醛、酮的性质及化学反应|基础化学

1.醛、酮的物理性质

在常温下，只有甲醛是气体，C₁₂以下的各种醛、酮都是液体，高级醛、酮为固体。低级醛具有强烈的刺激气味，低级酮有特殊气味。而某些中、高级醛酮有花果香味。例如，肉桂醛具有肉桂香。因此，醛、酮常用于香料工业。

羰基是极性基团，故醛、酮分子间的引力大，因此与相对分子质量相近的烷烃和醚相比，醛、酮的沸点较高。但由于醛、酮本身分子间不能形成氢键，因而沸点低于相对分子质量相近的醇。

醛、酮本身分子间虽不能形成氢键，但羰基氧原子却能和水分子形成氢键。所以，相对分子质量低的醛、酮能溶于水，如乙醛和丙酮能与水混溶。醛、酮在水中的溶解度，随着碳原子数的增加而降低，乃至不溶。醛和酮易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，丙酮本身就是常用的优良溶剂。

想一想

下列化合物中，沸点最高的是哪一个？

（1）乙醚

（2）丁醇

（3）戊烷

（4）丁酮

2.醛、酮的化学性质

醛、酮的化学性质主要表现在羰基及受羰基影响较大的α—碳原子上。

醛、酮的化学性质有许多相似之处。但由于酮中的羰基与两个烃基相连，而醛中的羰基与一个烃基及一个氢原子相连，这种结构上的差异，使得它们化学性质也有一定的差异。总的来说，醛比酮活泼，有些醛能进行的反应，酮却不能进行，现分别讨论如下。

（1）羰基的加成反应

① 与氢氰酸反应：所有的醛、大多数甲基酮（）和8个碳原子以下的脂环酮都可以与氢氰酸发生加成反应，生成α—羟基腈（氰醇）。反应通式：

反应生成的α—羟基腈比原料醛或酮增加了一个碳原子，因此，醛、酮与氢氰酸的加成是使碳链增长一个碳原子的方法之一。许多羟基腈是有机合成的重要中间体，例如有机玻璃的单体α—甲基丙烯酸甲酯，就是以2—甲基-2—羟基丙腈作为中间体的。

② 与饱和亚硫酸氢钠反应：醛、大多数甲基酮和8个碳原子以下的脂环酮都可以与饱和亚硫酸氢钠溶液发生加成反应，生成α—羟基磺酸钠。

反应生成的α—羟基磺酸钠不溶于饱和的亚硫酸氢钠溶液，容易析出结晶而分离出来。α—羟基磺酸钠与酸或碱共热，可得到原来的醛、酮，故此反应可用以分离或提纯醛和甲基酮。例如：

③ 与醇反应：在干燥氯化氢存在下，醛可以与一分子醇发生加成反应，生成半缩醛。半缩醛羟基很活泼，可继续与另一分子醇脱去一分子水，得到稳定的缩醛。

缩醛对氧化剂是稳定的，但在稀酸中易水解为原来的醛和醇。利用这一性质，在有机合成中，常用生成缩醛的方法来“保护”较活泼的醛基，待反应完毕后，再用稀酸水解生成原来的醛基。

④与格利雅试剂反应：醛、酮与格氏试剂发生加成反应，所得产物不必分离，经水解，可以得到不同种类的醇。

此反应是制备醇的一个重要方法，经常用于合成结构较复杂的醇。格氏试剂与甲醛反应，经水解后，可得到碳原子数比原料格氏试剂多一个的伯醇。例如：

格氏试剂与其他醛反应，经水解后，可得到仲醇。例如：

格氏试剂与酮反应，经水解后，可得到叔醇。例如：

此反应是增长碳链的方法，具体增长的碳原子数随格氏试剂中烃基的碳原子数的变化而定。只要选择适当的原料，除甲醇外，几乎其他醇都可以通过格氏试剂来合成。

⑤ 与氨的衍生物反应：氨的衍生物是指氨分子中的氢原子被其他基团取代后的产物，可用通式：NH₂—A表示（A代表化合物中除氨基—NH₂以外的基团）。醛、酮与氨的衍生物，如羟胺、肼、苯肼、2，4—二硝基苯肼等发生加成反应，加成产物会继续发生分子内脱水，生成含有碳氮双键（C=N）的化合物。

醛、酮与不同的氨的衍生物反应，生成的产物也不相同。醛、酮与羟胺反应的产物称为肟，与肼反应的产物称为腙，与苯肼、2，4—二硝基苯肼反应的产物称为苯腙。例如：

上述反应生成的肟、苯腙等多数是固体，因此可通过醛、酮与氨的衍生物反应来鉴别醛和酮。羟胺、肼、苯肼、2，4—二硝基苯肼等可用于检查羰基的存在，又称为羰基试剂。尤其是2，4—二硝基苯肼，其与醛、酮反应可立即生成2，4—二硝基苯腙黄色沉淀，便于观察，是羰基化合物最常用的鉴定试剂。

上述反应产物在稀酸存在下加热水解，能得到原来的醛、酮，故又可用来分离和提纯醛、酮。

练一练

完成下列反应：

（1）(www.xing528.com)

