Az oxovegyületek osztályába tartozik szerves anyag tartalmazza a csoportot >C=O, karbonilcsoportnak vagy karbonilcsoportnak nevezzük.

Ha egy karbonilcsoport szénatomjának két vegyértékét alkilcsoportok foglalják el, az oxovegyületeket ketonoknak nevezzük:

Ha egy karbonilcsoport szénatomjának két vegyértékű részét egy alkilcsoport és egy hidrogénatom foglalja el, az oxovegyületeket aldehideknek nevezzük.

A ketonokat és az aldehideket karbonilvegyületeknek is nevezik.

Az aldehidek és ketonok reakciói nagyon hasonlóak, ami lehetővé teszi, hogy az oxovegyületek általános osztályába soroljuk őket. A leggyakoribb limitáló alifás aldehidek és ketonok homológ sorozatának általános képlete ugyanaz: C n H 2p O.

1. Nómenklatúra

a) Az aldehidek triviális elnevezései igen gyakoriak, az azonos szénvázú savak triviális elnevezéseihez kapcsolódnak, amelyekbe az oxidáció során könnyen átjutnak az aldehidek: hangyaldehid (formaldehid), acetaldehid (acetaldehid), propionsav, vajsav, valerián stb.

Az IUPAC nómenklatúra szerint az aldehidcsoport jelenlétét az utótag jelzi -al (-al):

Ha az aldehidcsoport a régebbi csoportok jelenléte miatt nem szerepel a főláncban, akkor azt az előtag jelzi formil:

b) Az egyszerű ketonok neve általában a karbonilcsoporthoz kapcsolódó gyökök nevéből és a szavakból áll keton:

Az összetettebb ketonok nevéhez használja az utótagot -ő(IUPAC):

Ha többen vannak idősebb csoport a ketoncsoportot az előtag jelzi oxo-:

2. Fizikai tulajdonságok

Bármely aldehid vagy keton molekulájában az oxigénatom szénatomhoz képest nagyobb elektronegativitása miatt a >C=0 csoportban lévő π-kötés mobil elektronjai az oxigénatom felé tolódnak el. Ez az eltolódás túlzott elektronsűrűség megjelenését okozza az oxigénatomon (δ-), és ennek megfelelően csökkenti az elektronsűrűséget a karbonil-szénatomon (δ+), ami viszont eltolódást okoz a szomszédos szén σ-elektronjaiban. - szén kötések:

Így az aldehidek és ketonok poláris anyagok, amelyeknek az oxigénatomon túlzott elektronsűrűsége van. Az oxovegyületek szinte minden kémiai reakciója a molekulában az elektronsűrűség ilyen eloszlásának köszönhető.

A C=0 kettős kötés reaktívabb és erősebb is, mint a C=C kötés. Így a C=O kötés energiája 750 kJ/mol, ami észrevehetően magasabb, mint az energia kétszerese C-O csatlakozások, egyenlő 360 2 = 720 kJ / mol. A kötvények sorozatában С=С és C-C hátramenet hányados. A C=C kötés energiája (612 kJ/mol) észrevehetően kevesebb, mint kétszerese a C-C kötés energiájának (339 2 = 678 kJ/mol). A C=O kötés megnövekedett reaktivitását a C=C-hez képest az O és C atomok elektronegativitásának különbsége határozza meg. Magas fokozat a C=O kötés polarizációja, és poláris vegyületek vagy ionok könnyű hozzáadásához vezet.

Mivel az aldehidek és ketonok molekulái az alkoholoktól eltérően nem tartalmaznak mozgó hidrogénatomokat, molekuláik nem kapcsolódnak egymáshoz, és forráspontjuk is jóval alacsonyabb, mint a megfelelő alkoholoké. Általában a ketonok forráspontja valamivel magasabb, mint az izomer aldehidjeké. A lánc elágazása a forráspont szabályos csökkenését okozza. A sorozat alsóbb tagjai - aceton, formaldehid, acetaldehid - vízben oldódnak, a magasabb aldehidek és ketonok a legtöbb elterjedt szerves oldószerben (alkoholok, éter stb.) jól oldódnak. Az alacsonyabb aldehidek csípős szagúak, a 3-6 szénatomos aldehidek nagyon kellemetlen szagúak, a magasabb aldehidek virágszagúak, és még az illatszeriparban is használják.

