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11 第11章 醛、酮.pptx

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本课件围绕醛、酮展开,从醛和酮的结构讲起,依次说明醛酮的物理性质、醛酮的化学性质,配合结构式、反应式与相关数据,帮助建立醛、酮的结构、性质与反应之间的认识脉络。

第十一章醛、酮章节封面,本章涵盖醛和酮的结构、醛酮的物理性质、醛酮的化学性质等内容
第十一章醛、酮(续),酮和醌的分子结构中都含有羰基图,总称为羰基化合物
11.1醛和酮的结构,分类和命名结构,碳原子还余下一个p轨道和氧的一个p轨道与σ键所在的平面垂直,因此双键是由一个σ键和一个π键组成的
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第1页:第十一章醛、酮

第十一章醛、酮

第2页:第十一章醛、酮(续)

醛、酮和醌的分子结构中都含有羰基(图.11.1),总称为羰基化合物。

羰基至少和一个氢原子结合的化合物叫醛(-CHO又叫醛基,图11.2),羰基和两个烃基结合的化合物叫酮。

醌是一类不饱和环二酮,在分子中含有两个双键和两个羰基。

例如,图11.3。

羰基是醛、酮的官能团。

图11.1图11.2图11.3

第3页:11.1醛和酮的结构

11.1醛和酮的结构、分类和命名结构:羰基中的碳原子是sp2杂化的,它的三个sp2杂化轨道形成的三个σ键在同一平面上,键角120°,碳原子还余下一个p轨道和氧的一个p轨道与σ键所在的平面垂直,相互交盖形成π键。

因此C=O双键是由一个σ键和一个π键组成的。

(a)sp2杂化的碳(b)羰基的结构OCOrganicChem

第4页:11.1醛和酮的结构(续)

sp2杂化轨道间的夹角为120°,但杂化轨道与其他原子成键后,如果成键原子不同,就可能导致夹角偏离120°。

丙酮的C-C-O键角为121.5°由于氧原子的电负性大于碳,因此羰基的π键一旦形成,即是极性的,电子云偏向氧。

丙酮的偶极矩(μ)为2.85D。

第5页:分类♪根据与羰基相连的烃

分类♪根据与羰基相连的烃基不同:分为脂肪醛、酮和芳香醛、酮♪根据烃基的饱和或不饱和:分为饱和醛、酮和不饱和醛、酮♪根据分子中羰基的数目:分为一元、二元或多元醛、酮♪脂环酮:脂环的一个或多个CH2被C=O所置换,如环己酮

第6页:分类♪根据与羰基相连的烃(续)

命名1、习惯命名法:醛类按分子中碳原子数称某醛(与醇相似)。

包含支链的醛,支链的位次用希腊字母α,β,γ……表明。

紧接着醛基的碳原子为α碳原子,其次的为β碳原子……,依此类推。

例如:乙醛 丙烯醛α-氯丙醛

第7页:酮类按羰基所连的两个烃基

酮类按羰基所连的两个烃基来命名(与醚相似)。

例如:甲基乙基酮 甲基乙烯基酮甲基-α-氯乙基酮

第8页:2、酮类按羰基所连的两个烃基(续)

2、IUPAC命名法:选含羰基的最长碳链为主链,从靠近羰基一端给主链编号。

醛基因处在链端,因此编号总为1。

酮羰基的位置要标出(个别例外)。

2-甲基丙醛 丁酮2-甲基-3-戊酮

第9页:不饱和醛酮的命名

不饱和醛酮的命名是从靠近羰基一端给主链编号:3-甲基-4-己烯-2-酮羰基在环内的脂环酮,称为环某酮;

若羰基在环外,则将环作为取代基。

4-甲基环己酮 2-甲基环己基甲醛

第10页:命名含有芳基的醛

命名含有芳基的醛、酮,总是把芳基看成取代基:苯甲醛1-苯基-1-丙酮酮还有一种衍生物命名法,把酮看成是“甲酮”的衍生“甲酮”前边加上两个取代基的名称,“甲”物,在字可省略:二苯酮甲基乙基酮OCHOCCH2CH3

