1. Определяне на алдехиди и кетони, разликата в структурата.

2. номенклатура и изомерия

3. Физически имоти

4. химически свойства. Структура на групата карбонил (електронен ефекти група).

5. Използване на алдехиди и кетони.

6. Влияние върху човешкото здраве и околната среда.

Алдехиди и кетони, кислород органични съединения, съдържащи кипящи карбонилна група (С = О).

Общата формула на карбонилни съединения:

Алдехидите X = H (изключение е формалдехид (R = X = Н); в кетони X = R, R '- алкилни радикали (СН3 S2N5-).

Номенклатура на алдехиди и кетони

За алдехиди, използвани тривиално рационална номенклатура и номенклатурата на IUPAC (системно).

Тривиални имена на алдехиди, произведени от тривиални имена на киселини, които се превръщат чрез окисление на алдехиди.

Структура карбонилна група С = О

Свойства на алдехид и кетон карбонилни групи, определени от структурата> С = О.

въглеродни атоми и кислород в карбонилната група в състояние sp2-хибридизация. Неговите въглеродни SP2-хибриден орбитали образува 3 S-връзки (един от тях е - C-O връзка), които са разположени в една равнина под ъгъл от около 120 ° една към друга. Един от трите най-SP2 орбитите на кислород, участващи в S-връзка-О, а другите две съдържа nepodelennnye електронни двойки.

р-р връзка се формира от електрони на въглеродни и кислородни атоми.

С = О връзка е силно поляризиран. Електроните множествена връзка, С = О, по-специално р-движат електрони са изместени на електроотрицателна кислороден атом, което води до появата на по тях частично отрицателен заряд. Карбонил въглероден придобива частичен положителен заряд.

Следователно, въглеродът е атакуван от нуклеофили и кислород - електрофили, включително протони Н +.

В молекули на алдехиди и кетони не са водородни атоми, способни да образуват водородни връзки (като алкохоли). Следователно, тяхната точка на кипене е по-ниска от тази на съответните алкохоли.

Метанал (формалдехид) - газ с остър мирис, разтворим във вода, С2-С5 алдехиди и кетони С3-С4 - течни, високи - твърди вещества.

Долна хомолози са разтворими във вода, поради образуването на водородни връзки между водородните атоми на водните молекули и карбонил кислородни атоми. С увеличаване на въглеводороден радикал разтворимост във вода намалява.

По-ниски алдехиди имат остър неприятен мирис, по-висши хомолози притежават миризма на цветя и плодове.

Получаване на алдехиди и кетони

Алдехиди и кетони получени редица общи методи:

1) най-универсален начин - окисление на алкохоли. където първичните алкохоли от алдехиди образувани и от средното - кетони.

При окисляването на алкохоли с помощта на меден катализатор.

2) Друг метод - каталитичната gidratatsiyaatsetilena. междинно съединение - винил алкохол кополимер (този метод се счита в първия модул - и се нарича Kucherova реакция).

Ако вместо ацетилен, метил ацетилен приемане, вие получавате ацетон.

3) озонолиза на алкени също е изследвана подробно в първия модул (алкени тема)

4) Получаването се извършва чрез пиролиза промишленост карбоксилни киселини и техните соли.

5) Хидролиза digalogenproizvodnyh алкани и metilarenov.

Тази реакция води до алдехиди, когато двете халогенни атоми са един и същ въглероден атом. Ако атом е в края на веригата - получава алдехид ако средата - кетон.

6) реакция на Friedel-Crafts (разгледано в реакции на ацилиране арени електрофилно заместване на ароматни въглеводороди).

Химичните свойства на алдехиди и кетони

химични свойства определят от структурните характеристики на карбонилни групи> С = О, с полярност - електронната плътност между атоми и о са неравномерно разпределени, се измества към по-електроотрицателна атом О. В резултат на карбонилната група придобива подобрена реактивност се проявява в различни присъединителни реакции към двойната връзка ,

Освен това, поради изместването на електронната плътност на водородни атома се намират в # 945 позиция на мобилността придобива карбонилната група, това свойство се нарича СН-киселинност.

Във всички случаи кетони са по-малко реактивни от алдехиди, по-специално, поради пространствено пречене поставя две органични групи R.

