高中化学（情景导入+课前导读+知识解惑+课堂演练）第2章 第3节 醛和酮 糖类课件 鲁科版选修5.ppt

第3节醛和酮糖类 古时候 还没有玻璃镜子的时候 人们用的镜子是用银或者铜锡合金制成的 可是金属的镜子在空气里很快就会变暗 后来有人想到 在一块玻璃上放一张锡箔 上面浇上水银 水银能溶解锡 这样制成的液体会牢固地粘附在玻璃上而制得了玻璃镜 但是 把整块玻璃都涂上均匀的一层金属 要花整整一个月时间 科学家李比希提出了另外一种更好的方法 在玻璃上浇上一种特殊的溶液 这种溶液里会有银沉淀出来 银慢慢沉淀在玻璃上 半个小时光景 玻璃上就涂上了一层发亮的薄膜 同学们 你知道这种特殊溶液的成分吗 保温瓶的瓶胆和普通镜子的镜面上都有一层银 你知道是怎样镀上去的吗 今天你吃糖了吗 糖类物质都有甜味吗 糖精是糖吗 你能解释为什么在吃馒头或米饭时 多加咀嚼就会感到有甜味 已知葡萄糖的结构简式为 ch2 oh ch oh ch oh ch oh ch oh cho 根据你所学的知识 请你预测葡萄糖具有哪些化学性质 1 醛是 分别和氢原子和烃基或氢原子相连的化合物 即烃基和 相连的化合物 如乙醛 其官能团为 2 酮是 和烃基相连的化合物 官能团是 如丙酮 相同碳原子数的饱和一元醛和饱和一元酮互为 它们的通式为 3 糖类从结构上看是分子中含有两个或两个以上 的 或 以及在水解后生成多羟基 的有机化合物 糖类可分为 和 1 羰基醛基ch3cho2 羰基羰基同分异构体cnh2no3 羟基醛酮醛或酮单糖二糖多糖 4 1 甲醛是最简单的醛 分子式是 结构简式是 甲醛是烃的含氧衍生物中唯一呈气态的物质 具有强烈的刺激性气味 溶于水 因能使蛋白质凝固而广泛用作消毒剂 甲醛还可用于制造脲醛树脂 等 2 苯甲醛是最简单的芳香醛 结构简式是 苯甲醛是一种有杏仁气味的液体 工业上称其为 是制造染料 香料的重要中间体 3 乙醛是具有 气味的无色液体 分子式是c2h4o 结构简式是 溶于水 可由乙醇氧化而得 4 1 ch2ohcho易制镜 2 安息香醛 3 有刺激性ch3cho易 5 丙酮是最简单的酮 是具有特殊气味的无色 与水 并能溶解多种有机物 可用作 也是重要的有机合成原料 6 1 果糖和葡萄糖都是 二者互称 分子式都是 2 二糖是能水解生成 的糖类物质 常见的二糖有 和 它们的分子式 3 淀粉和纤维素都是重要的 它们的通式是 但它们分子里所包含的单糖单元 c6h10o5 的数目不同 n值 且它们的结构也不同 5 液体以任意比互溶溶剂6 1 单糖同分异构体c6h12o6 2 两分子单糖蔗糖麦芽糖c12h22o11 3 多糖 c6h10o5 n不同 7 醛 酮的加成反应 碳氧双键具有较强的 双键上的碳原子带部分 电荷 发生加成反应时 碳原子与试剂中带部分负电荷的基团结合 其反应式如下 hcn 碳链加长 另外 醛 酮还能与氨及氨的衍生物发生反应 反应后还能分子内脱水 答案 8 醛酮的氧化反应和还原反应 醛具有较强的 一些弱氧化剂如 悬浊液就能氧化醛 生成相应的 而酮比较稳定 只有很强的氧化剂才能将其氧化 这是因为醛的氧化只是 的转变 而酮的氧化还包含了 的断裂 1 银镜反应醛跟银氨溶液反应生成金属银的薄层附着在洁净的试管内壁 形成光亮的银镜 所以称为 乙醛发生银镜反应的化学方程式为 2 乙醛与新制cu oh 2悬浊液反应现象为 化学方程式为 3 乙醛与o2的反应方程式为2 o2 醛和酮中的 都可发生还原反应 产物为相应 答案 9 1 葡萄糖分子中有 个醛基和 个羟基 因此 葡萄糖可发生 和 发生银镜反应和与新制cu oh 2悬浊液反应的化学方程式分别为 2 二糖 分子中 含有醛基具有 性 蔗糖分子中不含 二者发生水解的产物不同 二者水解反应的化学方程式分别为 3 淀粉和纤维素都属于多糖 它们水解的产物均为 