Aldehidek- szerves anyagok, amelyek molekulái karbonilcsoportot tartalmaznak C=O, hidrogénatomhoz és szénhidrogén gyökhöz kapcsolódik.
Az aldehidek általános képlete:

A legegyszerűbb aldehidben, a formaldehidben egy másik hidrogénatom a szénhidrogéngyök szerepét tölti be:

A hidrogénatomhoz kapcsolódó karbonilcsoportot gyakran nevezik aldehid:

Ketonok- szerves anyagok, amelyek molekuláiban a karbonilcsoport két szénhidrogéncsoporthoz kapcsolódik. Nyilvánvalóan a ketonok általános képlete a következő:

A ketonok karbonilcsoportját ún keto csoport.
A legegyszerűbb ketonban, az acetonban a karbonilcsoport két metilcsoporthoz kapcsolódik:

Az aldehidek és ketonok nómenklatúrája és izomériája

Az aldehidcsoporthoz kapcsolódó szénhidrogéncsoport szerkezetétől függően korlátozó, telítetlen, aromás, heterociklusos és egyéb aldehideket különböztetnek meg:

Az IUPAC nómenklatúrával összhangban a telített aldehidek neve a molekulában azonos számú szénatomot tartalmazó alkán nevéből jön létre a utótag használatával. -al. Például:

A főlánc szénatomjainak számozása az aldehidcsoport szénatomjából indul ki. Ezért az aldehidcsoport mindig az első szénatomon található, és nem szükséges feltüntetni a helyét.

A szisztematikus nómenklatúra mellett a széles körben használt aldehidek triviális neveit is használják. Ezek a nevek általában az aldehideknek megfelelő karbonsavak nevéből származnak.

A ketonok szisztematikus nómenklatúra szerinti elnevezésénél a ketocsoportot az utótag jelöli -őés egy szám, amely a karbonilcsoport szénatomjának számát jelöli (a számozást a lánc ketocsoporthoz legközelebb eső végétől kell kezdeni). Például:

Az aldehidekre csak egyfajta szerkezeti izoméria jellemző - a szénváz izomériája, amely butanálból lehetséges, és a ketonok esetében a karbonilcsoport helyzetének izomériája is. Ezenkívül az osztályok közötti izoméria (propanal és propanon) is jellemzi őket.

Az aldehidek fizikai tulajdonságai

Az aldehid vagy keton molekulában az oxigénatom szénatomhoz képest nagyobb elektronegativitása miatt a kötés C=O erősen polarizált az elektronsűrűség eltolódása miatt π - oxigénhez kötődik:

Az aldehidek és ketonok poláris anyagok, amelyeknek az oxigénatomon túlzott elektronsűrűsége van. Az aldehidek és ketonok sorozatának alsóbb tagjai (formaldehid, acetaldehid, aceton) vízben végtelenül oldódnak. Forráspontjuk alacsonyabb, mint a megfelelő alkoholoké. Ennek oka az a tény, hogy az aldehidek és ketonok molekuláiban az alkoholoktól eltérően nincsenek mozgó hidrogénatomok, és a hidrogénkötések miatt nem képeznek asszociációkat. Az alsóbbrendű aldehidek szúrós szagúak; a láncban négy-hat szénatomot tartalmazó aldehidek kellemetlen szagúak; a magasabb aldehidek és ketonok virágszagúak, és az illatszeriparban használatosak .

Aldehidek és ketonok kémiai tulajdonságai

Az aldehidcsoport jelenléte a molekulában meghatározza az aldehidek jellemző tulajdonságait.

1. Helyreállítási reakciók.

A hidrogén hozzáadása az aldehidmolekulákhoz a karbonilcsoport kettős kötésén keresztül történik. Az aldehidek hidrogénezési termékei az primer alkoholok, ketonok – szekunder alkoholok. Tehát, amikor az acetaldehidet nikkelkatalizátoron hidrogénezik, etil-alkohol képződik, és amikor acetont hidrogéneznek, propanol-2 képződik.

Aldehidek hidrogénezése- redukciós reakció, amelyben a karbonilcsoportba tartozó szénatom oxidációs foka csökken.

2. Oxidációs reakciók. Az aldehidek nemcsak regenerálódhatnak, hanem oxidálódik. Oxidálva aldehidek képződnek karbonsavak.

Levegő oxigén oxidáció. Például a propionsav propionaldehidből (propanal) képződik:

Oxidálás gyenge oxidálószerekkel(ezüst-oxid ammóniás oldata).

Ha a reakciót végző edény felületét előzőleg zsírtalanították, akkor a reakció során keletkező ezüst vékony, egyenletes filmréteggel fedi be. Kiderül, hogy egy csodálatos ezüst tükör. Ezért ezt a reakciót "ezüsttükör" reakciónak nevezik. Széles körben használják tükrök, ezüstös díszek és karácsonyi díszek készítésére.

3. Polimerizációs reakció:

n CH 2 \u003d O → (-CH 2 -O-) n paraforma n \u003d 8-12

Aldehidek és ketonok kinyerése

Aldehidek és ketonok használata

Formaldehid(metanol, hangya-aldehid) H 2 C=O:
a) fenol-formaldehid gyanták előállítása;
b) karbamid-formaldehid (karbamid) gyanták előállítása;
c) polioximetilén polimerek;
d) gyógyszerek szintézise (urotropin);
e) fertőtlenítőszer;
f) biológiai készítmények tartósítószere (a fehérje hajtogatásának képessége miatt).

