有机化学/酮和醛

醛 () 和酮 () 都是羰基化合物。它们是有机化合物，其中羰基碳连接到羰基碳由 H 原子满足，而酮则由碳满足其两个空位。

醛和酮的命名

酮的命名是将烷烃名称中的-e替换为-one。碳链的编号使得酮碳，称为羰基，获得最小的数字。例如，将被命名为 2-丁酮，因为其根结构是丁烷，并且酮基位于第二碳上。

或者，酮的官能团命名法也被 IUPAC 认可，其方法是按字母顺序命名连接到羰基的取代基，最后加上“酮”字。上述 2-丁酮的例子也可以用这种方法命名为乙基甲基酮。

如果同一个结构上存在两个酮基，则将在烷烃名称后面添加-dione，例如庚烷-2,5-二酮。

醛将烷烃的-e结尾替换为-al表示醛。由于醛总是位于编号为一的碳上，因此不需要数字表示。例如，戊烷的醛将简称为戊醛。

醛的 -CH=O 基团被称为甲酰基。当甲酰基连接到环上时，环的名称后面加上后缀“甲醛”。例如，带有甲酰基的己烷环被称为环己烷甲醛。

沸点和键角

醛和酮的极性以其羰基的高偶极矩为特征，这使得它们成为相当极性的分子。它们比烯烃和醚更极性，尽管由于它们缺乏氢，它们不能像醇那样参与氢键，因此它们的相对沸点高于烯烃和醚，但低于醇。

羰基与其取代基之间的典型键角显示出与 120 度的三面角轻微偏差，其中 O=C-R 键之间的键角略高于羰基碳上的 R-C-R 键（其中 R 为任何取代基）。

制备醛和酮

制备醛

伯醇部分氧化为醛

该反应使用吡啶鎓氯铬酸 (PCC) 在无水条件下进行（如果有水存在，醇将进一步氧化为羧酸）。

从脂肪酸制备

${\ce {Ca(COOH)2 ->[\Delta] HCHO + CaCO3}}$

${\ce {(CH3COO)2Ca ->[\Delta] CH3COCH3 + CaCO3}}$

${\ce {(CH3COO)2Ca + (HCOO)2Ca -> CH3CHO}}$

斯蒂芬还原

${\ce {R-CN + SnCl2 + HCl -> R-CH=NH2+Cl- ->[H^+/H_2O] R-CHO}}$

这里使用硫作为毒化剂，以防止生成的醛氧化成羧酸。更多详细信息请参见维基百科文章。

罗森蒙德反应

${\ce {R-COCl + Pd + BaSO4 + S -> R-CHO}}$

(使用二甲苯作为溶剂)

制备酮

从格氏试剂

${\ce {RCOOR' + R'MgX ->RCOR + R'OH}}$

                    R'            R'      OH  
                    |             |       |

${\ce {RC=O + R'MgX -> R-CO-MgX -> R-C-OH + Mg-X}}$

|                   |             |  
O-R'                OR'           OR'

从腈

RCN + R'MgX ----> RCOR'(水解后) HCN 不与 RMgX 反应，因为 HCN 具有酸性氢，导致形成 RH。

从偕二卤代烃

RCCl₂R + 强碱 ----> RCOR

奥彭瑙氧化

试剂是叔丁醇铝，溶剂是丙酮

ROH + 丙酮 ----> 酮 + 异丙醇这种氧化不会影响双键，在这种氧化中酮起氧化剂的作用，这与梅尔温-庞多夫还原正好相反

芳香族化合物的傅-克酰基化

芳香环在 AlCl₃ 的存在下与羧酸氯 (RCOCl) 反应，形成 ArCOR 形式的芳基酮。

仲醇氧化成酮

仲醇可以使用酸化的重铬酸钾 (VI) 氧化成酮，并在回流下加热。

橙色的重铬酸根离子 (VI)，Cr2O72-，被还原成绿色的 Cr3+(aq) 离子。

烯烃的臭氧化反应

臭氧化反应是指双键完全断裂，烯烃分子转化为两个较小的分子。

臭氧化反应（臭氧裂解）分两个步骤进行：首先，臭氧加成到双键上，形成臭氧化物；其次，臭氧化物水解生成裂解产物。

将臭氧气体通入四氯化碳等惰性溶剂中的烯烃溶液中；蒸发溶剂，将臭氧化物留下，形成粘稠的油状物。这种不稳定、易爆的化合物不能提纯，但可以直接用水分解，通常在还原剂存在下进行。如果使用氧化剂，可氧化醛或酮，如果可氧化，可进一步氧化成羧酸，而还原剂则不会这样

在裂解产物中，每个原来双键的碳原子都连接着一个双键的氧原子。

还原剂的作用是防止过氧化氢的形成，过氧化氢会与醛和酮反应。（醛类，RCHO，通常为了便于分离而转化为酸，rCOOH。）

机理

烯烃和臭氧通过 1,3-偶极环加成反应形成中间产物臭氧化物。接下来，臭氧化物通过逆向 1,3-偶极环加成反应转化为相应的羰基氧化物（也称为克里格中间体或克里格两性离子）和醛或酮。氧化物与醛或酮再次通过 1,3-偶极环加成反应或生成相对稳定的臭氧化物中间体（三氧杂环戊烷）。

The reaction mechanism of ozonolysis. — 臭氧化的反应机理。

炔烃的水合

在强酸中，水被加到炔烃中。所用的强酸是硫酸和汞酸。

酮-烯醇互变异构

在酸 (H+) 或碱 (OH-) 的存在下，醛或酮会与烯醇形成平衡，其中羰基的双键迁移形成羰基和 α (α) 碳之间的双键。

在酸的存在下，氧基团会发生质子化，水会夺取 α (α) 氢。

在碱的存在下，α 氢会发生去质子化，水中的氢会被羰基氧夺取。

这是酮和醛的一个重要特征，被称为酮-烯醇互变异构或酮-烯醇互变异构，即羰基化合物在两种形式之间的平衡。

必须强调的是，酮和烯醇形式是两种不同的化合物，而不是异构体。它们被称为彼此的互变异构体。这种平衡的存在需要 α-氢：那些不拥有 α-氢的化合物被称为不可烯醇化酮。

醛和酮的反应

与羰基碳的反应

由于醛和酮含有极性羰基，部分带正电的碳原子可以充当亲电试剂。强亲核试剂和弱亲核试剂都能进攻这个羰基碳，从而导致分子发生净加成反应。

亲核加成

与氰化物反应，发生亲核加成反应生成羟基腈

RR'C=O + CN^- + H⁺ → RR'COHCN

例如丙酮 → 2-羟甲基丙腈

与羰基氧的反应

部分带负电的氧原子可以充当亲核试剂，或被亲电试剂进攻。

氧化

使用强氧化剂，例如托伦试剂 (Ag₂O 在氨水中) 酸化的重铬酸盐，贝内迪克特/菲林试剂 (本质上是碱性的 Cu⁺²)；醛类可以被氧化成羧酸，而酮类不能。这是一种测试样品化合物中是否存在醛的方法：醛类与托伦试剂反应后会变成羧酸，而酮类则不会反应。当醛类与菲林试剂反应时，会得到红色沉淀（由于形成了 Cu₂O）。

诱导效应和希腊字母赋值

羰基具有很强的吸电子性，相邻的碳原子受诱导的影响。以羰基为参考，相邻的碳原子使用希腊字母命名，按照与羰基的距离顺序。α (α) 碳直接连接到羰基，β (β) 碳连接到 α 碳，γ (γ) 连接到 β (β)，以此类推。

由于部分正电荷的诱导效应，特别容易被去除。