淀粉水解反应的化学方程式为 9 1 15银镜反应酯化反应ch2 oh ch oh 4cho 2 ag nh3 2 ohch2 oh ch oh 4coonh4 2ag 3nh3 h2och2 oh ch oh 4cho 2cu oh 2ch2 oh ch oh 4cooh cu2o 2h2o 2 麦芽糖还原醛基c12h22o h2o2c6h12o6麦芽糖葡萄糖 3 葡萄糖 c6h10o5 n nh2onc6h12o6 羰基 化合物的结构 命名及其分类 1 为羰基 含有羰基的化合物 如醛和酮被称为羰基化合物 醛的结构为 当r为h时 是最简单的醛 甲醛 酮的结构为 r与r 是烃基 可以相同也可以不同 说明 1 从结构上可以看出醛的羰基至少要与一个h原子相连 而酮的羰基只与烃基相连 正是由于两者结构上的相近和差异 使得两者在性质上会出现相似和不同 2 醛和酮是不同类别的有机物 含有相同数目碳原子的醛和酮可以是同分异构体 如 注意 异构类型 以c5h10o为例 ch3ch2ch2ch2cho 4 丙醛和丙酮是同分异构体 它们的结构式 2 醛和酮的命名 1 系统命名 选含有羰基的最长碳链为主链 编号从羰基离端部近的一端开始 如 由乙炔和乙醛组成的混合气体中 经测定其中碳元素的质量分数为72 则混合气体中氧元素的质量分数是 a 22 b 72 c 19 6 d 2 解析 分析它们的组成 乙醛可以写成c2h2 h2o 混合物就可以看成是 c2h2 和 h2o 两部分 由碳元素的质量分数为72 求得 c2h2 的质量分数为78 h2o 部分的质量分数为1 78 22 则其中含氧 22 19 6 答案 c点评 对于这类试题的解答 关键是关于找出各物质的组成特点 醛类和酮类的性质 1 在烃的衍生物中醛是一类极其重要的有机化合物 原因主要是醛中含有活泼的基团醛基 cho 它能被氧化为羧基 cooh 也能被还原为羟基 oh 它还能发生加成反应 所以醛是有机合成重要的原料或中间体 酮的反应活性虽比醛要小 但是依然是有机合成重要的原料 下面我们将分析羰基化合物的结构和性质的关系 掌握其内在的联系和规律 为后续有机合成的学习打下坚实的基础 1 饱和一元醛 酮的通式为cnh2no n 1 随相对分子质量增大而熔沸点逐渐升高 2 结构与性质的关系 注意 醛基比较活泼 还能发生加聚和缩聚反应 2 羰基的加成反应 羰基含有不饱和碳原子 可发生加成反应 能与醛 酮发生加成反应的试剂有氢氰酸 hcn 氨 nh3 及氨的衍生物 y nh2 醇 r oh 等 1 键的极性与加成连接的部位 见上图 羰基上的碳氧双键和碳碳双键一样 也是由一个 键和一个 键组成的 但由于羰基氧原子的电负性比碳原子大 电子云就不能对称地分布在碳和氧之间 而是靠近氧的一端 羰基双键上氧原子上带部分负电荷 碳原子上带部分正电荷 所以羰基具有较强的极性 当发生加成反应时 碳原子与加成试剂中带部分负电荷的基团结合 氧原子与加成试剂中带部分正电荷的基团结合 2 与氢氰酸的加成反应的应用 hcn加到醛 酮的羰基上 得到的产物叫做 羟基腈 或叫 氰醇 反应范围 醛 大多数甲基酮和少于8个碳原子的环酮可以反应 羟基腈是很有用的中间体 它可转变为多种化合物 注意 这个反应在有机合成上很有用处 是增长碳链的一个方法 而且羟基腈又是一类活泼化合物 便于转化为其他化合物 如 羟基腈可水解为 羟基酸 又如有机玻璃的单体 甲基丙烯酸甲酯 就是以丙酮为原料 通过上面的反应 进而转化得到的 醛基中的羰基 可与h2 hcn等加成反应 但不与br2发生加成反应 醛 酮能与氨的衍生物发生加成反应 反应的产物会发生分子内脱水反应 从总的结果来看 相当于在醛 酮和氨的衍生物的分子之间脱掉了一个 甲醛之所以有毒 就是因为它进入人体后 