Trieda oxo zlúčenín zahŕňa organickej hmoty obsahujúcu skupinu >C=O, nazývaná karbonylová skupina alebo karbonyl.

Ak sú dve valencie uhlíkového atómu karbonylu obsadené alkylovými radikálmi, oxo zlúčeniny sa nazývajú ketóny:

Ak sú dve valencie atómu uhlíka karbonylu obsadené alkylovým zvyškom a atómom vodíka, oxo zlúčeniny sa nazývajú aldehydy.

Ketóny a aldehydy sa tiež nazývajú karbonylové zlúčeniny.

Reakcie aldehydov a ketónov sú veľmi podobné, čo nám umožňuje považovať ich za všeobecnú triedu oxo zlúčenín. Všeobecný vzorec pre homologickú sériu najbežnejších limitujúcich alifatických aldehydov a ketónov je rovnaký: CnH2pO.

1. Názvoslovie

a) Triviálne názvy aldehydov sú veľmi rozšírené, spájajú sa s triviálnymi názvami kyselín s rovnakým uhlíkovým skeletom, do ktorého pri oxidácii ľahko prechádzajú aldehydy: mravenčí aldehyd (formaldehyd), acetaldehyd (acetaldehyd), propiónová, maslová, valerová. , atď.

Podľa nomenklatúry IUPAC je prítomnosť aldehydovej skupiny označená príponou -al (-al):

Ak aldehydová skupina nie je zahrnutá v hlavnom reťazci v dôsledku prítomnosti starších skupín, potom je označená predponou formyl:

b) Názvy jednoduchých ketónov sa zvyčajne skladajú z názvov radikálov spojených s karbonylovou skupinou a slov ketón:

Pre názvy zložitejších ketónov použite príponu -on(IUPAC):

Ak ich je viac seniorská skupina ketónová skupina je označená predponou oxo-:

2. Fyzikálne vlastnosti

V molekule akéhokoľvek aldehydu alebo ketónu sú v dôsledku väčšej elektronegativity atómu kyslíka v porovnaní s atómom uhlíka pohyblivé elektróny π-väzby v skupine >C=0 posunuté smerom k atómu kyslíka. Tento posun spôsobuje výskyt nadmernej hustoty elektrónov na atóme kyslíka (δ-) a zodpovedajúci pokles hustoty elektrónov na atóme uhlíka karbonylu (δ+), čo zase spôsobuje posun v σ-elektrónoch susedného uhlíka. - uhlíkové väzby:

Aldehydy a ketóny sú teda polárne látky s nadmernou hustotou elektrónov na atóme kyslíka. Takmer všetky chemické reakcie oxo zlúčenín sú spôsobené takýmto rozložením hustoty elektrónov v molekule.

Dvojitá väzba C=0 je reaktívnejšia a silnejšia ako väzba C=C. Energia väzby C=O je teda 750 kJ/mol, čo je výrazne viac ako dvojnásobok energie C-O spojenia, čo sa rovná 360 2 = 720 kJ / mol. V rade väzieb С=С a C-C spätný chod pomer. Energia väzby C=C (612 kJ/mol) je zreteľne menšia ako dvojnásobok energie väzby C-C (339 2 = 678 kJ/mol). Zvýšená reaktivita väzby C=O v porovnaní s C=C je určená rozdielom v elektronegativite atómov O a C. Vysoký stupeň polarizácia väzby C=O a vedie k ľahkému pridávaniu polárnych zlúčenín alebo iónov k nej.

Pretože molekuly aldehydov a ketónov, na rozdiel od alkoholov, nemajú mobilné atómy vodíka, ich molekuly nie sú spojené a ich teploty varu sú oveľa nižšie ako u zodpovedajúcich alkoholov. Vo všeobecnosti je bod varu ketónov o niečo vyšší ako bod varu ich izomérnych aldehydov. Rozvetvenie reťazca spôsobuje pravidelné znižovanie bodu varu. Nižšie členy radu - acetón, formaldehyd, acetaldehyd - sú rozpustné vo vode, vyššie aldehydy a ketóny sú ľahko rozpustné vo väčšine bežných organických rozpúšťadiel (alkoholy, éter a pod.). Nižšie aldehydy majú prenikavý zápach, aldehydy s C 3 -C 6 majú veľmi nepríjemný zápach, vyššie aldehydy majú kvetinový zápach a používajú sa dokonca aj v parfumérii.

