内容正文:
第九章 有机化学基础
第49节 醛 酮
高三一轮总复习
1
1. 醛的化学性质
CONTENT
加成、氧化
2. 酮的化学性质性质
2
加成
醛:羰基碳原子分别与氢原子和烃基(或氢原子)相连。
官能团是醛基( 或 —CHO ),
醛和酮都是分子中含有羰基( )的化合物。
酮:与羰基碳原子相连的两个基团均为烃基,烃基可以相同也可以不同。
官能团是酮羰基( )。
−C−
O
醛和酮的结构:
O
=
—C—H
饱和一元醛的通式:CnH2nO
CH3CH2CHO
O
=
—C—
饱和一元酮的通式: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。
醛 酮
丙酮
羰基的极性很强
醛基、羰基亲水基:甲/乙醛、丙酮均易溶于水
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名称 结构简式 状态 气味 溶解性 用途
甲醛 ________ ____ __________气味 易溶
于水 消毒、制造酚醛树脂、生物标本
乙醛 ____________ 液体,沸点20.8 °C 刺激性气味 易溶
于水 —
苯甲醛 ___________ 液体 ______气味,俗称苦杏仁油 微溶
于水 制造染料、香料及药物的重要原料
丙酮 液体 特殊气味 与水以任
意比互溶 有机溶剂、化工原料
HCHO
气体
强烈刺激性
CH3CHO
苦杏仁
醛 酮
常见的醛和酮
5
醛类的物理性质
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。
溶解性:醛基为亲水基团,随着分子中碳原子数的增加,在水中的溶解度逐渐减小。
熔沸点:随着分子中碳原子数的增加,醛类的熔、沸点逐渐升高。
常温下烃的含氧衍生物中呈气态物质: 甲醛、二甲醚、甲乙醚、环氧乙烷等
醛 酮
6
醛类物质既有氧化性又有还原性,其氧化、还原关系为
以乙醛的化学性质为例,复习醛类的化学性质
R-CH2OH
R-CHO
R-CHOOH
催化氧化(O2)
氧化
还原(H2)
伯醇
醛
1. 醛的化学性质
(1) 加成反应
① 催化加氢(还原反应):
催化剂
C
C
O
H
H
H
H
+ H—H
C
C
O
H
H
H
H
H
H
CH3CHO+H2
CH3CH2OH
催化剂
醛基具有较强的极性,乙醛能和极性试剂(如:H−CN、 NH3、R−NH2、CH3O−H等)发生加成反应。
C
O
H
δ-
δ+
有机物得氢或去氧,发生还原反应;有机物得氧或去氢,发生氧化反应
1. 醛的化学性质
② 与HCN加成
δ+
δ-
+H—CN →
—C—CN
OH
α-羟基腈
应用:醛与氢氰酸加成,在有机合成中可以用来增长碳链。
CH3─C─H
O
δ+
δ−
+ H─CN→
δ−
δ+
CH3─CH─CN
OH
2−羟基丙腈
提示:当极性分子与醛基发生加成反应时,极性分子中带正电荷的原子或原子团连接在氧原子上,带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。
δ−
δ+
1. 醛的化学性质
③ 与NH3、RNH2(胺)加成:
C
O
H
CH3
+ H—NH2
δ-
δ+
δ-
δ+
C
OH
H
CH3
NH2
④ 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
注意:①乙醛不能与X2、HX、H2O进行加成反应
②酯基(-COO-)和羧基 (-COOH) 中的C=O不能与H2发生加成反应
1. 醛的化学性质
(2) 氧化反应
实验操作
实验现象 向①中滴加氨水,现象为 ,加入乙醛,水浴加热一段时间后,试管内壁出现一层___________
先产生白色沉淀后变澄清
光亮的银镜
Ⅰ.银镜反应
1. 醛的化学性质
AgNO3+NH3·H2O=AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O=Ag(NH3)2OH+2H2O
CH3CHO + 2Ag(NH3)2OH CH3COONH4 + 2Ag↓+ 3NH3 + H2O
△
反应生成羧酸铵,一水二银三个氨
化学方程式:
离子方程式:
AgOH+2 NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O
Ag++NH3·H2O=AgOH ↓+ NH4+
CH3CHO + 2 [Ag(NH3)2]++2OH- CH3COO-+NH4 ++ 2Ag↓+ 3NH3 + H2O
△
实质:
乙醛中的醛基被银氨溶液+1价的银氧化成羧基,又和氨气反应生成铵盐,表现醛基具有还原性 。
1. 醛的化学性质
应用:
⑴ 试管内壁应洁净(先用热NaOH溶液,再用蒸馏水);
⑵ 须用新配制的银氨溶液(因久置的银氨溶液会生成易爆炸的叠氮化银AgN3),配制银氨溶液时,氨水要稍过量,以保证反应在弱碱性条件下进行(不能太多否则会生成易爆炸的雷酸银);
⑶ 必须用水浴加热(60℃),不能用酒精灯加热,加热时不可振荡或摇动试管;
问题:如何处理试管内壁上的银?