第11页:11.2醛酮的物理性质

11.2醛酮的物理性质因为羰基的极性,醛和酮是极性化合物,因此分子间产生偶极--偶极吸引力。

沸点:(1)比相应分子量的非极性烷烃要高。

(2)比相应分子量的醇要低。

这是由于偶极--偶极的静电吸引力没有氢键强。

例如:CH3CH2CH2OHCH3COCH3CH3CH2CHOCH3CH2CH2CH360585858分子量97.256.148.8-0.5沸点

第12页:溶解性

溶解性:较低级的醛和酮可溶于水,这一方面是由于醛、酮是极性化合物,但主要是因为醛和酮与水分子之间形成氢键。

随着分子中烃基部分增大,在水中溶解度迅速减小。

但醛、酮都易溶于有机溶剂象苯、醚、四氯化碳等中。

表11.1一些醛和酮的物理性质

第13页:光谱性质

光谱性质IR:羰基的伸缩振动νC=O在1680cm-1~1740cm-1之间有一强吸收峰,一般情况下,醛羰基吸收频率约为1730cm-1,稍高于酮羰基(约为1715cm-1)。

同样芳醛的吸收频率(约为1705cm-1)也稍高于芳酮(约为1690cm-1)。

但一般彼此不易区别。

而RCHO的νC-H在2700-2900cm-1附近还有特征吸收峰(通常为双带,若是单带则在2720cm-1附近),可以证明分子中醛基的存在。

第14页:光谱性质(续)

例如:丙酮的IR谱

第15页:苯甲醛的IR谱

苯甲醛的IR谱

第16页:苯甲醛的IR谱(续)

1HNMR:醛、羰基在1HNMR上的效应是减低邻近质子的屏蔽效应(去屏蔽)而使化学位移远移向低场。

醛基(RCHO)质子的化学位移在9-10ppm附近,而酮分子中的α-氢的化学位移在2-2.7ppm之间。

苯甲醛的1HNMR谱

第17页:11.3化学性质羰基是醛

11.3化学性质羰基是醛、酮化学反应的中心。

羰基是高度极性的基团,在它的碳上带有部分正电荷,在氧上带有部分负电荷,带正电荷的羰基碳容易被亲核试剂(Nu)进攻,而富电子羰基的氧原子可以与亲电试剂作用。

与烯烃类似,含有α氢原子的醛、酮也存在超共轭效应,但由于氧的电负性比碳大得多,因此,醛、酮的超共轭效应比烯烃强得多,有促使α氢原子变为质子的趋势。

此外,因醛、酮处于氧化还原的中间价态,它们既可以被氧化,又可以被还原,所以氧化还原也是醛、酮的一类重要反应。

第18页:11.3化学性质羰基是醛(续)

TechnologyofChinaUniversityofScienceand1.羰基上的亲核加成(1)加HCN♪反应可逆♪少量碱存在则加速反应(注意:碱的存在并不能改变平衡常数)

第19页:11.3化学性质羰基是醛(续)

机理:♪反应应用范围:所有醛、脂肪甲基酮、八碳以下环酮♪醛酮反应的活性:不同结构的醛酮对HCN反应的活性有明显差异。

这种活性受电子效应和空间效应两种因素的影响,并与反应机理有密切的关系。

第20页:11.3化学性质羰基是醛(续)

♪反应的决定速度步骤是CN¯向羰基碳原子的进攻♪羰基碳上连接的基团大小,对反应也有影响综合电子效应和空间效应,醛、酮进行加成反应的难易顺序可排列如下:脂肪醛>

芳香醛>

脂肪甲基酮>

环酮>

芳香甲基酮就芳香醛酮而言,主要考虑环上取代基的电子效应。

例如:

第21页:这个反应

这个反应生成的氰醇是有机合成的重要中间体。

例如,丙酮氰醇在H2SO4作用下发生脱水、酯化反应可得有机玻璃单体:(2)加NaHSO3饱和溶液亚硫酸氢钠的饱和溶液(40%)和醛、酮作用,很快生成白色沉淀(-羟基磺酸钠):RCOHHSO3NaSO3HHCONaRHSO3NaCOHROrganicChem