Ecetsav-aldehid(etanol, acetaldehid) CH 3 CH \u003d O:
a) termelés ecetsav;
b) szerves szintézis.

Aceton CH3-CO-CH3:
a) oldószer lakkokhoz, festékekhez, cellulóz-acetátokhoz;
b) alapanyagok különféle szerves anyagok szintéziséhez.

A tulajdonságok első csoportja az addíciós reakciók. A karbonilcsoportban a szén és az oxigén között kettős kötés található, amely, mint emlékszel, egy szigma kötésből és egy pi kötésből áll. A további reakciók során a pi kötés felszakad, és két szigma kötés jön létre, az egyik szénnel, a másik oxigénnel. A szénnek részleges pozitív, az oxigénnek pedig részleges negatív töltése van. Ezért a reagens negatív töltésű részecskéje, egy anion kapcsolódik a szénhez, és a molekula pozitív töltésű része az oxigénhez.

Első tulajdonság hidrogénezés, hidrogén hozzáadása.

A reakció hevítéskor megy végbe. Az Ön által már ismert hidrogénező katalizátort, a nikkelt használják. A primer alkoholokat aldehidekből, a szekunder alkoholokat ketonokból nyerik.

A szekunder alkoholokban a hidroxocsoport egy szekunder szénatomhoz kapcsolódik.

Második tulajdonság hidratálás, víz hozzáadása. Ez a reakció csak formaldehid és acetaldehid esetén lehetséges. A ketonok egyáltalán nem lépnek reakcióba vízzel.

Minden addíciós reakció úgy megy végbe, hogy a plusz mínuszba kerül, a mínusz pedig a pluszba.

Amint az alkoholokról szóló videóból emlékszik, két hidroxocsoport jelenléte egy atomon szinte lehetetlen helyzet, az ilyen anyagok rendkívül instabilak. Tehát konkrétan ez a két eset a formaldehid-hidrát és az acetaldehid lehetséges, bár ezek csak oldatban léteznek.

Nem szükséges ismerni magukat a reakciókat. Valószínűleg a vizsgán feltett kérdés ténymegállapításnak tűnhet, például vízzel reagálnak és anyagokat sorolnak fel. Ezek közé tartozik a metanol vagy az etanal.

Harmadik hidrogén-ciánsav tulajdonság hozzáadása.

Ismét a plusz mínuszba kerül, a mínusz pedig a pluszba. A hidroxi-nitrileknek nevezett anyagokat kapjuk. Ismétlem, maga a reakció nem gyakori, de tudnia kell erről a tulajdonságról.

Negyedik alkoholok tulajdonság hozzáadása.

Itt is nem kell fejből ismerni a reakcióegyenletet, csak meg kell érteni, hogy egy ilyen kölcsönhatás lehetséges.

Mint általában a karbonilcsoport hozzáadásának reakciójában, pluszból mínuszba és mínuszból pluszba.

Ötödik tulajdonság reakció nátrium-hidroszulfittal.

És megint csak elég bonyolult a reakció, nem valószínű, hogy megtanulják, de ez az aldehidek egyik minőségi reakciója, mert a keletkező nátriumsó kicsapódik. Valójában tudnia kell, hogy az aldehidek nátrium-hidroszulfittal reagálnak, ez elég lesz.

Ezzel lezárul a reakciók első csoportja. A második csoport a polimerizációs és polikondenzációs reakciók.

2. Aldehidek polimerizációja és polikondenzációja

Ismeri a polimerizációt: a polietilén, a butadién és az izoprén gumik, a polivinil-klorid sok molekula (monomer) egyetlen nagy polimerláncba való egyesülésének termékei. Vagyis egy terméket kapunk. A polikondenzáció során ugyanez történik, de a polimer mellett kis molekulatömegű termékek, például víz is keletkezik. Vagyis két termék van.

Így, hatodik tulajdonság polimerizáció. A ketonok nem lépnek be ezekbe a reakciókba, csak a formaldehid polimerizációja bír ipari jelentőséggel.

A pi kötés megszakad, és két szigma kötés jön létre a szomszédos monomerekkel. Kiderül, hogy poliformaldehid, más néven paraform. Valószínűleg a vizsga kérdése így hangozhat: az anyagok belépnek a polimerizációs reakcióba. És megadják az anyagok listáját, amelyek között formaldehid is lehet.

A hetedik tulajdonság a polikondenzáció. Még egyszer: a polikondenzáció során a polimer mellett kis molekulatömegű vegyületet is kapnak, például vizet. A formaldehid a fenollal ilyen reakcióba lép. Az érthetőség kedvéért először írjuk fel az egyenletet két fenolmolekulával.

