Альдегиды и кетоны
Введение Это единения, содержащие карбонильную группу = С = О . У альдегидов карбонил связан радикалом и водородом. Общая формула альдегидов: R - C = O H У кетонов карбонил связан с двумя радикалами. Общая формула кетонов: R 1- C = O R2 Альдегиды являются более активными, чем кетоны (у кетонов карбонил как бы блокирован радикалами с обеих сторон). Классификация 1.по углеводородному радикалу (предельные, непредельные, ароматические, циклические). 2.по числу карбонильных групп (одна, две и тд.) Изомерия и номенклатура Изомерия альдегидов обусловлена изомерией углеродного скелета. У кетонов помимо изомерии углеродного скелета наблюдается изомерия положения карбонильной группы. По тривиальной номенклатуре альдегиды называют соответственно карбоновым кислотам, в которые они переходят при окислении. По научной номенклатуре названия альдегидов складываются из названий соответствующих углеводородов с добавлением окончания аль. Атом углерода альдегидной группы определяет начало нумерации. По эмпирической номенклатуре кетон называют по радикалам, связанным с карбоксилом с добавлением слова кетон. По научной номенклатуре названия кетонов складываются из названий соответствующих углеводородов с добавлением окончания ОН, в конце ставят номер углеродного атома, при котором стоит карбонил. Нумерацию начинают от ближайшего к кетонной группе конца цепи. Представители предельных альдегидов. CnH2n+1C=O H |
Формула | Тривиальное название | Научное название | | Н - С = О Н | Муравьиный Формальдегид | метаналь | | СН3 - С = О Н | Уксусный Ацетальдегид | Этаналь | | СН3 - СН2 - С = О Н | Пропионовый | Пропаналь | | СН3 - СН2 - СН2 - С = О Н | Масляный | Бутаналь | | СН3 - (СН2)3 - С = О Н | Валериановый | Пентаналь | | СН3 - (СН2)4 - С = О Н | Капроновый | Гексаналь | | |
Представители предельных кетонов |
Формула | Эмпирическое название | Научное название | | СН3 - С = О СН3 | Диметилкетон | Пропанон | | СН3 - С = О СН2 - СН3 | Метилэтилкетон | Бутенон | | СН3 - С = О СН2 - СН2 - СН3 | Метилпропилкетон | Пентанон -2 | | СН3 - СН2 - С = О СН2 - СН3 | Диэтилкетон | Пентанон -3 | | СН3 - С = О СН - СН3 СН3 | метилпропилкетон | 3-метилбутанон-2 | | |
Способы получения 1) Путем окисления спиртов. Из первичных спиртов получаются альдегиды, из вторичных кетоны. Окисление спиртов происходит при действии сильных окислителей (хромовая смесь) при небольшом нагревании. В промышленности в качестве окисления используют кислород воздуха в присутствии катализатора - меди (Cu) при t0= 300-5000С СН3 - СН2 - СН2 - ОН + О К2Cr2O7 CH3 - CH2 - C =O + HOH пропанол -1 H пропаналь СН3 - СН - СН3 + О К2Cr2O7 СН3 - С - СН3 ОН О пропанол -2 пропанон 2) Термическое разложение кальциевых солей карбоновых кислот, причем, если взть соль муравьиной кислоты, то образуются альдегиды, а если других кислот, то кетоны. СН3 - С = О О - Са прокаливание СаСО3 + СН3 - С = О Н -С - О Н О уксусный альдегид СН3 - С = О О - Са прокаливание СаСО3 + СН3 - С = О СН3 -С - О СН3 О ацетон Это лабораторные способы получения. 3) По реакции Кучерова (из алкинов и воды, катализатор - соли ртути в кислой среде). Из ацетилена образуются альдегиды, из любых других алкинов - кетоны. СН = СН + НОН СН2 = СН - ОН СН3 - С = О ацетилен виниловый СН3 спирт уксусный альдегид СН3 - С = СН + НОН СН3 - С = СН2 СН3 - С = О пропин ОН СН3 пропенол - 2 ацетон 4) Оксосинтез. Это прямое взаимодействие алкенов с водным газом (СО+Н2) в присутствии кобальтового или никелевого катализаторов под давлением 100- 200 атмосфер при t0 = 100-2000С. По этому способу получают альдегиды СН3 - СН2 - СН2 - С = О бутаналь Н СН3 - СН = СН2 + СО + Н2 