分子中含有-CHO(醛基)的化合物稱為醛,通式為RCHO。依醛基的數(shù)目又可分為一元醛和多元醛。低級醛為液體,高級醛為固體,只有甲醛是氣體。醛的化學性質(zhì)非?;顫?,能與亞硫酸氫鈉、氫、氨等起加成反應,并易被弱氧化劑氧化成相應的羧酸。醛的用途很廣,甲醛蒸氣可消毒空氣,甲醛溶液可用于生物標本的防腐等,脂肪醛類一般具有麻醉、催眠作用,如水合氯醛是早期的合成催眠藥。
常溫下,除甲醛為氣體外,分子中含有12個碳原子以下的脂肪醛為液體,高級的醛為固體;而芳香醛為液體或固體。低級的脂肪醛具有強烈的刺激性氣味,分子中含有9個碳原子和分子中含有10個碳原子的醛具有花果香味,因此常用于香料工業(yè)。
由于羰基的極性,因此醛的沸點比相對分子質(zhì)量相近的烴類及醚類高。但由于羰基分子間不能形成氫鍵,因此沸點較相應的醇低。因為醛的羰基可以與水中的氫形成氫鍵,故低級的醛可以溶于水;但芳醛一般難溶于水。
在有機反應中,加氫或去氧的反應叫還原反應,乙醛催化加氫生成乙醇,發(fā)生在羰(讀tang,一聲)基(即含C=O結(jié)構(gòu)),C=O中的π鍵斷開形成C-O單鍵(碳氧雙鍵中,一個為π鍵,一個為σ鍵,π鍵較為活潑,易斷裂;σ鍵相對而言較穩(wěn)定),乙醛被還原;去氫或加氧的反應叫氧化反應,乙醛易被氧化成乙酸,在醛基C-H處斷開,形成C-OH,乙醛被氧化。
醛具有很高的反應活性,參與了眾多反應。從工業(yè)角度來看,重要的反應大多數(shù)是縮合反應,如:制備可塑劑和多羥基化合物、還原反應制備醇(尤其羰基醇類)。從生物角度,重要的反應主要包括:制備亞胺的反應,即甲酰基的親核加成反應,如:氧化去胺反應、半縮醛結(jié)構(gòu)(醛糖)。
1、氧化反應
甲酰基還易被氧化成相應的羧酸(-COOH)。工業(yè)中最常用的氧化劑是空氣或氧氣。實驗室條件下,常用的氧化試劑包括:高錳酸鉀、硝酸、氧化鉻和重鉻酸?;旌隙趸i、qing化物、乙酸和甲醇可將醛轉(zhuǎn)化成甲酯。
還有一種氧化反應基于銀鏡反應,該反應中,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)。此反應過程不會影響碳碳雙鍵。取名“銀鏡反應”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)。
2、還原反應
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)移氫化進行。
醛在酸性環(huán)境下被鋅汞齊還原成亞甲基。
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。該反應機理即:歧化現(xiàn)象,反應最后產(chǎn)生自身氧化還原所形成的醇與酸。
3、親核加成反應
親核試劑易與羰基發(fā)生反應。在反應過程中,羰基碳發(fā)生sp3雜化而與親核試劑鍵合,氧原子則被質(zhì)子化:
RCHO + Nu- → RCH(Nu)O-
RCH(Nu)O- + H+ → RCH(Nu)OH
通常一個水分子在加成發(fā)生時會被脫除,這種反應稱為:加成-消除或加成-縮和反應【脫水反應】。