分别含有肉桂醛、柠檬醛、茴香醛,正是它们赋予了卤味独特香气。它们都属于同一类有机物,醛。今天我们就从生活中的香味出发,探究醛类的结构和性质。
任务一 认识醛类组成和结构
醛:从结构上可以看成是______________ 和______相连而构成的化合物。
烃基(或氢原子)
醛基
饱和一元醛的通式:
CnH2n+1CHO(n≥0) 或 CnH2nO(n ≥1)
官能团:
【活动1】通过乙醛结构总结醛类定义和通式
乙醛球棍模型
C
H
H
H
C
O
H
CH3CHO或
CH3
C
O
H
醛基碳的杂化类型:
sp2
或 —CHO
思
考
任务二 乙醛的物理性质
【活动2】自主归纳出乙醛的物理性质
色、味
状态
沸点
密度
溶解性
无色、刺激性
液态
比水小
能与水、乙醇等互溶
20.8℃(易挥发)
1. 乙醛为什么能与水、乙醇互溶?是不是所有的醛类都溶于水?
2. 乙醛、苯、CCl4均为无色液体,如何用最简便的方法鉴别?(物理性质角度)
醛基中的O与水、乙醇中的H形成氢键。
不是所有的醛都易溶于水。
用水,不分层的是乙醛,分层且水在下层的是苯,剩下的是CCl4。
乙醛易溶于绝大多数有机溶剂。也能与水任意比互溶。小组讨论 。溶于水是因为极性相似和有氢键。乙醛有非极性的烃基,可以和苯、四氯化碳互溶
不饱和,C=O双键,易断裂
易加成
受C=O影响,C-H键极性较强,易断裂
易被氧化
易取代
任务三 乙醛的化学性质
预测有机化合物性质的思路
官能团
化学键
不饱和度
极性
基团间相互作用
碳骨架
模型构建
【活动3】预测乙醛的化学性质
1、加成反应
催化加氢
任务三 乙醛的化学性质
CH3
C
O
H
H
H
(还原反应)
乙醛蒸气和氢气的混合气体通过热的镍催化剂,与氢气发生加成反应
H2
CH3
C
O
H
Ni
乙醇 乙醛
氧化
还原
有机物
氧化反应:加氧去氢
还原反应:加氢去氧
乙醛具有氧化性
和氯化氢加成产物不稳定。。都是因为加成产物不稳定,又容易变回醛。
R
C
O
H
CH3
C
O
H
A
B
δ+
δ-
A B
δ+
δ-
当极性分子与醛基发生加成反应时
带正电荷的原子或原子团接在______上,带负电荷的原子或原子团接在______上。
氧原子
碳原子
任务三 乙醛的化学性质
1、加成反应
与HCN(氰化氢)加成
+ H ─ CN
催化剂
△
δ+
δ-
δ-
δ+
2-羟基丙腈
应用:在有机合成中可以用来增长碳链。
qíng
(jīng)
因为CN电负性都强于H,共用电子对偏向于氢氰根,氢显正电荷。
CH3—C—H+H—NH2→
O
=
CH3—C—H+H—OCH3→
O
=
OH
CH3—CH—NH2
OH
CH3—C—OCH3
H
【思考与讨论】类比上述反应写出乙醛与氨(NH3)、醇(CH3OH)等发生的反应?
探究课堂
【实践应用】
北京大学陈鹏课题组发现甲醛能与HxlR蛋白质特异性反应形成亚甲基桥化学修饰,基于此研发了甲醛生物探针,用于对活细胞中的甲醛进行动态监测。发表在《Nature-communications》
甲醛为什么有毒呢?
加成反应
甲醛有毒是因为会与人体内蛋白质,DNA,细胞膜发生加成反应,使得生物大分子变形,基因突变,严重会致癌。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。
不饱和,C=O双键,易断裂
易加成
受C=O影响,C-H键极性较强,易断裂
易被氧化
任务三 乙醛的化学性质---氧化反应
氧化
氧化
乙醇 乙醛 乙酸
O
O
C
H
C
H
H
H
O
C
H
C
H
H
H
制乙酸
如何证明乙醛的还原性?
