Aldehidek. Általános tulajdonságok

1. R. Oxidáció.

Az aldehidek könnyen oxidálódnak karbonsavakká. Oxidálószer lehet réz(II)-hidroxid, oxidezüst, légköri oxigén:

Az aromás aldehideket nehezebb oxidálni, mint az alifásakat. A ketonok, mint fentebb említettük, nehezebben oxidálódnak, mint az aldehidek. A ketonok oxidációját zord körülmények között végezzük, jelenlétében erős oxidálószerek. Karbonsavak keverékének eredményeként keletkezik. Hogyan lehet megkülönböztetni az aldehideket a ketonoktól? Az oxidációs képesség különbsége olyan kvalitatív reakciók alapjául szolgál, amelyek lehetővé teszik az aldehidek és a ketonok megkülönböztetését. Sok enyhe oxidálószer könnyen reagál aldehidekkel, de inert a ketonokkal szemben. a) A komplex ionokat + tartalmazó Tollens-reagens (ezüst-oxid ammóniaoldata) „ezüsttükör” reakciót ad aldehidekkel. Ebben az esetben fémes ezüst képződik. Elkészítjük az ezüst-oxid oldatot nem átruházás d tapasztalat:

A Tollens-reagens az aldehideket a megfelelő karbonsavakká oxidálja, amelyek ammónia jelenlétében ammóniumsókat képeznek. Ebben a reakcióban maga az oxidálószer fémes ezüstté redukálódik. A kémcső falán lévő vékony ezüst bevonat esetében, amely e reakció során keletkezik, az aldehidek reakcióját ezüst-oxid ammóniaoldatával "ezüsttükör" reakciónak nevezték. CH3-CH=O)+2OH->CH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O. Az aldehidek a frissen készített, világoskék színű réz(II)-hidroxid ammóniaoldatot is (Fehling-reagens) sárga réz(I)-hidroxiddá redukálják, amely hevítés hatására elbomlik, és élénkvörös réz(I)-oxid csapadék szabadul fel. . CH3-CH=O + 2Cu(OH)2 - CH3COOH+2CuOH+H2O 2CuOH->Cu2O+H2O

2. R. Kapcsolatok

A hidrogénezés hidrogén hozzáadása.

A karbonilvegyületeket hidrogénnel, lítium-alumínium-hidriddel, nátrium-bór-hidriddel redukálják alkoholokká. A C=O kötésnél hidrogént adnak hozzá. A reakció nehezebb, mint az alkének hidrogénezése: melegítés szükséges, magas nyomásúés fémkatalizátor (Pt, Ni):

3. Kölcsönhatás vízzeló.

4. Kölcsönhatás alkoholokkal.

Amikor az aldehidek alkoholokkal reagálnak, félacetálok és acetálok képződhetnek. A hemiacetálok olyan vegyületek, amelyekben egy szénatom hidroxil- és alkoxicsoportot tartalmaz. Az acetálok közé tartoznak azok az anyagok, amelyek molekulái egy szénatomot tartalmaznak két alkoxiszubsztituenssel.

Az acetálok, az aldehidekkel ellentétben, jobban ellenállnak az oxidációnak. Az alkoholokkal való kölcsönhatás visszafordíthatósága miatt gyakran használják szerves szintézisben az aldehidcsoport „védelmére”.

4. Hidroszulfitok csatlakozása.

A hidroszulfit NaHSO3 szintén hozzáadódik a C=O kötéshez, hogy kristályos származékot képezzen, amelyből a karbonilvegyület regenerálható. A biszulfitszármazékokat aldehidek és ketonok tisztítására használják.

A fenol formaldehiddel katalizátorok jelenlétében történő polikondenzációja eredményeként fenol-formaldehid gyanták képződnek, amelyekből műanyagokat nyernek - fenolos műanyagokat (bakeliteket). A fenoplasztok a színes- és vasfémek legfontosabb helyettesítői számos iparágban. Ebből készülnek nagyszámú fogyasztási cikkek, elektromos szigetelőanyagok és épületalkatrészek. A fenol-formaldehid gyanta egy töredéke az alábbiakban látható:

Az aldehidek és ketonok előállításához kiindulási vegyületek lehetnek szénhidrogének, halogénszármazékok, alkoholok és savak.