Aldehydy- organické látky, ktorých molekuly obsahujú karbonylovú skupinu C=O, pripojený k atómu vodíka a uhľovodíkovému zvyšku.
Všeobecný vzorec pre aldehydy je:

V najjednoduchšom aldehyde, formaldehyde, hrá úlohu uhľovodíkového radikálu ďalší atóm vodíka:

Karbonylová skupina pripojená k atómu vodíka sa často označuje ako aldehyd:

Ketóny- organické látky, v ktorých molekulách je karbonylová skupina viazaná na dva uhľovodíkové radikály. Je zrejmé, že všeobecný vzorec pre ketóny je:

Karbonylová skupina ketónov je tzv keto skupina.
V najjednoduchšom ketóne, acetóne, je karbonylová skupina naviazaná na dva metylové radikály:

Nomenklatúra a izoméria aldehydov a ketónov

V závislosti od štruktúry uhľovodíkového radikálu spojeného s aldehydovou skupinou sa rozlišujú limitujúce, nenasýtené, aromatické, heterocyklické a iné aldehydy:

V súlade s nomenklatúrou IUPAC sa názvy aldehydov tvoria z názvu alkánu s rovnakým počtom atómov uhlíka v molekule pomocou prípony -al. Napríklad:

Číslovanie atómov uhlíka hlavného reťazca začína od atómu uhlíka aldehydovej skupiny. Preto je aldehydová skupina vždy umiestnená na prvom atóme uhlíka a nie je potrebné uvádzať jej polohu.

Spolu so systematickou nomenklatúrou sa používajú aj triviálne názvy široko používaných aldehydov. Tieto názvy sú zvyčajne odvodené od názvov karboxylových kyselín zodpovedajúcich aldehydom.

Pri názve ketónov podľa systematickej nomenklatúry sa ketoskupina označuje príponou -on a číslo, ktoré označuje počet atómov uhlíka karbonylovej skupiny (číslovanie by malo začínať od konca reťazca najbližšieho ku ketoskupine). Napríklad:

Pre aldehydy je charakteristický len jeden typ štruktúrnej izomérie - izoméria uhlíkového skeletu, ktorá je možná z butanalu a pre ketóny aj izoméria polohy karbonylovej skupiny. Okrem toho sa vyznačujú aj medzitriednou izomériou (propanal a propanón).

Fyzikálne vlastnosti aldehydov

V molekule aldehydu alebo ketónu v dôsledku väčšej elektronegativity atómu kyslíka v porovnaní s atómom uhlíka, väzba C=O silne polarizované v dôsledku posunu elektrónovej hustoty π - viaže sa na kyslík:

Aldehydy a ketóny sú polárne látky s nadmernou elektrónovou hustotou na atóme kyslíka. Spodné členy radu aldehydov a ketónov (formaldehyd, acetaldehyd, acetón) sú neobmedzene rozpustné vo vode. Ich teploty varu sú nižšie ako teploty varu zodpovedajúcich alkoholov. Je to spôsobené tým, že v molekulách aldehydov a ketónov, na rozdiel od alkoholov, nie sú žiadne mobilné atómy vodíka a netvoria asociáty v dôsledku vodíkových väzieb. Nižšie aldehydy majú štipľavý zápach; aldehydy obsahujúce štyri až šesť atómov uhlíka v reťazci majú nepríjemný zápach; vyššie aldehydy a ketóny majú kvetinovú vôňu a používajú sa v parfumérii .

Chemické vlastnosti aldehydov a ketónov

Prítomnosť aldehydovej skupiny v molekule určuje charakteristické vlastnosti aldehydov.

1. Reakcie zotavenia.

K adícii vodíka na molekuly aldehydu dochádza prostredníctvom dvojitej väzby v karbonylovej skupine. Produkty hydrogenácie aldehydov sú primárne alkoholy, ketóny – sekundárne alkoholy. Takže keď sa acetaldehyd hydrogenuje na niklovom katalyzátore, vytvorí sa etylalkohol a keď sa hydrogenuje acetón, vytvorí sa propanol-2.

Hydrogenácia aldehydov- redukčná reakcia, pri ktorej klesá stupeň oxidácie atómu uhlíka zahrnutého v karbonylovej skupine.

2. Oxidačné reakcie. Aldehydy sú schopné nielen obnoviť, ale aj oxidovať. Pri oxidácii vznikajú aldehydy karboxylové kyseliny.

Oxidácia vzdušným kyslíkom. Napríklad kyselina propiónová vzniká z propiónaldehydu (propanal):

Oxidácia slabými oxidačnými činidlami(amoniakový roztok oxidu strieborného).

Ak bol povrch nádoby, v ktorej sa reakcia uskutočňuje, predtým odmastený, striebro vytvorené počas reakcie ho pokryje tenkým rovnomerným filmom. Ukáže sa nádherné strieborné zrkadlo. Preto sa táto reakcia nazýva reakcia „strieborného zrkadla“. Široko sa používa na výrobu zrkadiel, postriebrenia dekorácií a vianočných ozdôb.

3. Polymerizačná reakcia:

n CH 2 \u003d O → (-CH2-O-) n paraformy n \u003d 8-12

Získavanie aldehydov a ketónov

Použitie aldehydov a ketónov

formaldehyd(metán, aldehyd kyseliny mravčej) H2C=O:
a) získať fenolformaldehydové živice;
b) získanie močovino-formaldehydových (močovinových) živíc;
c) polyoxymetylénové polyméry;
d) syntéza liečiv (urotropín);
e) dezinfekčný prostriedok;
f) konzervačná látka biologických prípravkov (kvôli schopnosti skladať proteín).