第22页:这个反应(续)

TechnologyofChinaUniversityofScienceand试剂的亲核中心是硫原子。

所得加成产物在酸或碱存在下水解为原来的醛、酮,因此该反应可用来分离提纯某些醛、酮。

这个反应也用来制备氰醇:这样制备氰醇可避免直接使用挥发性的HCN,比较安全。

反应范围:醛或脂肪族甲基酮及八个碳以下的环酮(与HCN相同)。

第23页:这个反应(续)

(3)与醇的加成(a)半缩醛和缩醛醛在HCl气或无水强酸催化下,与等摩尔的醇反应形成一种加成产物,叫半缩醛:半缩醛可看成是α-羟基醚,开链半缩醛一般不稳定,但环状半缩醛可被分离出来:

第24页:这个反应(续)

ofChinaUniversityofScienceandTechnology半缩醛可进一步与醇在HCl气或无水强酸催化下,脱去一分子水,生成缩醛:生成缩醛的反应是SN1历程:为了使平衡向生成缩醛的方向移动,必须使用过量的醇或从反应体系中把水蒸出。

第25页:缩醛具有胞二醚的结构

缩醛具有胞二醚的结构,对碱、氧化剂、还原剂都比较稳定,但若用稀酸处理,室温就水解生成半缩醛和醇,半缩醛又立刻转化为醛和醇。

(b)缩酮的生成酮也可以在干HCl气或无水强酸催化下与醇反应形成半缩酮,但反应速度要慢得多,且平衡大大偏向左方:

第26页:酮和某些二元醇可以顺利地

酮和某些二元醇可以顺利地形成环状缩酮:用原甲酸酯和酮作用能顺利得到缩酮:

第27页:由于缩醛或缩酮都对碱

由于缩醛或缩酮都对碱、氧化剂、还原剂稳定,因此常常用生成缩醛或缩酮的方法来保护羰基,保护完毕再用稀酸水解脱掉保护基。

例如:

第28页:由于缩醛或缩酮都对碱(续)

(4)与水的加成水也可与羰基化合物加成生成二羟基化合物,在这些化合物中两个羟基连在同一碳原子上,叫胞二醇。

但由于水是相当弱的亲核试剂,在大多数情况下该可逆反应的平衡远远偏向左边。

然而甲醛、乙醛和α-多卤代醛酮的胞二醇在水溶液中是稳定的。

K=2×103甲醛水溶液中有99.9%都是水合物,而乙醛水溶液中水合的比例占约58%。

但它们都不能从水中结晶出来。

第29页:三氯乙醛形成的水合物是稳

三氯乙醛形成的水合物是稳定的结晶体:白色固体,m.p.57C茚三酮的水合物也是稳定的:白色,m.p.125C(分解)

第30页:三氯乙醛形成的水合物是稳(续)

(5)加金属有机化合物应则生成三级醇。

通式:醛酮可以和具有极性的碳-金属键的化合物如RMgX,RLi,RCCNa等发生加成反应。

甲醛与RM(M=Li,MgX,Na)加成,总是生成一级醇,其他的醛则得到二级醇,而酮与格氏试剂反例子:1. 90%

第31页:三氯乙醛形成的水合物是稳(续)

2. 注意:利用RM(M=Li,MgX,Na)进行合成时,在试剂或羰基化合物中不能含有活泼氢的基团(如H2O、-OH、-SH、N-H等基团),否则格氏试剂被它们破坏。

Reformatsky反应-卤代酸酯与鋅作用形成类似于格氏试剂的有机锌化合物。

它的活性比格氏试剂低,不与酯反应,但可以与醛或酮反应,水解后得到-羟基酸酯。

第32页:♪这个反应

♪这个反应不能用Mg或Li代替Zn,因为形成的格氏试剂会立即会与本身的酯基反应。

♪用溴代物较多,因为活性适当。

例:

第33页:亲核加成中的立体选择性

亲核加成中的立体选择性(Cram规则)RCOR1Nu亲核试剂从上、下进攻的机会相等 虽然与Nu加成所得产物有一个手性中心,但由于Nu上下进攻C=O的机会均等,产物是外消旋体。

如果R或R1是手性基团,尤其羰基-碳是手性碳时,Nu进攻羰基两边的机会不均等。

第34页:亲核加成中的立体选择性(续)

ORLMS主要进攻方向NuOrganicChem将羰基与其-碳上最大的基团摆放成反位,Nu主要从最小基团一边进攻羰基。

这个规则(1)是针对不可逆反应的。

若反应是可逆的,则优势产物是热力学更稳定的一个。

(2)不适用于构象变化有局限性的环状体系。

第35页:亲核加成中的立体选择性(续)

(6)加氨衍生物氨的衍生物(NH2Y)象羟氨(NH2OH)、肼(NH2NH2)、氨基脲(NH2NHC(O)NH2)等由于氮上有孤对电子,都能作为亲核试剂和醛、酮的羰基发生亲核加成反应。

反应是可逆的。

机理:

第36页:反应中使用弱酸催化剂

反应中使用弱酸催化剂,一般pH=5-6。

若使用酸性太强的酸,会把亲核的氨基变为不活泼的铵离子,而不利于反应的进行。

从总的结果看,相当于在醛、酮和氨的衍生物之间脱掉一分子水,所以也称为缩合反应。

所得产物分别叫:CNNH2肟 腙苯腙缩氨基脲

第37页:反应中使用弱酸催化剂(续)

醛、酮和一级胺(NH2R)的加成物叫亚胺,又叫西佛碱(Schiff‘sbase)。

一般芳香族亚胺比较稳定,而脂肪族亚胺不稳定。

西佛碱:(1)易被稀酸水解,重新生成醛、酮及一级胺,所以可用来保护醛基。

(2)一个有用的中间体,将西佛碱还原,则可得二级胺。

因此,是制备二级胺的好方法。

醛、酮和氨(NH3)本身反应,很难得到稳定的产物。

第38页:甲醛和NH3的反应是一个例外

甲醛和NH3的反应是一个例外,它首先生成极不稳定的甲醛氨,然后再失水聚合,生成六亚甲基四胺,或称乌洛托品(urotropine)。

六亚甲基四胺是结晶状固体,它可用作尿的防腐剂,同时也是合成树脂及炸药的中间体。

第39页:酮与羟胺作用生成的酮肟

酮与羟胺作用生成的酮肟在强酸作用下发生重排,生成取代的酰胺。

这种由肟变为酰胺的重排,叫贝克曼(Backmann)重排。

反应历程:Backmann重排

第40页:酮与羟胺作用生成的酮肟(续)

特点:(1)在不对称的酮肟中,处于羟基反位的基团重排到氮上;

(2)如果转移基团含有手性碳原子,则该碳原子的构型保持不变。

Backmann重排的一个应用实例:

第41页:酮与羟胺作用生成的酮肟(续)

Wittig反应Ph3P=CHR的制备Ph3P=CHR+R2R1COR2R1CCHR3PhP=CHRPh3P+RCH2XPh3PCH2RX碱-HXPh3P=CHR叫ylide,它也可写成:Ph3P-CHROrganicChem

第42页:酮与羟胺作用生成的酮肟(续)

机理:3PhP-CHRR2R1COR2R1CCHR++R2COR1CHRPPh3R2COR1CHRPPh3Ph3P=OOrganicChemWittig反应条件温和,产率高,生成的双键位子确定,没有重排。

第43页:共轭不饱和醛酮的加

共轭不饱和醛酮的加成NuCC=COHC=CC=O1,2-加成1,4-加成CCCOHNuNuCCCONuHOrganicChem

第44页:共轭不饱和醛酮的加(续)

NuH+互变异构CC=COHC=CC=O+Nu-O-NuCC=CCCC=O_NuCCC=OOrganicChemNuH在碱性条件下加成反应的机理

第45页:共轭不饱和醛酮的加(续)

