додати матеріал


приховати рекламу

Альдегіди і кетони

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Введення

Це єднання, що містять карбонільну групу = С = О. У альдегідів карбоніл пов'язаний радикалом і воднем. Загальна формула альдегідів:

R - C = O

H

У кетонів карбоніл зв'язаний з двома радикалами. Загальна формула кетонів:

R 1 - C = O

R 2

Альдегіди є більш активними, ніж кетони (у кетонів карбоніл як би блокований радикалами з обох сторін).



Класифікація

1.по углеводородному радикалу (граничні, неграничні, ароматичні, циклічні).

2.По числу карбонільних груп (одна, дві і тд.)

Ізомерія і номенклатура

Ізомерія альдегідів обумовлена ​​ізомерією вуглецевого скелета. У кетонів крім ізомерії вуглецевого скелета спостерігається ізомерія положення карбонільної групи. За тривіальною номенклатурою альдегіди називають відповідно карбоновим кислотам, в які вони переходять при окисленні. За науковою номенклатурою назви альдегідів складаються з назв відповідних вуглеводнів з додаванням закінчення аль. Атом вуглецю альдегідної групи визначає початок нумерації. За емпіричної номенклатурі кетон називають по радикалам, пов'язаних з карбоксилом з додаванням слова кетон. За науковою номенклатурі назви кетонів складаються з назв відповідних вуглеводнів з додаванням закінчення ОН, в кінці ставлять номер вуглецевого атома, при якому стоїть карбоніл. Нумерацію починають від найближчого до кетонів групі кінця ланцюга.

Представники граничних альдегідів. C n H 2 n +1 C = O

H

Формула

Тривіальне назва

Наукова назва

Н - С = О

Н

Мурашиний

Формальдегід

метаналь

СН3 - С = О

Н

Оцтовий

Ацетальдегід

Етаналь

СН3 - СН2 - С = О

Н

Пропіоновий

Пропаналь

СН3 - СН2 - СН2 - С = О

Н

Масляний


Бутаналь


СН3 - (СН2) 3 - С = О

Н

Валеріановим


Пентаналь

СН3 - (СН2) 4 - С = О

Н

Капроновий


Гексаналь

Представники граничних кетонів

Формула

Емпіричне назву

Наукова назва

СН3 - С = О

СН3

Диметилкетон

Пропанон

СН3 - С = О

СН2 - СН3

Метилетилкетон

Бутенон

СН3 - С = О

СН2 - СН2 - СН3

Метілпропілкетон

Пентанон -2

СН3 - СН2 - С = О

СН2 - СН3

Діетілкетон

Пентанон -3

СН3 - С = О

СН - СН3

СН3

метілпропілкетон

3-метілбутанон-2

Способи отримання

1) Шляхом окислення спиртів. Із первинних спиртів виходять альдегіди, з вторинних кетони. Окислення спиртів відбувається при дії сильних окислювачів (хромова суміш) при невеликому нагріванні. У промисловості як окислення використовують кисень повітря в присутності каталізатора - міді (Cu) при t 0 = 300-500 0 С

СН 3 - СН 2 - СН 2 - ОН + О К2 Cr 2 O 7 CH 3 - CH 2 - C = O + HOH

пропанол -1 H

пропаналь

СН 3 - СН - СН 3 + Про К2 Cr 2 O 7 СН 3 - С - СН 3

ОН Про

пропанол -2 пропанон

2) Термічне розкладання кальцієвих солей карбонових кислот, причому, якщо взть сіль мурашиної кислоти, то утворюються альдегіди, а якщо інших кислот, то кетони.

СН 3 - С = О

О - Са прожарювання СаСО 3 + СН 3 - С = О

Н-С - О Н

Про оцтовий альдегід

СН 3 - С = О

О - Са прожарювання СаСО 3 + СН 3 - С = О

СН 3-С - Про СН 3

Про ацетон

Це лабораторні способи отримання.

3) По реакції Кучерова (з алкинов та води, каталізатор - солі ртуті в кислому середовищі). З ацетилену утворюються альдегіди, з будь-яких інших алкинов - кетони.

СН = СН + НОН СН 2 = СН - ОН СН3 - С = О

ацетилен вініловий СН 3

спирт оцтовий альдегід

СН 3 - С = СН + НОН СН 3 - С = СН 2 СН 3 - С = О

пропін ОН СН3

пропенол - 2 ацетон

4) Оксосінтез. Це пряме взаємодія алкенов з водним газом (СО + Н 2) у присутності кобальтового чи нікелевого каталізаторів під тиском 100 - 200 атмосфер при t 0 = 100-200 0 С. За цим способом отримують альдегіди



СН 3 - СН 2 - СН 2 - С = О

бутаналь Н

СН 3 - СН = СН 2 + СО + Н 2

СН 3 - СН - С = О

СН 3 Н

2-метілпропаналь

5) Гідроліз дігалогенпроізводних. Якщо обидва галогену знаходяться при первинному вуглецевому атомі, то утворюється альдегід, якщо при вторинному - кетон.