Acetaldehyd(etanal, acetaldehyd) CH 3 CH \u003d O:
a) výroba octová kyselina;
b) organická syntéza.

Acetón CH3-CO-CH3:
a) rozpúšťadlo pre laky, farby, acetáty celulózy;
b) suroviny na syntézu rôznych organických látok.

Prvou skupinou vlastností sú adičné reakcie. V karbonylovej skupine medzi uhlíkom a kyslíkom existuje dvojitá väzba, ktorá, ako si pamätáte, pozostáva zo sigma väzby a pí väzby. Okrem toho sa pí väzba preruší a vytvoria sa dve sigma väzby, jedna s uhlíkom a druhá s kyslíkom. Uhlík má čiastočne kladný náboj a kyslík má čiastočne záporný náboj. Preto je záporne nabitá častica činidla, anión, pripojená k uhlíku a kladne nabitá časť molekuly je pripojená ku kyslíku.

najprv vlastnosť hydrogenácia, pridanie vodíka.

Reakcia prebieha pri zahrievaní. Používa sa vám už známy hydrogenačný katalyzátor, nikel. Primárne alkoholy sa získavajú z aldehydov a sekundárne alkoholy z ketónov.

V sekundárnych alkoholoch je hydroxoskupina naviazaná na sekundárny atóm uhlíka.

Po druhé vlastnosť hydratácia, pridanie vody. Táto reakcia je možná len pre formaldehyd a acetaldehyd. Ketóny vôbec nereagujú s vodou.

Všetky sčítacie reakcie prebiehajú tak, že plus prechádza do mínusu a mínus do plusu.

Ako si pamätáte z videa o alkoholoch, prítomnosť dvoch hydroxoskupín na jednom atóme je takmer nemožná situácia, takéto látky sú extrémne nestabilné. Konkrétne sú teda možné tieto dva prípady hydrát formaldehydu a acetaldehyd, hoci existujú iba v roztoku.

Nie je potrebné poznať samotné reakcie. S najväčšou pravdepodobnosťou môže otázka na skúške znieť ako konštatovanie skutočnosti, napríklad reagujú s vodou a látky sú uvedené. Medzi ich zoznamom môže byť metan alebo etanal.

Po tretie vlastnosť pridanie kyseliny kyanovodíkovej.

Opäť platí, že plus prechádza do mínusu a mínus do plusu. Získavajú sa látky nazývané hydroxynitrily. Opäť platí, že samotná reakcia nie je bežná, ale musíte o tejto vlastnosti vedieť.

Po štvrté vlastnosti pridanie alkoholov.

Tu opäť nemusíte poznať reakčnú rovnicu naspamäť, stačí pochopiť, že takáto interakcia je možná.

Ako je obvyklé v reakciách adície na karbonylovú skupinu, plus na mínus a mínus na plus.

Po piate vlastná reakcia s hydrosiričitanom sodným.

A opäť, reakcia je dosť komplikovaná, je nepravdepodobné, že sa to naučíte, ale toto je jedna z kvalitatívnych reakcií pre aldehydy, pretože výsledná sodná soľ sa vyzráža. To znamená, že by ste mali vedieť, že aldehydy reagujú s hydrosiričitanom sodným, to bude stačiť.

Tým sa uzatvára prvá skupina reakcií. Druhou skupinou sú polymerizačné a polykondenzačné reakcie.

2. Polymerizácia a polykondenzácia aldehydov

Poznáte polymerizáciu: polyetylénové, butadiénové a izoprénové kaučuky, polyvinylchlorid sú produkty spojenia mnohých molekúl (monomérov) do jedného veľkého, do jedného polymérneho reťazca. To znamená, že sa získa jeden produkt. Počas polykondenzácie sa deje to isté, ale okrem polyméru sa získavajú aj produkty s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako je voda. To znamená, že existujú dva produkty.

takže, šiesty polymerizácia vlastností. Ketóny do týchto reakcií nevstupujú, priemyselný význam má iba polymerizácia formaldehydu.

Pi väzba sa preruší a vytvoria sa dve sigma väzby so susednými monomérmi. Ukazuje sa polyformaldehyd, nazývaný aj paraform. S najväčšou pravdepodobnosťou môže otázka na skúške znieť takto: látky vstupujú do polymerizačnej reakcie. A je uvedený zoznam látok, medzi ktorými môže byť formaldehyd.

Siedma vlastnosť je polykondenzácia. Ešte raz: pri polykondenzácii sa okrem polyméru získava aj nízkomolekulárna zlúčenina, napríklad voda. Formaldehyd vstupuje do takejto reakcie s fenolom. Pre prehľadnosť najprv napíšeme rovnicu s dvoma molekulami fenolu.

V dôsledku toho sa získa takýto dimér a molekula vody sa odštiepi. Teraz napíšeme reakčnú rovnicu vo všeobecnom tvare.

