【48812】有机化学根底讲座:羰基化合物主要性质介绍

来源:一水硫酸镁   更新时间: 2024-08-04 【关闭
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  羰基中的碳原子还有两个键能够适用于衔接其他原子。假如其 中的一个键和一个氢原子衔接,构成H—C=O,含有这种结合的 化合物统称为醛类。

  最简略的醛类是羰基中碳原子剩余的两个键都和氢原子衔接。这样构成的分子是:

  这种化合物叫做甲醛。把这个分子和甲醇分子比较,能够精确的看出:甲醇分子减去两个氢原子便是甲醛。任何一种醛类都能够由醇类减去两个氢原子而成。也便是说,醇类经过脱氢效果便得到醛类。

  一氧化碳和氢在加压加热情况下经催化剂四羰基钴 [Co(CO)4]2的效果和烯烃产生一种特别的加成反响,生成比质料烯烃多一个碳的醛。

  芳香烃与酰氯或酸酐(羧酸羰基上的羟基被氯转化的生成物叫酰氯,两分子羧酸脱水的生成物叫做酸酐)在无水三氯化铝的 催化下产生芳环的傅氏酰基化反响。这是制备芳香酮的一个重要 办法,叫做傅氏酰基化反响。

  例如,苯(用过量的苯作溶剂)与 苯甲酰氯在无水三氯化铝的效果下生成二苯甲酮,苯与醋酸酐在 无水三氯化铝的效果下生成苯乙酮:

  当芳环上引进一个羰基后,因为羰基对苯环的致钝效果,再不能引进第二个羰基,所以产品比较单一,易于别离提纯,这是与傅氏烷基化反响不一样的。

  醛和酮均以羰基为根本特征官能团,所以醛和酮具有一般羰基的共性。但醛分子中的羰基衔接着一个体积最小且易被氧化的 氢原子,所以醛又具有了一般酮所不具有的特性,杰出地表现在醛的羰基活性一般比酮的大,醛很简单被氧化,而酮对氧化剂则很安稳。

  羰基的碳氧双键也是由一个σ键和一个π键所组成,是一个不饱和基团,醛酮应与烯烃类似,也能够产生加成反响。烯烃的加成反响是亲电加成,而醛酮的加成是亲核加成。这是因为氧的电负性很强,羰基的π电子云倾向于氧原子方面,使π轨迹产生变形即羰基产生了极化,成果使碳原子带有部分正电荷, 氧原子带有部分负电荷:

  带负电荷的氧要比正电荷的碳较为安稳,所以醛酮产生加成反响时,总是带有部分正电荷的羰基碳原子遭受进攻(亲核),也 便是说加成试剂的带负电性的部分首要加到羰基碳原子上,然后 带正电性的部分加到羰基的氧原子上。

  参加少数的碱能大大加快反响的进行,少数强酸的存在则按捺反响的进行。因为HCN是一般酸,碱的参加,使CN-浓度添加, 而强酸则能按捺HCN的离解。这也阐明HCN的加成,是起始于 CN-对羰基碳原子的进攻:

  格氏试剂能够与醛及酮顺畅地产生加成反响,加成物经水解后得到醇。格氏试剂与甲醛加成得到榜首醇,醇,与酮加成得到第三醇:

  与烯烃类似,醛和酮的加氢反响也不能自发地进行,必须在催化剂的存鄙人,方能与氢气产生加成效果。醛生成榜首醇,酮 生成第二醇,常用的催化剂有镍及铂、钯等。

  醛和酮能够被新生态氢(如金属与酸效果,或金属与醇效果时所释放出原状况的氢)所复原(烯烃则不能),生成相应的醇。

  四氢铝锂(LiAlH4)是近年发现的一个强有力的复原剂,它 能顺畅地把醛酮以致羧酸复原为相应的醇。四氢铝锂分子中的四个氢均可被使用。

  醛和酮不只可被复原为相应的醇,如采取了特别的复原办法, 甚至能被复原为烃,即醛或酮分子的羰基被复原为亚甲基(

  例如,用锌汞齐和盐酸硅使酮的羰基复原为亚甲基,这样的解决办法叫克莱门森复原。分-苯甲酰丙酸经克莱门森复原为苯代正丁酸,便是一个实例:

  醛和酮能与氨的衍生物,如羟氨(H2NOH)、苯肼 (C6H5NHNH2)等相缩合生成肟或苯腙。首要是羟氨或苯胼对醛酮的羰基进行加成,生成一个不稳的中心加成物,后者随即脱水, 即生成肟或腙。

  肟和腙大多是固体,易于结晶,具有固定的熔点,常用以鉴 别醛和酮。上述反响也叫做贝克曼重排反响。

  与不饱和基团直接相连的碳原子叫做α-碳原子,α-碳原子上 的氢具有杰出的活性,这是一个遍及的规则。醛酮的α-氢因为受附近羰基的影响而具有杰出的活性,能够产生一些有含义的反响。

