有機(jī)化學(xué)中,哪些雙鍵不能被氫氣加成?
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時(shí)間:2024-08-17 13:05:38
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有機(jī)化學(xué)中,哪些雙鍵不能被氫氣加成?【專(zhuān)家解說(shuō)】:由碳和氧兩種原子通過(guò)雙鍵連接而成的有機(jī)官能團(tuán)(C=O)。是醛,酮,羧酸,羧酸衍生物等官能團(tuán)的組成部分。 物理性質(zhì):具有強(qiáng)紅外吸收。
【專(zhuān)家解說(shuō)】:由碳和氧兩種原子通過(guò)雙鍵連接而成的有機(jī)官能團(tuán)(C=O)。是醛,酮,羧酸,羧酸衍生物等官能團(tuán)的組成部分。 物理性質(zhì):具有強(qiáng)紅外吸收。 化學(xué)性質(zhì):由于氧的強(qiáng)吸電子性,碳原子上易發(fā)生親核加成反應(yīng)。其它常見(jiàn)化學(xué)反應(yīng)包括:親核還原反應(yīng),羥醛縮合反應(yīng)。 羰基 (tāng jī) carbonyl group 由碳原子與一個(gè)氧原子通過(guò)雙鍵相結(jié)合而成的二價(jià)基團(tuán)。構(gòu)成羰基的碳原子的另外兩個(gè)鍵 ,可以單鍵或雙鍵的形式與其他原子或基團(tuán)相結(jié)合而成為羰基化合物羰基化合物可分為醛酮類(lèi)和羧酸類(lèi)兩類(lèi) :① 醛酮類(lèi) ,如醛R-CH=O、酮R-CO-R;②羧酸類(lèi),如羧酸R-CO-OH、羧酸酯R-CO-ORˊ 、酸酐R-CO-O-CO-Rˊ 、 ?;^(guò)氧化R-CO-O-O-CO-Rˊ、酰胺R-CO-NH2、酰鹵R-CO-X(X為F、Cl、Br、I)、烯酮 R-CH=C=O、異氰酸酯R-N=C=O。羰基的性質(zhì)很活潑,容易起加成反應(yīng),如與氫生成醇。羰基的親核加成反應(yīng) 羰基中的π鍵和碳碳雙鍵中的π鍵相似,也易斷裂,因此與碳碳雙鍵類(lèi)似,羰基也可以通過(guò)斷裂π鍵而發(fā)生加成反應(yīng)。與碳碳雙鍵不同的是,由于羰基氧原子的電負(fù)性比碳原子大,易流動(dòng)的π電子被強(qiáng)烈地拉向氧原子,所以羰基的氧原子是富電子的,以致氧原子帶部分負(fù)電荷,羰基的碳原子是缺電子的,使碳原子帶部分正電荷(),所以羰基是一個(gè)極性基團(tuán),具有一定的偶極矩,偶極矩的方向由碳指向氧,使得羰基具有兩個(gè)反應(yīng)中心,在碳原子上呈現(xiàn)正電荷中心,在氧原子上呈現(xiàn)負(fù)電荷中心。一般地講,帶部分正電荷的碳原子比帶負(fù)電荷的氧原子具有更大的化學(xué)反應(yīng)活性。因此,與碳碳雙鍵易于發(fā)生親電加成反應(yīng)不同,碳氧雙鍵最易發(fā)生被親核試劑進(jìn)攻的親核加成反應(yīng)。一般是親核試劑(NuA)的親核部分(Nu)首先向羰基碳原子進(jìn)攻,其次帶正電荷的親電部分(A)加到羰基的氧原子上。所以,羰基的典型反應(yīng)是親核加成反應(yīng)。 (1)與氫氰酸的加成 醛、酮與氫氰酸發(fā)生加成反應(yīng)生成α-羥基腈(又叫氰醇)。 羰基與氫氰酸的加成反應(yīng)在有機(jī)合成上很有用,是增長(zhǎng)碳鏈的方法之一。羥基腈是一類(lèi)活潑化合物,易于轉(zhuǎn)化成其他化合物,因而是有機(jī)合成中間體。例如,α-羥基腈可以水解成α-羥基酸,α-羥基酸進(jìn)一步失水,變成α,β-不飽和酸。 丙酮與氫氰酸在氫氧化鈉的水溶液中反應(yīng),生成丙酮氰醇,后者在硫酸存在下與甲醇作用,即發(fā)生水解、酯化、脫水反應(yīng),氰基變成甲氧?;?,最后生成甲基丙烯酸甲酯。甲基丙烯酸甲酯聚合生成聚甲基丙烯酸甲酯,即有機(jī)玻璃。 醛、酮與氫氰酸加成時(shí),雖然可以直接用氫氰酸作反應(yīng)試劑,但是它極易揮發(fā),且毒性很大,所以操作要特別小心,需要在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。為了避免直接使用氫氰酸,常將醛、酮與氰化鉀或氰化鈉的水溶液混合,然后緩緩加入硫酸來(lái)制備氰醇,這樣可以一邊產(chǎn)生HCN,一邊進(jìn)行反應(yīng);也可以先將醛、酮與亞硫酸氫鈉反應(yīng),再與氰化鈉反應(yīng)制備氰醇。 (2)與格氏試劑的加成 在格氏試劑中,可以把R看作是負(fù)碳離子(R),它所起的作用與CN、OH、RO等相似。由于負(fù)碳離子的親核性很強(qiáng),所以格氏試劑可以和大多數(shù)醛、酮發(fā)生加成反應(yīng),生成碳原子更多的、具有新碳架的醇。 格氏試劑與甲醛作用生成伯醇,與其他醛作用生成仲醇,而格氏試劑與酮作用則生成叔醇。但當(dāng)酮分子中的兩個(gè)烴基和格氏試劑中的烴基體積都很大時(shí),格氏試劑對(duì)羰基的加成可因空間位阻增加而大大減慢,相反卻使副反應(yīng)變得重要了,如空間位阻較大的二異丙基酮與叔丁基溴化鎂加成時(shí)則有兩種副反應(yīng)產(chǎn)生,一種是二異丙基酮烯醇化得烯醇的鎂化物。另一種副反應(yīng)是羰基被還原成仲醇,格氏試劑中的烴基失去氫變成烯烴。在這種情況下,用活性更強(qiáng)的有機(jī)鋰化合物代替格氏試劑,仍能得到加成產(chǎn)物,而且產(chǎn)率較高,并易分離。有機(jī)鋰化合物和醛、酮反應(yīng)的方式和與格氏試劑相似。例如和醛、酮反應(yīng),則分別得到仲醇或叔醇。與格氏試劑不同之處是,有機(jī)鋰化合物和空間位阻較大的酮加成時(shí),仍以加成產(chǎn)物為主。由于格氏試劑是活性很大的試劑,所以反應(yīng)的第一步,即格氏試劑與羰基加成這一步,必須要在絕對(duì)無(wú)水的條件下進(jìn)行反應(yīng)。一般用經(jīng)過(guò)干燥處理的乙醚作溶劑,極其微量的水存在都會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)的失敗。 (3)與醇的加成 常溫下羰基可與羥基發(fā)生可逆反應(yīng),生成半縮醛、半縮酮: C=O+HOR ==== C(OR)(OH) 在有Lewis酸存在時(shí),反應(yīng)可進(jìn)一步發(fā)生生成縮醛、縮酮: C(OR)(OH)+HOR ====C(OR)2 此反應(yīng)可用于羰基的保護(hù) 1 回答者: 落日之長(zhǎng)
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