Aldehydy a ich chemické vlastnosti

Aldehydy sú také organické látky, v ktorých molekulách je karbonylová skupina spojená s najmenej jedným atómom vodíka a uhľovodíkovým zvyškom.

Chemické vlastnosti aldehydov sú vopred určené v ich molekule prítomnosťou karbonylovej skupiny. V tomto ohľade je možné pozorovať adičné reakcie v molekule karbonylovej skupiny.

Napríklad, ak vezmete a prechádzate výpary formaldehydu spolu s vodíkom cez ohriaty niklový katalyzátor, potom sa pridá vodík a formaldehyd sa zredukuje na metylalkohol. Okrem toho polárna povaha tejto väzby vedie aj k takej reakcii aldehydov, ako je prídavok vody.

Teraz sa pozrime na všetky vlastnosti reakcií po pridaní vody. Je potrebné poznamenať, že k karbonylovému atómu karbonylovej skupiny sa pridá hydroxylová skupina, ktorá nesie čiastočný kladný náboj v dôsledku elektrónového páru atómu kyslíka.

Týmto prídavkom sú charakteristické nasledujúce reakcie:

Najskôr dôjde k hydrogenácii a vytvoria sa primárne alkoholy RCH2OH.
Po druhé, dochádza k pridaniu alkoholov a tvorbe hemiacetálov R-CH (OH) - OR. A v prítomnosti chlorovodíka HCl, ktorý pôsobí ako katalyzátor, a s prebytkom alkoholu pozorujeme tvorbu acetalu RCH (OR) 2;
Po tretie sa pridá hydrogensiričitan sodný NaHS03 a vytvoria sa deriváty hydrogensiričitanu aldehydu. Počas oxidácie aldehydov je možné pozorovať také zvláštne reakcie, ako je interakcia s amoniakovým roztokom oxidu strieborného a s hydroxidom meďnatým a tvorba karboxylových kyselín.

Polymerizácia aldehydov je charakterizovaná takými špeciálnymi reakciami, ako je lineárna a cyklická polymerizácia.

Ak hovoríme o chemických vlastnostiach aldehydov, mala by sa spomenúť aj oxidačná reakcia. Medzi tieto reakcie patrí reakcia „strieborného zrkadla“ a reakcia semaforov.

Neobvyklú reakciu „strieborného zrkadla“ môžete pozorovať pri zaujímavom zážitku v učebni. Potrebujete na to čisto umytú skúmavku, do ktorej nalejte niekoľko mililitrov amoniakového roztoku oxidu strieborného a potom do nej pridajte štyri alebo päť kvapiek formalínu. Ďalším krokom tohto experimentu je vloženie skúmavky do pohára s horúca voda a potom môžete vidieť, ako sa na stenách trubice objaví lesklá vrstva. Tento vytvorený povlak je nánosom kovového striebra.

A tu je takzvaná reakcia na semafore:

Fyzikálne vlastnosti aldehydov

Teraz poďme na preskúmanie fyzikálne vlastnosti aldehydy. Aké vlastnosti majú tieto látky? Je potrebné poznamenať, že množstvo jednoduchých aldehydov je bezfarebný plyn, zložitejšie sú prítomné vo forme kvapaliny, ale vyššie aldehydy sú pevné látky. Viac molekulová hmotnosť aldehydy, tým vyššia je teplota varu. Napríklad propionový aldehyd dosahuje teplotu varu pri 48,8 stupňov, ale propylalkohol varí pri 97,8 ° C.

Ak hovoríme o hustote aldehydov, potom je to menej ako jednota. Napríklad napríklad octový a mravčiaci aldehyd majú tendenciu sa dobre rozpúšťať vo vode a zložitejšie aldehydy majú slabšiu schopnosť rozpúšťania.

Aldehydy, ktoré patria do nižšej kategórie, majú štipľavý a nepríjemný zápach, zatiaľ čo pevné a nerozpustné vo vode sa naopak vyznačujú príjemnou kvetinovou vôňou.

Nájdenie aldehydov v prírode

V prírode sú zástupcovia rôznych skupín aldehydov všadeprítomní. Nachádzajú sa v zelených častiach rastlín. Jedná sa o jednu z najjednoduchších skupín aldehydov, medzi ktoré patrí formický aldehyd СН2О.

Nachádzajú sa tiež aldehydy so zložitejším zložením. Medzi ne patrí vanilín alebo hroznový cukor.

Ale pretože aldehydy majú schopnosť ľahko vstúpiť do všetkých druhov interakcií, majú sklon k oxidácii a redukcii, dá sa s istotou povedať, že aldehydy sú veľmi schopné rôznych reakcií, a preto sú v čistej forme extrémne zriedkavé. Ale ich deriváty sa dajú nájsť všade, v prostredí rastlín aj u zvierat.