Polykondenzačným produktom je fenolformaldehydová živica. Má širokú škálu aplikácií od lepidiel a lakov až po komponenty z plastov a drevotrieskových dosiek.

Teraz tretia skupina vlastností oxidačné reakcie.

3. Oxidácia aldehydov a ketónov

Ôsmy reakcia vo všeobecnom zozname je kvalitatívna reakcia na oxidáciu aldehydovej skupiny s amoniakovým roztokom oxidu strieborného. Strieborná zrkadlová reakcia. Hneď poviem, že do tejto reakcie nevstupujú ketóny, iba aldehydy.

Aldehydová skupina sa oxiduje na karboxylovú, kyslú skupinu, ale v prítomnosti amoniaku, ktorý je zásadou, okamžite dôjde k neutralizačnej reakcii a získa sa soľ octanu amónneho. Striebro sa vyzráža, pokryje vnútro trubice a vytvorí zrkadlový povrch. Táto reakcia sa vyskytuje na skúške neustále.

Mimochodom, rovnaká reakcia je kvalitatívna pre iné látky, ktoré majú aldehydovú skupinu, napríklad kyselinu mravčiu a jej soli, ako aj glukózu.

deviaty reakcia je tiež kvalitatívna pre oxidáciu aldehydovej skupiny s čerstvo vyzrážaným hydroxidom meďnatým dva. Aj tu podotýkam, že ketóny do tejto reakcie nevstupujú.

Vizuálne bude najskôr pozorovaná tvorba žltej zrazeniny, ktorá sa potom zmení na červenú. V niektorých učebniciach je informácia, že hydroxid meďnatý najskôr vzniká samostatne, čo má žltá, ktorý sa potom rozkladá na samotný červený oxid medi a vodu. Takže podľa najnovších údajov to nie je pravda, v procese zrážania sa mení veľkosť častíc oxidu medi, ktoré v konečnom dôsledku dosahujú veľkosti presne sfarbené do červena. Aldehyd sa oxiduje na zodpovedajúcu karboxylovú kyselinu. Reakcia sa na skúške vyskytuje veľmi často.

Desiatou reakciou je oxidácia aldehydov okysleným roztokom manganistanu draselného pri zahrievaní.

Dochádza k odfarbeniu roztoku. Aldehydová skupina sa oxiduje na karboxylovú skupinu, to znamená, že aldehyd sa oxiduje na zodpovedajúcu kyselinu. Pre ketóny nemá táto reakcia praktický význam, pretože dochádza k deštrukcii molekuly a výsledkom je zmes produktov.

Je dôležité poznamenať, že aldehyd kyseliny mravčej, formaldehyd, sa oxiduje na oxid uhličitý, pretože zodpovedajúca kyselina mravčia samotná nie je odolná voči pôsobeniu silných oxidačných činidiel.

Výsledkom je, že uhlík prechádza z oxidačného stavu 0 do oxidačného stavu +4. Dovoľte mi pripomenúť, že metanol sa za takýchto podmienok spravidla maximálne oxiduje na CO 2, čím sa preskočí fáza aldehydu aj kyseliny. Túto vlastnosť si treba zapamätať.

Jedenásty reakčné spaľovanie, úplná oxidácia. Aldehydy aj ketóny sa spaľujú na oxid uhličitý a vodu.

Napíšme reakčnú rovnicu vo všeobecnom tvare.

Podľa zákona o zachovaní hmotnosti by malo byť toľko atómov vľavo, koľko je atómov vpravo. Pretože v skutočnosti chemické reakcie atómy nikam nejdú, ale poradie väzieb medzi nimi sa jednoducho mení. Takže bude toľko molekúl oxidu uhličitého, koľko je atómov uhlíka v molekule karbonylovej zlúčeniny, pretože molekula obsahuje jeden atóm uhlíka. To je n molekúl CO2. Molekúl vody bude o polovicu menej ako atómov vodíka, teda 2n/2, čo znamená len n.

Na ľavej a pravej strane je rovnaký počet atómov kyslíka. Vpravo je ich 2n z oxidu uhličitého, pretože každá molekula má dva atómy kyslíka plus n vody, spolu 3n. Vľavo je rovnaký počet atómov kyslíka 3n, ale jeden z atómov je v molekule aldehydu, čo znamená, že sa musí odpočítať od Celkom získať počet atómov na molekulový kyslík. Ukázalo sa, že 3n-1 atómov obsahuje molekulárny kyslík, čo znamená, že molekúl je 2-krát menej, pretože jedna molekula obsahuje 2 atómy. To znamená (3n-1)/2 molekuly kyslíka.

Zostavili sme teda rovnicu pre spaľovanie karbonylových zlúčenín vo všeobecnej forme.