分子中的羰基与蛋白质分子中的氨基发生类似上述的转化反应 使蛋白质失去原有的生物活性 使人体中毒 甲醛能够防腐 也是基于这个原因 即甲醛使蛋白质变性 羰基还能与醇类加成 如乙醛与甲醇的加成 3 与格氏试剂的加成反应 金属有机化合物 金属有机化合物能与醛 酮发生加成反应 其加成产物在酸性条件下水解可生成醇 工业上 醛 酮与金属有机化合物的加成反应主要用于制取各类醇 1899年 法国里昂大学化学教授巴比尔 barbier 发现 镁在无水乙醚中与有机碘结合生成rmgi与醚的复合物 它可与各种试剂反应生成多种有机化合物 如烃类 醇类 酸类和酮类等 这使得卤代烃在有机合成中的桥梁作用进一步加强 格氏试剂和醛 酮的加成反应是醇的重要制备方法之一 反应中格氏试剂的r 带着电子从镁转移到羰基碳上 再转化可表示为 r 其他 4 羟醛缩合反应 受羰基吸电子作用的影响 醛 酮分子中的 h活泼性增强 在稀酸或稀碱的作用下 分子中含有 h的醛或酮会发生自身加成反应 两分子的醛 或酮 结合生成一分子 羟基醛 或一分子 羟基酮 由于加成产物的分子中既有羟基又有醛基 故这一反应称为羟醛缩合反应 或叫醇醛缩合 例如 应用 羟醛缩合反应主要用于制备 不饱和醛 酮 它是增长碳链的有效反应 在有机合成中有着重要用途 季戊四醇的合成 季戊四醇是一种有广泛应用的有机化工原料 季戊四醇主要用于生产醇酸树脂 在聚氨酯 松香酯 润滑油 表面活性剂 增塑剂 医药和炸药等产品的生产中也有应用 工业上在用乙醛和过量甲醛为原料生产季戊四醇的过程中就利用了羟醛缩合反应 oh 注意 如果醛或酮不含 氢原子 就不能发生羟醛缩合 反应的条件是在稀酸或稀碱的作用下 生成的产物 碳上的氢同时被羰基和 碳上的羟基活化 所以稍微受热或酸的作用即失去一分子的水 生成 不饱醛 一些不含 h的醛如甲醛 苯甲醛等 在一定条件下 虽不能发生自身羟醛缩合反应 但它可提供羰与另一含有 h的醛 酮发生羟醛缩合反应 具有一定的实际合成意义 例如 3 氧化反应 1 氧化反应 醛羰基中碳原子的氧化数为 1 酮羰基中碳原子的氧化数为 2 醛和酮都能被氧化 相比而言 醛比酮更容易被氧化 如在空气中的氧气就能把醛氧化为羧酸 另外一些弱氧化剂如银氨溶液 新制氢氧化铜悬浊液也都能氧化醛 反应的过程是醛基转化为羧基的过程 氧化产物通常为相应的羧酸 例如 2 o22ch3coohch3cho 2 ag nh3 2 ohch3coonh4 2ag 3nh3 h2o离子方程式 ch3cho 2 ag nh3 2 2oh ch3coo 2ag 3nh3 h2o 而在上述同样的情况下 酮就表现出了相对稳定的性质 而不被氧化 只有当遇到很强的氧化剂时 酮分子中的碳碳单键发生断裂 才能被氧化 注意 利用醛基的还原性检验醛基时 除了不饱和键会干扰外 酚羟基 苯环上的侧链也有可能会干扰 在进行相关反应时一定注意排除干扰 定量关系 1mol一元醛 2molag或1molcu2o来进行计算判断 但甲醛例外 甲醛作为一种一元醛 它的分子中相当于有2个醛基 能够发生银镜反应的有机物中含醛基 但不一定是醛 例 甲酸 甲酸某酯 甲酸盐 葡萄糖 麦芽糖等都能发生银镜反应 2 醛基的检验 在生成羧酸的同时会得到单质银 控制好反应条件 就可以得到光亮的银镜 注意 试管内壁必须洁净 用水浴加热 60 70 控制温度 不可用酒精灯直接加热 加热时不可摇动试管 银氨溶液的配制 在一支洁净的试管中 加入1ml20 agno3溶液 边振荡边滴加20 的氨水 直到最初产生的沉淀恰好消失 其化学成分是 ag nh3 2 oh 乙醛用量不宜太多 实验后试管上的银镜可用硝酸浸泡 再用水洗除去 为使生成的银能很好地附着在试管壁上 实验前可先在试管中加入naoh溶液 加热煮沸1分钟 以除去试管壁上的油污 硝酸银溶液要新配制的 若放置太久或酸性太强实验效果都不佳 