Aplikácia aldehydov

Aldehydová skupina sa nachádza v množstve prírodných látok. Ich charakteristickým znakom, prinajmenšom mnohými, je vôňa. Napríklad zástupcovia vyšších aldehydov majú rôzne arómy a sú súčasťou éterických olejov. Ako už viete, takéto oleje sú prítomné v kvetinových, korenistých a aromatických rastlinách, plodoch a ovocí. Našli široké použitie pri výrobe priemyselného tovaru a pri výrobe parfumérie.

Alifatický aldehyd CH3 (CH2) 7C (H) \u003d O sa nachádza v citrusových éterických olejoch. Takéto aldehydy majú pomarančovú vôňu a používajú sa v potravinárskom priemysle ako ochucovadlá, ako aj v kozmetike, parfumérii a domácich chemikáliách ako vôňa.

Formický aldehyd je bezfarebný plyn, ktorý má ostrý špecifický zápach a ľahko sa rozpúšťa vo vode. Takýto vodný roztok formaldehydu sa tiež nazýva formalín. Formaldehyd je veľmi jedovatý, ale v medicíne sa používa v zriedenej forme ako dezinfekčný prostriedok. Používa sa na dezinfekciu nástrojov a jeho slabý roztok sa používa na umývanie pokožky silným potením.

Okrem toho sa formaldehyd používa pri činení kože, pretože má schopnosť kombinovať sa s proteínovými látkami, ktoré sú v koži obsiahnuté.

V poľnohospodárstve sa formaldehyd dobre osvedčil pri spracovaní obilia pred sejbou. Používa sa na výrobu plastov, ktoré sú tak potrebné pre technológie a potreby domácnosti.

Acetický aldehyd je bezfarebná kvapalina, ktorá vonia ako skazené jablká a ľahko sa rozpúšťa vo vode. Používa sa na získanie kyseliny octovej a ďalších látok. Ale keďže ide o jedovatú látku, môže spôsobiť otravu tela alebo zápal slizníc očí a dýchacích ciest.

PRACOVNÉ KNIHY

Pokračovanie Pozri začiatok v № 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28, 29, 30, 31, 32/2004

Lekcia 24. Chemické vlastnosti a použitie aldehydov

Chemické vlastnosti. Uvažujme o správaní aldehydov vo vzťahu k štandardnej skupine reagencií: kyslík vo vzduchu O 2, oxidanty [O] a tiež H2, H20, alkoholy, Na, HCl.

Aldehydy sa pomaly oxidujú vzdušným kyslíkom na karboxylové kyseliny:

Kvalitatívnou reakciou na aldehydy je reakcia „strieborného zrkadla“. Reakcia spočíva v interakcii RCHO aldehydu s vodným roztokom amoniaku oxidu strieborného, \u200b\u200bktorý je rozpustnou komplexnou zlúčeninou OH. Reakcia sa uskutočňuje pri teplote blízkej teplote varu vody (80 - 100 ° C). Vo výsledku sa na stenách sklenenej nádoby (skúmavky, banky) - „strieborné zrkadlo“ vytvorí zrazenina kovového striebra:

Redukcia hydroxidu meďnatého na oxid meďnatý je ďalšou charakteristickou reakciou aldehydov. Reakcia prebieha za varu zmesi a spočíva v oxidácii aldehydu. Presnejšie, atóm [O] oxidačného činidla Cu (OH) 2 je vložený do C-H väzby aldehydovej skupiny. V tomto prípade sa menia oxidačné stavy karbonylového uhlíka (od +1 do +3) a atómu medi (od +2 do +1). Keď sa modrá zrazenina Cu (OH) 2 zahreje v zmesi s aldehydom, pozoruje sa zmiznutie modrej farby a tvorba červenej zrazeniny Cu20:

Aldehydy pridávajú vodík H 2 dvojitá väzba C \u003d O pri zahrievaní v prítomnosti katalyzátora (Ni, Pt, Pd). Reakcia je sprevádzaná štiepením väzby v karbonylovej skupine C \u003d O a pridaním dvoch atómov H vodíkovej molekuly H - H v mieste jej štiepenia. Alkoholy sa teda získavajú z aldehydov:

Aldehydy so substituentmi priťahujúcimi elektróny-pozícia k aldehydovej skupine pridajte vodu s tvorbou hydrátov aldehydov (dioly-1,1):

Na udržanie dvoch elektronegatívnych hydroxylových skupín musí atóm uhlíka niesť dostatočný kladný náboj. Vytvorenie dodatočného kladného náboja na karbonylovom uhlíku je uľahčené tromi atómami chlóru odoberajúcimi elektróny na susednom chlórovom p-uhlíku.

Reakcia aldehydov s alkoholmi. Syntéza hemiacetalov a acetálov. Za priaznivých podmienok (napríklad: a) pri zahrievaní s kyselinou alebo v prítomnosti dehydratačných prostriedkov; b) počas intramolekulárnej kondenzácie s tvorbou päť- a šesťčlenných kruhov) reagujú aldehydy s alkoholmi. V tomto prípade môže byť jedna molekula aldehydu spojená buď s jednou molekulou alkoholu (produkt - hemiacetal), alebo dvoma molekulami alkoholu (produkt - acetal):

Aldehydy nie sú pripojené Hcl dvojitá väzba C \u003d O. Tiež aldehydy nereagujs Na, t.j. aldehydový vodík skupiny -CHO nemá znateľné kyslé vlastnosti.