（2）

（3）

（2）α—氢原子的反应 醛、酮分子中与羰基直接相连的碳原子称为α—碳原子。α—碳原子上的氢原子称为α—氢原子。α—氢原子由于受羰基的影响，化学性质比较活泼，会发生一系列反应。

① 卤代反应：在酸、碱的催化作用下，醛、酮的α-H可以被卤素取代生成α—卤代醛、酮。

酸催化时，反应控制在一元卤代产物阶段。碱催化时，卤代反应很快，含有α—甲基的醛酮，3个α-H都可逐步被卤素取代，取代后的产物在碱性条件下生成三卤甲烷（卤仿）和羧酸盐。碱催化时，反应常用的试剂为卤素的碱溶液（NaOH+X₂）或次卤酸钠（NaXO）。

含有α—甲基的醛、酮发生卤代时，如用次碘酸钠（NaOH+I₂）作试剂，产物为碘仿，称为碘仿反应。由于碘仿是黄色结晶，易于观察，因此常用此反应鉴别具有α—甲基结构的醛酮，如乙醛、甲基酮的存在。

次卤酸钠是氧化剂，能将具有结构的醇氧化成乙醛或甲基酮，因此碘仿反应也可以用来鉴别具有结构的醇。

② 羟醛缩合反应：稀碱催化下，具有α—氢原子的醛能和另一分子醛发生加成。一分子醛的α—氢原子加到另一分子醛的羰基氧原子上，其余部分加到羰基碳原子上，生成β—羟基醛，这个反应称为羟醛缩合反应。例如，乙醛在室温或低于室温时，用10%NaOH溶液处理，生成3—羟基丁醛。

生成的羟基醛在加热条件下易失水生成α，β—不饱和醛，在很多情况下甚至得不到羟基醛，直接生成α，β—不饱和醛。例如：

羟醛缩合反应也是增长碳链的方法之一。

练一练

完成下列反应：

（1）

（2）

（3）氧化反应 醛的羰基碳原子上连有一个氢原子，非常容易被氧化，较弱的氧化剂即可使其氧化，生成碳原子数相同的羧酸。酮一般较难发生氧化，只有遇到强氧化剂如高锰酸钾等才能氧化生成复杂的氧化产物。因此可以选择合适的氧化剂，利用氧化法来区别醛、酮。常用来区别醛、酮的弱氧化剂有托伦（Tollens）试剂和费林（Fehling）试剂。

① 托伦试剂氧化：托伦试剂是硝酸银的氨溶液，其中含有银氨配离子。托伦试剂属于弱氧化剂，它能将醛氧化生成羧酸，自身则被还原为金属银。如果反应容器事先处理洁净，生成的金属银将附着在容器内壁上，形成光亮的银镜，因此这个反应又称为银镜反应。反应通式：

RCHO+2[Ag（NH₃）₂]⁺+2OH^-→2Ag↓+RCOONH₄+NH₃+H₂O

脂肪醛和芳香醛都能与托伦试剂作用，而酮不能被托伦试剂氧化，故利用托伦试剂可把醛和酮鉴别开来。

在实际应用上，常利用葡萄糖（多羟基醛）进行银镜反应，在制品上镀银，如制作热水瓶胆等。

② 费林试剂氧化：费林试剂是由硫酸铜溶液和酒石酸钾钠的碱溶液混合得到的混合液。其中，酒石酸钾钠的作用是和Cu²⁺形成配离子，从而避免生成Cu（OH）₂沉淀。费林试剂也是一种弱氧化剂，它能将脂肪醛氧化生成羧酸，Cu²⁺则还原为砖红色的氧化亚铜Cu₂O沉淀。

RCHO+2Cu²⁺+OH^-+H₂O →Cu₂O↓+RCOO^-+4H⁺

所有脂肪醛都可以被费林试剂氧化为羧酸，而芳香醛和所有的酮都不与费林试剂反应。因此，用费林试剂可区别脂肪醛和芳香醛，也可区别脂肪醛和酮。

注：托伦试剂和费林试剂是弱氧化剂，对分子中的碳碳三键和碳碳双键不起作用，是良好的选择性氧化剂。

（4）还原反应 在一定反应条件下，醛、酮的羰基可发生加氢反应，分别将醛、酮还原为伯醇和仲醇。烯烃的双键加氢可以在低压和室温下进行，而醛、酮的羰基需在加压、加热、金属催化条件下才能进行，常用的催化剂有Ni、P t、Pd等。

例如：

催化加氢的方法选择性不高，如果醛、酮分子中含有碳碳双键或叁键、硝基、氰基等基团时，这些不饱和基团也能被还原。

如果只还原羰基，而保留不饱和键，则需使用选择性较高的还原剂，如硼氢化钠（NaBH₄）、氢化铝锂（LiAlH₄）、异丙醇铝等。

想一想

如何鉴别下列两组化合物：

（1）甲醛 乙醛 丙酮 苯乙醛

（2）1—丁醇 2—丁醇 丁醛 丁酮