氨水要稍过量一点 保证反应在弱碱性条件下进行 醛基也可被弱氧化剂氢氧化铜所氧化 同时氢氧化铜本身被还原成红色的氧化亚铜沉淀 这是检验醛基的另一种方法 该实验应注意 硫酸铜与碱反应时 碱必须过量制取氢氧化铜 将混合液加热到沸腾才有明显砖红色沉淀 4 还原反应 1 在pt ni等催化剂的作用和高温 高压下 醛和酮可以被h2还原为醇 例如 2 黄鸣龙还原法 把醛 酮还原为烃的方法 ch3ch2ch2ch3注意 醛基中的碳氧双键具有碳碳双键的性质 能发生加成反应 rcho加氢还原得伯醇 加氢还原得仲醇 醛的加成比烯烃更难 例 ch2 chcho与等物质的量的h2反应生成丙醛 而不是丙烯醇 ch2 chch2oh 或ch3ch2ch2oh 3 请阅读下列短文 在含羰基的化合物中 羰基碳原子与两个烃基直接相连时 叫做酮 当两个羟基都是脂肪烃基时 叫做脂肪酮 如甲基酮 都是芳香烃基时 叫做芳香酮 如两个烃基是相互连接的闭合环状结构时叫做脂环酮 如环己酮 像醛一样 酮也是一类化学性质活泼的化合物 如羰基也能进行加成反应 加成时试剂带负电的部分先进攻羰基中带正电的碳原子 而后试剂中带正电的部分加到羰基带负电的氧原子上 这类加成反应叫亲核加成 但酮羰基的活泼性比醛羰基稍差 不能被弱氧化剂氧化 许多酮都是重要的化工原料和优良溶剂 一些脂环酮还是名贵原料 试回答 1 写出甲基酮与氢氰酸 hcn 反应的化学方程式 2 下列化合物中不能和银氨溶液发生反应的是 3 有一种名贵香料 灵猫香酮是属于 a 脂肪酮b 脂环酮c 芳香酮 4 樟脑也是一种重要的酮 如下图 它不仅是一种家用杀虫剂 而且还是香料 塑料 医药工业的重要原料 它的分子式为 解析 本题考查了酮的结构 分类和性质 酮的官能团为 具有很强活性 其中双键上不饱和碳原子带部分正电荷 加成反应时带负电的进攻碳原子 并与它结合 与氧原子结合 形成也能被氧化 但不能被弱氧化剂氧化 因此 2 中c选项符合题意 答案 1 2 c 3 b 4 c10h16o点评 本题考查了酮的结构及性质 酮 醛性质相似但又不相同 关键在官能团的结构不易被氧化 而 cho易被氧化 重要的醛 1 甲醛 1 甲醛的结构式为 甲醛是无色 有刺激性气味的气体 2 35 40 的甲醛水溶液叫福尔马林 3 甲醛是醛类中不含烃基的醛 其结构中相当于含有两个醛基 hcho 4 ag nh3 2 oh nh4 2co3 4ag 6nh3 2h2o 注意 1mol甲醛相当于含有2mol醛基 能还原4mol ag nh3 2 或4molcu oh 2 在有机化学反应中加氧去氢为氧化 去氧加氢为还原 2 乙醛 1 物质性质 乙醛是一种无色 有刺激性气味的液体 密度比水小 易挥发 易燃烧 易溶于水及醇 乙醚 氯仿等溶剂 2 乙醛的反应中 官能团转化 的基本规律 ch3 ch2ohch3 choch3 cooh 3 乙醛工业制法 乙炔水化法 ch ch h2och3cho 乙烯氧化法 2ch2 ch2 o22ch3cho 乙醇氧化法 2ch3ch2oh o22ch3cho 2h2o 为了鉴别己烯 甲苯和乙醛 可以使用下列何组试剂 a 新制的cu oh 2悬浊液及溴水b 酸性kmno4和溴水c 银氨溶液及酸性kmno4溶液d fecl3溶液和溴水解析 酸性kmno4溶液既可氧化己烯 又可氧化甲苯和乙醛 b c两项不适合 d项溴水既可氧化乙醛 又可与己烯发生加成反应 现象相同 故b c d三项不符合 答案 a点评 鉴别是通过实验现象不同而加以区分 因此要分析所要鉴别物质性质的不同 3g某醛和足量的银氨溶液反应 结果析出43 2gag 则该醛为 a 甲醛b 乙醛c 丙醛d 丁醛解析 因1mol一元醛通常可以得到2molag 现得到0 4molag 故醛为0 2mol 该醛的摩尔质量为 