Aplikácia aldehydov na základe ich vysokej reaktivity. Aldehydy sa používajú ako východiskové a medziprodukty pri syntéze látok s užitočnými vlastnosťami iných tried.
Na výrobu sa používa formaldehyd НСНО - bezfarebný plyn s prenikavým zápachom polymérne materiály... Látky s mobilnými atómami H v molekule (zvyčajne s väzbami C - H alebo N - H, ale nie s O - H) sa kombinujú s formaldehydom CH20 podľa typu:

Ak sú v molekule počiatočnej látky dva alebo viac mobilných protónov (fenol C6H5OH má tri také protóny), potom sa pri reakcii s formaldehydom získa polymér. Napríklad s fenol-fenol-formaldehydovou živicou:

Rovnako močovina s formaldehydom poskytuje močovinoformaldehydové živice:

Formaldehyd je východiskovou surovinou pre výrobu farbivá, farmaceutiká, syntetický kaučuk, výbušniny a veľa ďalších organické zlúčeniny.

Ako formaldehyd sa použije 40% vodný roztok formaldehydu antiseptikum (dezinfekčný prostriedok). Vlastnosť formalínu obmedziť bielkoviny sa používa v kožiarskom priemysle a na konzerváciu biologických produktov.

Acetaldehyd CH3CHO je bezfarebná kvapalina ( t balík \u003d 21 ° C) so štipľavým zápachom, ľahko rozpustný vo vode. Hlavným použitím acetaldehydu je získanie octová kyselina... To tiež dostane syntetické živice, lieky atď.

CVIČENIA

1. Popíšte s čím chemické reakcie možno rozlíšiť tieto páry látok:
a) benzaldehyd a benzylalkohol; b) propiónový aldehyd a propylalkohol. Uveďte, čo sa bude pozorovať počas každej reakcie.

2. Prineste reakčné rovnicečo potvrdzuje prítomnosť v molekule
p-hydroxybenzaldehyd zodpovedajúcich funkčných skupín.

3. Napíšte reakčné rovnice pre butanal s nasledujúcimi činidlami:
a) H 2, t, kat. Pt; b) КМnО 4, Н 3 О +, t; v) OH v NH3 / H20; d) HOCN 2 CH 2OH, t, kat. HCl.

4. Napíšte reakčné rovnice pre reťazec chemických premien:

5. V dôsledku hydrolýzy acetálu vzniká aldehyd RCHO a alkohol R "OH v molárnom pomere 1:2. Napíšte rovnice pre hydrolýzne reakcie nasledujúcich acetálov:

6. Pri oxidácii obmedzujúce jednosýtny alkohol oxidom meďnatým vzniklo 11,6 g organickej zlúčeniny s výťažkom 50%. Keď výsledná látka interagovala s prebytkom amoniakálneho roztoku oxidu strieborného, \u200b\u200buvoľnilo sa 43,2 g zrazeniny. Aký alkohol bol prijatý a aká je jeho hmotnosť?

7. 5-Hydroxyhexanal v okyslenom vodnom roztoku je prevažne vo forme šesťčlenného cyklického hemiacetalu. Napíšte rovnicu pre príslušnú reakciu:

Odpovede na úlohy k téme 2

Lekcia 24

1. Je možné rozlišovať medzi dvoma látkami pomocou reakcií charakteristických iba pre jednu z týchto látok. Napríklad aldehydy sa pri pôsobení slabých oxidantov oxidujú na kyseliny. Zahrievanie zmesi benzaldehydu a amoniaku v roztoku oxidu strieborného pokračuje tvorbou „strieborného zrkadla“ na stenách banky:

Benzaldehyd sa redukuje katalytickou hydrogenáciou na benzylalkohol:

Benzylalkohol reaguje s sodíkom, pri reakcii sa uvoľňuje vodík:

2C 6 H 5 CH 2 OH + 2 Na 2C 6 H 5 CH 2 ON a + H 2.

Po zahriatí za prítomnosti medeného katalyzátora sa benzylalkohol oxiduje vzdušným kyslíkom na benzaldehyd, ktorý je detekovaný charakteristickým zápachom horkých mandlí:

Rovnako môžete rozlišovať medzi propionaldehydom a propylalkoholom.

2. IN p-hydroxybenzaldehyd tri funkčné skupiny: 1) aromatický kruh; 2) fenolový hydroxyl; 3) aldehydová skupina. IN špeciálne podmienky - pri ochrane aldehydovej skupiny pred oxidáciou (označenie - [–CHO]) - je možné uskutočniť chloráciu p-hydroxybenzaldehyd na benzénový kruh:

6. Rovnice naznačených reakcií:

Postupne nájdeme množstvo látky - striebro, aldehyd RCHO a alkohol RCH 2OH:

(Ag) \u003d 43,2 / 108 \u003d 0,4 mol;

(RCHO) \u003d 1/2 (Ag) \u003d 0,2 mol.