Karbonilvegyületek alkalmazása

A formaldehidet olyan műanyagok előállítására használják, mint a bakelit, bőrcserzés, fertőtlenítés és csávázószer. Hazánkban újabban eljárást fejlesztettek ki poliformaldehid (-CH2-O-) n előállítására, amely nagy kémiai és hőstabilitású.

Ez a legértékesebb műszaki műanyag, amely sok esetben képes a fémek helyettesítésére. Az acetaldehidet ecetsav és egyes műanyagok előállítására használják. Az acetont számos vegyület szintéziséhez használják kiindulási anyagként (például metil-metakrilát, amelynek polimerizációja során plexi képződik); oldószerként is használják.

Az aldehidek olyan szerves vegyületek, amelyekben a karbonilcsoport (C-O) hidrogénhez és az R gyökhöz (alifás, aromás és heterociklusos vegyületek maradékai) kapcsolódik:

A karbonilcsoport polaritása biztosítja a molekula egészének polaritását, így az aldehidek forráspontja magasabb, mint a hasonló molekulatömegű nem poláris vegyületeké.

Mivel az aldehidekben lévő hidrogénatomok csak a szénatomhoz kötődnek (közeli relatív elektronegativitások), intermolekuláris hidrogénkötések nem jönnek létre. Ezért az aldehidek forráspontja alacsonyabb, mint a megfelelő alkoholoké vagy karbonsavaké. Példaként összehasonlíthatjuk a metanol (T ^ 65 ° C), a hangyasav (H forráspont 101 ° C) és a formaldehid (7 ^, -21 ° C) forráspontját.

Az alacsony szénatomszámú aldehidek vízben oldódnak, valószínűleg az oldott anyag és az oldószermolekulák közötti hidrogénkötések miatt. A magasabb aldehidek jól oldódnak a legtöbb elterjedt szerves oldószerben (alkoholok, éterek). Az alacsonyabb aldehidek szúrós szagúak, a C3-C6 aldehidek pedig nagyon rossz szag, míg a magasabb aldehidek virágszagúak és az illatszerekben használatosak.

Kémiailag az aldehidek nagyon reaktív vegyületek. A nukleofil addíciós reakciók leginkább az aldehidekre jellemzőek, ami annak köszönhető, hogy a molekulában található egy elektrofil centrum - a C=0 csoport karbonil szénatomja.

Ezen reakciók közül sokat, például az oximok, szemikarbazonok és más vegyületek képződését, az aldehidek csoportjába tartozó gyógyszerek kvalitatív és kvantitatív elemzésében alkalmazzák, mivel az aldehidek addíciós termékeit az egyes aldehidekre jellemző olvadáspont jellemzi. Tehát az aldehidek telített nátrium-hidroszulfit-oldattal összerázva könnyen addíciós reakcióba lépnek:

Az addíciós termékek bizonyos olvadáspontú sók, amelyek vízben jól oldódnak, de szerves oldószerekben nem oldódnak.

Híg savakkal hevítve a hidroszulfit-származékok az alapvegyületekké hidrolizálnak.

Az aldehidek hidroszulfit-származékok képzésére való képességét egyrészt a molekulában aldehidcsoportot tartalmazó gyógyszer hitelességének meghatározására, másrészt az aldehidek tisztítására és a nátrium-hidroszulfittal nem reagáló egyéb anyagokkal való keverékekből való izolálására használják.

Az aldehidek könnyen hozzáadnak ammóniát és más nitrogéntartalmú nukleofileket is. Az addíciós termékek általában instabilak, könnyen dehidratálódnak és polimerizálódnak. A polimerizáció eredményeként keletkező ciklikus vegyületek híg savakkal hevítve könnyen lebomlanak, ismét aldehidet szabadítanak fel:

r-ch-nh2	g h	-NH R-CC
	-zn2o "
ő

Az aldehidek könnyen oxidálódnak. Az ezüst(I)-oxid és más alacsony oxidációs potenciállal rendelkező oxidálószerek képesek oxidálni az aldehideket. Például az aldehideket egy ezüsttükör képződésének reakciója jellemzi, amely AgNO3 ammóniaoldatával megy végbe:

AgN03 + 3NH3 - OH + NH4N03

Tollens reagens

Ebben az esetben a kémcső falán fémes ezüst tükörbevonat képződik:

2OH + RCOH 2Agi + RCOOH + 4NH3T + H20

Hasonlóképpen, az aldehidek redukálhatják a réz(II)-t rézvé(1). A reakció végrehajtásához Fehling-reagenst (réz(II)-tartarát komplex lúgos oldatát) adjuk az aldehidoldathoz, és melegítjük. Először sárga réz(1)-hidroxid - CuOH csapadék képződik, majd vörös réz(1)-oxid - Cu20 csapadék:

2KNa + RCOH + 3NaOH + 2KOH -

2CuOHi + RCOONa + 4KNaC4H406 + 2H20 2CuOH - Cu20 + H20

A redox magában foglalja az aldehidek és a Nessler-reagens kölcsönhatásának reakcióját is lúgos közegben; ebben az esetben a redukált higany sötét csapadéka esik ki:

K2 + RCOH + ZKON - RCOOK + 4KI + Hgl + 2H20

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a Nessler-reagenssel való reakció érzékenyebb, ezért a gyógyszerek aldehid-szennyeződéseinek kimutatására használják. Hitelesség gyógyszerek aldehid csoportot tartalmaz, kevésbé érzékeny reakciók igazolják: ezüsttükör vagy Fehling-reagens. Néhány más vegyületet, például a polifenolokat is oxidálják az Ag(I) és Cu(II) vegyületek, pl. a reakció nem specifikus.

A formaldehid és az acetaldehid hajlamos polimerizálni. A formaldehid polimerizálva ciklikus trimereket, tetramereket vagy lineáris polimereket képez. A polimerizációs reakció az oxigén nukleofil támadása következtében megy végbe a karbonil-szénatom egyik molekulájáról a másikra:

Tehát a formaldehid (formalin) 40% -os vizes oldatából lineáris polimer képződik - paraform (u = 8-12), trimer és tetramer.

Az aldehideket kábító és fertőtlenítő tulajdonságok jellemzik. Az alkoholokhoz képest az aldehidcsoport fokozza az anyag toxicitását. A halogén bevitele egy aldehidmolekulába növeli annak narkotikus tulajdonságait. Például a klorál narkotikus tulajdonságai kifejezettebbek, mint az acetaldehidé:

s!3s-ss

Nyugta. Aldehidek állíthatók elő primer alkoholok krómsavval (Na2Cr04, H2SO4) forrásban lévő oxidációjával vagy kálium-permanganáttal lúgos közegben:

A primer alkoholok dehidrogénezését rézkatalizátoron (Cu, Cr2O3) végezzük 300-400°C-on.

A metanol ipari előállítása a metanol gőzfázisú oxidációján alapul vas-molibdén katalizátorral:

2CH3OH + 02 500 ~ 600 2CH2=0 + H20

Formaldehid oldat (formalin)

Nyugta. A formalin formaldehid (40%) vizes oldata, amelyet metanollal (6-10%) stabilizálnak. Az Európai Gyógyszerkönyv tartalmazza az FS "Formaldehid oldat (35%)"-t (lásd a 9.1. táblázatot). Laboratóriumi körülmények között formaldehid állítható elő metanol réz feletti dehidrogénezésével vagy paraform depolimerizálásával.

A hitelesség meghatározása. Gyógyszerkönyvi módszer - ezüsttükör reakció.

Mivel a formaldehid könnyen kondenzációs reakciókba lép, például hidroxil-tartalmú aromás vegyületekkel színes vegyületek képződésével, a Global Fund a szalicilsavval történő reakciót is javasolja azonosítására, aminek következtében vörös szín jelenik meg:

							H2S04
		DE
	hamar

A kromotropsavval történő reakció hasonlóan zajlik le kék-lila és vörös-ibolya termékek (EP) képződésével.

A formaldehid hitelességének meghatározására nitrogéntartalmú nukleofilekkel, például primer aminokkal végzett reakciók használhatók:

H-Ctf° + H2N-R - n-c^^K + H20

A keletkező N-szubsztituált iminek (Schiff-bázisok) rosszul oldódnak, egy részük színezett, mások nehézfémionokkal színes vegyületeket adnak. Az EF fenilhidrazinnal való reakciót javasol. Kálium-ferricianid jelenlétében savas közegben intenzív vörös reakciótermékek képződnek.

