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掌握酸催化下生成缩醛的反应机理
教学重点：缩醛、缩酮的生成及在有机合成中的应用
教学安排：J,J—>J；20mi n
醛、酮的羰基是个极性的不饱和基团，它的碳原子是高度缺电子的，亲核试剂与之发生的亲核加成反应是醛、酮化合物的重要化学特性。
在平面构型的羰基中，亲核试剂比较容易在平面的上下两侧对羰基的碳原子进攻；当亲核试剂与羰基作用时，羰基的π键逐步异裂，直到这对π电子被氧原子所得；同时羰基碳原子和亲核试剂之间的化学键(σ键)逐步地形成；在反应前后羰基的碳原子由sp转变为sp杂化态。即：
醛、酮分子中的电子效应和空间效应对这一反应过程有直接的影响。如果羰基碳上所连接的烷基多，则由于烷基对羰基的+I和+C作用，使羰基碳原子的缺电子性下降，不利于亲核试剂的进攻；同时，烷基的体积增大，就会产生明显的空间位阻，也不利于亲核试剂对羰基碳原子的进攻，而且烷基体积越大，空间越拥挤，在过渡状态时，相对的活化能也越高，不利于反应的进行。
由于醛、酮中氧原子是富电子端，可以预见，酸催化对亲核加成反应的进行应是有利的。因为质子化的羰基中，π键电子会更加极化偏向氧原子，这就使羰基的碳原子更为缺电子，这将大大有利于亲核试剂对它的攻击。
对于芳香族醛、酮来说，由于芳环的π电子体系对羰基的π键有给电子的共轭作用，羰基碳原子的缺电子性质减弱，其亲核加成的反应活性要比脂肪族醛、酮小得多。
电子效应和空间效应两方面因素综合作用，并且已被实验所证明，羰基化合物发生亲核加成反应的活泼性次序是：
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一、与水的加成
甲醛、乙醛、丙酮等小分子羰基化合物在水中的溶解性非常好，这不仅是它们与水分子之间可以形成氢键，还在于它们可以与水分子发生加成反应，生成了水合物；这种水合物只有在水溶液中在一定浓度范围、一定的温度下才是比较稳定的，游离的羰基水合物（同碳二元醇）是极不稳定的，它将迅速脱水成为羰基化合物。
在水中甲醛完全以水合物的形式存在，乙醛可有50%左右的水合物；而丙酮的水合物由于两个烷基的排斥作用使它很不稳定，极易脱水，所以丙酮溶液中的水合丙酮是很少的。如果在醛、酮的烷基上有吸电基存在时，由于羰基缺电子性质更加突出，对生成水合物是有利的，在水合平衡中其平衡常数将增大。如：
在Cl CH CHO中，两个缺电子碳相邻是不稳定的，它的水合物的形成使C-CL和C-O之间的偶极相互排斥作用得到了缓解，这也是Cl CH CHO的水合物容易形成的原因。
三氯乙醛非常容易与水加成，生成的水合物称为水合氯醛，后者是一晶体，熔点57℃，它是一种安全有效的催眠药物。
电脑发出警报声环状的三聚甲醛、三聚乙醛或四聚乙醛的生成可以认为是它们的水合物之间脱水形成的。三聚甲醛还可以由60%的甲醛水溶液在少量H SO存在下加热蒸馏制得；而甲醛溶液与H SO共热则生成不溶解于水的多聚甲醛，其聚合度在100以上。纯甲醛在催化剂（如正丁胺）存在下可以聚合为线型结构的聚甲醛，其聚合度可达到数十万，是一类具有良好综合性能的工程塑料，可代替金属材料使用，如制造齿轮等。
杜鹃的诗句二、与醇的加成
醇分子中氧原子上具有未共用电子，它也是一种亲核试剂，可以对醛、酮进行亲核加成。
但由于醇分子的亲核性较弱，反应也是可逆的；羰基与一分子醇的亲核加成产物是半缩醛或半缩酮。例如：
半缩醛是不稳定的化合物，在酸性条件下它与另一分子的醇发生分子间脱水生成稳定的醚型产物——缩醛:
酸或碱都可以催化半缩醛的生成。酸催化是通过生成羰基的盐正离子的形式以强化羰基羰原子的缺电
子性；碱催化(如HO则可以使醇转变成醇的烷氧负离子以增强醇分子的亲核能力。这两种催化的反应过程可描述为：
缩醛只能是在酸催化条件下的反应中生成：
低级的脂肪醛与过量的醇在酸催化下很容易生成缩醛；在芳醛生成缩醛的反应中，应移出生成的水，使平衡移向右方：
在丙酮与乙醇生成缩酮的反应中，平衡时只有2%的缩酮产物，只有不断地移出生成的水（可用共沸分水法），才能使反应平衡右移：
乙二醇与酮在酸性条件下作用较容易得到缩酮产物，这是由于从半缩酮再脱水生成缩酮是一个分子内的二个羟基间的脱水反应，这个过程是容易进行的，而且生成的缩酮是一个五元的环醚型结构，比较稳定。例如：
芳酮与醇反应生成缩酮是困难的，但苄酮则可以较顺利地生成缩酮：
由于缩醛或缩酮是稳定的醚型结构，它的生成又是可逆的，因此在有机合成中用于保护羰基。例如：张杰是哪的人
2022年中秋节教师节祝福语在合成纤维"维尼纶"的制造中，就应用了缩醛生成的反应；采用甲醛与聚乙烯醇作用，使后者发生部分的缩醛化，以提高产品的耐水性：
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