Berúc do úvahy výťažok 50% v reakcii (1):

(RCH20H) \u003d 2 (RCHO) \u003d 0,4 mol.

Molárna hmotnosť aldehydu:

M(RCHO) \u003d m / \u003d 11,6 / 0,2 \u003d 58 g / mol.

Toto je CH3CH2CHO propionaldehyd.

Zodpovedajúcim alkoholom je propanol-1 CH3CH2CH20H.

Hmotnosť alkoholu: m = M \u003d 0,4 60 \u003d 24 g.

Odpoveď. Bol braný alkohol propanol-1 s hmotnosťou 24 g.

Aldehydy a ketóny odkazujú na karbonyl Organické zlúčeniny.

Karbonylové zlúčeniny nazývajú sa organické látky, v ktorých molekulách je skupina\u003e C \u003d O (karbonylová alebo oxoskupina).

Všeobecný vzorec karbonylových zlúčenín:

V závislosti od typu substituenta X sa tieto zlúčeniny ďalej delia na:

Aldehydy (X \u003d H);

• ketóny (X \u003d R, R ");

 karboxylové kyseliny (X \u003d OH) a ich deriváty (X \u003d OR, NH2, NHR, Hal atď.).

Aldehydy a ketóny - charakterizovaný prítomnosťou v molekule karbonyl skupiny,alebo karbonylový radikál,\u003e C \u003d O. V aldehydoch je atóm uhlíka tohto zvyšku naviazaný na najmenej jeden atóm vodíka, takže sa získa jednoväzbový zvyšok, nazývaný tiež aldehydová skupina.V ketónoch je karbonylová skupina viazaná na dva uhľovodíkové radikály a nazýva sa tiež keto skupinaalebo oxo skupina.

Homologická séria aldehydov a ich názvoslovie

Aldehydy - organické zlúčeniny v molekulách, ktorých karbonylový atóm (karbonylový uhlík) je viazaný na atóm vodíka.

Všeobecný vzorec: R - CH \u003d O alebo

Funkčná skupina –CH \u003d O sa nazýva aldehyd.

Aldehydy je tiež možné považovať za látky, ktoré vznikajú substitúciou aldehydovej skupiny za atóm vodíka v parafínových uhľovodíkoch, t. J. Za monosubstituované deriváty uhľovodíkov homológnej metánovej série. V dôsledku toho je tu homológia a izoméria rovnaká ako pre iné monosubstituované deriváty nasýtených uhľovodíkov.

Názvy aldehydov sú odvodené od triviálnych názvov kyselín s rovnakým počtom atómov uhlíka v molekule. Takže sa nazýva aldehyd CH3-CHO acetaldehydalebo acetaldehyd,CH 3 CH 2-CHO - propionový aldehyd,CH 3 CH 2 CH 2-CHO - normálne butyraldehydalebo butyraldehyd,(CH3) 2CH-CHO - izobutyraldehyd,aldehydy С 4 Н 9 -СНО - valeriánske aldehydyatď.

Podľa ženevskej nomenklatúry sú názvy aldehydov odvodené od názvov uhľovodíkov s rovnakým počtom atómov uhlíka s dodatkom na koniec. anslabík al, napr metanalN-CHO, ethanalCH3-CHO, 2 -metylpropanalCH3CH (CH3) -CHO atď.

Homologická séria ketónov a ich názvoslovie

Ketóny - organické látky, ktorých molekuly obsahujú karbonylovú skupinu kombinovanú s dvoma uhľovodíkovými radikálmi.

Všeobecné vzorce: R 2 C \u003d O, R - CO - R " alebo

Najjednoduchší z ketónov má štruktúru CH3-CO-CH3 a nazýva sa dimetylketónalebo acetón.Homológnu sériu je možné vyrobiť z acetónu postupným nahradením atómov vodíka metylom. Teda ďalší homológ acetónu - metyletylketónmá štruktúru CH3-CO-CH2-CH3.

Názvy ketónov, ako aj názvy aldehydov sú podľa Ženevskej nomenklatúry odvodené od názvov uhľovodíkov s rovnakým počtom atómov uhlíka s pridaním konca. anslabík ona pridanie číslice označujúcej polohu karbonylovej skupiny od začiatku normálneho uhlíkového reťazca; nazýva sa tak acetón propanón,dietylketón - pentanón3, metylizopropylketón - 2 -metylbutanónatď

Aldehydy a ketóny s rovnakým počtom atómov uhlíka v molekule sú navzájom izomérne. Všeobecný vzorec pre homológne série nasýtených aldehydov a ketónov: С. n H 2 n O TOM.

Aldehydy a ketóny obsahujú v molekule rovnakú karbonylovú skupinu, čo vedie k mnohým bežným typickým vlastnostiam. Preto existuje veľa spoločného tak v metódach získavania, ako aj v chemických reakciách oboch týchto príbuzných skupín látok. Prítomnosť atómu vodíka viazaného na karbonylovú skupinu vo valdehydoch určuje celý rad rozdielov medzi touto triedou látok a ketónmi.

