醛和酮:羰基加成

醛的氧化

醛處在醇與酸之間的刀刃上,很容易被推完剩下的路:氧化把醛(R-CHO)變成羧酸(R-COOH)。這太容易了,以至於醛在空氣中會自行緩慢氧化——這就是為什麼一瓶放久的醛往往含有一些酸。

醛能氧化而酮一般不能,原因歸結於一個氫。這裡的氧化意味著奪走連在羰基碳上的氫、並加上一個含氧基團;醛有那個孤零零的 C-H 可以失去,而酮的羰基碳只與其他碳相連、沒有這樣的氫可奪,所以它抵抗溫和氧化。能完成這件活的氧化劑種類繁多,從高錳酸鉀(KMnO4)、鉻酸這類強氧化劑,到更溫和、更有選擇性的試劑。

正因為這一差別如此乾淨,它驅動了經典的鑑別試驗。托倫斯試劑(一種銀氨配合物)氧化醛,自身被還原,在玻璃上沉積出金屬銀形成光亮的鏡面——這是酮不會給出的陽性反應。斐林試劑和本尼迪克特試劑用銅做類似的事,形成磚紅色沉澱,用來檢測還原糖(它們有一部分以開鏈醛形式存在)。於是一個簡單的氧化,就成了窺見化學的變色窗口。

把醛加入托倫斯試劑中溫熱,會在試管內壁形成一面明亮的銀鏡;酮則讓試管保持清澈,一眼就能區分兩者。

醛加托倫斯試劑:生成銀鏡;酮則無反應。

籠統說「酮不能被氧化」是一種簡化:酮確實抵抗溫和氧化劑,但非常劇烈的條件可以在羰基處斷裂 C-C 鍵把它裂解。不過就一般實驗和檢驗目的而言,只有醛才發生這種容易的氧化。

又稱
aldehyde to carboxylic acidTollens test醛氧化为羧酸