СН3 - СН - С = О СН3 Н 2-метилпропаналь 5) Гидролиз дигалогенпроизводных. Если оба галогена находятся при первичном углеродном атоме, то образуется альдегид, если при вторичном - кетон. СН3 - СН2 - С - CL2 + HOH 2HCL + CH3 - CH2 - C = O H H 1,1-дихлорпропен пропеналь СН3 - С - CH3 + HOH 2HCL + CH3 - C = O CL CL CH3 2,2-дихлорпропан пропанон Муравьиный альдегид - газ, другие низшие альдегиды и кетоны - жидкости, легко растворимые в воде; альдегиды обладают удушливым запахом, который при сильном разведении становится приятным(цветочным или фруктовым). Кетоны пахнут довольно приятно. Следовательно карбонил = С =О носитель запаха, поэтому альдегиды и кетоны применяются в парфюмерной промышленности. температура кипения альдегидов и кетонов возрастает по мере увеличения молекулярного веса. Природа карбонильной группы Большинство реакций альдегидов и кетонов обусловлено присутствием карбонильной группы. рассмотрим природу карбонила = С =О. например, R - C = O H 1.углерод с кислородом в карбониле связаны двойной связью : одна сигма - связь, другая пи - связь. За счет разрыва П- связи у альдегидов и кетонов идут реакции присоединения (нуклеофильного типа): R - C = O R - C - O : H H Кислород является более электроотрицательным элементом, чем углерод, и поэтому электронная плотность у атома кислорода больше, чем у атома углерода. При реакциях присоединения к углероду будет присоединяться нуклеофильная часть реагента, к кислороду - электрофильная часть. 2.приреакциях замещения может замещаться кислород карбонила. При этом происходит разрыв двойной связи между С и О 3.карбонил влияет на связи С - Н в радикале, ослабляя их, особенно в альфа-положении, то есть рядом с карбонильной группой. Н Н Н Н - ?С -? С - ?С - С = О Н Н Н Н При действии свободных галогенов будет замещаться водород в углеродном радикале при альфа- углеродном атоме. СН3 - СН2 - СН2 - С = О + СL2 CH3 - CH2 - CH - C = O + HCL ОН CL OH ?-хлормасляный альдегид Химические свойства Из всех классов органических соединений альдегиды и кетоны самые реакционноспособные. Причем в химическом отношении альдегиды более активны, чем кетоны. Для них характерны следующие реакции: окисления, присоединения, замещения, полимеризации, конденсации. Для кетонов не характерны реакции полимеризации. Реакции окисления Альдегиды окисляются легко, даже слабыми окислителями HBrO, [Ag(NH3)2]OH, раствор Фелинга. При окислении альдегидов образуются карбоновые кислоты. СН3 - С = О + О СН3 - С = О - уксусная кислота Н ОН Если окислителем является [Ag(NH3)2]OH , то выделяется свободное серебро (реакция «серебряного зеркала» - это качественная реакция на альдегиды). СН3 - С = О + 2[Ag(NH3)2]OH СН3 - С = О + 2 Ag + 4 NH3 + Н2О Н ОН Окисление кетонов происходит гораздо труднее и только сильными окислителями. Продуктами окисления являются карбоновые кислоты. При окислении кетона образуется спиртокетон, затем дикетон, который, разрываясь, образует кислоты. СН3 - СН2 - С - СН2 - СН3 + О СН3 - СН - С - СН2 - СН -Н2О+О СН3 - С - С - СН2 - СН3 +О +Н2О О ОН О О О диэтилкетон спиртокетон дикетон СН3 - С = О + О = С - СН2 - СН3 ОН ОН уксусная к-та пропионовая к-та В случае смешанного кетона окисление протекает по правилу Попова - Вагнера, то есть главное направление реакции - окисление соседнего с карбонилом наименее гидрированного атома углерода. Но помимо с главным направлением будет и побочное направление реакции, то есть окислится углеродный атом с другой стороны карбонила. При этом образуется смесь различных карбоновых кислот. СН3 - С - СН - СН3 - спиртокетон +О - Н2О О ОН СН3 - С - СН2 - СН3 ОН О О СН2 - С - СН2 - СН3 + О - Н2О
Страницы: 1, 2
|