Ennek eredményeként ilyen dimer keletkezik, és egy vízmolekula leszakad. Most írjuk fel a reakcióegyenletet általános formában.

A polikondenzációs termék fenol-formaldehid gyanta. Alkalmazásának széles skálája van, a ragasztóktól és lakkoktól a műanyagokig és forgácslap alkatrészekig.

Most a tulajdonságok harmadik csoportja az oxidációs reakciók.

3. Aldehidek és ketonok oxidációja

Nyolcadik az általános listában szereplő reakció egy kvalitatív reakció az aldehidcsoport oxidációjára ezüst-oxid ammóniás oldatával. Ezüsttükör reakció. Azonnal megmondom, hogy a ketonok nem lépnek be ebbe a reakcióba, csak az aldehidek.

Az aldehidcsoport karboxil-savas csoporttá oxidálódik, de ammónia jelenlétében, amely bázis, azonnal semlegesítő reakció megy végbe, és sót, ammónium-acetátot kapunk. Az ezüst kicsapódik, bevonja a cső belsejét, és tükörszerű felületet hoz létre. Ez a reakció folyamatosan jelentkezik a vizsgán.

Mellesleg, ugyanez a reakció kvalitatív más aldehidcsoporttal rendelkező anyagokra is, például hangyasavra és sóira, valamint glükózra.

kilencedik a reakció az aldehidcsoport oxidációjára is kvalitatív a frissen kicsapott réz-hidroxid 2-vel. Itt is megjegyzem, hogy a ketonok nem lépnek be ebbe a reakcióba.

Vizuálisan először sárga csapadék képződése figyelhető meg, amely aztán pirosra vált. Egyes tankönyvekben olyan információ található, hogy a réz-hidroxid először önmagában képződik, amely sárga, amely aztán önmagában vörösréz-oxidra és vízre bomlik. Ez tehát a legfrissebb adatok szerint nem igaz, a kiválás során megváltozik a réz-oxid részecskék mérete, amelyek végül elérik a pontosan pirosra festett méreteket. Az aldehid a megfelelő karbonsavvá oxidálódik. A reakció nagyon gyakran előfordul a vizsgán.

A tizedik reakció az aldehidek oxidációja megsavanyított kálium-permanganát oldattal melegítés közben.

Az oldat színtelenné válik. Az aldehidcsoport karboxilcsoporttá oxidálódik, azaz az aldehid a megfelelő savvá oxidálódik. A ketonok esetében ennek a reakciónak nincs gyakorlati jelentése, mivel a molekula elpusztul, és az eredmény termékek keveréke.

Fontos megjegyezni, hogy a hangya-aldehid, a formaldehid oxidálódik szén-dioxid, mert a megfelelő hangyasav maga nem ellenáll az erős oxidálószerek hatásának.

Ennek eredményeként a szén a 0 oxidációs állapotból +4 oxidációs állapotba kerül. Hadd emlékeztesselek arra, hogy a metanol ilyen körülmények között rendszerint maximálisan CO 2 -dá oxidálódik, kihagyva mind az aldehid, mind a sav szakaszát. Ezt a funkciót emlékezni kell.

Tizenegyedik reakció égés, teljes oxidáció. Mind az aldehidek, mind a ketonok szén-dioxiddá és vízzé égnek.

Írjuk fel a reakcióegyenletet általános formában.

A tömegmegmaradás törvénye szerint a bal oldalon annyi atom legyen, ahány atom van a jobb oldalon. Mert valójában kémiai reakciók az atomok nem mennek sehova, hanem a köztük lévő kötések sorrendje egyszerűen megváltozik. Tehát annyi szén-dioxid molekula lesz, ahány szénatom egy karbonilvegyület molekulájában, mivel a molekula egy szénatomot tartalmaz. Ez n CO 2 molekula. Feleannyi vízmolekula lesz, mint hidrogénatom, azaz 2n/2, ami csak n-t jelent.

A bal és a jobb oldalon ugyanannyi oxigénatom található. A jobb oldalon 2n szén-dioxidból van, mert minden molekulában két oxigénatom van, plusz n víz, összesen 3n. A bal oldalon ugyanannyi oxigénatom van 3n, de az egyik atom az aldehid molekulában van, ami azt jelenti, hogy le kell vonni teljes hogy megkapjuk a molekuláris oxigénre jutó atomok számát. Kiderült, hogy 3n-1 atom tartalmaz molekuláris oxigént, ami azt jelenti, hogy 2-szer kevesebb molekula van, mivel egy molekula 2 atomot tartalmaz. Azaz (3n-1)/2 oxigénmolekula.

Így összeállítottuk a karbonilvegyületek elégetésének egyenletét általános formában.

