任務(wù)八 4 (1).電子課件

【情景設(shè)計(jì)】1、某PU廠缺少一種添加劑，其主要成分為苯乙酮，請?jiān)O(shè)計(jì)合理的反應(yīng)路線由苯制備苯乙酮；2、某房屋裝修后懷疑甲醛超標(biāo)，請進(jìn)行現(xiàn)場測定。

【任務(wù)】

1、檢測室內(nèi)甲醛（課外）；2、制備苯乙酮。醛和酮

羰基化合物：醛和酮分子中都含有羰基（>C=O），統(tǒng)稱為羰基化合物。醛：羰基至少與一個(gè)氫原子相連的化合物稱為醛，—CHO稱為醛基。酮：羰基與兩個(gè)烴基相連的化合物（）稱為酮，酮分子中的羰基也稱為酮基。一、醛和酮的結(jié)構(gòu)、分類及命名

（一)醛和酮的結(jié)構(gòu)

羰基中的碳和氧以雙鍵相連，與碳碳雙鍵類似，碳氧雙鍵也是由一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵組成，而且羰基也具有三角形平面結(jié)構(gòu)。

(a)羰基π鍵的形成

(b)甲醛的平面結(jié)構(gòu)

羰基π電子云分布示意圖知識拓展(二)醛和酮的分類1、按照羰基所連接烴基的不同，將醛和酮分為脂肪族醛和酮、脂環(huán)族醛和酮、芳香族醛和酮。例如：2、按照烴基是否含有不飽和鍵，分為飽和醛、酮和不飽和醛、酮。例如：3、按照分子中所含羰基數(shù)目的不同，分為一元醛、酮和多元醛、酮。乙醛環(huán)己酮苯甲醛丁酮丙烯醛1.習(xí)慣命名法

(三)醛和酮的命名（1）醛：醛的習(xí)慣命名法與醇相似，只需要將名稱中的“醇”字改為“醛”字即可。HCHOCH3CHO甲醛乙醛蟻醛肉桂醛水楊醛一些醛的常用俗名，是由相應(yīng)羧酸的名稱而來。例如：

（2）酮：簡單酮：按照羰基所連的兩個(gè)烴基的名稱稱為“某（基）某（基）（甲）酮”。混合酮：要把次序規(guī)則中較優(yōu)的基團(tuán)寫在后面。帶有芳基的混合酮要把芳基寫在前面。例如:甲基乙基酮（甲乙酮）苯基乙基酮

2.系統(tǒng)命名法

（1）選主鏈：選擇含有羰基的最長碳鏈作為主鏈。不飽和醛酮的命名，主鏈須包含不飽和鍵。芳香族醛酮命名時(shí)，把脂鏈作主鏈，芳環(huán)作取代基。（2）編號：從距羰基最近的一端編號。主鏈編號也可用希臘字母α、β、γ……表示。

（3）命名：將取代基的位次、數(shù)目和名稱放在母體名稱前。2.系統(tǒng)命名法

選擇含有羰基的最長碳鏈作為主鏈,從靠近羰基最近的一端開始對主鏈碳原子編號。

①由于醛基總是在碳鏈一端,因此不需注明位次。酮需要注明位次。例如:CH3CHO乙醛②芳香族醛酮命名時(shí)，常把脂肪醛和酮作為母體主鏈，芳環(huán)作為取代基。例如：苯乙醛

3-苯基丁醛

苯乙酮

3-甲基丁醛2-戊酮2-甲基-3-戊酮

取代基位次的表示方法，除采用阿拉伯?dāng)?shù)字外，也可用希臘字母α、β、γ……表示。用希臘字母編號時(shí),從與官能團(tuán)相鄰的碳原子開始。例如:3-甲基戊醛2,4-二甲基-3-戊酮（β-甲基戊醛）