CC=COH+C=CCOH+C=CC=O+H+Z-互变异构CC=COHOrganicChemZZCCC=OH在酸性条件下加成反应的机理

第46页:共轭不饱和醛酮的加(续)

1卤素、HOX不发生共轭加成,只在碳碳双键上发生1,2-亲电加成。

2HX,H2SO4等质子酸以及H2O、ROH在酸催化下与,-不饱和醛酮的加成为1,4-共轭加成。

3HCN、NH3及NH3的衍生物等与,-不饱和醛酮的加成也以发生1,4-共轭加成为主。

4醛与RLi,RMgX反应时以1,2-亲核加成为主。

与R2CuLi反应,以1,4加成为主。

5酮与金属有机物加成时,使用RLi,主要得C=O的1,2-加成产物,使用R2CuLi,主要得1,4-加成产物,使用RMgX,如有亚铜盐如CuX做催化剂,主要得1,4-加成产物,如无亚铜盐做催化剂,发生1,2加成还是1,4-加成,与反应物的空间结构有关,空间位阻小的地方易发生反应。

,-不饱和醛酮发生加成反应时的选择规律

第47页:2.涉及羰基α-氢的反应

2.涉及羰基α-氢的反应羰基旁边相邻的碳原子叫α-碳原子,连结在α-碳上的氢原子叫α-氢。

我们知道,断裂普通的C-H键是困难的,可是醛、酮α-氢容易被强碱除去,即它们具有一定酸性。

这是由于醛、酮的α-氢被碱除去所形成的碳负离子(共轭碱)的负电荷通过共轭效应可以分散到羰基上去,因而这样的碳负离子比一般碳负离子更加稳定。

从下面的pKa值可以判断醛、酮的α-氢的相对酸性强度:丙酮乙炔CH2CH=CH2化合物2025~38pKa由于这样的负离子的α-碳上具有一定的负电荷,因此,它是一个良好的亲核试剂。

第48页:2.涉及羰基α-氢的反应(续)

(1)醇醛缩合反应(也叫羟醛缩合反应)(a)一般的醇醛缩合及机理醛在稀碱(或酸)的催化下,形成的碳负离子作为亲核试剂进攻另一分子醛的羰基,加成产物是β-羟基醛。

形成的β-羟基醛在加热时(或用稀酸处理),很容易脱水变成α,β-不饱和醛。

脱水一步是不可逆的,从而使反应进行到底。

例如:

第49页:乙醛在稀碱催化下的反应历程

乙醛在稀碱催化下的反应历程:

第50页:Michael加成

醇醛缩合也可用酸催化。

酸催化剂可用AlCl3,HF,HCl,H3PO4,磺酸等。

机理:由于在酸性溶液中反应,羟醛易脱水生成α,β-不饱和醛,从而使反应进行到底。

第51页:Michael加成(续)

(b)酮的缩合反应酮在同样的条件下,也可发生缩合反应形成β-羟基酮,但反应的平衡大大偏向于反应物一方:如果设法使平衡不断向右移动,也能得到较高产率的缩合产物。

例如将生成的缩合产物β-羟基酮不断由平衡体系中移去,则可使丙酮大部分转化为β-羟基酮;

也可将β-羟基酮在少量碘催化下,蒸馏、脱水生成α,β-不饱和酮,这个脱水反应是不可逆的,因此能使平衡向右移动。

第52页:Michael加成(续)

(c)分子内缩合二羰基化合物发生分子内缩合形成环状化合物。

例如:如果有多种成环选择,则一般都形成五、六员环。

第53页:Michael加成(续)

(d)交叉的醇醛缩合如果醇醛缩合发生在不同的醛或酮之间,且彼此都有α-氢原子,则可得到四种缩合产物,因而没有制备价值。

如果有一个反应物含α-氢,而另一个反应物不含α-氢,这时可得到产率较高的单一产物。

例如:不含α-氢的芳醛与含α-氢的醛或酮在碱存在下的缩合又叫Claisen-Schmidt反应

第54页:Michael加成(续)

andTechnologyofChinaUniversityofScience(e)其它缩合反应(i)Perkin反应PhCHO+OCH3CCH3CO3CHCOONa芳醛和酸酐在相应的羧酸盐存在下的反应,产物是α,β-不饱和芳香酸:OOH2PhCHCHCOOH_H2OOrganicChemPhCHCHCOOH