V prítomnosti minerálnych kyselín reagujú aldehydy a ketóny s jedným alebo dvoma mólmi alkoholu:

Ak vezmeme karbonylovú zlúčeninu a prebytok alkoholu, potom sa rovnováha posunie doprava a vznikne acetal alebo ketal. Naopak, keď sa acetály a ketály zahrejú s prebytkom vody v kyslom prostredí, dôjde k hydrolýze za vzniku aldehydu alebo ketónu:

V druhom príklade boli obe hydroxylové skupiny zapojené do tvorby ketalu v rovnakej molekule etándiolalkoholu), preto má ketál cyklickú štruktúru.

Ako chrániace skupiny sa používajú pomerne inertné acetaly a ketaly na ochranu karbonylovej skupiny pred nežiaducimi reakciami počas viacstupňovej syntézy. Ďalej je uvedený fragment viacstupňovej syntézy zahŕňajúcej ochranu karbonylovej skupiny:

(pozri skenovanie)

Východisková zlúčenina A má dve karbonylové skupiny a vo finálnom produkte, hydrokortizóne, musí byť jedna z ketónových skupín redukovaná na alkohol. Hydrid lítno-hlinitý zníži obidve ketónové skupiny a tá, ktorú je potrebné ponechať nezmenenú, sa zotaví ešte rýchlejšie, pretože prístup činidla k druhej skupine je sťažený stérickými prekážkami. Na odstránenie tohto problému sa látka A nechá reagovať s jedným mólom 1,2-etándiolu (etylénglykol). V tomto prípade tvorí ketál sterický

prístupnejšia karbonylová skupina, ktorá je tak chránená pred účinkom redukčných činidiel alebo iných činidiel interagujúcich s ketónmi. Teraz môžete redukovať voľnú karbonylovú skupinu pomocou lítiumalumíniumhydridu, aby ste získali zlúčeninu C. Upozorňujeme, že hydrid hlinitý tiež redukuje esterovú skupinu na alkohol, ale neovplyvňuje dvojitú väzbu uhlík-uhlík. Ďalej po uskutočnení acylácie alkoholovej skupiny s bočným reťazcom, ktorá je nevyhnutná pre ďalšie transformácie a získanie tejto zlúčeniny, sa ochranná skupina odstráni pôsobením kyseliny. Je potrebných niekoľko ďalších krokov na premenu látky na hydrokortizón, ktorý sa v medicíne používa pri artritíde, reumatizme a zápaloch.

Ďalším príkladom použitia reakcie tvorby ketalu je syntéza guanadrelu, ktorá má hypotenzívny účinok (schopnosť znižovať tlak):

(Niektoré podrobnosti o tejto a predchádzajúcich syntézach boli vynechané, aby sa zamerali na diskutovanú problematiku.)

Obnova

Aldehydy a ketóny sa redukujú na primárne a sekundárne alkoholy. Je možné použiť plynný vodík v prítomnosti katalyzátora, čo je však v laboratóriu nepohodlné, pretože práca s plynmi si vyžaduje špeciálne vybavenie a zručnosti.

Častejšie sa používajú komplexné hydridy, ako je lítiumalumíniumhydrid a borohydrid sodný. Symbol označuje akékoľvek redukčné činidlo alebo

Konkrétne príklady:

Borohydrid sodný sa môže použiť vo forme vodného alebo alkoholového roztoku, lítiumalumíniumhydrid sa môže rozpustiť iba v éteri.

Karbonylové zlúčeniny je možné redukovať na alkány pomocou jednej z dvoch nižšie uvedených metód:

vlk - Kizhnerova reakcia

clemensenova reakcia

Obe tieto metódy sú použiteľné pre väčšinu karbonylových zlúčenín, ale ak molekula obsahuje skupiny citlivé na pôsobenie kyseliny, mala by sa použiť Wolfova-Kizhnerova reakcia (redukcia pomocou hydrazínu v prítomnosti zásady) a ak je zlúčenina nestabilná voči pôsobeniu zásad, mala by sa uprednostniť Clemensenova redukcia pomocou amalgámu ( roztok v ortuti) zinok v kyseline chlorovodíkovej:

V poslednom príklade je použitie hydrazínu a bázy nežiaduce, pretože by to viedlo k substitúcii atómu chlóru. Lepšie je použiť Clemensenovu reakciu.

Oxidácia

Zatiaľ čo ketóny nepodliehajú oxidácii, aldehydy sa veľmi ľahko oxidujú na karboxylové kyseliny. V tomto prípade je možné použiť širokú škálu oxidantov (už sme to spomenuli v kapitole 7 a v tejto kapitole):

Pri interakcii s dvoma mólmi alkoholu alebo s jedným mólom diolu tvoria aldehydy a ketóny acetály, respektíve ketály. Aldehydy a ketóny je možné redukovať na alkoholy pomocou širokej škály redukčných činidiel. Alkány sa získavajú redukciou karbonylových zlúčenín podľa Wolfa - Kiziera alebo Clemensena. Aldehydy sa ľahko oxidujú na karboxylové kyseliny, ketóny za rovnakých podmienok nereagujú.

