- recall the reactions (reagents and conditions) by which aldehydes and ketones can be produced: (a) the oxidation of primary alcohols using acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ and distillation to produce aldehydes (b) the oxidation of secondary alcohols using acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ and distillation to produce ketones
- describe: (a) the reduction of aldehydes and ketones using $\text{NaBH}_4$ or $\text{LiAlH}_4$ to produce alcohols (b) the reaction of aldehydes and ketones with $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ as catalyst, and heat to produce hydroxynitriles as exemplified by ethanal and propanone
- describe the mechanism of the nucleophilic addition reactions of hydrogen cyanide with aldehydes and ketones in 17.1.2(b)
- describe the use of 2,4-dinitrophenylhydrazine (2,4-DNPH reagent) to detect the presence of carbonyl compounds
- deduce the nature (aldehyde or ketone) of an unknown carbonyl compound from the results of simple tests (Fehling's and Tollens' reagents; ease of oxidation)
- deduce the presence of a $\text{CH}_3\text{CO}-$ group in an aldehyde or ketone, $\text{CH}_3\text{CO}-\text{R}$, from its reaction with alkaline $\text{I}_2(\text{aq})$ to form a yellow precipitate of tri-iodomethane and an ion, $\text{RCO}_2^-$
Carbonyl compounds · カルボニル化合物
A-Level Chemistry · A-Level 化学 · Topic 17 · トピック 17
8:03
カルボニル化合物
爪用リムーバーのボトルを開けると、鋭い香りがします。それがプロパノンです。あなたの体も毎日少量生成しています。全てが小さな官能基から来ています…
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17.1
Aldehydes and ketones · アルデヒドとケトン
Syllabus · シラバス
Source: Cambridge International syllabus · 出典: Cambridge International シラバス
Aldehydes and ketones are carbonyl compounds 羰基化合物 — they contain the C=O carbonyl 羰基 group.
- in an aldehyde 醛 the carbonyl carbon is on the end of the chain (it also carries an H), written $\text{–CHO}$.
- in a ketone 酮 the carbonyl carbon is in the middle, between two other carbons.
Making aldehydes and ketones
Both are made by the oxidation 氧化 of an alcohol 醇 with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or $\text{KMnO}_4$:
- a primary alcohol, with distillation 蒸馏, gives an aldehyde.
- a secondary alcohol gives a ketone.
Reactions
- reduction 还原 with $\text{NaBH}_4$ or $\text{LiAlH}_4$ turns a carbonyl compound back into an alcohol (an aldehyde gives a primary alcohol; a ketone gives a secondary alcohol).
- reaction with hydrogen cyanide 氰化氢 ($\text{HCN}$), with $\text{KCN}$ as catalyst and heat, adds $\text{H}$ and $\text{CN}$ across the C=O to make a hydroxynitrile 羟基腈. This adds one carbon to the chain.
The mechanism: nucleophilic addition
The reaction with $\text{HCN}$ is a nucleophilic addition 亲核加成. The carbonyl carbon is slightly positive (oxygen pulls the electrons away). So:
- the $\text{CN}^-$ ion (a nucleophile) attacks the slightly positive carbon.
- this breaks the C=O double bond, leaving a negative oxygen ($\text{O}^-$).
- the $\text{O}^-$ takes an $\text{H}^+$ (from $\text{HCN}$) to finish the hydroxynitrile.
アルデヒドとケトンはカルボニル化合物です——それらは C=O カルボニル基を含んでいます。
- アルデヒドでは、カルボニル炭素が鎖の端にあります(Hも持っています)、$\text{–CHO}$ と書きます。
- ケトンでは、カルボニル炭素が真ん中にあり、他の2つの炭素の間にあります。


アルデヒドとケトンの合成
どちらも、酸性の $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ または $\text{KMnO}_4$ によるアルコールの酸化によって作られます:
- 第一級アルコールは、蒸留によりアルデヒドを与えます。
- 第二級アルコールはケトンを生成します。
反応
- $\text{NaBH}_4$ または $\text{LiAlH}_4$ による還元は、カルボニル化合物をアルコールに戻します(アルデヒドは第一級アルコールを、ケトンは第二級アルコールを与えます)。
- シアン化水素($\text{HCN}$)との反応で、$\text{KCN}$ を触媒として加熱すると、C=O に $\text{H}$ と $\text{CN}$ が付加してヒドロキシニトリルになります。これにより鎖に炭素が1つ増えます。
反応機構:求核付加
$\text{HCN}$ との反応は求核付加です。カルボニル炭素はわずかに正電荷を帯びています(酸素が電子を引き寄せます)。したがって:
- $\text{CN}^-$ イオン(求核剤)がわずかに正電荷の炭素を攻撃します。
- これにより C=O 二重結合が切断され、負の酸素($\text{O}^-$)が残ります。
- $\text{O}^-$ は $\text{H}^+$ ($\text{HCN}$ から)を取り込んでヒドロキシニトリルを完成させます。