СН 3 - СН 2 - С - CL 2 + HOH 2HCL + CH 3 - CH 2 - C = O

HH

1,1 - діхлорпропен пропеналь



СН 3 - С - CH 3 + HOH 2HCL + CH 3 - C = O

CL CL CH 3

2,2-діхлорпропан пропанон

Мурашиний альдегід - газ, інші нижчі альдегіди і кетони - рідини, легко розчинні у воді; альдегіди мають задушливим запахом, який при сильному розведенні стає приємним (квітковим або фруктовим). Кетони пахнуть досить приємно. Отже карбоніл = С = О носій запаху, тому альдегіди і кетони застосовуються в парфумерній промисловості. температура кипіння альдегідів і кетонів зростає в міру збільшення молекулярної ваги.

Природа карбонільної групи

Більшість реакцій альдегідів та кетонів обумовлена ​​присутністю карбонільної групи. розглянемо природу карбонила = С = О. наприклад,

R - C = O

H

1.углерод з киснем в карбоніли пов'язані подвійним зв'язком: одна сигма - зв'язок, інша пі - зв'язок. За рахунок розриву П-зв'язку у альдегідів і кетонів йдуть реакції приєднання (нуклеофільного типу):

R - C = O R - C - O:

H H

Кисень є більш електронегативний елементом, ніж вуглець, і тому електронна щільність у атома кисню більше, ніж у атома вуглецю. При реакціях приєднання до вуглецю буде приєднуватися нуклеофільних частина реагенту, до кисню - електрофільні частину.

2.пріреакціях заміщення може заміщатися кисень карбонила. При цьому відбувається розрив подвійного зв'язку між С і О

3.карбоніл впливає на зв'язку С - Н в радикалі, послаблюючи їх, особливо в альфа-положенні, тобто поряд з карбонільної групою.

Н Н Н

Н - α С - β С - γ С - С = О

Н Н Н Н

При дії вільних галогенів буде заміщатися водень в вуглецевому радикалі при альфа-вуглецевому атомі.



СН 3 - СН 2 - СН 2 - С = О + С L 2 CH 3 - CH 2 - CH - C = O + HCL

ВІН CL OH

α-хлормасляний альдегід

Хімічні властивості

З усіх класів органічних сполук альдегіди і кетони самі реакційноздатні. Причому в хімічному відношенні альдегіди більш активні, ніж кетони. Для них характерні такі реакції: окислення, приєднання, заміщення, полімеризації, конденсації. Для кетонів не характерні реакції полімеризації.

Реакції окислення

Альдегіди окислюються легко, навіть слабкими окислювачами HBrO, [Ag (NH 3) 2] OH, розчин Фелінга. При окисленні альдегідів утворюються карбонові кислоти.

СН 3 - С = О + О СН 3 - С = О - оцтова кислота

Н ОН

Якщо окислювачем є [Ag (NH 3) 2] OH, то виділяється вільне срібло (реакція "срібного дзеркала» - це якісна реакція на альдегіди).


СН 3 - С = О + 2 [Ag (NH 3) 2] OH СН 3 - С = О + 2 Ag + 4 NH 3 + Н 2 О

Н ОН

Окислення кетонів відбувається набагато важче і тільки сильними окислювачами. Продуктами окислення є карбонові кислоти. При окисленні кетона утворюється спіртокетон, потім дикетонами, який, розриваючись, утворює кислоти.

СН 3 - СН 2 - С - СН 2 - СН 3 + Про СН 3 - СН - З - СН2 - СН-Н2О + О СН 3 - С - С - СН 2 - СН 3 + О + Н2О

Про ОН О О О

діетілкетон спіртокетон дикетонами

СН 3 - С = О + О = С - СН 2 - СН 3

ОН ОН

оцтова к-та пропіонова к-та

У разі змішаного кетона окислювання протікає за правилом Попова - Вагнера, тобто головний напрямок реакції - окислення сусіднього з Карбоніли найменш гідрованого атома вуглецю. Але крім з головним напрямком буде і побічна напрямок реакції, тобто окислиться вуглецевий атом з іншого боку карбонила. При цьому утворюється суміш різних карбонових кислот.