第55页:Michael加成(续)

(ii)Knoevenagel反应醛、酮在弱碱催化下与具有活泼H的化合物缩合,生成α,β-不饱和化合物。

PhCHO+CH2(COOEt)2胺PhCH=CH(COOEt)2OCN2+CHCOOEtCH3CO2NaCNCCOOEtOrganicChem

第56页:Michael加成(续)

(iii)Darzens反应α-卤代酸酯在强碱存在下与醛酮缩合生成环氧化合物:OCl+CH2COOEtNaOEtCCOOEtOClCH2COOEtNaOEtR2R1OCHCOOEtClR2R1OCHCOOEtClR2R1OCHCOOEt机理:

第57页:(iv)安息香缩合芳香醛或少数不

(iv)安息香缩合芳香醛或少数不含α-H的脂肪醛在CN的催化作用下,发生双分子缩合,生成α-羟基酮。

2PhCHO+CN_OHOPhCHCPhH2OROH2HCHOOHOHCHCHKCNKCNPhCHO+MeOCHOMeOOOHCCHPhOrganicChem

第58页:(iv)安息香缩合芳香醛或少数不(续)

机理:能用于催化这个反应的催化剂不多,CN是最有效的。

但氰化物剧毒。

近年发现维生素B1催化效果良好。

OPhCHCNOHPhCCNPhCHOOHCNPhCHO+CNOPhCCHPhCNOOHPhCCHPhOOHPhCCHPhOrganicChem

第59页:(iv)安息香缩合芳香醛或少数不

(2)α-卤代及卤仿反应醛、酮在碱催化下,其α-碳上的氢可以被卤素取代,生成卤代醛(酮)。

反应机理:

第60页:重复上述过程便可得到二氯

重复上述过程便可得到二氯、三氯代醛(酮)。

由于氯原子的吸电子性,氯代醛(酮)上的α-氢原子比未取代的醛(酮)的α-氢更加偏酸性,因此第二个氢更容易被OH夺取并进行氯代。

同理,第三个氢比第二个氢更易被OH夺取而被氯代。

所得的α-三氯代醛(酮)羰基容易被OH进攻从而导致使C-C键断裂,生成三卤甲烷(又称卤仿)和羧酸盐。

反应历程:Br2和I2的反应方式相同。

由于反应生成卤仿,所以又称为卤仿反应。

第61页:重复上述过程便可得到二氯(续)

此外,具有下列结构的化合物也有正的卤仿反应,原因是NaXO(X2在NaOH溶液中形成NaXO)能够把该醇氧化为甲基酮。

R=H,烷基,芳基注意:1.只要有α-氢就能发生α-卤代,且在碱性条件下会把所有α-氢全部取代。

但若不是甲基酮,反应就停留在卤代一步。

第62页:2.反应温度要低

2.反应温度要低,一般在0°C左右。

较高的温度会使NaXO分解从而不能正常反应。

3.卤仿反应也常用来由甲基酮合成少一个碳原子的羧酸。

4.不对称的酮与卤素在碱性条件下反应,酸性较强的α-氢优先反应:

第63页:2.反应温度要低(续)

醛、酮在酸催化下也可进行α-卤代反应,例如:机理:

第64页:酸催化下卤化反应

酸催化下卤化反应的速度与卤素的浓度无关,仅与醛、酮和酸的浓度有关,v=k[酮][H+]。

这说明在卤素参与反应前,有一个决定反应速度的慢步骤。

实验证明,在α-位导入一个卤原子,羰基氧接受质子的能力下降102~103倍,而羰基氧接受质子是醛酮转变为烯醇式的必要条件。

因此在酸性条件下,未取代的醛酮卤代的速度要快于α-卤代醛酮。

因此与碱性条件下卤代不同的是,反应可停留在一卤化物的阶段。

第65页:酸催化下卤化反应(续)