Tisztasági vizsgálatok. A hangyasav-szennyeződés szabályozását a savasság meghatározásával végezzük. A Global Fund szerint a hangyasav koncentrációja a készítményben nem haladhatja meg a 0,2%-ot; a hangyasav tartalmát semlegesítési módszerrel (GF) határozzuk meg. Az EP szerint a metanol meghatározása gázkromatográfiával történik (9-15 térfogat%). Szulfás hamu - legfeljebb 0,1% 1,0 g-os mintában.

I2 + 2NaOH - Nal + NaOI + H20

A hipojodit a formaldehidet hangyasavvá oxidálja. Az el nem reagált hipojodit, amikor az oldatot kénsavfelesleggel megsavanyítják, jóddá alakul, amelyet nátrium-tioszulfáttal titrálnak:

HCOH + NaOI + NaOH - HCOONa + Nal + H20 NaOI + Nal + H2S04 -*■ I2 + Na2S04 + H20 I2 + 2Na2S203 - Na2S406 + 2NaI

A formaldehid meghatározásához más titrálószerek is használhatók: hidrogén-peroxid lúgos oldatban, cérium(IV)-szulfát, nátrium-szulfit.

A gyógyszer prodrugnak tekinthető, hiszen fiziológiai hatás Nem maga a hexametilén-tetramin képződik, hanem a formaldehid, amely a gyógyszer savas környezetben történő lebomlása során szabadul fel. Ez magyarázza annak ebbe a szakaszba való felvételét (lásd a 9.1. táblázatot).

Nyugta. Az urotropint (tetraazaadamantán) metanol és ammónia kondenzációjával nyerik vizes oldatok. A közbenső reakciótermék a hexahidro-1,3,5-triazin:

ll Hexahidro-urotropin 1,3,5-tranazin

A hitelesség meghatározása. A készítmény hígított kénsavval való elegyének melegítésekor ammóniumsó képződik, amelyből ammónia szabadul fel, ha lúg feleslegét adjuk hozzá:

(CH2)6N4 + 2H2S04 + 6Н20 - 6НСО + 2(NH4)2S04 (NH4)2S04 + 2NaOH - 2NH3t + Na2S04 + 2H20

A hexametilén-tetramin az oldat vörös színe alapján is kimutatható, ha hozzáadjuk szalicil sav kénsavval történő előmelegítés után (lásd a formaldehid azonosítását).

Tisztasági vizsgálatok. Szerves vegyületek, paraform, ammóniumsók szennyeződéseinek jelenléte nem megengedett a készítményben. A GF a kloridok, szulfátok és nehézfémek szennyeződéseinek megengedett határértékeit jelzi.

Mennyiség. Mert számszerűsítése A hexametiléntetramin GF a semlegesítési módszer használatát javasolja. Ehhez a gyógyszer mintáját feleslegben lévő 0,1 M kénsavoldattal melegítjük. A savfelesleget 0,1 mol/l-es lúgoldattal (metilvörös indikátor) titráljuk.

A hexametilén-tetramin azon képessége, hogy jóddal tetrajodidokat adjon, a mennyiségi meghatározás jodometriás módszerén alapul.

1. kérdés: Aldehidek. Felépítésük, tulajdonságaik, előállításuk és felhasználásuk.

Válasz. Aldehidek - szerves anyag, amelynek molekulái

Általános képlet aldehidek ˸

Elnevezéstan

Az aldehidek elnevezése ebből származik történelmi nevek azonos számú szénatomot tartalmazó karbonsavak. Tehát a CH3CHO acetaldehid. A szisztematikus nómenklatúra szerint az aldehidek neve a szénhidrogének nevéből származik, a végződés hozzáadásával - al, CH 3 CHO - etanol. A szénlánc számozása a karbonilcsoporttal kezdődik. Az elágazó láncú izomerek esetében a szubsztituensek nevét az aldehid neve elé írjuk, jelezve annak a szénatomnak a számát és számát, amelyhez kapcsolódnak.

CH3-CH(CH3)-CH2-CHO.