A nakoniec dvanásty vlastnosť súvisiaca so substitučnými reakciami halogenácia na alfa atóme uhlíka. Vráťme sa ešte raz k štruktúre molekuly aldehydu. Kyslík priťahuje elektrónovú hustotu na seba a vytvára čiastočný kladný náboj na uhlíku. Metylová skupina sa snaží kompenzovať tento kladný náboj presunom elektrónov z vodíka k nemu pozdĺž reťazca sigma väzieb. Väzba uhlík-vodík sa stáva polárnejšou a vodík sa pri napadnutí činidlom ľahšie oddelí. Tento účinok sa pozoruje iba pre atóm uhlíka alfa, to znamená atóm nasledujúci za aldehydovou skupinou, bez ohľadu na dĺžku uhľovodíkového radikálu.

Tak je možné získať napríklad 2-chlóracetaldehyd. Ďalšia substitúcia atómov vodíka na trichlóretán je možná.

Prednáška č.11

ALDEHYDY A KETONY

Plán

1. Spôsoby prijímania.

2. Chemické vlastnosti.

2.1. Nukleofilné reakcie
pristúpenia.

2.2. Reakcie na a - atóm uhlíka.

2.3.

Prednáška č.11

ALDEHYDY A KETONY

Plán

1. Spôsoby prijímania.

2. Chemické vlastnosti.

2.1. Nukleofilné reakcie
pristúpenia.

2.2. Reakcie na a - atóm uhlíka.

2.3. Oxidačné a redukčné reakcie.

Aldehydy a ketóny obsahujú karbonylovú skupinu
C=O. Všeobecný vzorec:

1. Spôsoby získavania.

2. Chemické
vlastnosti.

Aldehydy a ketóny sú jednou z najreaktívnejších tried
Organické zlúčeniny. Ich chemické vlastnosti sú určené prítomnosťou
karbonylová skupina. Kvôli veľkému rozdielu v elektronegativite
uhlík a kyslík a vysoká polarizovateľnosť p -väzby C=O väzba má významnú polaritu
( mC=0 = 2,5-2,8 D). Karbonylový atóm uhlíka
skupina nesie účinný kladný náboj a je predmetom útoku
nukleofily. Hlavným typom reakcií aldehydov a ketónov je reakcie
nukleofilná adícia Ad N. Okrem toho má karbonylová skupina vplyv na
reaktivita C-H spojenia a pozíciu, čím sa zvyšuje jej kyslosť.

Teda molekuly aldehydov a ketónov
obsahujú dve hlavné reakčné centrá - väzbu C=O a S-N pripojenie v a-pozícia:

2.1. Nukleofilné reakcie
pristúpenia.

Aldehydy a ketóny ľahko pridávajú nukleofilné činidlá k väzbe C=O.
Proces začína útokom nukleofilu na karbonylový atóm uhlíka. Potom
tetraedrický medziprodukt vytvorený v prvom štádiu pridáva protón a
dáva súčin sčítania:

Aktivita karbonylových zlúčenín v
Ad N -reakcie závisia od veľkosti
efektívny kladný náboj na karbonylovom uhlíkovom atóme a objeme
substituenty na karbonylovej skupine. Elektrónový donor a objemné substituenty
bránia reakcii, substituenty priťahujúce elektróny zvyšujú reakciu
schopnosť karbonylovej zlúčeniny. Preto aldehydy
Ad N -reakcie sú aktívnejšie ako
ketóny.

Aktivita karbonylových zlúčenín sa zvyšuje v
prítomnosť kyslých katalyzátorov, ktoré zvyšujú kladný náboj o
karbonylový atóm uhlíka:

Aldehydy a ketóny pridávajú vodu, alkoholy,
tioly, kyselina kyanovodíková, hydrosiričitan sodný, zlúčeniny typu
NH 2 X. Všetky adičné reakcie
ísť rýchlo, v miernych podmienkach, výsledné produkty však spravidla
termodynamicky nestabilné. Preto reakcie prebiehajú reverzibilne, a obsah
adičné produkty v rovnovážnej zmesi môžu byť nízke.

Prípojka vody.

Aldehydy a ketóny pridávajú vodu
tvorba hydrátov. Reakcia je reverzibilná. Vytvorené hydráty
termodynamicky nestabilné. Rovnováha je skreslená smerom k produktom
adícia len v prípade aktívnych karbonylových zlúčenín.

Hydratačný produkt aldehydu kyseliny trichlóroctovej
chloralhydrát je stabilná kryštalická zlúčenina, ktorá sa používa v
liek ako sedatívum a hypnotikum.

Pridávanie alkoholov a
tioly.

Aldehydy pridávajú alkoholy za vzniku poloacetály. S nadbytkom alkoholu a v prítomnosti kyslého katalyzátora
reakcia ide ďalej – k vzniku acetály

Reakcia tvorby poloacetálu prebieha ako
nukleofilná adícia a urýchľuje sa v prítomnosti kyselín resp
dôvodov.

Proces tvorby acetálu prebieha ako
nukleofilná substitúcia OH skupiny v poloacetále a je možná len za podmienok
kyslá katalýza, keď sa OH skupina premení na dobre odstupujúcu skupinu
(H 20).