  醛酮的α-氢简单直接被卤素所替代,生成α-卤代醛酮。 丙酮与氯效果,丙酮的α-氢能够逐渐被替代,生成一氯或多 氯代丙酮。

  苯乙酮与溴效果,则溴替代α-氢,生成α-溴代苯乙酮。α- 卤代的羰基化合物都具有催泪效果。

  次卤酸盐(NaOX)与丙酮效果,产生卤仿(HCX3),这个反 应叫做卤仿反响。

  卤仿反响大概是两步进行,首要是一个α-甲基的彻底卤代, 生成α-三卤代丙酮,后者随即与榜首步所产生的碱分解为卤仿和 醋酸钠:

  在稀碱的效果下,一个分子酸的α-氢能对另一个分子醛的羰基产生加成效果,生成3-羟基醛,这个反响叫做羟醛缩合反响。 例如乙醛在稀碱的效果下,两分子相缩合,生成3-羟基丁醛:

  首要是醛和一个分子醇相加成,生成不安稳的半缩醛,半缩醛在酸的效果下进一步与第二分子醇脱水,生成安稳的缩醛。

  ),一般说来两个羟基连 在同一个碳原子上是不安稳的,易脱水成为相应的羰基化合物。

  所以胞二醇又能够被看作是醛酮的水合物。缩醛对碱安稳, 在酸的效果下易被水解为本来的醛和醇。因而在有机组成上常用 以维护醛基,避免在组成进程中醛基遭受碱或氧化剂的损坏。

  不含有α-氢的醛在浓碱的效果下能够产生歧化反响,即两分子醛之中一分子醛被氧化为酸,另一分子醛则被复原为醇,这个反 应又叫做康尼扎罗反响。

  在两种不同的没有α-氢的醛分子之间也能进行这类歧化反响,这叫做穿插的康尼扎罗反响。

  )中的碳以双键与氧相连,其他的还有一个碳氢键,醛简单被氧化,具有杰出的复原性,这是酮不具有的。醛能够被一些弱氧化剂氧化。醛与斐林试剂或托论试剂加热,醛被氧化为相应的酸,斐林试剂则被复原分出红棕色的堆积, 托伦试剂则被复原分出金属银,分出的银堆积于试管壁成为银镜, 所以又称银镜实验。

  因为酮与斐林试剂和托伦试剂不产生反响,所以这两种试剂在实验中常被用来差异醛。

  酮虽不被弱氧化剂氧化,但可被强氧化剂所氧化,产生碳链 的开裂,生成小分子的羧酸。

  因为不对称酮的氧化产品是一系列的混合物,所以短少有用含义。但对称的酮氧化产品单一,所以有有用含义。如

  甲醛是无色气体,具有着激烈的剌激气味,易溶于水,40%甲醛的水溶液(内含8%甲醇)俗称,有消毒和凝结蛋白的效果, 可用作消毒剂和保存生物标本。甲醛能够出产酚醛树脂和聚甲醛。

  乌洛托品是一个色结晶,熔点263°C,可用作尿道消毒剂。与浓硝酸效果,生成有名的炸药,俗称黑索金:

  苯酚与甲醛的水溶液在碱的效果下加热,经过加成、缩合等 一系列杂乱的反响进程,生成具有网状结构的巨大分子,称为苯酚甲醛树脂,经加工成电木,很多用来制作电气绝缘材料。

  甲醛的羰基特别生动,能够产生聚合效果,生成聚合程度不同的聚合物。经长时间放置或在酸的效果下即分出不溶于水的多聚甲醛。多聚甲醛经加热又能解聚为甲醛。所以常把甲醛转变为多聚甲醛,以便于储存和运送。甲醛的水溶液在酸的效果下加热蒸馏,生成环状的三聚甲醛。

  近年发现甲醛的两个氢原子假如被两个氯原子所替代,那么得到的是光气。光气和甲醛不同,它具有悦人的香味。

  将乙烯和空气(或氧气)通入氯化钯、氯化铜和稀盐酸溶液, 乙烯在氯化钯效果下直接被氧化为乙醛。

  乙醛是无色有冲鼻气味的液体,沸点21°C,可与水混溶。乙 醛很多用以出产乙酸、丁醇、辛醇以及用作其他有机组成的质料。

  乙醛是一种沸点十分低的液体。可是,假如用强酸来坤理乙 醛,乙醛的分子便三个连在一起,构成一个环。这种环状合物叫做三聚乙醛。三聚乙醛的沸点是122°C,所以易于装瓶和运送。 只要用弱酸处理三聚乙醛,便会从头构成单个的乙醛分子,渐渐 加热,乙醛就变成气体而逸出。

  三氯乙酸分子中α-碳原子上有三个氯原子,因为氯原子强的 吸电子的效果,使得三氯乙醛能够生成安稳的水合物。

  苯甲醛为无色油状液体,有苦杏仁气味,因而俗称杏仁油, 是组成染料和香料的质料。

  苯甲醛与醋酸酐在醋酸钠(或醋酸钾)的存鄙人加热,生成 肉桂酸醇钠,它的产品是肉桂酸酐。