（α,α′-二甲基-3-戊酮）③不飽和醛酮的命名選主鏈：選擇含有羰基與不飽和鍵的最長碳鏈為主鏈，稱為某烯醛或某烯酮。

編號：編號時(shí)使羰基位次最小，并注明不飽和鍵的位次。例如：3-丁烯醛4-戊烯-2-酮丁二醛2,4-己二酮4-戊酮醛④多元醛酮的命名將所有的羰基都選到主鏈里，編號時(shí)，使多個(gè)羰基的位次之和最小。例如:二、醛和酮的制備

1、炔烴的水合2、烯烴的氧化丙醛3、醇的氧化和脫氫環(huán)己醇環(huán)己酮三、醛和酮的物理性質(zhì)

常溫下，除甲醛是氣體外，C12以下的各種醛、酮都是無色液體，高級醛、酮和芳香酮為固體。低級醛具有刺激性氣味，中級醛(如C8～C13)有水果香味。酮和一些芳香醛一般都帶有芳香味，因而常用于香料工業(yè)。醛、酮是極性分子，故沸點(diǎn)與相對分子質(zhì)量相近的烴和醚相比高很多。沸點(diǎn):醇>醛、酮>醚

醛和酮的羰基能與水中的氫形成氫鍵，故低級醛、酮可溶于水，如甲醛、乙醛、丙酮能與水混溶。醛、酮在水中的溶解度，隨著碳原子數(shù)的增加而遞減。羰基的反應(yīng)部位如下所示：四、醛和酮的化學(xué)性質(zhì)1.與氫氰酸加成

（一）羰基的親核加成反應(yīng)

產(chǎn)物比原來的醛或酮增加了一個(gè)碳原子，是有機(jī)合成上增長碳鏈的方法之一。例如：結(jié)構(gòu)不同的羰基化合物親核加成的活性次序是：甲醛>脂肪醛>芳醛>丙酮>甲基酮>環(huán)酮>脂肪酮>芳酮>二芳酮

2、與亞硫酸氫鈉加成

醛、脂肪族甲基酮及八個(gè)碳原子以下的環(huán)酮，與飽和亞硫酸氫鈉溶液（40%）發(fā)生加成反應(yīng)，生成結(jié)晶加成物α-羥基磺酸鈉。α-羥基磺酸鈉

可用于鑒定醛、甲基酮或環(huán)酮；用于分離或提純?nèi)⒓谆碍h(huán)酮。3.與醇加成

在干燥氯化氫的催化下，醛與醇發(fā)生加成反應(yīng)，生成半縮醛。半縮醛能繼續(xù)與過量的醇作用，脫水生成縮醛。半縮醛縮醛縮醛在稀酸易水解成原來的醛和醇。應(yīng)用：保護(hù)醛基，使活潑的醛基在反應(yīng)中不被破壞。4.與格氏試劑加成

醛和酮與格氏試劑加成，產(chǎn)物不必分離出來，可直接水解而生成醇。這是制備醇的一個(gè)重要方法。該反應(yīng)在有機(jī)合成中是增長碳鏈的方法。

5．與氨的衍生物加成縮合上式也可直接寫成：反應(yīng)一般控制在弱酸性溶液（醋酸）中進(jìn)行。

醛和酮生成的肟（wo）、苯腙等都是具有一定熔點(diǎn)的晶體，可用于醛和酮的鑒別。用于醛和酮的分離提純。（二）α-氫原子的反應(yīng)1．鹵代和鹵仿反應(yīng)①鹵代：

醛和酮分子中的α-氫原子可以被鹵素取代，生成α-鹵代醛和α-鹵代酮。在酸催化下，容易控制在一元鹵代。例如：α-氯丙醛α-溴丙酮

將次鹵酸鈉的堿性溶液與醛或酮作用生成鹵仿的反應(yīng)稱為鹵仿反應(yīng)。其通式表示如下：該反應(yīng)常用于鑒別乙醛和甲基酮以及具有結(jié)構(gòu)的醇。②鹵仿反應(yīng)當(dāng)鹵素是碘時(shí)，生成黃色晶體碘仿，則稱為碘仿反應(yīng)。鹵仿反應(yīng)還可用于制備一些不易得到的羧酸。例如：所得的產(chǎn)物比母體化合物少一個(gè)碳原子。2.羥醛縮合反應(yīng)