Tvorba acetálov - reverzibilný proces. AT
v kyslom prostredí sa poloacetály a acetály ľahko hydrolyzujú. V alkalickom prostredí
nedochádza k hydrolýze. Dôležitú úlohu zohrávajú reakcie tvorby a hydrolýzy acetálov
chémia sacharidov.

Ketóny za podobných podmienok nie
dať.

Tioly sú silnejšie nukleofily ako alkoholy.
tvoria adičné produkty s aldehydmi aj ketónmi.

Pristúpenie kyanovodíka
kyseliny

Kyselina kyanovodíková sa pridá ku karbonylovej zlúčenine za podmienok
bázická katalýza za vzniku kyanohydrínov.

Reakcia má preparatívnu hodnotu a
používané pri syntéze a-hydroxy- a a -aminokyseliny (pozri lek. č. 14). Plody niektorých rastlín
(napr. horké mandle) obsahujú kyanohydríny. Vystupujúce, keď oni
štiepenie kyselina kyanovodíková má toxický účinok.

Pridanie bisulfitu
sodík.

Aldehydy a metylketóny pridávajú hydrogensiričitan sodný NaHS03 s tvorbou bisulfitových derivátov.

Bisulfitové deriváty karbonylových zlúčenín
- kryštalické látky, ktoré sú nerozpustné v nadbytku roztoku hydrogénsiričitanu sodného.
Reakcia sa používa na izoláciu karbonylových zlúčenín zo zmesí. karbonyl
zlúčenina sa môže ľahko regenerovať spracovaním bisulfitového derivátu
kyselina alebo lúhu.

Interakcia s bežnými spojeniami
NH vzorce 2x.

Reakcie prebiehajú podľa všeobecná schéma ako proces
príloha-oddelenie. Adičný produkt vytvorený v prvom stupni nie
stabilný a ľahko oddeľuje vodu.

Podľa vyššie uvedenej schémy s karbonylom
zlúčeniny reagujú s amoniakom, primárnymi amínmi, hydrazínom, substituovanými hydrazínmi,
hydroxylamín.

Výsledné deriváty sú
kryštalické látky, ktoré sa používajú na izoláciu a identifikáciu
karbonylové zlúčeniny.

Imíny (Schiffove zásady) sú medziprodukty
produkty v mnohých enzymatických procesoch (transaminácia pôsobením
koenzým pyridoxal fosfát; redukčná aminácia ketokyselín at
účasť koenzýmu NADN). Počas katalytickej hydrogenácie imínov
amíny. Proces sa používa na syntézu amínov z aldehydov a ketónov a
nazývaná redukčná aminácia.

Redukčná aminácia prebieha in vivo
pri syntéze aminokyselín (pozri lek. č. 16)

2.2. Reakcie podľa a - atóm uhlíka.

keto-enol tautoméria.

Vodík v a -poloha ku karbonylovej skupine má kyslé
vlastnosti, keďže anión vznikajúci pri jeho eliminácii je stabilizovaný pre
rezonančný účet.

Výsledok protónovej mobility atómu vodíka
v a -pozícia
je schopnosť karbonylových zlúčenín vytvárať enolové formy v dôsledku
migrácia protónov z a - polohy k atómu kyslíka karbonylovej skupiny.

Ketón a enol sú tautoméry.
Tautoméry sú izoméry schopné rýchlo a reverzibilne sa navzájom premieňať.
v dôsledku migrácie nejakej skupiny (v tomto prípade protónu). Rovnováha medzi
nazývané ketón a enol keto-enol tautoméria.

Enolizačný proces je katalyzovaný kyselinami a
dôvodov. Môže byť znázornená enolizácia pôsobením zásady
nasledujúca schéma:

Existuje väčšina karbonylových zlúčenín
prevažne v ketónovej forme. Obsah enolovej formy sa zvyšuje s
zvýšenie kyslosti karbonylovej zlúčeniny, ako aj v prípade
dodatočná stabilizácia enolovej formy v dôsledku vodíkovej väzby alebo v dôsledku
konjugácia.

Tabuľka 8. Obsah enolových foriem a
kyslosť karbonylových zlúčenín

Napríklad v 1,3-dikarbonylových zlúčeninách
pohyblivosť protónov metylénovej skupiny sa prudko zvyšuje v dôsledku
účinok dvoch karbonylových skupín pohlcujúci elektróny. Okrem toho, enol
Forma je stabilizovaná v dôsledku prítomnosti systému konjugátu v nej p -väzby a intramolekulárne
vodíková väzba.

Ak je zlúčenina vo forme enolu
konjugovaný systém s vysokou stabilizačnou energiou, potom enol forma
prevláda. Napríklad fenol existuje iba vo forme enolu.

Enolizácia a tvorba enolátových aniónov sú
prvé stupne reakcií karbonylových zlúčenín prebiehajúce cez a - atóm uhlíka. Najdôležitejšie
z ktorých sú halogenácia a aldol-krotonický
kondenzácii .

