羰基化合物(药学专升本陆涛7版.ppt

醛,酮,第九章 羰基化合物,羰基碳与一个烃基和一个氢相连的化合物称为醛，（甲醛中的羰基碳与两个氢相连），羰基碳与两个烃基相连的化合物称为酮羰基：,简写：,比较：,平面分子,一、结构和命名,（一）结构,,,,,,,,C=O极性较大，醛、酮是极性较强的分子(m=2.3~2.8D).,C 原子sp2 杂化，,羰基平面,（二）分类和命名,芳香醛酮的羰基直接连在芳香环上1、普通命名法 对简单的醛和酮常采用该法，分子中含有芳环的醛则将芳基作为取代基甲醛,乙醛,苯甲醛,酮则按羰基所连接的两个烃基的名称来命名通常将简单烃基放前，复杂烃基在后，然后加甲酮甲(基)乙(基)(甲)酮,,二苯(基)(甲)酮,羰基与苯环连接时，可称为某酰(基)苯乙酰苯（苯乙酮）,丁酰苯,4-甲基戊醛,2、系统命名法： 选择含有羰基最长的碳链为主链称为某醛或某酮，主链碳原子的编号从醛基一端或靠近酮基一端开始，酮基的位置必须用数字标明在酮基之前，如有侧链，其位次写在酮基位次之前4－甲基－2－戊酮,脂环酮的羰基碳在环内时，称环某酮；羰基在环外，则将环作为取代基CH3,,O,,3-甲基环己酮,1,4-环己二酮,4-甲氧基丁醛（γ-甲氧基丁醛）,,2－甲基丁二醛,,3－乙基－2，4－已二酮,,,环己基甲醛(不称环己醛),1—环己基—2－丁酮,,,,3－丁烯醛,,4-戊烯-2-酮,4-甲基-3-丙基-,3－羟基丁醛,,3-庚酮,5-乙基-6-羟基-,,芳香醛酮命名时，将芳环当作取代基：,邻-羟基苯甲醛(水杨醛),对-甲基苯乙酮,2-甲基-4-羰基己醛 2-甲基-4-氧代己醛,二、物理性质（自学） 三、化学反应,醛、酮分子中都含有活泼的羰基，可以发生多种多样的化学反应。

主要有三方面反应：,O ——C———C H (H),,,,d+,d-,,2.a-C及其H的反应,涉及醛的反应,一、羰基的亲核加成,,,d+ d-,,Nu,,,,,,,slow,+Nu-,亲核加成的难易程度除了与Nu的亲核能力有关之外,尚与羰基碳的正电性以及空间位阻有关酮通常比醛难加成(空阻及供电诱导效应)在脂肪族醛、酮系列中反应活性次序是： （甲醛、脂肪族醛、芳香醛、甲基酮、酮）,,(1)电性因素：烷基是给电子基，降低羰基碳的正电性 (2)空间因素：烷基的体积比氢大，使醛中羰基碳周围的空间位阻比甲醛中大原因：,在脂肪族醛、酮系列中反应活性次序是： （甲醛、脂肪族醛、芳香醛、甲基酮、酮）,芳环上的吸电子基，使羰基碳的正电性增加，活性增加；给电子基使羰基碳正电性降低，活性也就降低＞,＞,1. 加HCN—— a-羟腈（又叫氰醇 ）,为接长碳链的方法之一氰基(-CN)经酸水解可形成羧酸，经还原又可生成胺类化合物H+,,H2,反应范围：醛、脂肪族甲基酮及8C以下环酮可与HCN加成，其它酮特别是芳香酮实际上不反应反应历程：,碱对醛、酮与氢氰酸的加成反应有很大的影响2. 加亚硫酸氢钠,a-羟基磺酸钠,加成物a-羟基磺酸钠不溶于NaHSO3饱和溶液。

以白色浑浊或白色沉淀析出在此水溶液中加酸或加碱，由于能从平衡中除去NaHSO3，而使加成物又变回到原来的醛、酮醛、酮和NaHSO3的反应，不仅可用于鉴别醛酮，而且用于分离、提纯醛酮亚硫酸氢根负离子(HSO4-)中，由于硫的强亲核性，反应不需要用催化剂便可进行反应范围：醛、脂肪族甲基酮及8C以下环酮醛、酮与亚硫酸氢钠所生成的加成产物与氰化钠作用生成α—羟腈3. 加有机金属化合物 主要掌握：Grignard试剂——制备醇,,,,,,,,,,,,,,,,,伯醇,1.乙醚 2.H3O+ (66%),+ C2H5MgCl,仲醇,(2),叔醇,用格氏试剂与醛酮作用合成2°或3°醇，通常不止一种组合方式，例如：,,,,4. 加水——形成水合物（偕二醇）了解,,羰基若与强的吸电子基团相连(如一COOH， 一CHO，一COR，一CCl3等)，使羰基碳接受亲核试剂进攻的能力增强，可以形成稳定的水合物三氯乙醛,100%,5. 加醇——形成缩醛(或缩酮),在干燥HCl作用下，醇可以与醛中羰基加成，首先生成半缩醛，半缩醛不稳定，能与另一分子醇进一步反应，失水缩合形成稳定的缩醛半缩醛,缩醛,反应机理：,+ CH3OH,干HCl,+ H2O,3-硝基苯甲醛二甲基缩醛,酮由于空间因素的影响，在相同的条件下一般得不到缩酮，因为平衡大大偏向酮的方向。

