第十三周有机化学教案第七章醛酮醌.docx
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第十三周有机化学教案第七章醛酮醌
教案(章、节备课)
学时:
4
章、节
第七章醛、酮、醌
教学目的和要求
1.掌握醛、酮的结构、分类、命名;
2.掌握醛、酮的主要化学性质;
3.掌握醛、酮的鉴别方法
教学
重点
难点
重点:
醛、酮的命名;醛、酮的主要化学性质和鉴别方法
难点:
醛、酮的主要化学性质及鉴定方法
教学进程(含章节教学内容、学时分配、教学方法、教学手段、辅助手段)
教学内容及学时分配:
醛和酮都是分子中含有羰基官能团(>C=O)的化合物,羰基与一个烃基相连的化合物称为醛,羰基同时与两个烃基相连的称为酮。
§醛和酮(学时)
§9.1.1醛、酮的结构
醛酮的官能团是羰基,所以要了解醛酮必须先了解羰基的结构。
羰基是用一个双键和氧相连的原子团(>C=O)。
§9.1.2分类
醛酮
§9.1.3醛酮的命名
1.普通命名法
2.系统命名法
选择含有羰基的最长碳链为主链,支链视为取代基,从靠近羰基的一端开始编号。
取代基的位次、数目及名称写在醛酮名称前面,并注明酮分子中羰基的位置。
例如:
编号时碳原子的位置可以用阿拉伯数字,也可用希腊字母表示。
例如:
§9.1.4醛、酮的化学性质
亲核加成反应和α-H的反应是醛、酮的两类主要化学性质。
醛、酮的反应与结构关系一般描述如下:
一、亲核加成反应
1.与氢氰酸的加成反应
反应范围:
醛、脂肪族甲基酮。
催化剂:
碱性溶液。
该反应在有机合成上是增长碳链的一个方法。
ArCOR和ArCOAr难反应。
α-羟基腈是很有用的中间体,它可转变为多种化合物,例如:
2.与饱和亚硫酸氢钠(40%)的加成反应
产物α-羟基磺酸盐为白色结晶,不溶于乙醚,溶于水,不溶于饱和的亚硫酸氢钠溶液中,容易分离出来;与酸或碱共热,又可得原来的醛、酮。
故此反应可用以鉴别和提纯醛、酮。
用与制备羟基腈,是避免使用挥发性的剧毒物HCN而合成羟基腈的好方法。
例如:
3.与醇的加成反应
也可以在分子内形成缩醛。
缩醛(酮)比半缩醛(酮)稳定,并且有醚的结构,它易在稀H+下分解,重新转变为醛(酮)和醇。
醛较易形成缩醛,酮在一般条件下形成缩酮较困难,用12二醇或13-二醇则易生成缩酮。
反应的应用:
有机合成中常利用缩醛的生成和水解来保护醛基。
例1:
必须要先把醛基保护起来后再氧化
4.与氨及其衍生物的加成反应
醛、酮能与氨及其衍生物的反应生成一系列的化合物。
醛、酮与氨或伯胺反应生成亚胺(希夫碱),亚胺不稳定,故不作要求。
醛、酮与芳胺反应生成的亚胺(希夫碱)较稳定,但在有机合成上无重要意义,故也不作要求。
醛、酮与有α-H的仲胺反应生成烯胺,烯胺在有机合成上是个重要的中间体。
醛、酮与氨的衍生物反应,其产物均为固体且各有其特点,是有实用价值的反应。
如乙醛肟的熔点为47℃,环己酮肟的熔点为90℃。
上述反应的特点:
反应现象明显(产物为固体,具有固定的晶形和熔点),常用来分离、提纯和鉴别醛酮。
2,4-二硝基苯肼与醛酮加成反应的现象非常明显,故常用来检验羰基,称为羰基试剂。
5.与格式试剂的加成反应
醛和酮均可发生此反应,式中R也可以是Ar。
加成物用稀酸处理,水解成醇,故该反应是制备结构复杂的醇的重要方法。
此反应是可逆的,也是增长碳链的反应。
二、还原反应
利用不同的条件,不同的试剂可将醛、酮还原成不同的产物(如:
醇、烃或胺)。
(一)还原成醇()
1.催化加氢(产率高,90~100%)
金属催化剂:
Ni、Cu、Pt、Pd等
例如:
如要保留双键而只还原羰基,则应选用金属氢化物为还原剂。
2.用还原剂(金属氢化物如:
LiAlH4、NaBH4、异丙醇铝等)还原
(1)LiAlH4还原
LiAlH4是强还原剂,但①选择性差,除不还原C=C、C≡C外,其它不饱和键都可被其还原(见P354附录之表1);②不稳定,遇水剧烈反应,通常只能在无水醚或THF中使用。