Reakcie s derivátmi amoniaku

Deriváty amoniaku sa často používajú na identifikáciu aldehydov a ketónov. Keď tieto zlúčeniny interagujú, stane sa nasledovné:

Atóm karbonylu uhlíka vytvára dvojitú väzbu s atómom dusíka a molekula vody sa štiepi. Mnoho dusíkatých derivátov karbonylových zlúčenín je pevných látok, zatiaľ čo samotné aldehydy a ketóny sú väčšinou kvapalné. Po získaní pevného derivátu aldehydu alebo ketónu pri porovnaní jeho teploty topenia s tabuľkovými hodnotami je možné určiť, ktorý aldehyd alebo ketón sa použil. Ďalej sú uvedené tri najbežnejšie typy pripojení používané na tento účel. Obzvlášť vhodné sú 2,4-dinitrofenylhydrazóny, ktoré sú sfarbené do jasne žltej, oranžovej alebo červenej farby, čo tiež pomáha identifikovať aldehyd alebo ketón.

(pozri skenovanie)

Ďalej sú uvedené teploty topenia dusíkatých derivátov niektorých aldehydov a ketónov (teploty topenia sa stanovujú s presnosťou ± 3 ° С):

(pozri skenovanie)

Napríklad, ak ste získali 2,4-dinitrofenylhydrazón neznámeho aldehydu alebo ketónu s teplotou topenia 256 ° C, potom neznámou karbonylovou zlúčeninou je pravdepodobne cinnamaldehyd alebo Pbromobenzaldehyd. Ak v budúcnosti zistíte, že oxim má teplotu topenia, potom je vašou zlúčeninou brómbenzaldehyd. Pretože existujú údaje o derivátoch takmer všetkých aldehydov a ketónov, je možné ich identifikovať získaním jedného alebo viacerých dusíkatých derivátov a porovnaním experimentálne zistených teplôt topenia s tabuľkovými hodnotami.

Halogenácia

Aldehydy a ketóny reagujú s halogénmi v prítomnosti kyseliny alebo zásady, ako aj s hypohalogenitmi, pričom vytvárajú β-halogénované zlúčeniny:

Napríklad:

Pre metylketóny je charakteristická haloformová reakcia. Keď sa na tieto zlúčeniny pôsobí v nadbytku halogénu v alkalickom prostredí, metylová skupina sa trikrát halogénuje a trihalometán sa vylúči za vzniku aniónu karboxylovej kyseliny:

Ak sa ako halogén použije jód, vzniká jodoform, čo je žltá kryštalická látka s teplotou topenia 119 ° C. Táto reakcia je testom na metylketóny. Tvorba žltej zrazeniny, ak je vzorka ošetrená prebytkom jódu v alkalickom prostredí, naznačuje prítomnosť metylketónu vo vzorke.

Adičné reakcie

Prítomnosť väzby medzi atómami uhlíka a kyslíka v karbonylovej skupine umožňuje pridanie rôzne látky na aldehydy a ketóny:

Táto skupina reakcií zahŕňa už diskutovanú tvorbu hemiacetálov a semiketálov:

Väčšina adičných reakcií je nukleofilného typu. Pretože atóm uhlíka karbonylovej skupiny nesie čiastočný kladný náboj, v prvom kroku je nukleofil pripojený k atómu uhlíka. Typickou nukleofilnou adičnou reakciou je interakcia aldehydov a ketónov s kyanidmi:

Anión tvorený v prvom stupni oddeľuje protón od molekuly rozpúšťadla. Vďaka tomu vzniká organický kyanid - nitril, vír sa môže hydrolyzovať na karboxylovú kyselinu:

tento typ reakcie sa používa pri syntéze dôležitého nenarkotického analgetika ibuprofénu:

Medzi reakcie nukleofilnej adície patrí aj reakcia aldehydov a ketónov s Grignardovými činidlami (pozri kapitolu 7). Uveďme ešte niekoľko príkladov, ktoré hneď uvedú produkt hydrolýzy:

Všetky tieto reakcie umožňujú vytvoriť nový uhlíkový skelet pre syntézu prakticky akýchkoľvek alkoholov. Formaldehyd

vznikajú primárne alkoholy, z ďalších aldehydov sekundárne az ketónov terciárne alkoholy.

Aldolová kondenzácia

Aldehydy, ktoré majú β-atómy vodíka (atómy vodíka na atóme uhlíka susedia s karbonylovým), prechádzajú kondenzačnou reakciou v alkalickom prostredí, čo je dôležitá metóda na vytvorenie nového uhlíkového skeletu. Napríklad pri spracovaní acetaldehydu s alkáliami dochádza k nasledovným:

V prvom stupni sa vytvorí β-hydrocyaldehyd, ktorý má triviálny názov aldol; preto majú všetky reakcie tohto typu všeobecný názov aldolová kondenzácia. -Hydroxyaldehydy sa ľahko dehydratujú na -nenasýtené aldehydy. Vďaka tomu sa vytvorí zlúčenina obsahujúca dvakrát toľko atómov uhlíka ako pôvodný aldehyd.