在同样条件下不能形成缩酮，若使用特殊装置或特殊试剂，也可制取缩酮缩醛具有醚的结构(谐二醚)和性质：对碱、氧化剂和还原剂稳定；久置空气中发生自动氧化作用形成过氧化物但缩醛易被酸的水溶液水解为原来的醛在有机合成中利用此性质保护醛基(官能团的保护) H-OH,例如： 由CH3CH=CH-CHO合成 2,3-二羟基丁醛解: CH3-CH=CH-CHO,,S 的亲核能力比 O 强，故硫醇与羰基的加成比醇容易加硫醇(RSH),6.加伯胺及氨的衍生物,H2N—OH 羟胺 H2N—NH2 肼,这些氨衍生物的氮原子上都具有孤对电子，是含N的亲核试剂H2N—R 伯胺,-H2O,+,H2N—G,,,这些氨的衍生物与醛、酮作用先是加成，随后消去一分子水，生成相当稳定的含碳氮双键(C=N)的化合物反应经历了加成-消除过程N-取代亚胺),+,Schiff 碱,加成-缩合产物的结构及名称：,这种加成-消除实际上可以看成由分子间脱去1分子水：,+ H2 N—G,,反应实例：,,,羟胺，肼、苯肼、氨基脲等氨的衍生物称为羰基试剂最常用的羟基试剂为2,4-二硝基苯肼，生成的2,4-二硝基苯腙为黄色晶体。

生成的产物肟、腙、缩氨脲等，大都是具有一定晶形和特定熔点的固体经酸水解又能变回到原来的醛酮所以常用此反应鉴别、分离或提纯醛、酮二、a-活泼氢引起的反应,羰基使a-H变得活泼，易成为质子离去这一离去倾向也因s-p 超共轭效应而加强掌握几点：,①醛、酮α—H的酸性比末端炔氢的酸性还强②醛、酮的α-H解离后生成的共轭碱中负电荷可分散在氧原子和α-碳原子上而得到稳定 ③酮式和烯醇式可以通过其共轭碱互变对大多数简单的醛和酮来说，在平衡混合物中，酮式占绝对优势酸催化：,碱催化：,酮式和烯醇式互变平衡的实现可被酸或碱催化一般了解,1. 羟醛缩合：存在α-Hb-羟基丁醛,反应速度随醛的分子量增加而降低升高温度能加速反应，但易使产物脱水故7C以上的醛进行醇醛反应时只能得到缩水产物——a,b不饱和醛/酮若要制备α，β—不饱和醛，则在较高温度下反应若要制备β—羟基醛，可控制反应温度反应历程：,,具有a-H的酮也可发生类似反应，但一般产率很低常用的碱性催化剂除氢氧化钠(钾)外，还有叔丁醇铝、醇钠等没有a-H的醛/酮不能发生羟醛缩合,但它可同含a-H的醛发生“交叉”羟醛缩合反应2．交叉羟醛缩合,,克莱森—施密特反应：由芳香醛(提供羰基)和含有α氢的脂肪醛或酮(提供烯醇负离子)进行交叉羟醛缩合。

3.分子内的羟醛缩合：合成含5—7元环的化合物的方法2. 卤代及卤仿反应：,X2=Cl2, Br2, I2,a-溴代苯乙酮(具有催泪作用),(起自动催化作用),用酸催化时，每进一步的卤代都比前一步慢因此控制卤素用量可使反应停留在一卤代阶段H2O,(水合氯醛)安眠药,用碱催化时，卤代速度比酸催化快得多，而且每进一步卤代都比前一步更快因此，即使所用的卤素量不足，也几乎不会生成部分卤代的产物如：,生成的a-三卤代物在此碱性条件下不稳定，进一步断链，生成羧酸盐和三卤甲烷(卤仿) 该反应又称为卤仿反应常用的卤素为碘，得到的碘仿为黄色沉淀，易于识别，所以碘仿反应可用来鉴别乙醛、丙酮或甲基酮而氯仿、溴仿为无色液体，不能用于鉴别）乙醛，甲基酮,乙醇，甲基醇,碘仿反应可用来鉴别：,合成应用：甲基酮→少一个碳的羧酸5.外消旋化（不要求）,（三）氧化和还原反应 1．氧化反应 （1）醛的氧化：醛用高锰酸钾、重铬酸钠等氧化剂氧化时，醛被氧化成羧酸醛基在芳环侧链上时，氧化反应条件不能激烈，否则芳环侧链断裂成苯甲酸氧化银是一种温和氧化剂，可使醛氧化成酸，分子中的双键可不受影响被弱氧化剂氧化：醛可被弱氧化剂氧化, 酮不能。