银镜用稀HNO3浸泡,再清洗
3Ag +
4HNO3
=
3AgNO3
+ NO↑
+ 2 H2O
(稀)
实验注意事项:
此反应可以用于检验醛基的存在和测定醛基的个数
定量:
1mol -CHO ~ 2mol [Ag(NH3)2]OH ~ 2mol Ag
1. 醛的化学性质
1. 写出 发生银镜反应的化学方程式:
课堂练习
+ 4[Ag(NH3)2]OH = (NH4)2C2O4+ 4Ag↓ +6NH3↑ + 2H2O
Ⅱ.乙醛与新制的氢氧化铜反应
实验操作
实验现象 A中溶液出现 ,滴入乙醛,加热至沸腾后,C中溶液有产生 。
蓝色絮状沉淀
砖红色沉淀
1. 醛的化学性质
(2) 氧化反应
相关反应化学方程式:
CuSO4+ 2NaOH = Cu(OH)2 ↓ +Na2SO4
CH3CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH CH3COONa + Cu2O↓ + 3H2O
△
砖红色
蓝色絮状沉淀
离子方程式:
Cu2++ 2OH- = Cu(OH)2↓
CH3CHO + 2Cu(OH)2 + 2OH- CH3COO- + Cu2O↓ + 3H2O
△
实质:
乙醛中的醛基被新制备的氢氧化铜中+2价的铜氧化成羧基,又和过量的氢氧化钠反应生成钠盐,表现醛基具有还原性 。
1. 醛的化学性质
a、必须用新制的Cu(OH)2:
一方面,新制的Cu(OH)2为絮状物,跟醛的接触面积大;
另一方面,久置的Cu(OH)2,易转变成Cu2(OH)2CO3
b、制备Cu(OH)2时,NaOH必须过量,反应生成羧基会使溶液氢离子浓度增大,酸性环境使Cu(OH)2溶解,醛基在强碱性环境中才具有强还原性
c、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生成
d、应用:检验醛基并测定醛基的数目,医疗上用新制氢氧化铜(斐林试剂)检测尿糖
实验注意事项及应用:
1. 醛的化学性质
2. 写出甲醛①发生银镜反应、②与足量新制氢氧化铜反应的化学方程式:
HCHO + 4Ag(NH3)2OH (NH4)2CO3 + 4Ag↓+ 6NH3 + 2H2O
△
HCHO + 4Cu(OH)2 + 2NaOH Na2CO3 + 2Cu2O↓+ 6H2O
△
课堂练习
相当于两个醛基
[O]
氧化产物:H2CO3
乙醛能被弱氧化剂银氨溶液或新制的氢氧化铜反应,说明有强还原性,预测还有哪些氧化剂能氧化乙醛?
(3) 与溴水的反应
(2) 与KMnO4(H+)溶液的反应
(1) 与 O2 的反应
2CH3CHO+O2
4CO2+H2O
可燃性
催化氧化(加氧)
2CH3CHO+O2
2CH3COOH
5CH3CHO + 2MnO4- + 6H+ = 5CH3COOH + 2Mn2+ + 3H2O
现象:酸性高锰酸钾溶液紫色褪去
现象:溴水褪色
CH3CHO+Br2+H2O CH3COOH+2HBr
注意:乙醛不能使溴的CCl4溶液褪色,不能与溴发生加成反应
思考与讨论
重要考点小结——所有能使酸性KMnO4溶液褪色的结构或官能团
使酸性KMnO4溶液褪色的结构或官能团 结构条件 氧化产物
碳碳双键 无 酮、羧酸或CO2
碳碳三键 无 羧酸或CO2
苯的同系物 与苯环相连的C上有H 苯甲酸
醇羟基 与羟基相连的C上有H 酮或羧酸
酚羟基 无 醌类
醛基 无 羧酸
重要考点小结——所有能与(浓)溴水反应的结构或官能团
与(浓)溴水反应的结构或官能团 反应类型 每1mol结构消耗Br2的物质的量
碳碳双键 加成反应 1mol
碳碳三键 加成反应 2mol
酚羟基(邻对位) 取代反应 邻、对位各1mol
醛基 氧化反应 1mol
3. 1 mol有机物A(结构如图所示)与足量的浓溴水充分反应,最多消耗Br2的物质的量为_____mol。
8
课堂练习
4. 判断正误:仅用新制Cu(OH)2一种试剂就可以鉴别甲酸、乙酸和乙醛。
22
2. 酮的化学性质
CH3—C—CH3+H2 CH3—CH—CH3
O
=
OH
催化剂
△
CH3—C—CH3+H—CN→CH3—CH—CN
O
OH
②氧化反应:
a、在空气中燃烧。
b、酮中的羰基直接与两个烃基相连,没有与羰基直接相连的氢原子,因此酮不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化。
①加成反应:
CH3—C—CH3
O
δ+
δ-
结构决定性质
C—C键不易断裂
不饱和,可发生加成反应
还原反应