Halogenácia.

Aldehydy a ketóny ľahko reagujú s halogénmi (Cl 2,
Br2, I2 ) so vzdelávaním
výlučne a -halogénové deriváty.

Reakciu katalyzujú kyseliny resp
dôvodov. Reakčná rýchlosť nezávisí od koncentrácie a povahy halogénu.
Proces prebieha tvorbou enolovej formy (pomalé štádium), ktorá
potom reaguje s halogénom (rýchly krok). Takže halogén
podieľajú sa na rýchlosti—etapa definovania
proces.

Ak karbonylová zlúčenina obsahuje niekoľko a -vodík
atómy, potom nahradenie každého nasledujúceho prebieha rýchlejšie ako predchádzajúce,
v dôsledku zvýšenia ich kyslosti pôsobením vplyvu priťahujúceho elektróny
halogén. V alkalickom prostredí dávajú acetaldehyd a metylketóny
trihalogénderiváty, ktoré sa potom štiepia pôsobením nadbytku alkálií s
tvorba trihalometánov ( haloformná reakcia) .

Štiepenie trijódacetónu prebieha ako reakcia
nukleofilná substitúcia. CI skupiny 3 — hydroxidový anión, ako S N -reakcie v karboxylovej skupine (pozri lek. č. 12).

Jodoform sa vyzráža z reakčnej zmesi vo forme
svetložltá kryštalická zrazenina s charakteristickým zápachom. jodoform
reakcia sa používa na analytické účely na detekciu zlúčenín tohto typu
CH 3 -CO-R, vrátane in
klinické laboratóriá na diagnostiku diabetes mellitus.

Kondenzačné reakcie.

V prítomnosti katalytických množstiev kyselín
alebo alkalické karbonylové zlúčeniny obsahujúce a - atómy vodíka,
podstúpiť kondenzáciu za vzniku b -hydroxykarbonylové zlúčeniny.

Karbonyl sa podieľa na tvorbe väzby C-C
atóm uhlíka jednej molekuly ( karbonylová zložka) a a - ďalší atóm uhlíka
molekuly ( metylénová zložka). Táto reakcia sa nazýva aldolová kondenzácia(podľa názvu kondenzačného produktu acetaldehydu -
aldol).

Keď sa reakčná zmes zahrieva, produkt je ľahko
dehydrované do formy a,b - nenasýtený karbonyl
spojenia.

Tento typ kondenzácie sa nazýva krotonický(podľa názvu kondenzačného produktu acetaldehydu - krotonický
aldehyd).

Zvážte mechanizmus aldolovej kondenzácie v
alkalické prostredie. V prvom kroku hydroxidový anión odoberá protón z a -karbonylové polohy
zlúčeniny za vzniku enolátového aniónu. Potom enolátový anión ako nukleofil
napáda karbonylový atóm uhlíka inej molekuly karbonylovej zlúčeniny.
Výsledný tetraedrický medziprodukt (alkoxidový anión) je silný
bázy a ďalej oddeľuje protón od molekuly vody.

V aldolovej kondenzácii dvoch rôznych
možná karbonylové zlúčeniny (skrížená aldolová kondenzácia).
tvorba 4 rôznych produktov. Tomu sa však dá vyhnúť, ak jeden z
neobsahuje karbonylové zlúčeniny a - atómy vodíka (napríklad aromatické aldehydy
alebo formaldehyd) a nemôže pôsobiť ako metylénová zložka.

Ako metylénová zložka v reakciách
kondenzáciou môžu byť nielen karbonylové zlúčeniny, ale aj iné
CH-kyseliny. Kondenzačné reakcie majú preparatívnu hodnotu, ako to umožňujú
vybudovať reťazec uhlíkových atómov. Podľa typu aldolovej kondenzácie a
rozpad retroaldolu (reverzný proces), dochádza k mnohým biochemickým procesom
procesy: glykolýza, syntéza kyseliny citrónovej v Krebsovom cykle, syntéza neuramín
kyseliny.

2.3. Oxidačné reakcie a
zotavenie

zotavenie

Karbonylové zlúčeniny sa redukujú na
alkoholov v dôsledku katalytickej hydrogenácie alebo pôsobením
redukčné činidlá, ktoré sú donory hydridových aniónov.

[H]: H2 / kat., kat. – Ni, Pt,
Pd;

LiAlH4; NaBH4.

Získavanie karbonylových zlúčenín
komplexné hydridy kovov zahŕňajú nukleofilný útok karbonylovej skupiny
hydridový anión. Následnou hydrolýzou sa získa alkohol.

Obnova je podobná
karbonylovej skupiny in vivo pôsobením koenzýmu NADH, čo je
donor hydridového iónu (pozri lek. č. 19).

Oxidácia

Aldehydy veľmi ľahko oxidujú
akékoľvek oxidačné činidlá, dokonca aj také slabé, ako je vzdušný kyslík a zlúčeniny
striebro (I) a meď(II).