СН 3 - С - СН - СН 3 - спіртокетон + О - Н 2 О

Про ОН

СН 3 - С - СН 2 - СН 3 ОН Про

Про СН 2 - С - СН 2 - СН 3 + О - Н 2 О

Бутанон-2 спіртокетон

СН 3 - С - С - СН 3 + О + Н2О 2 СН 3 - С = О

О О ОН

дикетонами оцтова кислота

СН-С - СН 2 - СН 3 + О + Н2О НС = О + СН 3 - СН 2 - С = О

О О ОН ОН

дикетонами мурашина к-та пропіонова к-та



Реакції приєднання

Протікають за рахунок розриву пі-зв'язку в карбоніли. Ці реакції нуклеофільного приєднання, тобто спочатку до позитивно зарядженого вуглецю карбонила приєднується нуклеофільних частина реагенту з вільною електронною парою (протікає повільно):

= С + = О - +: Х - = С - О -

Х

Друга стадія - приєднання протона або іншого катіона до утворився аниону (протікає швидко):

= С - О - + Н + = С - ОН

Х Х

1.Прісоедіненіе водню.

При цьому з альдегідів виходять первинні спирти, з кетонів - вторинні. Реакція протікає в присутності каталізаторів Ni, Pt та ін

СН 3 - С = О + Н +: Н - СН 3 - С - Н

ОН Н ОН

оцтовий альдегід етанол

СН 3 - С - СН 3 + Н +: Н - СН 3 - СН - СН 3

Про ОН

пропанон пропанол -2

2.Прісоедіненіе бісульфату натрію (гідросульфату):



R - C = O + HSO 3 Na R - C - SO 3 Na

H OH H



При цьому утворюються бісульфітние похідні. Цю реакцію використовують для очищення альдегідів та кетонів та виділення їх з домішок.

3.Прісоедіненіе синильної кислоти. При цьому утворюються α-оксінітріли, які є проміжними продуктами синтезу оксикислот, амінокислот:

OH

R - C = O + HCN R - C - C = N

H H

α-оксінітріл

4. Приєднання аміаку NH 3. При цьому утворюються оксіаміни.

R - C = O + H - NH 2 CH 3 - CH - NH 2

H OH

Оксіамін

5. Приєднання магнійгалогенорганіческіх сполук (реактив Гриньяра). Реакцію використовують для отримання спиртів.

6.Прісоедіненіе спиртів (безводних). При цьому спочатку утворюються полуацеталі (як звичайна реакція приєднання). Потім при нагріванні з надлишком спирту утворюються ацетали (як прості ефіри).



R - C = O + СН 3 - ОН R - C Н - О - СН 3 + СН3ОН R - C Н - О - СН 3

H ОН О - СН 3

полуацеталь ацеталь

У природі дуже багато сполук полуацетального і ацетального характеру, особливо серед вуглеводів (цукрів).

Реакції заміщення

Кисень карбонільних груп може заміщатися на галогени і деякі азотовмісні сполуки.

1.Замещеніе галогенами. Відбувається при дії на альдегіди і кетони фосфорних сполук галогенів PCL 3 і PCL 5. При дії ж вільними галогенами заміщається водень в вуглеводневому радикалі при α-вуглецевому атомі.

+ PCL 5 CH 3 - CH 2 - CH-CL 2 + POCL 3

СН 3 - СН 2 - С = О 1,1-діхлорпопін (фосфору хлорокис)

Н + CL 2 CH 3 - CH - CH = O + HCL

пропаналь CL

α-монохлорпропіоновий альдегід

2.Реакція з гідроксіаміном NH 2 OH. При цьому утворюються окисли альдегідів (альдоксіли) і кетонів (кетоксіни).

СН 3 - СН = О + Н 2 N - OH CH 3 - CH - N - OH + H 2 O

оцтовий альдегід оксіетаналь

Цю реакцію застосовують для кількісного визначення карбоксильних з'єднань.

3.Реакція з гидразином NH 2 - NH 2. Продуктами реакції є гідразин (коли реагує одна молекула альдегіду або кетону) і азинов (коли реагують дві молекули).

СН 3 - СН = О + NH 2 - NH 2 СН 3 - СН = N - NH 2

етаналь гідразин гідразин етаналь

СН 3 - СН = N - NH 2 + О = СН - СН 3 СН 3 - СН = N - N = НС - СН 3

азинов етаналь (альдазін)

4.Реакціі з фенілгідразином. З 6 Н 5 - NH - NH 2. Продуктами реакції є фенілгідразину.

СН 3 - СН = О + Н 2 N - NH - C 6 H 5 CH 3 - CH = N - NH - C 6 H 5

Фенілгідразонетаналь

Оксиди, гідразин, азинов, фенілгідразину - тверді кристалічні речовини з характерними температурами плавлення, за якими визначають природу (будова) карбонільного з'єднання.