15g mol 1 此题似乎无解 但1mol甲醛可以得到4molag 即3g甲醛可得到43 2g 0 4mol ag 符合题意 选a 答案 a点评 熟悉甲醛的结构及醛基与ag的量的关系是解决本题的关键 1mol甲醛分子中含有2mol醛基 因此甲醛与银氨溶液反应时 1mol甲醛最多能生成4molag 糖的分类 结构及性质 糖类是绿色植物光合作用的产物 是动植物所需能量的重要来源 根据我国居民的食物构成 人们每天摄取的热能中大约有75 来自糖类 糖类是由碳 氢 氧三种元素组成的一类有机化合物 从前曾把糖类叫做碳水化合物 理由是当时发现它们的组成符合通式cn h2o m n m可以相同 也可以不同 随着化学科学的发展 后来发现碳水化合物的名称并没有正确反映糖类化合物的组成 结构特征 从结构上看 糖类是指分子中有两个或两个以上羟基的醛或酮以及水解后可以生成多羟基醛或酮的有机化合物 糖类根据其能否水解以及水解产物的多少 可以分为单糖 二糖和多糖等几类 注意 通式cn h2o m 未反映糖类的结构特点 有些属于糖类的物质不符合该通式 糖类中的氢原子和氧原子的个数比并不都是2 1 如鼠李糖c6h12o5 又如脱氧核糖c5h10o4 有些符合该通式的物质却不属于糖类 如甲醛ch2o 乙酸c2h4o2等 1 单糖单糖是不能水解为更小糖分子的糖类 葡萄糖和果糖是两种重要的单糖 二者互为同分异构体 分子式为c6h12o6 葡萄糖和果糖的结构简式分别为 葡萄糖是无色晶体 熔点146 有甜味 但甜度不如蔗糖 易溶于水 稍溶于乙醇 不溶于乙醚 1 葡萄糖分子中有一个醛基和五个羟基 是六个碳的醛糖 葡萄糖可以发生银镜反应和酯化反应等 葡萄糖分子中的羟基和醛基还可以相互作用 生成环状半缩醛 葡萄糖分子由链式结构转化为半缩醛结构的过程可表示为 2 在葡萄糖的水溶液中 存在着链式结构与半缩醛结构的平衡 3 果糖是自然界中甜度最大的单糖 是一种六个碳的酮糖 见前图所示 它是多羟基的酮 4 核糖 c5h10o5 和脱氧核糖 c5h10o4 是单糖中两种重要的五碳醛糖 其结构简式分别为 2 二糖又称双糖 一个二糖分子能水解成两个单糖分子 常见的二糖有麦芽糖和蔗糖 它们的分子式均为c12h22o11 但麦芽糖分子中有醛基 具有还原性 蔗糖分子中没有醛基 麦芽糖和蔗糖是同分异构体 1 麦芽糖和蔗糖发生水解反应所得的产物不相同 c12h22o11 h2o2c6h12o6麦芽糖葡萄糖c12h22o11 h2oc6h12o6 c6h12o6蔗糖葡萄糖果糖 2 蔗糖水解及有关实验 注意 蔗糖加酸水解后必须加naoh使溶液呈碱性 才能与银氨溶液或者新制cu oh 2悬浊液反应 3 多糖 1 多糖 是一个分子能水解成多个单糖分子的糖类 多糖广泛存在于自然界中 常见的多糖有淀粉和纤维素 是一类天然有机高分子化合物 它们的分子都是由数目巨大的葡萄糖单元相互连接得到的 组成通式可表示为 c6h10o5 n 它们在性质上与单糖 双糖有很大的区别 注意 虽然淀粉和纤维素通式都可用 c6h10o5 n表示 但是n的数量是不同的 所以它们不是同分异构体 2 淀粉 是由几百到几千个葡萄糖单元构成的高分子化合物 分子结构有直链结构和支链结构两种 物理性质 白色粉末状物质 不溶于冷水 在热水里淀粉颗粒会膨胀破裂 有一部分淀粉会溶解在水里 另一部分悬浮在水里 形成胶状淀粉糊 解析 认为甲和乙方案正确的原因是对淀粉的水解及产物判断不能有序地进行 只把现象与结论 对号入座 不看实质 方案甲 在中和液中加入碘水 溶液变蓝证明中和液中有淀粉 淀粉的存在有两种可能 一是淀粉没有水解 二是淀粉部分水解而剩余 认为甲方案正确的同学 只看到了一方面 方案乙 淀粉在加入硫酸后加热 而后又直接加入了银氨溶液 第一步反应剩余的硫酸没有用碱中和 没有被中