(2)酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)
Cr3+
(橙红色) (暗绿色)
醛
Mn2+
(1)酸性高锰酸钾(KMnO4)
(紫红色) (无色)
醛
【思考与讨论】1.如何通过实验验证乙醛的还原性?
任务三 乙醛的化学性质
2、氧化反应
(1) 被强氧化剂氧化
——氧化产物为酸
2.乙醛能被强氧化剂氧化,能否被弱氧化剂氧化呢?
(1)银氨溶液
(2)新制氢氧化铜
【NB虚拟实验】乙醛和酸性高锰酸钾反应 https://s.nobook.com/index.html#/?id=347703
任务四 乙醛的化学性质
实验步骤
实验现象
实验条件
① 与新制氢氧化铜反应
(1)新制氢氧化铜溶液;(2)碱要过量;(3)酒精灯直接加热
(a)中溶液出现蓝色絮状沉淀;(c)溶液有砖红色沉淀(Cu2O)产生
C
A
C
(2) 被弱氧化剂氧化
碱性条件下乙醛的还原性较强。
新制氢氧化铜表面积大,更易反应。久置分解为CuO,氧化性较差。
水浴加热温度不足,反应速率太慢。不用担心分解,还原速率远大于分解速率
碱要过量:碱性条件下乙醛的还原性较强。硫酸铜过量显酸性,得不到氢氧化铜,且乙醛在酸性下还原性较弱。新制备的氢氧化铜相当于胶体,表面积大,比沉淀更容易反应。且久制的话会分解为氧化铜,氧化铜氧化性没那么好。
【NB虚拟实验】乙醛与新制氢氧化铜的反应 https://s.nobook.com/index.html#/?id=347747
【活动4】乙醛与新制氢氧化铜反应实验
A
C
任务三 乙醛的化学性质
实验分析
C中
氧化剂
还原剂
与新制氢氧化铜反应
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
(砖红色沉淀)
实验应用
检验醛基并测定醛基的个数
医疗用新制氢氧化铜(斐林试剂)检验糖尿病(葡萄糖、尿糖)
1-CHO~2 Cu(OH)~1Cu2O
实验分析
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
A中
A
C
先加氢氧化钠,再加硫酸铜。可以保证溶液呈现碱性环境,且保持反应活性。
课堂练习3:完成下列化学方程式
①CH3CH2CHO + Cu(OH)2 + NaOH
CH3CH2CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH CH3CH2COONa + Cu2O↓ + 3H2O
② + Cu(OH)2 + NaOH
+ 2Cu(OH)2 + NaOH
COONa
+ Cu2O↓ + 3H2O
C架不变,查氧补水
课时精练
任务三 乙醛的化学性质
阅读教材P69【实验3-7】并观看实验,注意实验过程中需注意的事项:
2、氧化反应
(2) 被弱氧化剂氧化
②与银氨溶液反应 [Ag(NH3)2]OH
【NB虚拟实验】乙醛的银镜反应 https://s.nobook.com/index.html#/?id=348160
任务三 乙醛的化学性质
②与银氨溶液反应
实验步骤
A
B
C
(1)新配制的银氨溶液;(2)水浴加热
实验现象
实验条件
产生光亮的银镜
实验分析
AgNO3+NH3·H2O=AgOH↓+NH4NO3
AgOH+NH3·H2O=[Ag(NH3)2]OH +2H2O
A中
生成白色沉淀
沉淀恰好溶解
受热均匀,避免局部过热银大量析出。同时不能振荡试管和摇动试管。
氨水不能过量,避免产生易爆物质氮化银。故也不可调换顺序,滴氨水到恰好沉淀溶解。
不可久置,否则会产生易爆炸的物质
任务三 乙醛的化学性质
②与银氨溶液反应
实验分析
C中
CH3CHO+ 2[Ag(NH3)2]OH H2O+2Ag↓+3NH3+CH3COONH4
Δ
氧化剂
还原剂
一水
二银
三氨
实验应用
CH3COONH4与强酸可得到乙酸CH3COOH
检验醛基并测定醛基的个数
工业制镜或热水瓶胆镀银等
1-CHO~2A[Ag(NH3)2]OH ~2Ag
思考:银镜反应结束后,试管上的银怎样除去?
