- 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, $\text{RCO}_2^-$
羰基化合物
A-Level 化学 · 第 17 主题
17.1
醛与酮
大纲
来源:剑桥国际大纲
醛和酮是羰基化合物(carbonyl compounds)——它们含有 C=O 羰基(carbonyl)基团。
- 在一个醛(aldehyde)中,羰基碳在链的末端(它还带一个 H),写成 $\text{–CHO}$。
- 在一个酮(ketone)中,羰基碳在中间,处于另外两个碳之间。
制备醛和酮
两者都由用酸化 $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ 或 $\text{KMnO}_4$ 对一个醇(alcohol)的氧化(oxidation)制得:
- 一个伯醇,带蒸馏(distillation),给出一个醛。
- 一个仲醇给出一个酮。
反应
- 用 $\text{NaBH}_4$ 或 $\text{LiAlH}_4$ 还原(reduction)把一个羰基化合物变回一个醇(一个醛给出一个伯醇;一个酮给出一个仲醇)。
- 与氰化氢(hydrogen cyanide,$\text{HCN}$)的反应,用 $\text{KCN}$ 作催化剂并加热,把 $\text{H}$ 和 $\text{CN}$ 加到 C=O 上,生成一个羟基腈(hydroxynitrile)。这给链加一个碳。
机理:亲核加成
与 $\text{HCN}$ 的反应是一个亲核加成(nucleophilic addition)。羰基碳略带正电(氧把电子拉走)。所以:
- $\text{CN}^-$ 离子(一个亲核试剂)进攻略带正电的碳。
- 这断裂 C=O 双键,留下一个带负电的氧($\text{O}^-$)。
- $\text{O}^-$ 从($\text{HCN}$)取一个 $\text{H}^+$ 完成羟基腈。
探索
Carbonyl compound lab
Sort carbonyl reactions by what they reveal.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| carbonyl compound | 羰基化合物 | tāng jī huà hé wù |
| carbonyl | 羰基 | tāng jī |
| aldehyde | 醛 | quán |
| ketone | 酮 | tóng |
| oxidation | 氧化 | yǎng huà |
| alcohol | 醇 | chún |
| distillation | 蒸馏 | zhēng liú |
| reduction | 还原 | huán yuán |
| hydrogen cyanide | 氰化氢 | qíng huà qīng |
| hydroxynitrile | 羟基腈 | qiǎng jī jīng |
| nucleophilic addition | 亲核加成 | qīn hé jiā chéng |
17.1
羰基化合物的检验
检测任何羰基
加 2,4-DNPH 试剂(2,4-二硝基苯肼)。一个橙色沉淀确认这个化合物是一个醛或一个酮。
区分醛和酮
醛容易被氧化成羧酸,但酮不会。两个检验利用这个差异:
| 检验 | 醛 | 酮 |
|---|---|---|
| 斐林试剂(Fehling's reagent,蓝色溶液) | 变成一个砖红色沉淀 | 无变化 |
| 托伦试剂(Tollens' reagent,无色) | 给出一面银镜 | 无变化 |
碘仿检验
如果化合物有 $\text{CH}_3\text{CO}-$ 基团,把它与碱性水合碘一起加热给出一个三碘甲烷(tri-iodomethane,$\text{CHI}_3$)的浅黄色沉淀和离子 $\text{RCO}_2^-$。
例题。 一种液体与 2,4-DNPH 生成橙色沉淀,与托伦试剂不产生银镜,与碱性碘水生成黄色沉淀。鉴定它是什么。逐个来看这些检验,每个检验只用来证明它能证明的东西。与 2,4-DNPH 生成橙色沉淀证明存在羰基 - 也就是醛或酮,不会是别的。与托伦试剂不产生银镜排除了醛,所以它一定是酮。碘仿反应生成黄色沉淀证明羰基旁边有一个 $\text{CH}_3\text{CO}-$ 基团。同时满足这三点的最简单化合物是丙酮 $\text{CH}_3\text{COCH}_3$。要把各自的作用分清:2,4-DNPH 找出任何羰基,托伦试剂区分醛和酮,碘仿检出 C=O 旁边的甲基。
探索
Carbonyl test lab
Match observations to aldehydes and ketones.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Fehling's reagent | 斐林试剂 | fěi lín shì jì |
| Tollens' reagent | 托伦试剂 | tuō lún shì jì |
| tri-iodomethane | 三碘甲烷 | sān diǎn jiǎ wán |
17.1
考试技巧
- 2,4-DNPH 与任何羰基给出一个橙色沉淀——它检验 $\text{C}=\text{O}$。
- 托伦(银镜)和斐林(砖红色)只对醛呈阳性——这是你区分醛和酮的方法。
- HCN 的亲核加成加一个碳(→ 羟基腈);显示弯箭头。
- **碘仿(三碘甲烷)**检验对 $\text{CH}_3\text{CO}-$ 基团呈阳性。
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