3-metil-butanal

izoméria

Szénváz ˸

CH 3 - CH 2 - CH 2 - CHO - butanal,

CH3-CH(CH3)-CHO-2-metil-propanal.

Csatlakozási osztályok ˸

CH 3 - CH 2 - CHO - propanal,

CH 3 - CO - CH 3 - propanon (aceton).

Fizikai tulajdonságok

Metanol - gáz, aldehid C 2 - C 13 - folyadékok, magasabb aldehidek - szilárd anyagok (a tetradekanal vagy mirisztikus aldehid CH 3 (CH 2) 12 CHO olvadáspontja 23,5). Az alacsony szénatomszámú aldehidek jól oldódnak vízben; minél több szénatom van egy molekulában, annál kisebb az oldhatósága; Az aldehidekben nincs hidrogénkötés.

Kémiai tulajdonságok

1. Addíciós reakciók ˸

a) hidrogénezés ˸

CH 2O + H 2 \u003d CH3OH;

b) acetálok képzése alkoholokkal ˸

CH 3 - CH 2 - CHO + 2C 2 H 5 OH \u003d CH 3 - CH 2 - CH (OC 2 H 5) 2 + H 2 O.

2. Oxidációs reakció˸

a) az "ezüsttükör" ʼʼ ˸ reakciója

CH 3 CHO + Ag 2 O 2 Ag + CH 3 COOH;

b) kölcsönhatás réz(II)-hidroxiddal ˸

CH 3 CHO + 2Cu(OH) 2 CH 3 COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O

3. Szubsztitúciós reakciók˸

CH 3 CH 2 CHO + Br 2 \u003d CH 3 - CH (Br) - CHO + HBr

4. Polimerizáció

CH3=O (CH20)3.

trioximetilén

5. Polikondenzáció˸

n C6H5OH+ n CH2O+ n C6H5OH + …=

\u003d [C6H4(OH)-CH2-C6H4(OH)]n + n H2O

Fenol-formaldehid gyanta

Nyugta

a) Alkánok oxidációja

CH 4 + O 2 CH 2 O + H 2 O.

metanol

b) Alkoholok oxidációja

2CH 3OH + O 2 2CH 2 O + 2H 2 O.

c) Kucserov-reakció˸

C 2 H 2 + H 2 O CH 3 CHO.

d) Alkének oxidációja

C 2 H 4 + [O] CH 3 CHO.

Alkalmazás

1. Fenol-formaldehid gyanták, műanyagok beszerzése.

2. Gyógyszerek, formalin előállítása (CH 2 =O-ból).

3. Festékek előállítása.

4. Ecetsav előállítása.

5. Vetőmagok fertőtlenítése és kezelése.

2. kérdés. Problémavédelem környezet .

Válasz˸ A mai napig a legnagyobb mértékű vegyszeres környezetszennyezés.

Légkörvédelem

Szennyező források˸ vas- és színesfémkohászati ​​vállalkozások, hőerőművek, gépjárművek.

Ipari kén- és nitrogén-oxid-kibocsátás. A színesfém-szulfid-ércek pörkölése következtében kén-oxid (IV) szabadul fel.

A hőerőművek SO 2 és SO 3 -t bocsátanak ki, amelyek a levegő nedvességével (SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4) egyesülve savas esőként hullanak ki.

1. kérdés: Aldehidek. Felépítésük, tulajdonságaik, előállításuk és felhasználásuk. - koncepció és típusok. A kategória besorolása és jellemzői "1. kérdés. Aldehidek. Szerkezetük, tulajdonságaik, előállításuk és felhasználásuk." 2015, 2017-2018.

ALDEHIDEK ÉS KETONOK

Az aldehidek és ketonok C=O karbonilcsoportot tartalmazó szénhidrogén-származékok. Az aldehidek molekulájában a karbonilcsoport legalább egy vegyértéke a hidrogénatommal való kapcsolatra, a másik pedig a gyökkel (a korlátozó aldehidekben és a telítetleneknél a telítetlen aldehidekben) való kapcsolatra fordítódik. Az aldehidek általános képlete:

és R egyenlő lehet H-val.