Posledné dve reakcie sa používajú ako
kvalitatívne pre aldehydovú skupinu.

V prítomnosti alkálií, aldehydov, ktoré neobsahujú a - atómy vodíka
disproporcionálne za vzniku alkoholu a kyseliny (Cannicarova reakcia).

2HCHO + NaOH ® HCOONa + CH30H

To je dôvod, prečo vodný roztok
formaldehyd (formalín) sa pri dlhodobom skladovaní stáva kyslým
reakciu.

Ketóny sú odolné voči pôsobeniu oxidačných činidiel v
neutrálne prostredie. V kyslom a zásaditom prostredí pri pôsobení silných
oxidačné činidlá(KMnO 4 ) oni
oxiduje so štiepením väzby C-C. K štiepeniu uhlíkovej kostry dochádza pozdĺž
dvojitá väzba uhlík-uhlík enolovej formy karbonylovej zlúčeniny, podobne ako
oxidácia dvojitých väzieb v alkénoch. Výsledkom je zmes produktov
obsahujúce karboxylové kyseliny alebo karboxylové kyseliny a ketóny.

Aldehydy a ketóny sú deriváty uhľovodíkov, ktoré majú vo svojich molekulách karbonylovú skupinu. Aldehydy sa svojou štruktúrou líšia od ketónov v polohe karbonylovej skupiny. O fyzikálne vlastnosti aldehydy a ketóny, ako aj ich klasifikáciu a nomenklatúru, hovoríme v tomto článku.

Fyzikálne vlastnosti

Na rozdiel od alkoholov a fenolov sa aldehydy a ketóny nevyznačujú tvorbou vodíkových väzieb, a preto sú ich teploty varu a topenia oveľa nižšie. Takže formaldehyd je plyn, acetaldehyd vrie pri teplote 20,8 stupňov, zatiaľ čo metanol vrie pri teplote 64,7 stupňov. Podobne fenol je kryštalická látka a benzaldehyd je kvapalina.

Formaldehyd je bezfarebný plyn so štipľavým zápachom. Zostávajúcimi členmi aldehydovej série sú kvapaliny, zatiaľ čo vyššie aldehydy sú pevné látky. Spodné členy série (formaldehyd, acetaldehyd) sú rozpustné vo vode a majú štipľavý zápach. Vyššie aldehydy sú vysoko rozpustné vo väčšine organických rozpúšťadiel (alkoholy, étery), C 3 - C 8 aldehydy majú veľmi nepríjemný zápach a vyššie aldehydy sa používajú v parfumérii kvôli kvetinovým pachom.

Ryža. 1. Tabuľková klasifikácia aldehydov a ketónov.

Všeobecný vzorec pre aldehydy a ketóny je nasledujúci:

• vzorec aldehydov - R-COH
• vzorec ketónov je R-CO-R

Klasifikácia a nomenklatúra

Aldehydy a ketóny sa líšia typom uhlíkového reťazca, v ktorom sa nachádza karbonylová skupina. Zvážte mastné a aromatické zlúčeniny:

• acyklické, obmedzujúce. Prvým členom homologickej série aldehydov je mravenčí aldehyd (formaldehyd, metan) - CH 2 \u003d O.

Ako antiseptikum sa používa mravenčí aldehyd. S jeho pomocou sa vykonáva dezinfekcia priestorov a morenie semien.

Druhým členom aldehydovej série je acetaldehyd (acetaldehyd, ethanal). Používa sa ako medziprodukt pri syntéze kyseliny octovej a etylalkohol z acetylénu.

Ryža. 2. Vzorec acetaldehyd.

• neobmedzené. Je potrebné spomenúť taký nenasýtený aldehyd, akým je akroleín (propenal). Tento aldehyd vzniká pri tepelný rozklad glycerín a tuky neoddeliteľnou súčasťoučo je glycerín.
• aromatické. Prvým členom homologického radu aromatických aldehydov je benzaldehyd (benzaldehyd). Pozoruhodný je aj rastlinný aldehyd, ako je vanilín (3-metoxy-4-hydroxybenzaldehyd).

Ryža. 3. Vanilínový vzorec.

Ketóny môžu byť čisto aromatické a tukovo-aromatické. Čisto aromatický je napríklad difenylketón (benzofenón). Aromatický tuk je napríklad metylfenylketón (acetofenón)

Čo sme sa naučili?

Na hodinách chémie v 10. ročníku je najdôležitejšou úlohou štúdium aldehydov a ketónov. V aldehydoch je karbonylový atóm uhlíka primárny, zatiaľ čo v ketónoch je sekundárny. Preto je v aldehydoch karbonylová skupina vždy naviazaná na atóm vodíka. Aldehydová skupina je reaktívnejšia ako ketónová skupina, najmä pri oxidačných reakciách.

Tématický kvíz

Hodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.2. Celkový počet získaných hodnotení: 166.