ПРИНЦИП КРЕБСА. Гребенщиков Дмитрий АГ-103. Гребенщиков Дмитрий аг103 Кетоны и альдегиды
 Скачать 0.65 Mb.
|
Гребенщиков Дмитрий АГ-103Кетоны и альдегидыКарбонильные соединения – это органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу: Карбонильные соединения делятся на альдегиды и кетоны. Общая формула карбонильных соединений: СnH2nO. АльдегидыАльдегидами называются органические соединения, содержащие карбонильную группу, в которой атом углерода связан с радикалом и одним атомом водорода. Структурная формула альдегидов: КетоныКетонами называются соединения, в молекуле которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами.Структурная формула кетонов: Строение карбонильных соединенийАтом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp2 -гибридизации и образует три σ-связи и одну π-связь. Одна из σ–связей – связь С–О, все три σ–связи расположены в одной плоскости под углом 120о друг к другу Из-за большей электроотрицательности атома кислорода по сравнению с атомом углерода связь С=О сильно поляризована, электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому кислорода. На атоме кислорода возникает частичный отрицательный (δ–), а на атоме углерода – частичный положительный (δ+) заряды. Номенклатура карбонильных соединенийПо систематической номенклатуре к названию углеводорода добавляют суффикс «-АЛЬ». Нумерация ведется от атома углерода карбонильной группы. Например, 2-метилпропаналь К названию кетонов добавляют в название суффикс «-ОН». После этого добавляют номер атомов углерода карбонильной группы.Например, пентанон-2 Тривиальные названия альдегидов и кетонов приведены в таблице. Изомерия карбонильных соединений Изомерия альдегидовДля альдегидов характерна структурная изомерия – изомерия углеродного скелета и межклассовая изомерия. Структурные изомеры — это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул. Изомерия углеродного скелета характерна для альдегидов, которые содержат не менее четырех атомов углерода. Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Альдегиды являются межклассовыми изомерами с кетонами, непредельными спиртами и непредельными простыми эфирами, содержащими одну двойную связь в молекуле. Общая формула этих классов органических соединений — CnH2nО. Межклассовая изомерия характерна для альдегидов, которые содержат не менее трех атомов углерода. Изомерия кетоновДля кетонов характерна изомерия углеродного скелета, изомерия положения карбонильной группы и межклассовая изомерия. Изомерия углеродного скелета характерна для кетонов, которые содержат не менее пяти атомов углерода. Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Кетоны являются межклассовыми изомерами с альдегидами, непредельными спиртами и непредельными простыми эфирами, содержащими одну двойную связь в молекуле. Общая формула этих классов органических соединений — CnH2nО. Межклассовая изомерия характерна для кетонов, которые содержат не менее трех атомов углерода.
1. Реакции присоединения В молекулах карбонильных соединений присутствует двойная связь С=О, поэтому для карбонильных соединений характерны реакции присоединения по двойной связи. Присоединение к альдегидам протекает легче, чем к кетонам. 1.1. Гидрирование Альдегиды при взаимодействии с водородом в присутствии катализатора (например, металлического никеля) образуют первичные спирты, кетоны — вторичные: 1.2. Присоединение воды При гидратации формальдегида образуется малоустойчивое вещество, называемое гидрат. Оно существует только при низкой температуре. 1.3. Присоединение спиртов При присоединении спиртов к альдегидам образуются вещества, которые называются полуацетали. В качестве катализаторов процесса используют кислоты или основания. 1.4. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты Карбонильные соединения присоединяют синильную кислоту HCN. При этом образуется гидроксинитрил (циангидрин): 2. Окисление альдегидов и кетонов Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода). В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое. При окислении альдегиды превращаются в карбоновые кислоты. Альдегид → карбоновая кислота Метаналь окисляется сначала в муравьиную кислоту, затем в углекислый газ: Формальдегид→ муравьиная кислота→ углекислый газ Типичные окислители — гидроксид меди (II), перманганат калия KMnO4, K2Cr2O7, аммиачный раствор оксида серебра (I). Кетоны окисляются только при действии сильных окислителей и нагревании. 3. Замещение водорода у атома углерода, соседнего с карбонильной группой Карбонильные соединения вступают в реакцию с галогенами, в результате которой получается хлорзамещенный (у ближайшего к карбонильной группе атома углерода) альдегид или кетон.
4. Конденсация с фенолами Формальдегид может взаимодействовать с фенолом. Катализатором процесса выступают кислоты или основания: 5. Полимеризация альдегидов Полимеризация характерна в основном для легких альдегидов. Для альдегидов характерна линейная и циклическая полимеризация. Например, в растворе формалина (40 %-ного водного раствора формальдегида) образуется белый осадок полимера формальдегида, который называется полиформальдегид или параформ: |