A ketonok esetében a karbonilcsoport mindkét vegyértéke gyökökhöz kötődik. A ketonok általános képlete:

Izomerizmus. Elnevezéstan.

Általános képlet korlátozza az aldehideketés a C n H 2 n O ketonok.

Az aldehidek izomériája összefügg a gyökök szerkezetével. Így például négy aldehid ismert a képlettel

(lásd lejjebb).

Az aldehideket vagy azokról a savakról nevezik el, amelyekké az oxidáció során átalakulnak (azonos szénatomszámmal), vagy a telített szénhidrogénekről az utótag hozzáadásával -al(szisztematikus nómenklatúra).

	hangyaldehid (formaldehid), metanol (1. ábra). a)
	acetaldehid, etanol (1. ábra b)
	propionaldehid, propanal
CH3-CH2-CH2-CHO	vajsav-aldehid, butanal
	izovajsav-aldehid, 2-metil-propanal
CH3-CH2-CH2-CH2-CHO	valeriánaldehid, pentanal
	izovalernanaldehid, 3-metil-butanal
	metil-etil-ecetsav-aldehid, 2-metil-butanal
	trimetil-ecetsav-aldehid, 2,2-dimetil-propanal

A ketonok izomériája a gyökök szerkezetével és a karbonilcsoport szénláncban elfoglalt helyzetével függ össze. A ketonokat a karbonilcsoporthoz kapcsolódó gyökökről nevezték el. A szisztematikus nómenklatúra szerint a telített szénhidrogén nevéhez az -on utótagot adják, és a karbonil-oxigénhez kapcsolódó szénatom számát jelzik:

Hogyan lehet eljutni

Az aldehideket és ketonokat számos általános módszerrel állítják elő.

1. Az elsődleges alkoholok oxidációja vagy katalitikus dehidrogénezése aldehideket, szekunder - ketonokat termel. Ezeket a reakciókat már említettük az alkoholok kémiai tulajdonságainak vizsgálatakor.

2. Az aldehideket és ketonokat célszerűen savak és keverékeik pirolízisével is előállítják bizonyos fémek (ThO 2, MnO 2, CaO, ZnO) oxidjai felett, 400-450 °C-on:

R - COOH + H-COOH → R-CHO + CO 2 + H 2 0

2R-COOH → R -CO -R + C0 2 + H 2 0

R-COOH + R "- COOH → R - CO-R '+ C0 2 + H 2 0

Számos tankönyv utal arra, hogy aldehidek és ketonok karbonsavak Ca- és Ba-sóinak pirolízisével állíthatók elő. Valójában ez a reakció nagyon alacsony kitermelést ad. Néhány metil-keton azonban továbbra is előállítható ecetsav bárium- vagy vassóinak pirolízisével és néhány más savval. Mindezek a reakciók radikális mechanizmussal rendelkeznek.

3. A geminális dihalogénszármazékok hidrolízise aldehideket eredményez, ha mindkét halogén a szélső szénatomok egyikén van, és ketonokat, ha a halogénatomok a középső szénatomok egyikén vannak. Ezeket a reakciókat már említettük a szénhidrogének dihalogénszármazékainak kémiai tulajdonságainak tanulmányozása során.

4. Az acetilén és homológjainak hidratálása a Kucherov-reakció körülményei között acetaldehidhez vagy ketonokhoz vezet:

HC≡CH + H2O → CH3-CHO

5. A megfelelő alkoholok dpmetil-szulfoxid és ecetsavanhidrid vagy vízmentes foszforsav keverékével történő oxidációja során nagy kitermeléssel (körülbelül 80%) karbonilvegyületek keletkeznek.

RCH 2OH + (CH 3) 2 SO → RCH \u003d O + (CH 3) 2 S

6. A halogén-alkil-származékok 1 szénatomos lánchosszabbítású aldehidekké alakítását úgy érik el, hogy trifenil-foszfin jelenlétében nátrium-tetrakarbonil-ferráttal kezelik, majd ecetsav:

R - Hlg + Na 2 Fe (CO) 4 RCOFe (CO 3) P (C 6 H 5) 3 R–CH \u003d O

Ennek a módszernek számos módosítása létezik.