Všeobecný mechanizmus kondenzácie aldehydu je nasledovný: 1. Hydroxidový ión štiepi -proton z malej časti molekúl aldehydu. Atómy a-vodíka sú slabo kyslé v dôsledku rezonančnej stabilizácie vytvoreného aniónu:

2. Vytvorený anión pôsobiaci ako nukleofil napáda karbonylovú skupinu inej molekuly aldehydu a vytvára novú väzbu uhlík-uhlík:

3. Nový anión odstraňuje protón z molekuly vody a regeneruje katalyzátor - hydroxidový ión:

4. -Hydroxyaldehyd ľahko (často spontánne) stráca vodu a mení sa na a-nenasýtený aldehyd:

Výsledkom je, že karbonylový uhlíkový atóm jednej molekuly aldehydu je dvojne naviazaný na a-uhlíkový atóm inej molekuly. V príkladoch nižšie sú časti rôznych rodičovských molekúl zarámované:

Nenasýtené aldehydy môžu slúžiť ako východiskové materiály pri syntéze rôznych organických zlúčenín s novým uhlíkovým skeletom, pretože tak karbonylová skupina, ako aj dvojitá väzba uhlík-uhlík sú schopné mnohých transformácií. Napríklad:

(kliknutím zobrazíte skenovanie)

Wittigova reakcia

Aldehydy a ketóny reagujú s takzvanými ylidmi fosforu za vzniku látok s novým uhlíkovým skeletom. Ylidy sa vopred pripravujú z trialkylfosfínov, halogénalkánov a silnej bázy, napríklad butyllítia:

Upozorňujeme, že výsledný alkén obsahuje uhlíkové fragmenty karbonylovej zlúčeniny a halogénalkánu a dvojitá väzba spája atómy uhlíka predtým spojené s atómami kyslíka a halogénu. Napríklad:

Na účely identifikácie sa aldehydy a ketóny premieňajú na tuhé deriváty. Oba typy karbonylových zlúčenín sú halogénované v polohe a za kyslých alebo zásaditých podmienok katalýzy. Metylketóny po pôsobení jódu v alkalickom prostredí tvoria jodoform, čo je kvalitná odpoveď pre metylketóny. Aldehydy a ketóny vo vodnom prostredí interagujú s kyanidmi za vzniku nitrilov, ktoré je možné hydrolyzovať na karboxylovú kyselinu obsahujúcu jeden viac atómu uhlíka ako pôvodná zlúčenina. Aldehydy a ketóny interagujú s Grignardovými činidlami za vzniku alkoholov. Kondenzácia aldolu a Wittigova reakcia umožňujú vytvoriť nový uhlíkový skelet.

Zhrnutie hlavných ustanovení kap. 8

1. V súlade s nomenklatúrou IUPAC sa názvy aldehydov a ketónov vytvárajú pridaním prípon „al“ alebo „he“ k názvom uhľovodíkov. Aldehydy

mať triviálne menása zhoduje s názvami karboxylových kyselín. Názvy ketónov v radikálnej funkčnej nomenklatúre pozostávajú z názvov radikálov pripojených k karbonylovej skupine a slova ketón.

2. Aldehydy a ketóny sa získavajú oxidáciou primárnych a sekundárnych alkoholov. Redukcia acylhalogenidov vedie k tvorbe aldehydov, zatiaľ čo interakcia acylhalogenidov s dialkylkadmiom poskytuje ketóny. Aldehydy a (alebo) ketóny tiež vznikajú v dôsledku ozonolýzy alkénov.

3. Aldehydy a ketóny reagujú s alkoholmi za vzniku acetálov a ketálov. Táto reakcia sa používa na ochranu karbonylovej skupiny. Redukciou aldehydov a ketónov vodíkom alebo hydridmi sa získajú alkoholy. Uhľovodíky sa tvoria pri redukcii Klemensenom alebo Wolfom-Kiznerom. Aldehydy sa ľahko oxidujú na karboxylové kyseliny. Na identifikáciu sa karbonylové zlúčeniny konvertujú na tuhé deriváty s charakteristickými teplotami topenia. Pri halogenácii aldehydov a ketónov sú halogény selektívne smerované do p-polohy. Keď sa metylketóny spracujú s jódom v alkalickom prostredí, vznikne jodoform. Karbonylové zlúčeniny reagujú s kyanidmi za vzniku nitrilov (ktoré sa dajú hydrolyzovať na karboxylové kyseliny) a pridaním Grignardových činidiel sa získajú alkoholy. Konštrukcia nového uhlíkového skeletu sa dosahuje použitím aldolovej kondenzácie a Wittigovej reakcie.

Kľúčové slová

(pozri skenovanie)

Otázky zamerané na rozvoj schopností

(pozri skenovanie)

(pozri skenovanie)

(pozri skenovanie)

Aldehydy a ketóny.

