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引入醛基的方法有哪些,有機(jī)物中引入醛基的方法

引入醛基的方法有哪些
伯醇的催化氧化、乙炔與水加成可得乙醛、RCH=CHR被高錳酸鉀氧化、RCHX2水解 。
羰基中的一個(gè)共價(jià)鍵跟氫原子相連而組成的一價(jià)原子團(tuán),叫做醛基 。醛基結(jié)構(gòu)簡式是-CHO,醛基是親水基團(tuán),因此有醛基的有機(jī)物(如乙醛等)有一定的水溶性 。醛、糖醛、葡萄糖、麥芽糖等分子中都含有醛基 。
有機(jī)物中引入醛基的方法1、概念:羰基中的一個(gè)共價(jià)鍵跟氫原子相連而組成的一價(jià)原子團(tuán),叫做醛基,醛基結(jié)構(gòu)簡式是-CHO,醛基是親水基團(tuán),因此有醛基的有機(jī)物(如乙醛等)有一定的水溶性 。
2、引入方法:醛具有很高的反應(yīng)活性,參與了眾多反應(yīng) 。從工業(yè)角度來看,重要的反應(yīng)大多數(shù)是縮和反應(yīng),如:制備可塑劑和多羥基化合物、還原反應(yīng)制備醇(尤其羰基醇類) 。從生物角度 , 重要的反應(yīng)主要包括:制備亞胺的反應(yīng),即甲酰基的親核加成反應(yīng),如:氧化去胺反應(yīng)、半縮醛結(jié)構(gòu)(醛糖) 。
(1)還原反應(yīng)
甲酰基易被還原為伯醇(-CH2OH) 。這種典型轉(zhuǎn)化使用了催化氫化,或直接的轉(zhuǎn)移氫化進(jìn)行 。
(2)氧化反應(yīng)
甲酰基還易被氧化成相應(yīng)的羧酸(-COOH) 。工業(yè)中最常用的氧化劑是空氣或氧氣 。實(shí)驗(yàn)室條件下 , 常用的氧化試劑包括:高錳酸鉀、硝酸、氧化鉻和重鉻酸鉀 。混合二氧化錳、氰化物、乙酸和甲醇可將醛轉(zhuǎn)化成甲酯 。
還有一種氧化反應(yīng)基于銀鏡反應(yīng),該反應(yīng)中,醛與Tollens試劑混合(其制備方法為:滴加氫氧化鈉溶液至硝酸銀溶液中,得到析出的氧化銀,而后滴加足量的氨水溶液以溶解析出的固體,并形成[Ag(NH3)2]絡(luò)合物) 。此反應(yīng)過程不會(huì)影響碳碳雙鍵 。取名“銀鏡反應(yīng)”是由于形成的氧化銀能夠轉(zhuǎn)化為銀鏡,從而鑒定醛基結(jié)構(gòu) 。
若醛不能夠轉(zhuǎn)化為烯醇式(沒有α-H , 如:苯甲醛),加入堿后可發(fā)生Cannizzaro反應(yīng) 。該反應(yīng)機(jī)理即:歧化現(xiàn)象,反應(yīng)最后產(chǎn)生自身氧化還原所形成的醇與酸 。
(3)加成反應(yīng)
親核試劑易與羰基發(fā)生反應(yīng) 。在反應(yīng)過程中,羰基碳發(fā)生sp雜化而與親核試劑鍵合,氧原子則被質(zhì)子化:
RCHO + Nu → RCH(Nu)ORCH(Nu)O + H → RCH(Nu)OH
通常一個(gè)水分子在加成發(fā)生時(shí)會(huì)被脫除 , 這種反應(yīng)稱為:加成-消除或加成-縮和反應(yīng) 。以下是幾個(gè)親核加成反應(yīng)的變化:
氧親核試劑
在縮醛化反應(yīng)中 , 在酸或堿催化下,醇分子進(jìn)攻羰基,質(zhì)子轉(zhuǎn)移后形成半縮醛 。酸性條件下, 半縮醛與另外一個(gè)醇繼續(xù)反應(yīng)得到縮醛和一分子水 。除環(huán)狀半縮醛,如:葡萄糖可以穩(wěn)定存外,其他簡單的半縮醛通常不穩(wěn)定 。而相比縮醛就穩(wěn)定的多,只有酸性條件下會(huì)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醛 。醛還可與水反應(yīng)形成水合物(R-C(H)(OH)(OH)) 。這些二醇分子在很強(qiáng)的吸電子基團(tuán)存在下比較穩(wěn)定,如:三氯乙醛,其穩(wěn)定的機(jī)理被證實(shí)與半縮醛形態(tài)有關(guān) 。
葡萄糖(醛式)轉(zhuǎn)變?yōu)榘肟s醛式 。
在烷基氨化-去氧-雙取代反應(yīng)中 , 一級與二級胺進(jìn)攻羰基,質(zhì)子從氮原子轉(zhuǎn)移至氧原子上,形成碳氮化合物 。當(dāng)?shù)孜餅椴罚凰肿涌稍谠撨^程中消除,并形成亞胺,該反應(yīng)通常由酸進(jìn)行催化 。此外羥氨(NH2OH)也可與醛基反應(yīng) , 所形成產(chǎn)物稱為:肟;當(dāng)親核試劑是氨的衍生物(H2NNR2),如肼(H2NNH2)則形成了肼化合物 , 如:2,4-二硝基苯肼,其脫水后形成的化合物為:腙 。該反應(yīng)常用于鑒定醛酮 。
醛轉(zhuǎn)化為肟與腙
氫氰酸中的氰基可進(jìn)攻羰基 , 形成氰醇(R-C(H)(OH)(CN)) 。在格氏反應(yīng)中 , 格氏試劑進(jìn)攻羰基,形成了格氏基團(tuán)取代的醇 。相類似的反應(yīng)還有:Barbier反應(yīng)和Nozaki-Hiyama-Kishi反應(yīng) 。在有機(jī)錫加成反應(yīng)中 , 錫試劑取代了鎂試劑參與該反應(yīng) 。
在羥醛縮和反應(yīng)中,酮、酯、酰胺、羧酸的金屬烯醇式也可進(jìn)攻醛形成:β-羥基羰基化合物 , 即:羥醛 。酸或堿催化的脫水反應(yīng)能繼續(xù)讓上述化合物發(fā)生脫水反應(yīng),形成α,β-不飽和羰基化合物 , 以上兩步反應(yīng)即熟知的:羥醛縮和反應(yīng) 。當(dāng)親核基團(tuán)替代為烯烴或炔烴進(jìn)攻羰基,稱為:Prins反應(yīng),該反應(yīng)產(chǎn)物因不同反應(yīng)條件與底物而改變 。

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