Альдегиды и кетоны (165605)

Посмотреть архив целиком

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 – αС –β С – γС – 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

α–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 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.


Случайные файлы

Файл
3192.rtf
109093.rtf
28920-1.rtf
27759.rtf
19596.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.