Реакції полімеризації

Характерні тільки для альдегідів. Але й те, як газоподібні і летючі альдегіди (мурашиний, оцтовий) піддаються полімеризації. Це дуже зручно при зберіганні цих альдегідів. мурашиний альдегід полімеризується в присутності сірчаної кислоти або соляної, при нормальній температурі. Коефіцієнт полімеризації n = 10-50. Продукт полімеризації - тверда речовина, називається - Поліоксіметілени (формалін).



Н Н Н Н

Н - С = О - С - О - С - О - ...- С - ... - З - О -

Н Н Н Н Н n

Поліоксіметілени

Це тверда речовина, але його можна перетворити на мурашиний альдегід, розбавляючи водою і злегка підігріваючи.

Оцтовий альдегід під впливом кислот утворює рідкий циклічний тріммер-паральдозу і твердий тетрамер - метальдозу («сухий спирт»).

3 СН 3 - СН = О О

СН 3 - НС СН - СН 3

О О

СН - СН 3

паральдегід



4 СН 3 - СН = О СН 3 - НС Про

Про СН - СН 3

СН 5 - НС Про

Про СН - СН 3

Метальдегід

Реакції конденсації

1.Альдегіди в слабо основний середовищі (в присутності ацетону калію, поташу, сульфату калію) піддаються альдольної конденсації з утворенням альдегідів - спиртів, скорочено званих альдоль. Розроблено ця реакція хіміком А.П. Бородіним (він же композитор). У реакції бере участь одна молекула своєї карбонільної групою, а інша молекула воднем при α-вуглецевому атомі.

СН 3 - СН = О + НСН 2 - СН = О СН 3 - СН - СН2 - СН = О

ВІН альдоль

(3 - оксібутаналь або β-оксимасляної альдегід)

СН 3 - СН - СН2 - СН = О + НСН 2 - СН = О СН 3 - СН - СН2 - СН - СН 2-СН = О

ОН ОН ОН

гексенціол-3 ,5-аль

З кожним разом збільшується кількість груп ОН. Виходить альдегідна смола при ущільненні великого числа молекул.

2. Кротоновий конденсація. для альдегідів вона є продовженням альдольної конденсації, тобто при нагріванні альдоль отщепляет воду з утворенням непредельного альдегіду.

СН 3 - СН - СН2 - СН = О СН 3 - СН = СН - С = О

ОН ОН

кротоновий альдегід



Розглянемо ці реакції для кетонів.



СН 3 - С = О + НСН 2 - С = О СН 3 - С - СН 2 - С = О СН 3 - С = СН - С = О

СН 3 СН 3 ОН СН3 СН3 СН3 СН3

4 - окси - 4 - метілпентанон-2 4 - метілпентан-3-он-2

3.Сложноефірная конденсація. Характерна тільки для альдегідів. Розроблено В. Є. Тищенко. протікає в присутності каталізаторів алкоголятов алюмінію (CH 3 - CH 2 - O) 3 AL.

CH 3 - CH = O + O = HC - CH 3 CH 3 - СН 2 - О - С = О

СН 3

уксусноетіловий ефір



Вони містять у вуглеводневому радикалі подвійний зв'язок. Представники:

1.СН 2 = СН - СН = О - пропіл-2-аль - акриловий альдегід або акролеїн

2.СН 3 - СН = СН - СН = О - бутен - 2 - аль - кротоновий альдегід

Акролеїн інакше називають чад, він виходить при нагріванні горінні жирів. У хімічному відношенні неграничні альдегіди мають всі властивості граничних по карбонільної групи, а за рахунок подвійного зв'язку в радикалі можуть вступати в реакції приєднання.

У цих альдегідів сполучена система подвійних зв'язків, тому в хімічному відношенні вони відрізняються реакціями приєднання. Приєднання водню, галогенів, галогенводородов відбувається по кінцях пов'язаною системи.

Електронна щільність зміщена до кисню і до нього направляються позитивно заряджена частина реагенту, а до позитивно поляризованому вуглецю - негативна частина реагенту.

СН 2 + = СН - - СН + = О - + Н +: Br - CH 2 - CH = CH - OH CH 2 - CH 2 - CH = O

Br Br

3-бромпропаналь

Утворюється при цьому енольной форма альдегіду негайно перетворюється в більш стійку карбонільну форму. Таким чином приєднання галогенводородов в радикал йде проти правила Марковникова.

Ароматичні альдегіди

Представники С 6 Н 5-СН = О - бензойної альдегід. Це рідина із запахом гіркого мигдалю, міститься в кісточках слив, вишень, абрикос диких та інших плодах.



Список використаної літератури

  1. Гранберг І.І. Органічна хімія. - М., 2002

  2. Кім А.М. Органічна хімія. - Новосибірськ, 2007

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
71.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Насичені альдегіди і кетони
Ненасичені альдегіди і кетони
Альдегіди і кетони загальні відомості і способи отримання
Альдегіди
Альдегіди
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru