# 醛和酮

> 化学 · CIE A-Level 9701
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u15-aldehydes-and-ketones/

本模块涵盖CIE A-Level核心羰基化合物类别——醛和酮的结构、命名、关键化学反应和定性鉴定。你将学习如何在考试题目中区分这两种官能团。

**先修:** [有机官能团命名](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u2-functional-groups/); [基础有机氧化还原反应](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u11-organic-redox/)

## 学习目标

- 区分醛和酮的结构
- 使用IUPAC命名规则命名醛和酮
- 预测羰基化合物氧化还原反应的产物
- 解读醛和酮定性测试的结果

## 结构与IUPAC命名

**羰基** — 由碳原子与氧原子双键连接构成的官能团，由于氧的电负性更高，该碳原子具有亲电性

*记法:* C=O

*例:* 醛中的羰基碳原子至少连接一个氢原子

醛的通式为$RCHO$，羰基始终位于碳链的末端（端位）。酮的通式为$RCOR'$，羰基碳原子连接两个烷基/芳基，因此始终位于碳链的内部位置。

1. 从距离羰基最近的一端开始给主碳链编号
2. 对于醛，将母体烷烃的后缀-e替换为-al（直链醛的羰基始终位于1号位）
3. 对于酮，将后缀-e替换为-one，并在后缀前添加羰基的位置编号

**例题:** 命名结构为$CH_3CH(Br)CH_2CHO$的化合物

1. 1. 数出包含羰基的最长碳链：
2. $$\text{Total carbons} = 4 \rightarrow \text{Parent alkane} = \text{butane}$$
3. 2. 羰基位于端位，因此后缀为-al，得到丁醛
4. 3. 溴取代基位于3号碳（从羰基端开始编号）
5. 最终IUPAC名称：3-溴丁醛

## 氧化反应

**羰基化合物的氧化** — 醛容易被弱氧化剂氧化，而酮由于羰基碳上没有C-H键，难以被弱氧化

*例:* 丙醛被氧化为丙酸，而丙酮在温和条件下不反应

CIE考试中常见的弱氧化剂有酸化重铬酸钾(VI)、托伦试剂和斐林试剂。酮只有在强氧化剂的严苛条件下才会氧化，反应会断裂C-C键，生成短链羧酸。

**例题:** 写出戊醛被温热酸化重铬酸钾(VI)氧化的产物

1. 1. 戊醛是醛，因此温和氧化会生成碳原子数相同的羧酸
2. 2. 端基-CHO被转化为-COOH
3. $$CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + [O] \rightarrow CH_3CH_2CH_2CH_2COOH$$
4. 产物名称：戊酸

## 还原反应

醛和酮都可被常见还原剂如硼氢化钠（$NaBH_4$）或氢化铝锂（$LiAlH_4$）还原。反应通过氢负离子（$H^-$）对亲电羰基碳的亲核加成进行。

- 醛还原生成**伯醇**
- 酮还原生成**仲醇**

**例题:** 预测过量$NaBH_4$还原丁酮的产物

1. 1. 丁酮是酮，羰基位于4碳链的2号位
2. 2. C=O双键断裂，一个氢和一个-OH加成到双键两端
3. 3. 产物是仲醇，-OH位于2号位
4. $$CH_3COCH_2CH_3 + 2[H] \rightarrow CH_3CH(OH)CH_2CH_3$$
5. 产物名称：丁-2-醇

## 定性鉴定测试

测试首先用于确认羰基的存在，然后区分醛和酮。这是考试中非常常见的简答题考点。

| 测试 | 条件 | 醛的结果 | 酮的结果 |
| --- | --- | --- | --- |
| 2,4-二硝基苯肼（布雷迪试剂） | 室温 | 黄色/橙色沉淀 | 黄色/橙色沉淀 |
| 托伦试剂 | 温水浴加热 | 生成银镜 | 无可见变化 |
| 斐林试剂 | 温水浴加热 | 红色$Cu_2O$沉淀 | 无可见变化 |
| 酸化$K_2Cr_2O_7$ | 加热 | 橙色 → 绿色 | 无颜色变化 |

**例题:** 一种未知化合物与2,4-二硝基苯肼反应生成黄色沉淀，与托伦试剂不反应。该化合物属于哪一类？

1. 1. 2,4-二硝基苯肼测试阳性，确认存在羰基
2. 2. 托伦试剂仅对醛显阳性结果
3. 3. 托伦测试阴性排除了醛的可能
4. 结论：未知化合物是酮

## 常见错误

- **错误做法:** 认为2,4-二硝基苯肼可以区分醛和酮
  - 原因: 2,4-二硝基苯肼与所有羰基都反应，不只是醛
  - 正确做法: 2,4-二硝基苯肼仅能确认C=O基团存在；托伦试剂或斐林试剂才可区分醛和酮
- **错误做法:** 称酮在任何条件下都不能被氧化
  - 原因: 酮难以被弱氧化，但可被强氧化剂氧化
  - 正确做法: 正确表述：酮不与用于区分官能团的弱氧化剂反应
- **错误做法:** 预测醛还原得到仲醇
  - 原因: 混淆了醛和酮的还原产物
  - 正确做法: 记住：醛→伯醇，酮→仲醇
- **错误做法:** IUPAC命名酮时忘记添加羰基位置编号
  - 原因: 与醛不同，酮的羰基可以在任意内部位置，因此必须标明位置
  - 正确做法: 对于4个碳及以上的酮，始终要在-one后缀前添加羰基位置编号

## 速查表

| 性质 | 醛 | 酮 |
| --- | --- | --- |
| 通式 | RCHO | RCOR' |
| C=O位置 | 端位 | 内部 |
| 弱氧化产物 | 羧酸 | 不反应 |
| 还原产物 | 伯醇 | 仲醇 |
| 2,4-DNP测试 | 阳性（生成沉淀） | 阳性（生成沉淀） |
| 托伦测试 | 银镜 | 不反应 |
| IUPAC后缀 | -al | -one |

## 下一步

理解醛和酮的结构与反应性是学习亲核加成反应的基础，亲核加成是CIE A-Level化学中常见的反应机理考点。这些知识也有助于学习羧酸及其衍生物，它们都具有亲电羰基，但反应性模式不同。掌握这些官能团的鉴定测试将帮助你解答经常出现在试卷2和试卷4中的有机结构推导题。

- [羧酸和酯](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u15-carboxylic-acids/)
- [分析化学导论](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u16-overview/)
- [质谱法](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9701-u16-mass-spectrometry/)

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