  • UniversityofScienceandTechnologyofChina3、醛酮的氧化和还原
  • 氧化
  • 醛极易氧化,许多氧化剂都能将醛氧化成酸。

KMnO4,K2Cr2O7,H2CrO4,RCOOOH,Ag2O,H2O2,Br2(水)(ii)许多醛能发生自动氧化。

O2RCHOOrganicChemRCHORCOOOH2RCOOH(iii)用Tollen试剂[Ag(NH3)2+]氧化发生银镜反应(只氧化醛,不氧化酮)。

(iv)用Fehling试剂氧化生成红色氧化亚铜沉淀(只氧化脂肪醛,不氧化芳香醛和酮)。

第66页:酸催化下卤化反应(续)

OrganicChe酮不被通常的氧化剂氧化。

强氧化剂使酮的C-C键断裂,得两分子羧酸,这通常没有制备价值。

  • 环酮的氧化可得单一产物:RCR'3+CHCOOOHBaeyer-Villiger反应OCH3COOC2H540oCORCOR'3+CHCOOH常用的过酸有:
  • 一般过酸+无机强酸(H2SO4)
  • 强酸的过酸:CF3COOOH
  • 一般酸+一定浓度的过氧化氢(产生的过酸立即反应)。

mOHNO3HOOC(CH2)4COOH

第67页:酸催化下卤化反应(续)

H+OR-C-R'OHR-C-R'++OHR-C-R'OR"COO-H-H+OHR-C-R'O-OCR"OR’重排O-O键断裂-R”COO-,-H+OR-C-OR'>

RCH2->

CH3-CH2R3C->

R2CH-,>

>

OOCOHOCRR'R"反应机理OrganicChemR’重排的优先次序(不同的教科书列出的次序不完全相同):

第68页:酸催化下卤化反应(续)

(2)还原一类是将羰基还原成羟基,另一类是将羰基(A)还原成亚甲基羰基容易被还原成羟基,还原剂可以是:催化氢化、NaBH4,LiAlH4,Al(OPri)3+PriOH等。

Pt(or Pd,Ni)0.3MPa,25oCOrganicChemORCR+H2OHRCHR催化氢化对于含双键的醛酮双键孤立时:双键共轭时:反应活性为RCHO>

C=C>

RCOR´先C=C,再C=O

第69页:用LiAlH4还原

用LiAlH4还原4CH3CH=CHCH2CH2CH=O+LiAlH4无水乙醚∆(CH3CH=CHCH2CH2CH2O)4AlLi4CH3CH=CHCH2CH2CH2OH+Al(OH)3+LiOHLiAlH(OBut)3的还原能力低于LiAlH4,例如它不还原酯基。

LiAlH4不能在质子性溶剂中使用。

4H2

第70页:反应机理

反应机理:负氢转移适用范围:主要还原醛、酮、酰氯的羰基、2°RX、3°RX。

反应条件:必须在质子溶剂中反应。

COOCH3CH3CH3ONaBH43CHOHH2OCOOCH3OrganicChemCH3CH3HO用NaBH4还原

第71页:反应机理(续)

32C=O+(CH)CHOHAl(OCHMe2)3苯或甲苯 32CH-OH+(CH)C=O氧化剂还原剂Meerwein-Poundorf还原——Oppenauer氧化的逆反应(i)对于共轭醛酮,只与C=O发生反应,不与C=C发生反应。

(ii)反应可逆

第72页:用活泼金属还原醛

用活泼金属还原醛、酮的单分子还原醛、酮的双分子还原醛用活泼金属如:钠、铝、镁在酸、碱、水、醇等介质中作用,可以顺利地发生单分子还原生成一级醇。

在钠、铝、镁、铝汞齐或低价鈦试剂的催化下,醛酮在非质子溶剂中发生双分子还原偶联,生成频哪醇的反应。

最有效的试剂是低价鈦试剂。

RCHORCH2OHMHAORCR'R'R'R-C-C-RHOOHOrganicChem1.M,苯22.HO

第73页:用活泼金属还原醛(续)