弱氧化剂,A.CuSO4溶液； B.酒石酸钾钠+NaOH溶液(使用前等体积混合),AgNO3的氨溶液,斐林（Fehling ）试剂：,托伦（Tollens）试剂：,,①与托伦试剂试剂反应（所有醛均可反应）,②与斐林试剂反应（不能与芳香醛反应）,(2)酮的氧化（P274 了解） 酮不被托伦试剂和斐林试剂氧化，所以，上述两试剂可作为区别醛和酮的鉴别反应鉴别：,（1）羰基还原成亚甲基 克莱门森还原法——用强烈的还原剂，如与锌汞齐和浓HCl一起回流，能使醛、酮羰基变成亚甲基，生成烃类适用于对酸稳定的化合物）,2.还原反应,,乌尔夫-凯惜钠-黄鸣龙还原法——将对酸不稳定的化合物的羰基还原成亚甲基2）羰基还原成醇羟基,在催化剂铂Pt、钯Pd或镍Ni的催化下，醛和酮加H还原分别生成伯醇和仲醇1）羰基加氢还原成羟基,,分子中有其它不饱和官能团(如 ， ，NO2（还原成－NH2）， 等)时，在此反应条件下都可被还原2）麦尔外因-彭杜尔夫还原,在异丙醇溶液中用异丙醇铝还原羰基，分子中其它不饱和基团不受影响该反应是欧芬脑尔氧化的逆反应 3）用金属氢化物还原,试剂：LiAlH4、NaBH4 （分子中的重键可不被还原）,改正：P276,LiAlH4极易水解，反应要在无水条件下进行。

NaBH4不易与水、质子性溶剂作用，使用比较方便，但其还原能力比LiAlH4弱4）不对称合成简介（不要求）,（3）酮的双分子还原,单分子还原剂：Na（C2H5OH），Fe(CH3COOH),,双分子还原：用镁、镁汞齐或铝汞齐在非质子溶剂(如苯)中反应，产物为邻二醇可发生频哪醇重排双分子还原过程：见P280（了解） 知道：自由基反应,（4）康尼查罗反应（又称：歧化反应）,反应物：无α-H的醛 催化剂：浓碱 一分子醛被还原成醇，另一分子醛被氧化成酸反应机理（以苯甲醛为例）了解,甲醛与其它无a-H的醛进行歧化反应，由于甲醛的醛基最活泼，总是先被OH- 进攻而成为氢的供给体，它本身被氧化成甲酸，而另一醛则被还原成醇记）,季戊四醇制备：羟醛缩合和交叉康尼查罗反应四）其它反应 1．魏悌希(Witting)反应,,磷叶立德是三苯基膦与卤代烃作用生成季磷盐，季磷盐在强碱(如正丁基锂、苯基锂、乙醇钠等)作用下，除去与磷相连碳上的氢生成的磷叶立德具有内 盐结构叶立德”亦称为魏悌希(Witting)试剂例如：,,制备魏悌希试剂所用的卤烃，可以是甲基卤烃、伯、仲卤烃，但不能用叔卤烃，因为叔卤烃上无α-H在卤烃分子中可以含有 、 、 ，但不能是乙烯型卤烃。

2．达尔森反应 在强碱（如醇钠、氨基钠等）存在下，醛、酮与a-卤代酸酯反应，生成a，b-环氧酸酯例如：,,3．安息香缩合反应 芳醛在氰离子(CN—)催化下反应，缩合生成α-羟基酮机理：,,,,4．醛的聚合反应 甲醛、乙醛等低级醛的羰基可自身加成，打开碳氧双键，聚合成三聚体或多聚体但低级醛的三聚体在酸中也不稳定，遇热即分解成单体四、醛、酮的制备 (一)官能团转化法（已讲） 1．醇的氧化 伯醇用选择性氧化剂可制得醛（若用Na2Cr2O7，H2SO4等，则需控制条件），仲醇用KMnO4等氧化剂氧化，可制得酮邻二醇用HIO4或Pb(OAc)2氧化亦可得到醛、酮，某些邻二醇的Pinacol重排亦可得到叔烷基取代的酮 2．由。