1. 桂皮中含有的肉桂醛( )是一种食用香料,广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果和调味品中。工业上可通过苯甲醛与乙醛反应进行制备:
-CH=CH-CHO
-CHO+CH3CHO
NaOH溶液
△
-CH=CH-CHO+H2O
上述反应主要经历了加成和消去的过程,请尝试写出相应反应的化学方程式。
-C-H
=
O
+CH3CHO
NaOH溶液
△
-CH-CH2CHO
|
OH
-CH-CH2CHO
|
OH
△
-CH=CH-CHO+H2O
(课本P73 T9)
羟醛缩合反应
拓展延伸
羟醛缩合反应
醛、酮α-C原子上的H原子(α-H)受到羰基的影响变得比较活泼
R-CH-CH2-CHO
+ H-CH2-CHO
OH
R-C-H
O
稀OH-
Δ
-H2O
R-CH=CHCHO
实质: 碳氧双键的加成反应
实质: 醇的消去反应
羟醛缩合反应要求至少一种醛含有α-H!可用来成倍增长碳链。
拓展延伸
α, β-不饱和醛
β-羟基醛
△
一个醛提供碳氧双键,另一个醛提供α-H。
或双醛加成
酮也可以发生羟醛缩合反应,生成α, β-不饱和酮。
CH3CHO + H-CH2CHO
CH3CHCH2CHO
OH
乙醛自身发生羟醛缩合反应
Δ
-H2O
稀OH-
CH3CH=CHCHO
练习1: 分别写出乙醛与2-甲基丙醛混合发生羟醛缩合反应的产物?
羟醛缩合反应
拓展延伸
CH3CHCHO
CH3
-
CH3CHO
+
CH3CH-C-CHO
OH
-
CH3
-
CH3
CH3CHCH-CH2CHO
CH3
-
-
OH
或
稀OH-
CH3CHCHO
CH3
-
CH3CHO
+
稀OH-
Δ
-H2O
CH3CHCH=CHCHO
CH3
-
△
△
△
如果将HCHO、CH3CHO、CH3CH2CHO在NaOH溶液中发生反应,最多可以形成β-羟基醛的种类有( )A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种
练习2:
(1) 已知两个醛分子在NaOH(aq)作用下可发生加成反应,生成β-羟基醛:
D
+
(2) 根据上述信息,用乙炔为原料合成1-丁醇的流程。
CH≡CH
CH3CH2CH2CH2OH
→
CH3CH=CHCHO
→
→
CH3CHO
→
CH3CHCH2CHO
OH
H2
羟醛缩合反应
拓展延伸
成倍增长碳链
△
羟醛缩合反应
拓展延伸
练习3:
(1) 羰基加成:
稀OH-
CH3-C-CH2-C-CH3
O
OH
CH3
CH3-C=CH-C-CH3
O
CH3
Δ
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。
4. 如何检验肉桂醛( )中醛基和碳碳双键?
-CH=CH-CHO
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-COOH
+Br2→
-CHBrCHBr-COOH
-CH=CH-COONa
+2Cu(OH)2+NaOH→
+Cu2O↓+3H2O
-CH=CH-CHO
△
课堂练习
29
B
课堂练习
课堂练习
茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式为
下列说法错误的是______(填字母)。
A. 在加热和催化剂作用下,能被氢气还原
B. 能被酸性高锰酸钾溶液氧化
C. 在一定条件下能与液溴发生取代反应
D. 不能与HBr发生加成反应
E. 1 mol茉莉醛发生银镜反应,可生成1 mol银
F. 1 mol茉莉醛最多与4 mol H2加成
DEF
醛 酮
官能团 醛基:—CHO 酮羰基:—CO—
官能团位置 碳链末端
(最简单的醛是甲醛) 碳链中间
(最简单的酮是丙酮)
结构通式 RCHO
(R为烃基或氢原子) RCOR′
(R、R′均为烃基)
化学性质 加成反应 均可与H2、HCN加成
氧化反应 能被银氨溶液、新制氢氧化铜等弱氧化剂氧化 不能被银氨溶液、新制氢氧化铜等弱氧化剂氧化
联系 碳原子数相同的饱和一元脂肪醛和饱和一元脂肪酮互为同分异构体
课堂小结
课后作业
1. 大本《优化设计》第49讲
32
2. 小本《优化设计》第49讲
不做:P263:T1、3、4;
不做:2, 11
有机结构的转化
醛
醇
酸
卤代烃
NaOH / H2O,加热
HX,加热
Cu / O2,加热
H2, 催化剂,加热
酸性高锰酸钾
强还原剂(LiAlH4等)
催化剂 / O2,加热
酮
H2, 催化剂,加热
$