6512CHCHOTiCl-Zn4THF2HOO22Mg-Hg,苯H2OMg苯O-1/2MgCH3-C-CH32二聚3O2CH3-C-CH3OCH3-CMgCH3OC-CH3CH32H2OOHCH3-CCH3OHC-CH3CH3OHOHOHOHC6H5-CH-CH-C6H5 43-50%实例

第74页:用活泼金属还原醛(续)

(B)还原到亚甲基RCOR'(i)Clemmensen还原Zn-Hg浓HClRCH2R'C6H5COCH2CH2CH3Zn-HgOrganicChem浓HClC6H5CH2CH2CH2CH377%

第75页:用活泼金属还原醛(续)

UniversityofScienceandTechnologyofChina(ii)Wolff-Kishner还原(黄鸣龙改进)*两种方法分别在酸和碱介质中反应,可以互相补充;

*不适于,-不饱和羰基化合物的还原,或者连C=C一起还原,或者生成物复杂。

RCOR'+NH2NH2NaOHO(CH2CH2OH)22RCHR'C6H5COCH2CH2CH3C6H5CH2CH2CH2CH382%NH2NH2,NaOHOrganicChemO(CH2CH2OH)2

第76页:用活泼金属还原醛(续)

(3)Cannizzaro反应(歧化反应)没有-活泼氢的醛在强碱作用下,发生分子间的氧化还原而生成相应醇和相应酸的反应。

2CHONaOHC2H5OH~50oC2CHOHCOONa+H+COOH2HCHO+NaOHCH3OH+HCOONaOrganicChem

第77页:用活泼金属还原醛(续)

NaOHCHO+CH2OCH2OH+HCOONaC2H5CHOCHO1NaOH2H+CH25COOHCH2OH-H2OCH25OO内酯羟基酸甲醛与其它无-H的醛作用,甲醛总是还原剂分子内也能发生Cannizzaro反应OPhC—CHONaOHOHPhCH—COOOrganicChem

第78页:用活泼金属还原醛(续)

机理(以苯甲醛为例):PhCH=O+OHPhOHCHOPhCH=OPhOHCOH+PhCH2OOH+PhCOPhCH2OH+OPhCOOrganicChem

第79页:4.醛酮的制备方法

4.醛酮的制备方法(1)炔烃水合或胞二卤代物水解RCCHH2OHg2+H+ORCCH3乙炔水合得乙醛,其它末端炔得甲基酮。

非末端炔水合得两个酮的混合物(三键上两个取代基不同时)。

胞二卤代物水解得醛或酮:H2OH+PhCHCl2[PhCH(OH)2]PhCHOH2

第80页:4.醛酮的制备方法(续)

UniversityofScienceandTechnologyofChina(2)由烯烃制备(a)烯烃氧化i)烯烃臭氧化然后还原水解得醛或酮ii)氢甲醛化RCH=CH2H2,CO,Co2(CO)8加热,加压RCH2CH2CHO(主)+RCHCH3(次)CHO例如:H2,CO,Co2(CO)8加热,加压CHO65%

第81页:4.醛酮的制备方法(续)

(3)由芳烃氧化要控制氧化条件防止醛的进一步氧化。

用CrO3-醋酐能防止醛的氧化:OCH3MnO265%H2SO4CHO40%CH3BrHOAc/H2SO4CrO3-Ac2OCH(OCCH3)2BrH2OCHOBr在这里生成的中间物二乙酸酯不易继续被氧化,它水解后即得芳醛。

第82页:4.醛酮的制备方法(续)

  • 由醇氧化或脱氢(见醇酚醚章)
  • Friedal-Crafts酰基化(见芳香烃章)
  • Gattermann-Koch反应(见芳香烃章)
  • Reimer-Tiemann反应(见醇酚醚章)
  • Rosenmund还原
  • 酰氯与烷基铜锂作用ORCCl+H2Pd+BaSO4喹啉+SORCHCOCl+2MeCuLiCOMe醚78°COrganicChem81%

第83页:

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