用稀HNO3浸泡
④ ⑤ ⑥ ⑦
① ② ③
CH2−CH−CH−CH−CH−CH−CHO
OH
OH
OH
OH
OH
OH
CH3−C−OCH3
O
H−C−OH
O
H−C−OCH3
O
CH3−C−CH3
O
H−C−H
O
−CHO
√
√
√
√
√
1、试推测下列哪些物质可以和新制氢氧化铜反应且发生银镜反应?
2、凡是能发生银镜反应的有机物一定都是醛?
✘
醛类物质;
甲酸、甲酸盐以及甲酸酯;
葡萄糖、麦芽糖等含醛基的物质。
探究课堂
课堂练习:书写方程式
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 +
△
COONH4
两个氢氧根,本来能生成2个税,但是乙醛变成醋酸时,用了一分子水,抵消掉一个水,只剩一个水。
【任务5】探究乙醛与溴水能否发生氧化反应还是加成反应?
溴水褪色
猜测:
数据论证
、溶液不分层
通过电导率传感器测量溴水中滴加乙醛的电导率变化
杨延光,谢月平.基于数字实验探究乙醛的还原性[J].中小学实验与装备.2016(1):55.
范素琴,钟文丽.借力pH传感器探究乙醛与溴水反应机理[J].中学化学教学参考.2021.(06):62-64.
反应前饱和溴水 pH=3.54
反应后混合溶液 pH=1.39
√
现象论证
现象:
氧化反应
【NB虚拟实验】乙醛与溴水实验 https://s.nobook.com/index.html#/?id=348567
氧化
乙醛
还原
乙酸
氧化
乙醇
CnH2n+2O CnH2n O CnH2nO2
RCH2OH RCHO RCOOH
O2、Cu、△
H2、催化剂、△
Ag(NH3)2OH、Cu(OH)2、△
或O2、催化剂、△
【思考与讨论】阅读教材P70,乙醇、乙醛和乙酸三者之间的转化关系如下图所示。请结合具体反应,以及三者的分子结构和官能团的变化情况,谈谈有机反应中的氧化反应和还原反应的特点。
乙醛既有氧化性又有还原性
探究课堂
乙醛的化学性质
加成反应
氧化反应
催化加氢
与某些极性试剂加成(HCN、NH3、CH3OH等)
被弱氧化剂氧化
银氨溶液
新制Cu(OH)2溶液
被强氧化剂氧化
KMnO4(H+)
K2Cr2O7(H+)
Br2(H2O)
H
H
H
H
C
C
O
练习1、正误判断
(1)乙醛和乙酸的混合液可以用分液漏斗分离( )
(2)乙醛加氢得到乙醇的反应是加成反应,也称为还原反应( )
(3)用新制银氨溶液可区分甲酸甲酯和乙醛( )
(4)银氨溶液的配制,将硝酸银溶液滴加到氨水中至生成的白色沉淀恰好完全溶解为止( )
(5)乙醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色( )
×
√
×
×
√
学习评价
2.关于丙烯醛(CH2=CH-CHO)的叙述不正确的是( )
A.可使溴水和KMnO4溶液褪色
B.与足量的H2加成生成丙醛
C.能发生银镜反应
D.在一定条件下可氧化成酸
B
学习评价
2、下列有关乙醛的银镜反应和乙醛与新制的Cu(OH)2反应实验的说法正确的是( )。
A.实验前,试管应先用热的烧碱溶液洗涤,然后用蒸馏水洗涤
B.向2%的稀氨水中滴入2%的AgNO3溶液,配得银氨溶液
C.将乙醛滴入银氨溶液中,加热煮沸制银镜
D.2 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液和4 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液混合后加入0.5 mL 40%的乙醛溶液,加热得砖红色沉淀
A
学习评价
D
学习评价
Lavf59.16.100
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