És végül tizenkettedik szubsztitúciós reakciókkal kapcsolatos tulajdonság halogénezés az alfa szénatomon. Térjünk rá még egyszer az aldehid molekula szerkezetére. Az oxigén magára vonja az elektronsűrűséget, részleges pozitív töltést hozva létre a szénen. A metilcsoport ezt a pozitív töltést úgy próbálja kompenzálni, hogy a hidrogénből az elektronokat szigma kötések lánca mentén tolja át oda. A szén-hidrogén kötés polárisabbá válik, és a hidrogén könnyebben leszakad, ha reagenssel támadják meg. Ez a hatás csak az alfa-szénatomnál, azaz az aldehidcsoportot követő atomnál figyelhető meg, függetlenül a szénhidrogén gyök hosszától.

így például 2-klór-acetaldehidet nyerhetünk. A hidrogénatomok további helyettesítése triklór-etánnal lehetséges.

11. sz. előadás

ALDEHIDEK ÉS KETONOK

Terv

1. Fogadási módszerek.

2. Kémiai tulajdonságok.

2.1. Nukleofil reakciók
csatlakozások.

2.2. Reakciók a -szénatom.

2.3.

11. sz. előadás

ALDEHIDEK ÉS KETONOK

Terv

1. Fogadási módszerek.

2. Kémiai tulajdonságok.

2.1. Nukleofil reakciók
csatlakozások.

2.2. Reakciók a -szénatom.

2.3. Oxidációs és redukciós reakciók.

Az aldehidek és ketonok karbonilcsoportot tartalmaznak
C=O. Általános képlet:

1. Megszerzési módszerek.

2. Vegyi
tulajdonságait.

Az aldehidek és a ketonok az egyik legreaktívabb osztály
szerves vegyületek. Kémiai tulajdonságaikat a jelenlétük határozza meg
karbonilcsoport. Az elektronegativitás nagy különbsége miatt
szén és oxigén, valamint nagy polarizálhatóság p -kötések A C=O kötésnek jelentős a polaritása
( m C=O = 2,5-2,8 D). Karbonil szénatom
csoport hatékony pozitív töltést hordoz, és a támadás tárgya
nukleofilek. Az aldehidek és ketonok reakcióinak fő típusa az reakciók
nukleofil addíció Ad N. Ezenkívül a karbonilcsoport hatással van a
reakcióképesség C-H csatlakozások a pozícióját, növelve annak savasságát.

Így az aldehidek és ketonok molekulái
két fő reakciócentrumot tartalmaznak - a C=O kötést és S-N csatlakozás ban ben egy pozíció:

2.1. Nukleofil reakciók
csatlakozások.

Az aldehidek és ketonok könnyen nukleofil reagenseket adnak a C=O kötéshez.
A folyamat a nukleofil karbonil-szénatom elleni támadásával kezdődik. Akkor
az első szakaszban képződött tetraéderes intermedier protont ad hozzá és
megadja az összeadás szorzatát:

A karbonilvegyületek aktivitása a
Hirdetés N -a reakciók nagyságától függenek
effektív pozitív töltés a karbonil szénatomon és térfogaton
szubsztituensek a karbonilcsoporton. Elektrondonor és terjedelmes szubsztituensek
akadályozzák a reakciót, az elektronszívó szubsztituensek fokozzák a reakciót
karbonilvegyületek képessége. Ezért aldehidek
Hirdetés N -a reakciók aktívabbak, mint
ketonok.

A karbonilvegyületek aktivitása megnő
savas katalizátorok jelenléte, amelyek növelik a pozitív töltést
karbonil szénatom:

Az aldehidek és ketonok vizet, alkoholokat,
tiolok, hidrogén-cianid, nátrium-hidrogén-szulfit, ilyen típusú vegyületek
NH 2 X. Minden addíciós reakció
gyorsan mennek, enyhe körülmények között, azonban a kapott termékek általában
termodinamikailag instabil. Ezért a reakciók reverzibilisen mennek végbe, és a tartalom
Az addíciós termékek egy egyensúlyi keverékben alacsonyak lehetnek.

Víz csatlakozás.

Az aldehidek és ketonok vizet adnak hozzá
a hidrátok képződése. A reakció visszafordítható. Hidrátok képződnek
termodinamikailag instabil. Az egyensúly a termékek felé torzul
csak aktív karbonilvegyületek esetén.

A triklór-ecetsav-aldehid hidratációs terméke
A klorál-hidrát egy stabil kristályos vegyület, amelyet a
gyógyszert nyugtatóként és altatóként.

Az alkoholok hozzáadása és
tiolok.