I.Prisoedinenie двойна връзка С = О, взаимодействие с О-, п-, S-нуклеофили

1) взаимодействие на алкохоли с алдехиди до образуване хемиацетали - съединения, съдържащи алкокси едновременно - и хидрокси-група при един въглероден атом. Полуацетали може допълнително да реагира с друга молекула на алкохол за да се образува пълен ацетали с - съединение, в което един въглероден атом са едновременно две РО групи. Реакцията се катализира от киселини и основи. В случай на алкохоли до кетони присъединяването двойна връзка в С = О е трудно.

2) Също така, алдехиди и кетони взаимодействат с HCN циановодородна киселина. образуващи hydroxynitriles - съединения, съдържащи един въглероден атом, ОН - и CN-група. Реакцията е удобно, тъй като ви позволява да увеличите въглеродната верига (има нов C-C - Communication). Преди да се направи реакция, помислете за структурата на циановодородна киселина.

3) По същия начин, (разкриване двойна връзка С = О) реагира с алдехиди и кетони, амоняк и амини. присъединителни продукти са нестабилни и се кондензират с отстраняване на вода и образуване на двойна връзка С = Н. Тази реакция дава възможност да се направи разлика между алдехиди и кетони.

В случай на взаимодействие на алдехида и амоняк са получени имини и амини получени от т.нар Шифова база - съединения, съдържащи група> С = NR.

Кетони с амоняк такива съединения не образуват. Те реагират по-бавно и е трудно:

4) натриев хидрогенсулфит присъединяване (NaHSO3) води до образуването на хидросулфид производни на алдехиди и кетони, които лесно се разграждат с вода. # 945; -Gidroksilalkansulfonaty не се разтварят в органични съединения, те се появяват безцветни кристали. Тази реакция е качествено.

5) взаимодействие с хидроксиламин извършва с отстраняване на вода. Реакционният продукт на алдехид или кетон с хидроксиламин е оксим. Такива съединения са от интерес за органичния синтез.

6) Реакцията протича с хидразин до получаване на разнообразие от продукти и зависи от съотношението на компонент. Взаимодействието на 1 мол от карбонилно съединение и хидразин прекратява получаване на хидразон. и 2 мола - добив азин.

7) алдехиди и кетони реагират с galogennukleofilami. Като реагенти се използват халогениди на фосфор и сяра, но по-често - фосфорен пентахлорид.

8) присъединяване на Grignard реагенти на алдехиди и кетони искали да образуват смесени алкохолати, които лесно се хидролизират до алкохоли (като тези реакции са проучени в "Алкохоли" лекция).

II. Реакциите, при които водородните атоми са разположени # 945 въглероден атом.

1) протони мобилност намира в # 945-позиция към карбонилната група дава възможност да взаимодейства с халогени (Cl2, Br2, I2). Реакциите се ускоряват в присъствието и киселини и основи.

Ролята на катализатора е да ускори процеса на енолизация (катализатора са обсъдени по-долу в Пример кондензационна реакция).

2) Реакциите на кондензация. За алдехиди и кетони възможно кондензация преминаване между две молекули на същото съединение. В такъв алдехид кондензация двойна връзка на една от молекулите, разкрити образува съединение, съдържащо както алдехид и ОН-група, наречена алдолна (aldegidospirt).

Тече кондензация наречено съответно алдолна, тази реакция се катализира с основа. Получената алдол може допълнително да се кондензира за да се образува двойна връзка С = С и кондензирано изхвърлянето на водата. Резултатът е ненаситен алдехид (кротоналдехид). Тази кондензация се нарича кротонова заглавието на първото съединение в серия от ненаситени алдехиди.

Кетони също са в състояние да участват в алдолна, а вторият етап - крогопова кондензация е трудно за тях.

В алдолната кондензация могат да участват заедно молекули от различни алдехиди и алдехид както и кетон, във всички случаи има удължаване на въглеродната верига.

Нека разгледаме механизма на реакцията:

йонна реакция Хидроксилно се инициира, тя разделя протона от метиловата група на алдехид (етап I). След метилен компонент атакува карбонил компонент - втора молекула от съединението от карбонил (етап II). Продукти aldolisation лесно се отделили вода в присъствието на база (стъпка III).

2) Кондензация на алдехиди и кетони с феноли е премахване карбонил О атом (под формата на вода) и метиленова група е СН2 или заместен метилен група (CHR или CR2) е вграден между две фенолни молекули. Най-често, тази реакция се използва за получаване на фенол-формалдехидни смоли.

намаляване III и окисление

Алдехиди и кетони като междинни съединения между алкохоли и карбонови киселини. Възстановяване води до алкохоли и окисляване - карбоксилна киселини. Когато Н2 действие (в присъствието на Pt или Ni катализатор), алдехиди се редуцира до образуване на първични алкохоли и кетони - вторични алкохоли (тези реакции са разгледани в "Алкохоли" лекция).

Окислението на алдехиди до карбоксилни киселини отнема доста лесно в присъствието на О2 или чрез действието на слаби окислители като амонячен сребърен разтвор хидроксид. Тази реакция се придружава от образуване на сребро огледало върху вътрешната повърхност на устройството за реакция (обикновено, конвенционален епруветка), тя се използва за качествено откриване на алдехидната група.

Алдехиди felingovoy окислени течност. разтвор на Фелинг - е воден алкален разтвор, образуван от Cu (OH) 2 и калиев-натриев тартарат (сол на Рошел). Когато източване разтвори образуват комплекс съединение (като меден гликолат). Следваща алдехид възстановява меден да меден. Кетони не влизат в такава реакция.

За разлика от алдехиди, кетони са по-устойчиви на окисляване и окислени само при строги условия (ако нагряване в присъствие на силни окислители като KMnO4, H2Cr2O7). Това произвежда смес от карбоксилни киселини, които имат съкратен (в сравнение с изходния кетон) въглеводородна верига.

Реакцията се извършва в съответствие с правило Popov: почивка С-С връзки появява върху двете страни на> С = О група (това може да бъде по пътя I или II).

За кетони, също има качествени реакции - например iodoformnaya проба. Тази реакция дава метил кетони (по време на реакцията и йод цвят изчезва SH3I утаи разпределени едновременно).

3CH3CO-R + 3I2 + 4NaOH = CH3I¯ + RCOONa + 3NaI + 3H2O

Използването на алдехиди и кетони

Формалдехид Н2С = О (неговата воден разтвор наречен формалин) се използва като кожата тен агент и консервант биологични.

Ацетон (CH3) 2C = О - широко използван екстрагент и лакове разтворители и емайли.

Ароматни кетон бензофенон (С6Н5) 2С = О здравец миризма използва в парфюмни композиции и за ароматизиране на сапуни.

Някои от алдехиди първо бяха намерени в състава на етерични масла от растения, и по-късно изкуствено синтезирани.

Алифатен алдехид CH3 (CH2) 7С (H) = О (общо наименование - пеларгонова алдехид), съдържаща се в етерични масла от цитрусови плодове, портокал без мирис, неговото използване като ароматизиращи храна.

Ароматен алдехид ванилин намерени в ванилия плодове тропически растения, сега е по-често се използва синтетичен ванилин - добре известен вкус добавка в сладкарници.

ванилин бензалдехид бензофенон

Бензалдехид, горчив бадем миризма, съдържаща се в бадемово масло и масло от евкалипт в етер. Синтетичен бензалдехид се използва в хранителни ароматни есенции и ароматизатори в съставите.

Бензофенон и техни производни са способни да абсорбират UV лъчи, които определят тяхното използване в кремове и лосиони за дъбене, в допълнение, някои бензофенон производни имат антимикробна активност и се използват като консерванти. Бензофенон има приятна миризма здравец, и поради това се използва в парфюмни композиции и за ароматизиране на сапуни.

Способността на алдехиди и кетони да участват в различни трансформации определя основната им употреба като изходни съединения за синтез на различни органични съединения: алкохоли, карбоксилови киселини и техните анхидриди, лекарства (Уротропин), полимерни продукти (фенол-формалдехидни смоли, полиформалдехид), в производството на всички видове ароматни вещества (въз основа на бензалдехид) и багрила.

Влияние върху човешкото здраве и природата

Алдехиди - химически активни вещества с токсичен ефект (наркотични и дразнещ ефект върху лигавиците). С увеличаване на молекулното тегло на наркотичен ефект на съединенията се повишава. Долните и ненаситени алдехиди са мутагенни и канцерогенни свойства.

Когато концентрацията на алдехиди в резервоара в излишък от 50 мг / л убит риба, навлизането и алдехиди в отпадъчната вода инхибира тяхната биохимична пречистване.

Токсичен ефект на кетони се проявява в лезии на централната нервна система. Извлича се от тялото бавно, защото на добра разтворимост в кръвта.