【有机化学基础】烃的衍生物-醛 酮|零基础知识点讲解！
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羰基的物理性质
沸点
羰基具有偶极矩，增加了分子间的吸引力，沸点比相应相对分子质量的烷烃高，但比醇低。
水溶性
醛酮的氧原子可以与水形成氢键，因此低级醛酮能与水混溶。
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羰基的化学性质
由于氧的强吸电子性，碳原子上易发生亲核加成反应。其他常见化学反应包括：亲核还原反应，羟醛缩合反应等。
亲核加成反应
（1）反应机理
反应过程中，一般是亲核试剂中带负电荷的部分（即亲核部分）先进攻底物中不饱和化学键带部分正电荷一端原子，并与之成键，π键断开形成另一端原子的负离子中间体，然后试剂中的亲电部分与负离子中间体结合，形成亲核加成产物。
最有代表性的反应是醛或酮的羰基与格氏试剂加成的反应：RC=O + R'MgCl → RR'C-OMgCl，再水解得醇，这是合成醇的良好办法。在羰基中，O稍显电负性；在格氏试剂中，C-Mg相连，Mg稍显电正性，C是亲核部位。于是格式试剂的亲核碳进攻亲电的羰基碳，双键打开，新的C-C键形成。
羰基可与碳为中心原子的亲核试剂加成，如格氏试剂、HCN、炔化钠。
羰基还可与氮为中心原子的亲核试剂的加成，如氨及其衍生物。
羰基还与氧为中心原子的亲核试剂的加成，如H2O、ROH等。
（2）反应应用——增长碳链
利用亲核加成反应增长碳链。
格氏试剂是含卤化镁的有机金属化合物，是一类亲核试剂，在有机合成中应用十分广泛。
格氏试剂可以合成氘代烃；格氏试剂与醛、酮、酯、环氧烷发生亲核加成反应成相应的醇；反应若生成二级醇，还可以氧化成酮，再继续与格氏试剂反应生成三级醇。格氏试剂与二氧化碳作用可制备多一个碳的羧酸。
α-活泼氢引起的反应
与官能团直接相连的碳叫α-碳，而α-碳上的氢即α-氢。α-氢的活性受与之直接相连的官能团或取代基的影响，通常会表现出特殊的反应活性，及比其他的氢的活性大，比较容易发生化学反应的特性和反应。
含有α-H的醛的存在下，在稀碱的存在下，可以互相结合生成β-羟醛基，受热后进而生成α、β-不饱和醛（有第二个α-H），通过羟醛缩合，在分子中形成了新的碳碳键，增长了碳链。
酮式、烯醇式的互变异构、醛酮的α-H卤代、卤仿反应、羟醛缩合反应等。
氧化和还原反应
（1）氧化反应
醛极易氧化，许多氧化剂都能将醛氧化成酸。脂肪醛比芳醛容易氧化。然而，将醛暴露在空气中，则是芳醛比脂肪醛容易氧化，这是因为用化学氧化剂氧化为离子型氧化反应。
酮遇一般氧化剂，抗拒氧化。酮遇强烈氧化剂，碳链断裂，形成酸。酮氧化时碳碳键断裂，一般生成混合物，意义不大，但是环酮氧化后可得单一化合物，在制备上有意义。
酮能发生一个特殊的氧化反应：拜耳-魏立格氧化，即酮类化合物被过酸氧化，与羰基直接相连的碳链断裂，插入一个氧形成酯的反应。
（2）还原反应
醛和酮在一定条件下经催化氧化可还原成醇，但需要注意：有些反应需要在加温、加压或有特殊催化剂才能进行；最常用的溶剂是醇；如羰基两侧的立体环境不同，催化剂通常从空阻小的一侧被吸附，顺型加氢。
其他反应
（1）Perkin反应
芳醛与含α-H的脂肪族酸酐，在相应的羧酸盐存在下共热，发生缩合生成α，β-不饱和酸，该反应称为Perkin反应。
（2）Mannich反应
含有α-H 的醛（酮），与甲醛和氨（或1°胺、2°胺）的盐酸盐之间发生的缩合反应，称为Mannich反应。
该反应的净结果是二甲氨甲基取代了α-H，故又称为氨甲基化反应，产物为β-氨基酮。
Mannich反应通常是在酸性溶液中进行，除醛、酮外，其他含α-H的化合物如酯、腈等也可发生该反应。
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有机化学基础 | 烃的衍生物—醛 酮
醛的定义
1．由烃基（或氢原子）与醛基相连而构成的化合物，
简写为RCHO
2．官能团：醛基,结构式（简写）：—CHO
3．通式：饱和一元醛的通式为CnH2nO或Cn H2n+1 CHO
自然界的许多植物中含有醛，其中有些具有特殊的香味，可作为植物香料使用。
乙醛的分子结构和物理性质
分子式 C2H4O
H O
| ll
结构式 H—C—C—H
|
H
结构简式 CH3CHO
官能团 —CHO
色 无色
味 刺激性气味
态 液体
密度（与水比较） 比水小
挥发性 易挥发
溶解性 能与水、乙醇等互溶
乙醛的化学性质：加成反应
1．催化加氢（还原反应）
乙醛蒸气和氢气的混合气体通过热的镍催化剂，发生催化加氢反应，得到乙醇。
CH3—CHO + H2 → CH3—CH2—OH