Aldehydy a ketóny majú podobné chemické štruktúry. Preto je príbeh o nich spojený v jednej kapitole.

Štruktúra oboch zlúčenín obsahuje dvojmocnú karbonylovú skupinu:

Rozdiel medzi aldehydmi a ketónmi je nasledovný. V aldehydoch je karbonylová skupina viazaná na jeden atóm vodíka a uhľovodíkový radikál, zatiaľ čo v ketónoch je viazaná na dva uhľovodíkové radikály.

Chemické vlastnosti aldehydov a ketónov.

Prítomnosť karbonylovej skupiny v aldehydoch aj v ketónoch určuje určitú podobnosť ich vlastností. Existujú však aj rozdiely. Tento rozdiel sa vysvetľuje prítomnosťou atómu vodíka viazaného na karbonylovú skupinu v molekule aldehydu. (V molekule ketónu sa taký atóm nenachádza.)

Karbonylová skupina a atóm vodíka, ktorý je k nej viazaný, sú rozdelené do samostatnej funkčnej skupiny. Táto skupina bola pomenovaná aldehydová funkčná skupina.

Vďaka prítomnosti vodíka v molekule aldehydu sa tieto ľahko oxidujú (pridávajú kyslík) a menia sa na karboxylové kyseliny.

Napríklad kyselina octová vzniká pri oxidácii acetaldehydu:

Vďaka svojej ľahkej oxidovateľnosti sú aldehydy energetickými redukčnými činidlami. Týmto spôsobom sa výrazne líšia od ketónov, ktoré sa oveľa ťažšie oxidujú.

Získavanie aldehydov a ketónov.

Aldehydy a ketóny je možné získať oxidáciou zodpovedajúcich alkoholovmajúci rovnaký uhlíkový skelet a hydroxylovú skupinu na rovnakom atóme uhlíka, ktorý vytvára karbonylovú skupinu vo výslednom aldehyde alebo ketóne.

Ak sa ako alkohol, ktorý sa má oxidovať, použije primárny alkohol, oxidáciou sa získa aldehyd.

Formálny aldehyd (formaldehyd).

Je najjednoduchší aldehyd so vzorcom:

Formaldehyd sa získava z metylalkoholu - najjednoduchšieho z alkoholov.

Vo formaldehyde pôsobí atóm vodíka ako radikál.

Vlastnosti:

Je plyn so štipľavým nepríjemným zápachom, ľahko rozpustný vo vode. Má antiseptické a opaľovacie vlastnosti.

Príjem:

Príjem formaldehyd z metylalkoholu katalytickou oxidáciou so vzdušným kyslíkom alebo dehydrogenáciou (eliminácia vodíka).

Prihláška:

Vodný roztok nazýva sa formaldehyd (zvyčajne 40%) formalín... Formalín sa široko používa na dezinfekciu a konzerváciu anatomických prípravkov. Na výrobu fenolformaldehydových živíc sa používa značné množstvo formaldehydu.

Je to jeden z najdôležitejších aldehydov. Zhoduje sa etylalkohol a je možné ich získať oxidáciou.

Acetaldehyd vyskytuje sa v prírode a je priemyselne vyrábaná vo veľkých množstvách. Je obsiahnutý v káve, zrelých plodoch, chlebe a je syntetizovaný rastlinami v dôsledku ich metabolizmu.

Vlastnosti:

Acetaldehyd - ľahko vriaca bezfarebná kvapalina (bod varu 21 stupňov C). Má charakteristický zápach po zhnitých jablkách a je vysoko rozpustný vo vode.

Príjem:

V priemysle acetaldehyd ukázalo sa:

1. oxidácia etylénu,
2. pridanie vody do acetylénu,
3. oxidácia alebo dehydrogenácia etylalkoholu.

Prihláška:

Podať žiadosť acetaldehyd na výrobu kyseliny octovej, butadiénu, niektoré organická hmotaaldehydové polyméry.

Dimetylketón (acetón).

Dimetylketón (acetón) je najjednoduchší ketón. V jeho molekule hrá úlohu uhľovodíkových radikálov metyl CH 3 (zvyšok metánu).

Vlastnosti:

Acetón - bezfarebná kvapalina s charakteristickým zápachom.

Teplota varu 56,2 stupňov ZO.

Acetón miešateľný s vodou vo všetkých pomeroch.

Je to jeden z metabolitov produkovaných ľudským telom.

Príjem:

1. Acetón sa dá získať oxidáciou propénu,
2. Získanie použitých metód acetón z izopropylalkoholu a acetylénu,
3. Hlavná časť acetón sa získava ako vedľajší produkt, keď sa fenol získava z benzénu kuménovou metódou.

Prihláška:

Acetón - vysoko dobré rozpúšťadlo veľa organických látok. Má široké použitie v priemysle farieb a lakov, pri výrobe určitých druhov umelých vlákien, nerozbitného organického skla, filmu, bezdymového prášku. Acetón sa tiež používa ako východiskový materiál na syntézu mnohých organických zlúčenín.