Az aldehidek alkoholokat adnak a képződéshez félacetálok. Feleslegben alkohollal és savas katalizátor jelenlétében
a reakció tovább megy - a képződésig acetálok

A félacetál képződési reakció a következőképpen megy végbe
nukleofil addíció és savak jelenlétében felgyorsul ill
okokból.

Az acetálképződés folyamata a következőképpen megy végbe
az OH-csoport nukleofil szubsztitúciója a hemiacetálban, és csak feltételek mellett lehetséges
savas katalízis, amikor az OH-csoport jó távozó csoporttá alakul
(H 2O).

Az acetálok képződése - visszafordítható folyamat. NÁL NÉL
savas környezetben a félacetálok és acetálok könnyen hidrolizálódnak. Lúgos környezetben
hidrolízis nem megy végbe. Az acetálok képződésének és hidrolízisének reakciói fontos szerepet játszanak
szénhidrátok kémiája.

A ketonok hasonló körülmények között nem
adni.

A tiolok erősebb nukleofilek, mint az alkoholok.
addíciós termékeket aldehidekkel és ketonokkal egyaránt képeznek.

A hidrogén-cianid csatlakozása
savak

A hidrogén-ciánsavat adott körülmények között adják a karbonilvegyülethez
bázikus katalízis cianohidrinek képzésére.

A reakció preparatív értékű és
szintézisben használják a-hidroxi- és a -aminosavak (lásd lek. 14. sz.). Egyes növények termései
(pl. keserű mandula) cianohidrineket tartalmaznak. Kimagasló, amikor
hasítási hidrogén-ciánsav mérgező hatású.

Biszulfit hozzáadása
nátrium.

Az aldehidek és a metil-ketonok nátrium-hidrogén-szulfit-NaHSO 3-at adnak hozzá biszulfit származékok képződésével.

Karbonilvegyületek biszulfit származékai
- feleslegben lévő nátrium-hidrogén-szulfit-oldatban oldhatatlan kristályos anyagok.
A reakciót a karbonilvegyületek keverékekből történő izolálására használják. karbonil
a vegyület könnyen regenerálható a biszulfit-származék kezelésével
sav vagy lúg.

Kölcsönhatás közös kapcsolatokkal
NH képletek 2x.

A reakciók a szerint haladnak általános séma mint folyamat
csatolás-leválás. Az első lépésben képződött addíciós termék nem
stabil és könnyen leválik a vízről.

A fenti séma szerint karbonilcsoporttal
a vegyületek reakcióba lépnek ammóniával, primer aminokkal, hidrazinnal, szubsztituált hidrazinokkal,
hidroxil-amin.

Az így kapott származékok az
elkülönítésre és azonosításra használt kristályos anyagok
karbonilvegyületek.

Az iminek (Schiff-bázisok) intermedierek
termékei számos enzimatikus folyamatban (transzamináció hatására
koenzim piridoxál-foszfát; ketosavak reduktív aminálása at
a NAD koenzim részvételeN). Az iminek katalitikus hidrogénezése során
aminok. Az eljárást aminok szintetizálására használják aldehidekből és ketonokból, ill
reduktív aminálásnak nevezzük.

A reduktív aminálás in vivo történik
aminosavak szintézise során (lásd 16. sz. lek.)

2.2. Reakciók által a -szénatom.

Keto-enol tautoméria.

Hidrogén a - a karbonilcsoport helyzete savas
tulajdonságokkal, mivel az eliminációja során képződő anion stabilizálódik
rezonancia számla.

A hidrogénatom protonmobilitásának eredménye
ban ben a -pozíció
a karbonilvegyületek azon képessége, hogy enolformákat képezzenek, köszönhetően
protonvándorlás a -pozíciók a karbonilcsoport oxigénatomjához képest.

A keton és az enol az tautomerek.
A tautomerek olyan izomerek, amelyek képesek gyorsan és reverzibilisen egymáská átalakulni.
valamilyen csoport (jelen esetben egy proton) vándorlása miatt. Egyensúly között
ketonnak és enolnak nevezik keto-enol tautoméria.

Az enolizációs folyamatot savak katalizálják és
okokból. Az enolizáció egy bázis hatására ábrázolható
a következő sémával:

A legtöbb karbonilvegyület létezik
túlnyomórészt keton formában. Az enol forma tartalma azzal növekszik
a karbonilvegyület savasságának növekedése, valamint abban az esetben
az enol forma további stabilizálása a hidrogénkötés következtében vagy annak következtében
konjugáció.

8. táblázat Enol formák tartalma és
karbonilvegyületek savassága

Például 1,3-dikarbonil-vegyületekben
a metiléncsoport protonjainak mobilitása meredeken megnövekszik miatt
két karbonilcsoport elektronszívó hatása. Ezen kívül az enol
A forma stabilizálódik a benne lévő konjugátumrendszer miatt p -kötések és intramolekuláris
hidrogén kötés.