(2)NaBH4还原
NaBH4还原的特点:
1°选择性强(只还原醛、酮、酰卤中的羰基,不还原其它基团。
2°稳定(不受水、醇的影响,可在水或醇中使用)。
3.异丙醇铝——异丙醇还原法(麦尔外因-庞道夫MeerWein-Ponndorf还原法)
反应的专一性高,只还原羰基。
其逆反应称为奥彭欧尔(Oppenauer)氧化反应。
三、氧化反应
醛、酮在氧化反应中有较大的差别,醛比酮容易被氧化,弱的氧化剂即可将醛氧化为羧酸。
托伦斯试剂是弱氧化剂,只氧化醛,不氧化酮和C=C,反应中有明显的颜色变化或有沉淀生成,故可用来区别醛和酮。
酮难被氧化,使用强氧化剂(如重铬酸钾和浓硫酸)氧化酮,则发生碳链的断裂而生成复杂的氧化产物。
只有个别实例,如环己酮氧化成己二酸等具有合成意义。
酮被过氧酸氧化则生成酯:
用过氧酸是酮氧化,不影响其碳干,有合成价值。
这个反应称为拜尔-维利格(Baeyer-Villiger)反应。
四、歧化反应——坎尼扎罗(Cannizzaro)反应
没有α-H的醛在浓碱的作用下发生自身氧化还原(歧化)反应——分子间的氧化还原反应,生成等摩尔的醇和酸的反应称为康尼查罗反应。
交叉歧化反应:
甲醛与另一种无α-H的醛在强的浓碱催化下加热,主要反应是甲醛被氧化而另一种醛被还原:
这类反应称为“交叉”坎尼扎罗反应,是制备ArCH2OH型醇的有效手段。
五、α-H的反应
醛、酮分子中由于羰基的影响,α碳上的H变得活泼,具有酸性,所以带有α-H的醛、酮具有如下的性质:
α-H的卤代反应和卤仿反应
(1)卤代反应
醛、酮的α-H易被卤素取代生成α-卤代醛、酮,特别是在碱溶液中,反应能很顺利的进行。
例如:
(2)卤仿反应
含有α-甲基的醛酮在碱溶液中与卤素反应,则生成卤仿。
若X2用Cl2则得到CHCl3(氯仿)液体
若X2用Br2则得到CHBr3(溴仿)液体
若X2用I2则得到CHI3(碘仿)黄色固体称其为碘仿反应。
碘仿反应的范围:
具有结构的醛、酮和具有结构的醇。
因NaOX也是一种氧化剂,能将α-甲基醇氧化为α-甲基酮。
碘仿为浅黄色晶体,现象明显,故常用来鉴定上述反应范围的化合物。
3.羟醛缩合反应
(1)有α-H的醛在稀碱(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用,生成β-羟基醛,故称为羟醛缩合(或醇醛缩合)反应。
通过羟醛缩合,在分子中形成新的碳碳键,增长了碳链。
(2)交叉羟醛缩合反应
若用两种不同的有α-H的醛进行羟醛缩合,则可能发生交错缩合,最少生成四种产物。
例如:
若选用一种无α-H的醛和一种α-H的醛进行交错羟醛缩合,则有合成价值。
酮的α-H的缩合困难,一般较难进行。
教法:
启发、互动教学,培养自主学习能力
1.通过设问、启发来引导学生深入思考、激发兴趣
2.通过讲授、讨论解决问题
3.“教、学、做”相结合
手段:
多媒体课件、板书、课堂练习
作业
书本上的作业:
(a,c,h,i)、(b,d,h)、(b,c)、、(a,c,e,g,h)
完成作业看参考书的相关内容
预习第八章羧酸及其衍生物
主要
参考资料
•《有机化学》范望喜,张爱东主编华中师范大学出版社,2007
•《有机化学》汪小兰主编(第四版)高等教育出版社,2010
•《有机化学》王积涛主编(第二版)南开大学出版社,2009
•《有机化学》胡红纹主编(第三版)高等教育出版社,2006
•《有机化学》邢其毅主编(第三版)高等教育出版社,2005
备注
本章虽热只讲解醛与酮的命名、性质和鉴定,但是由于醛、酮的化学性质都很活泼,性质涉及到加成、氧化与还原、歧化反应等几个类别,还要区别与之前学过的醇酚醚的性质,因此加强课堂的练习和课后的练习非常的重要,是本书最难记忆的章节。
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- 第十三 有机化学 教案 第七 章醛酮醌