Carbonyl compound lab · カルボニル化合物実験室
Sort carbonyl reactions by what they reveal. · 何を示すかによってカルボニル反応を分類せよ。
| English | 日本語 |
|---|---|
| aldehyde/ˈældɪhaɪd/ | アルデヒドが得られる |
| ketone/ˈketəʊn/ | ケトン |
| oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ | 酸化反応 |
| alcohol/ˈælkəhɒl/ | アルコール |
| distillation/dɪstɪˈleɪʃn/ | 蒸留 |
| reduction/rɪˈdʌkʃn/ | 還元 |
| hydrogen cyanide/ˈhaɪdrədʒn ˈsaɪənaɪd/ | シアン水素酸 |
| hydroxynitrile/haɪˈdrɒksɪnaɪtraɪl/ | ヒドロキシニトリル |
| nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ | 求核付加 |
| Fehling's reagent/ˈfeɪlɪŋz rɪˈeɪdʒənt/ | フェーリング試薬 |
| Tollens' reagent/ˈtəʊlənz rɪˈeɪdʒənt/ | ト伦ス試薬 |
| tri-iodomethane/traɪ ˈaɪədəʊmθeɪn/ | トリヨードメタン |
17.1
Tests for carbonyl compounds · カルボニル化合物のテスト
Detecting any carbonyl
Add 2,4-DNPH reagent (2,4-dinitrophenylhydrazine). An orange precipitate confirms that the compound is an aldehyde or a ketone.
Telling an aldehyde from a ketone
Aldehydes are easily oxidised to carboxylic acids, but ketones are not. Two tests use this difference:
| Test | Aldehyde | Ketone |
|---|---|---|
| Fehling's reagent 斐林试剂 (blue solution) | turns to a brick-red precipitate | no change |
| Tollens' reagent 托伦试剂 (colourless) | gives a silver mirror | no change |
The iodoform test
If the compound has the $\text{CH}_3\text{CO}-$ group, warming it with alkaline aqueous iodine gives a pale yellow precipitate of tri-iodomethane 三碘甲烷 ($\text{CHI}_3$) and the ion $\text{RCO}_2^-$.
Worked example. A liquid gives an orange precipitate with 2,4-DNPH, gives no silver mirror with Tollens' reagent, and gives a yellow precipitate with alkaline aqueous iodine. Identify it. Take the tests one at a time, using each for exactly what it proves. The orange precipitate with 2,4-DNPH proves a carbonyl group is present - an aldehyde or a ketone, nothing else. No silver mirror with Tollens' rules out an aldehyde, so it must be a ketone. The yellow precipitate in the iodoform test proves a $\text{CH}_3\text{CO}-$ group next to the carbonyl. The simplest compound satisfying all three is propanone, $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. Keep the roles straight: 2,4-DNPH finds any carbonyl, Tollens' separates aldehyde from ketone, and iodoform detects the methyl group beside the C=O.
任意のカルボニルの検出
2,4-DNPH試薬(2,4-ジニトロフェニルヒドラジン)を加えます。オレンジ色の沈殿は、その化合物がアルデヒドまたはケトンであることを確認します。
アルデヒドとケトンの識別
アルデヒドはカルボン酸へ容易に酸化されますが、ケトンはそうではありません。この違いを用いた2つのテストがあります:
| 試験 | アルデヒド | ケトン |
|---|---|---|
| フェリング試薬(青色溶液) | レンガ赤色の沈殿になる | 変化なし |
| テロアス試薬(無色) | 銀鏡を作る | 変化なし |


イオドーホルム試験
化合物が $\text{CH}_3\text{CO}-$ 基を持っている場合、塩基性の水溶性ヨウ素と温めると、淡黄色のヨードホルム($\text{CHI}_3$)沈殿とイオン $\text{RCO}_2^-$ が生成します。
** worked example.** 液体が2,4-DNPHと反応してオレンジ色の沈殿を生じ、Tollens試薬では銀鏡を生じず、アルカリ性ヨウ素水溶液で黄色の沈殿を生じた。これを同定せよ。各試験を順に行い、それぞれの試験が証明する内容进行きonlyに用いること。2,4-DNPHとの橙色沈殿はカルボニル基の存在を示す——アルデヒドまたはケトン、それ以外ではない。Tollens試薬による銀鏡の生成なしはアルデヒドを除外するため、ケトンであることがわかる。ヨウ素ホルム試験における黄色沈殿は、カルボニルの隣に$\text{CH}_3\text{CO}-$基があることを示す。これら3つの条件を満たす最も単純な化合物はプロパノンであり、$\text{CH}_3\text{COCH}_3$である。役割を正しく理解しておく:2,4-DNPHはあらゆるカルボニルを検出し、Tollensはアルデヒドとケトンを区別し、ヨウ素ホルムはC=Oの隣のメチル基を検出する。
Carbonyl test lab · カルボニル試験実験室
Match observations to aldehydes and ketones. · 観測結果をアルデヒドとケトンに対応させなさい。
| English | 日本語 |
|---|---|
| carbonyl compound/ˈkɑːbənaɪl ˈkɒmpaʊnd/ | カルボニル化合物 |
| carbonyl/ˈkɑːbənaɪl/ | カルボニル |
17.1
Exam tips · 試験対策
- 2,4-DNPH gives an orange precipitate with any carbonyl — it tests for $\text{C}=\text{O}$.
- Tollens' (silver mirror) and Fehling's (brick-red) are positive for aldehydes only — this is how you tell aldehydes from ketones.
- Nucleophilic addition of HCN adds one carbon (→ hydroxynitrile); show the curly arrows.
- The iodoform (tri-iodomethane) test is positive for $\text{CH}_3\text{CO}-$ groups.
- 2,4-DNPHはあらゆるカルボニルと橙色沈殿を生じる——$\text{C}=\text{O}$を検出するための試験である。
- Tollens(銀鏡)およびFehling(レンガ赤)はアルデヒドのみで陽性となる——これがアルデヒドとケトンを区別する方法である。
- HCNの求核付加により炭素が1つ増える(→ハイドロキシアシルトリン)、その際カール矢印を示すこと。
- **ヨウ素ホルム(トリヨードメタン)**試験は$\text{CH}_3\text{CO}-$基に対して陽性となる。
Interactive lessons on this topic · このトピックのインタラクティブ授業
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