Ha az enol formában lévő vegyület az
nagy stabilizációs energiájú konjugált rendszer, majd az enol forma
érvényesül. Például a fenol csak enol formában létezik.

Az enolizáció és az enolát anionok képződése
a karbonilvegyületek reakcióinak első szakaszai a -szénatom. A legfontosabb
amelyek közül vannak halogénezésés aldol-krotonikus
páralecsapódás .

Halogénezés.

Az aldehidek és ketonok könnyen reagálnak halogénekkel (Cl 2,
Br2, I2 ) végzettséggel
kizárólagosan a - halogén származékok.

A reakciót savak katalizálják, ill
okokból. A reakció sebessége nem függ a halogén koncentrációjától és természetétől.
A folyamat az enol forma képződésén keresztül megy végbe (lassú szakasz), amely
majd halogénnel reagál (gyors lépés). Tehát a halogén
részt vesz a sebességben—meghatározó szakasza
folyamat.

Ha a karbonilvegyület több a -hidrogén
atomok, akkor mindegyik következő cseréje gyorsabban megy végbe, mint az előző,
elektronvonó hatás hatására savasságuk növekedése miatt
halogén. Lúgos környezetben acetaldehid és metil-ketonok adnak
trihalogén-származékok, amelyeket azután feleslegben lévő lúg hatására hasítanak
trihalogén-metánok képződése haloform reakció) .

A trijód-aceton hasítása reakcióként megy végbe
nukleofil szubsztitúció. CI csoportok 3 — hidroxid anion, mint az S N -reakciók a karboxilcsoportban (lásd 12. számú leckét).

A jodoform formában kicsapódik a reakcióelegyből
jellegzetes szagú halványsárga kristályos csapadék. jodoform
a reakciót analitikai célokra használják az ilyen típusú vegyületek kimutatására
CH 3 -CO-R, beleértve az in
klinikai laboratóriumok a diabetes mellitus diagnosztizálására.

Kondenzációs reakciók.

Katalitikus mennyiségű savak jelenlétében
vagy alkálifém-karbonil-vegyületeket tartalmaznak a - hidrogénatomok,
kondenzáció képződik b -hidroxi-karbonil-vegyületek.

A karbonil részt vesz a C-C kötés kialakításában
egy molekula szénatomja ( karbonil komponens) és a - egy másik szénatom
molekulák ( metilén komponens). Ezt a reakciót nevezik aldol kondenzáció(az acetaldehid kondenzációs termékének neve -
aldol).

Ha a reakcióelegyet melegítjük, a termék könnyen felszívódik
dehidratált formában a,b - telítetlen karbonil
kapcsolatokat.

Ezt a fajta kondenzációt ún krotonikus(az acetaldehid kondenzációs termékének neve - kroton
aldehid).

Tekintsük az aldol kondenzáció mechanizmusát
lúgos környezet. Az első lépésben a hidroxid anion egy protont von el belőle a - karbonil pozíciók
enolát aniont képező vegyületek. Ezután az enolát anion nukleofilként
megtámadja egy másik karbonilvegyület molekula karbonil szénatomját.
A keletkező tetraéderes intermedier (alkoxid-anion) erős
bázist, és tovább leválaszt egy protont a vízmolekuláról.

Az aldol kondenzációjában két különböző
karbonilvegyületek (kereszt-aldol kondenzáció) lehetségesek
4 különböző termék kialakítása. Ez azonban elkerülhető, ha valamelyik
nem tartalmaz karbonilvegyületeket a -hidrogénatomok (például aromás aldehidek).
vagy formaldehid) és nem működhet metilén komponensként.

Metilén komponensként a reakciókban
a kondenzáció nemcsak karbonilvegyületek, hanem egyéb is lehet
CH-savak. A kondenzációs reakciók előkészítő értékűek, ahogy lehetővé teszik
szénatomokból álló láncot építenek fel. Az aldolkondenzáció típusa szerint és
retroaldol bomlás (fordított folyamat), számos biokémiai folyamat megy végbe
folyamatok: glikolízis, citromsav szintézise a Krebs-ciklusban, neuraminsav szintézise
savak.

2.3. Oxidációs reakciók és
felépülés

Felépülés

A karbonilvegyületek redukálódnak
alkoholok katalitikus hidrogénezés eredményeként vagy hatása alatt
redukálószerek, amelyek hidrid anion donorok.

[H]: H2 / kat., kat. - Ni, Pt,
Pd;

LiAlH4; NaBH4.

Karbonilvegyületek visszanyerése
A komplex fém-hidridek közé tartozik a karbonilcsoport nukleofil támadása
hidrid anion. Az ezt követő hidrolízis alkoholt eredményez.

A helyreállítás hasonló
karbonilcsoport in vivo a NAD koenzim hatásáraH, ami az
hidridion donor (ld. 19. számú előadás).