补充：①醛基催化加氢一定生成端醇；
②醛的催化加氢反应也是还原反应
（复习）乙醇氧化成乙醛：
2 CH3CH2OH + O2 — 催化剂，Δ→ 2 CH3CHO + 2 H2O
在醛基的碳氧双键中，由于氧原子的电负性较大，碳氧双键中的电子偏向氧原子，使氧原子带部分负电荷，碳原子带部分正电荷，从而使醛基具有较强的极性。
2．与 HCN 加成
醛基与极性分子加成时，极性分子中带正电荷的原子或原子团连接在醛基的氧原子上，
带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上（此类加成反应可用于增长碳链）
O OH
ll → I
CH3—C—H + H—CN CH3—CH—CN
2-羟基丙腈
3．羟醛缩合反应（常用的增长碳链的方法）
醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子（α-H）受羰基吸引电子作用的影响，具有一定的活泼性，分子内含有α-H的醛在一定条件下可以发生加成反应，生成β﹣羟基醛，该产物易失水，得到α、β ﹣不饱和醛。
OH
O I
ll + H—CH2CHO —→ CH3—C—CH2CHO
CH3—C—H I
H
CH3—CH=CHCHO +H2O ←——△———
↓↓↓ 羟醛缩合反应 ↓↓↓
乙醛的化学性质：氧化反应
1．银镜反应：
①银氨溶液的配制：
取1mL2％的 AgNO3溶液于洁净试管中，然后边振荡试管边逐滴滴入2％的稀氨水，至产生的沉淀恰好完全溶解，制得银氨溶液。
化学反应方程式为：
AgNO3 + NH3•H2O = AgOH↓ + NH4NO3
AgOH + 2 NH3•H2O = [Ag (NH3)2]OH + 2 H2O
（氢氧化二氨合银）
②向银氨溶液中滴入3滴乙醛，振荡后将试管放在热水浴中温热。观察实验现象。
化学方程式： CH3CHO + 2 [Ag(NH3)2]OH
—Δ→ 2 Ag↓ + CHgCOONH4 + 3 NH3 + H2O
离子方程式： CH3CHO + 2 [ Ag (NH3)2 ]+ + 2 OH-
银氨络合离子
—Δ→ 2 Ag↓+ CH3COO- + NH4+ + 3 NH3 + H2O
•该反应可以用来检验分子中是否存在醛基并可以确定醛基个数
•工业上可用银镜反应对玻璃涂银制镜和制保温瓶瓶胆。
2．与新制的 Cu (OH)2 反应：
【实验方案】
在试管里加入2 mL 10% NaOH 溶液，加入5滴5%CuSO4溶液，得到新制的 Cu(OH)2 ，振荡后加入0.5mL乙醛溶液，加热。观察实验现象。
【实验现象】
A→试管中溶液出现蓝色絮状沉淀，
C→试管中有砖红色沉淀产生。
【实验结论】
新制的 Cu (OH)2 是一种弱氧化剂，能使乙醛氧化。
该反应生成了砖红色 Cu2O 沉淀。
化学方程式：
2 NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4
蓝色
CH3CHO + 2 Cu(OH)2 + NaOH
—Δ→ CHCOONa + Cu2O ↓ + 3 H2O
砖红色
•该反应可以用来检验分子中是否存在醛基并可以确定醛基个数
•医院里，利用这一反应原理检查尿糖是否正常（检验葡萄糖的醛基）
醛类的两个特征反应及 —CHO 的检验
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特征反应 银镜反应
现象 产生光亮的银镜
注意事项 (1）试管内壁必须洁净。
(2）银氨溶液现用现配
(3）水浴加热，不可用酒精灯直接加热
(4）醛用量不宜太多，如乙醛一般滴3滴
(5）银镜可用稀硝酸浸泡洗涤除去
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特征反应 与新制的 Cu ( OH )2反应
现象 产生砖红色沉淀
注意事项 (1）新制的 Cu(OH)2 要现用现配
(2）配制新制的 Cu ( OH )2时，所用 NaOH 溶液
必须过量
(3）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
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可以检验含醛基的物质：醛类、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等还原糖
4．被强氧化剂氧化
(1）酸性 KMnO4溶液 —醛→ 紫红色变成无色
(2）酸性 K2Cr2O7溶液 —醛→ 橙色变成绿色
(3）可以使溴水褪色，但不能使溴的CCI4溶液褪色
5．燃烧（具有可燃性）
2 C2H4O + 5 O2 —点燃→ 4 CO2 + 4 H2O
常见的醛类：甲醛
甲醛俗名蚁醛，最简单的醛类物质，是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，易溶于水，质量分数为35%~40％的水溶液叫做福尔马林，具有防腐和杀菌能力，常作防腐杀菌剂（消毒、浸制标本）；制药（农药、消毒剂）,香料，染料；制造酚醛树脂、脈醛树脂、维纶等。
甲醛的银镜反应：
HCHO + 4 [Ag(NH3)2]OH
—Δ→ 4 Ag↓+（NH4）2CO3 + 6 NH3 + 2 H2O
甲醛与新制的Cu(OH)2反应：
HCHO + 4 Cu(OH)2 + 2 NaOH
—Δ→ Na2CO3 + 2 Cu2O↓ + 6 H2O
O
ll + H2 —催化剂，△→ CH3—OH
H—C—H
常见的醛类：苯甲醛
1．组成和结构：分子式：C6H7O
结构简式：PhCHO
2．物理性质：苯甲醛是最简单的芳香醛，俗称苦杏仁油，
是一种有苦杏仁气味的无色液体。
3．用途：苯甲醛是制造染料、香料及药物的重要原料
酮的定义
1．概念：羰基与两个烃基相连的化合物
2 . 官能团：酮羰基 ( —CO— )
3．酮结构可以表示为：R—CO—R＇
饱和一元酮的通式为： CnH2nO ( n>=3 )
4．分子中含相同碳原子数的饱和一元醛与饱和一元酮的分子式相同，结构不同，互为同分异构体。
最简单的酮：丙酮
1．丙酮的结构简式：CH3COCH3。
2．丙酮的性质：无色透明的液体，沸点56.2℃，易挥发，能与水、乙醇等互溶。
3．丙酮不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化。在催化剂存在的条件下，丙酮可以发生催化加氢反应，也能与氰化氢加成。
4．酮是重要的有机溶剂和化工原料。例如，丙酮可用作化学纤维、钢瓶储存乙快等的溶剂，还用于生产有机玻璃、农药和涂料等。
醛与酮的区别与联系
有关醛和酮的更多内容，我不在此一一阐述，
有兴趣的同学可以参考
《基础有机化学（第四版）（北京大学出版社）》
上册：
第5章 紫外光谱 红外光谱 核磁共振和质谱 /137
（二）红外光谱 P150
5.8 重要官能团的红外特征吸收 P155
5.8.7 醛、酮红外光谱的特征 P161
第10章 醛和酮加成反应（二） /451
10.1 醛、酮的分类 P451
10.2 醛、酮的命名 P452
10.2.1 醛、酮的系统命名 P452
10.2.2 醛的其他命名法 P452
10.2.3 酮的其他命名法 P453
10.3 醛、酮的结构和构象 P454
10.3.1 醛、酮的结构 P454
10.3.2 醛、酮的构象 P454
10.4 醛、酮的物理性质 P455
醛、酮的反应 P456
10.5 羰基的亲核加成 P457
10.5.1 总述 P457
10.5.2 与含碳亲核试剂的加成 P457
10.5.3 与含氮亲核试剂的加成 P462
10.5.4 与含氧亲核试剂的加成 P465
10.5.5 与含硫亲核试剂的加成 P469
10.6 α , β不饱和醛、酮的加成反应 P471
10.6.1 α , β-不饱和醛、酮加成反应的分类 P471
10.6.2 1,4﹣共轭加成的反应机理 P473
10.6.3 Michael 加成反应 P475
10.7 醛、酮α活泼氢的反应 P477
10.7.1 醛、酮 α - H 的活性 P477
10.7.2 醛、酮的烯醇化反应 P478
10.7.3 醛、酮 a - H 的卤化 P480
10.7.4 卤仿反应 P481
10.8 羟醛缩合反应 P482
10.8.1 定义和反应式 P482
10.8.2 羟醛缩合反应的机理 P482
10.8.3 羟醛缩合反应的分类 P484
10.9 醛、酮的重排反应 P490
10.9.1 Beckmann 重排 P490
10.9.2 Favorski 重排 P492
10.9.3 二苯乙醇酸重排 P492
10.9.4 Baeyer - Villiger 氧化重排 P493
10.10 醛、酮的氧化 P494
10.10.1 醛的氧化 P494
10.10.2 酮的氧化 P496
10.11 羰基的还原 P497
10.11.1 将羰基还原成亚甲基的反应 P497
10.11.2 将羰基还原成 CHOH 的反应 P499
10.11.3 用活泼金属的单分子还原和双分子还原 P503
醛、酮的制备 P505
10.12 醛、酮的一般制备法 P505
10.12.1 用芳烃制备 P505
10.12.2 用烯烃、炔烃、醇制备 P506
10.12.3 用羧酸衍生物制备 P506
10.13 几个常用醛、酮的工业生产 P509