在稀堿催化下，一分子醛的α-氫原子加到另一分子醛的羰基氧原子上，其余部分加到羰基碳原子上，生成β-羥基醛，這個(gè)反應(yīng)稱為羥醛縮合反應(yīng)。例如：3-羥基丁醛（β-羥基丁醛）通過羥醛縮合可以合成比原料多一倍碳原子的醛或醇。（三）氧化和還原反應(yīng)

醛易被氧化，比較弱的氧化劑即可使醛氧化成碳原子數(shù)相同的羧酸。弱氧化劑不能氧化酮，因此可以利用氧化法來區(qū)別醛和酮。（1）托倫(Tollens)試劑

（硝酸銀的氨溶液）1．氧化反應(yīng)

脂肪醛和芳香醛都能與托倫試劑作用，而酮不發(fā)生反應(yīng)，故常用來鑒別醛和酮。斐林(Fehling)試劑：由硫酸銅與酒石酸鉀鈉的堿溶液等體積混合而成的藍(lán)色溶液。

脂肪醛與斐林試劑反應(yīng)，生成氧化亞銅磚紅色沉淀。

斐林試劑氧化脂肪醛，不氧化酮及芳香醛。（2）斐林(Fehling)試劑2、還原反應(yīng)（1）、還原成醇

（a）用金屬氫化物還原

金屬氫化物（NaBH4、LiAlH4等）還原劑，具有選擇性，只還原羰基，不還原C=C雙鍵。（b）催化加氫

2、還原成烴（1）克萊門森（Clemmensen）還原：酮與鋅汞齊和濃鹽酸共熱，羰基被還原成亞甲基(―CH2―),此反應(yīng)稱為克萊門森還原法。

該反應(yīng)是在酸性介質(zhì)中進(jìn)行的。

克萊門森（Clemmenson）還原法

例如：

由于反應(yīng)是在酸性介質(zhì)中進(jìn)行的，因此，羰基化合物中含有對酸敏感的基團(tuán)（如醇羥基、碳碳雙鍵等）時(shí)，不能用此法還原。（2）沃爾夫—?jiǎng)P惜納—黃鳴龍還原

先讓醛或酮與氫氧化鈉、肼(H2N―NH2)的水溶液和高沸點(diǎn)的醇(例如二甘醇)一起加熱，醛和酮首先生成腙，再蒸出水和過量的腙，繼續(xù)升溫回流，使腙分解放出氮?dú)?，此時(shí)羰基轉(zhuǎn)變成了亞甲基。例如：該反應(yīng)是在堿性介質(zhì)中進(jìn)行的。沃爾夫—?jiǎng)P惜納—黃鳴龍還原法。例如

不含

-H的醛（如HCHO，ArCHO，R3CCHO等）在濃堿的作用下，能發(fā)生自身的氧化和還原反應(yīng)，即一分子醛被氧化成羧酸，另一分子醛被還原成醇。這個(gè)反應(yīng)稱為坎尼扎羅（Cannizzaro）反應(yīng)。

（四）坎尼扎羅反應(yīng)（歧化反應(yīng)）

如果用甲醛與另一種無α-H的醛進(jìn)行交叉歧化反應(yīng)時(shí)，甲醛總是被氧化為甲酸，另一種醛被還原為醇。五、重要的醛酮

甲醛（HCHO）俗稱蟻醛，沸點(diǎn)-21

C，常溫下是氣體，具有難聞的刺激氣味，易溶于水。37~40%的甲醛水溶液在商業(yè)上叫做“福爾馬林”，醫(yī)藥上廣泛用作消毒劑和防腐劑。1、甲醛3、苯甲醛苯甲醛是無色液體，稍溶于水，易溶于乙醇、