Oxidáció

Az aldehidek nagyon könnyen oxidálódnak
bármilyen oxidálószer, még olyan gyenge is, mint a légköri oxigén és vegyületek
ezüst (I) és réz(II).

Az utolsó két reakciót mint
kvalitatív az aldehid csoportra.

Lúgok, aldehidek jelenlétében, amelyek nem tartalmaznak a -hidrogén atomok
aránytalanul alkoholt és savat képez (Cannicaro-reakció).

2HCHO + NaOH ® HCOONa + CH 3 OH

Ez az oka annak, hogy a vizes oldat
a formaldehid (formalin) a hosszú távú tárolás során savassá válik
reakció.

A ketonok ellenállnak az oxidálószerek hatásának
semleges környezet. Savas és lúgos környezetben erős hatása alatt
oxidálószerek(KMnO 4 ) ők
a C-C kötés felhasadásával oxidálódik. A szénváz felhasadása végig megy végbe
a karbonilvegyület enol formájának szén-szén kettős kötése, hasonló
kettős kötések oxidációja alkénekben. Ez a termékek keverékét eredményezi
karbonsavakat vagy karbonsavakat és ketonokat tartalmazó.

Az aldehidek és ketonok olyan szénhidrogének származékai, amelyek molekuláiban karbonilcsoport található. Az aldehidek szerkezetükben különböznek a ketonoktól a karbonilcsoport helyzetében. O fizikai tulajdonságok aldehidek és ketonok, valamint ezek osztályozása és nómenklatúrája, ebben a cikkben beszélünk.

Fizikai tulajdonságok

Az alkoholoktól és fenoloktól eltérően az aldehidekre és ketonokra nem jellemző a hidrogénkötések kialakulása, ezért forrás- és olvadáspontjuk jóval alacsonyabb. Tehát a formaldehid gáz, az acetaldehid 20,8 fokon, míg a metanol 64,7 fokon forr. Hasonlóképpen a fenol kristályos anyag, a benzaldehid pedig folyadék.

A formaldehid színtelen, szúrós szagú gáz. Az aldehidek sorozatának többi tagja folyadék, míg a magasabb aldehidek azok szilárd anyagok. A sorozat alsóbb tagjai (formaldehid, acetaldehid) vízben oldódnak, csípős szagúak. A magasabb aldehidek a legtöbb szerves oldószerben (alkoholok, éterek) jól oldódnak, a C 3 -C 8 aldehidek nagyon kellemetlen szagúak, a magasabb aldehideket pedig a virágszagok miatt használják az illatszeriparban.

Rizs. 1. Az aldehidek és ketonok táblázat szerinti osztályozása.

Az aldehidek és ketonok általános képlete a következő:

• az aldehidek képlete R-COH
• a ketonok képlete R-CO-R

Osztályozás és nómenklatúra

Az aldehidek és ketonok különböznek a szénlánc típusától, amelyben a karbonilcsoport található. Vegye figyelembe a zsíros és aromás vegyületeket:

• aciklikus, korlátozó. Az aldehidek homológ sorozatának első tagja a hangyaldehid (formaldehid, metanol) - CH 2 = O.

A hangyaldehidet antiszeptikumként használják. Segítségével a helyiségek fertőtlenítése és a magvak csávázása történik.

Az aldehid sorozat második tagja az acetaldehid (acetaldehid, etanal). Köztes termékként használják az ecetsav szintézisében és etilalkohol acetilénből.

Rizs. 2. Acetaldehid képlete.

• korlátlan. Meg kell említeni egy olyan telítetlen aldehidet, mint az akrolein (propenál). Ez az aldehid akkor keletkezik, amikor termikus bomlás glicerin és zsírok szerves része amelyből glicerin.
• aromás. Az aromás aldehidek homológ sorozatának első tagja a benzaldehid (benzaldehid). Figyelemre méltó még egy növényi eredetű aldehid, például a vanillin (3-metoxi-4-hidroxi-benzaldehid).

Rizs. 3. Vanillin formula.

A ketonok lehetnek tisztán aromás és zsíraromák. A tisztán aromás például a difenilketon (benzofenon). A zsír-aromás például a metil-fenil-keton (acetofenon)

Mit tanultunk?

A 10. osztályos kémiaórákon a legfontosabb feladat az aldehidek és ketonok tanulmányozása. Az aldehidekben a karbonil szénatom elsődleges, míg a ketonokban másodlagos. Ezért az aldehidekben a karbonilcsoport mindig hidrogénatomhoz kapcsolódik. Az aldehidcsoport reaktívabb, mint a ketoncsoport, különösen oxidációs reakciókban.

Téma kvíz

Jelentés értékelése

Átlagos értékelés: 4.2. Összes értékelés: 166.