7. A jó hozamú ketonokat savkloridoknak lítium-dialkil-cupratamnnal és kadmium-alkilekkel való reagáltatásával nyerik:

R 2 CuLi + R "COCI → R - CO - R" + LiCI + R - Сu

8. A technológiában az aldehideket CO és H 2 közvetlen hozzáadásával az olefinekhez (oxoszintézis) állítják elő 100-200 °C-on 10-20 MPa (100-200 atm) nyomáson kobalt vagy nikkel katalizátorok jelenlétében (pl. , Co + ThO 2 + MgO, kovaföld számára lerakva):

A reakciót etilénnel és propilénnel gázfázisban, összetettebb olefinekkel (C4-C20) pedig folyadékfázisban hajtjuk végre. Amint az a fenti sémából látható, az oxoszintézis során eggyel több szénatomot tartalmazó aldehideket állítanak elő, mint az eredeti olefinek. Ez a szintézis fontos magasabb primer alkoholok előállításához (aldehidek katalitikus redukciójával). Az oxoszintézis mechanizmusa a következőképpen ábrázolható:

2Co + 8CO → Co 2 (CO) 8

Co 2 (CO) 8 + H 2 → 2HCo (CO) 4

R -CH = CH 2 + HCo (CO) 4 → R - CH 2 - CH 2 - Co (CO) 4

R-CH2-CH2-Co(CO)4+CO →R-CH2-CH2-CO-Co(CO)4

R-CH2-CH2-CO-Co(CO)4 + HCo(CO)4 → R-CH2-CH2-CHO + Co (CO) ) 8

Fizikai tulajdonságok

A hangya-aldehid nagyon szúrós szagú gáz. Más rövid szénláncú aldehidek és ketonok vízben könnyen oldódó folyadékok; Az alsóbbrendű aldehidek fojtogató szagúak, ami erősen hígítva kellemessé válik (gyümölcsszagra emlékeztet). A ketonok nagyon jó illatúak.

A szénlánc azonos összetételével és szerkezetével a ketonok valamivel magasabb hőmérsékleten forrnak magas hőmérsékletek mint az aldehidek. A normál láncú aldehidek és ketonok forráspontja magasabb, mint az izoszerkezetű vegyületeké. Például a valeriánaldehid 103,4 °C-on, míg az izovalerián-aldehid 92,5 °C-on forr. Az aldehidek és ketonok sokkal alacsonyabb hőmérsékleten forrnak, mint az azonos szénatomszámú alkoholok, például a propionaldehid, bp. 48,8 °C, az aceton esetében 65,1 °C, a n- propil-alkohol 97,8 °C. Ez azt mutatja, hogy az aldehidek és ketonok, az alkoholokkal ellentétben, nem erősen asszociált folyadékok. Ugyanakkor a karbonilvegyületek forráspontja jóval magasabb, mint az azonos molekulatömegű szénhidrogének forráspontja, ami a nagy polaritásukhoz kapcsolódik. Az aldehidek és ketonok sűrűsége egység alatt van.

Az IR-spektrumban a CO-csoportot intenzív abszorpció jellemzi 1720 cm -1-nél. Az NMR-spektrumban az aldehidcsoport hidrogénjele nagyon gyenge mezőben van.

Kémiai tulajdonságok

Az aldehidek és a ketonok nagyon reakcióképesek. Reakcióik többsége egy aktív karbonilcsoport jelenlétének köszönhető. A karbonilcsoport kettős kötése fizikai természetében hasonló a két szénatom közötti kettős kötéshez (σ-kötés + π-kötés). Míg azonban E c=c<2Е с-с, энергия связи С=О (749,4 кДж/моль) больше, чем энергия двух простых С-О-связей (2х358 кДж/моль). С другой стороны, кислород является более электро­отрицательным элементом, чем углерод, и потому электронная плотность вблизи атома кислорода больше, чем вблизи атома уг­лерода. Дипольный момент карбонильной груп­пы - около 9 10 -30 Кл/м (2,7 D). Благодаря такой поляризации углеродный атом карбонильной группы обладает электрофильными свойствами и способен реагировать с нуклеофильными реагентами. Соответ­ственно атом кислорода является нуклеофильным. В реакциях присоединения отрицательно поляризо­ванная часть присоединяющейся молекулы всегда на­правляется к углеродному атому карбонильной груп­пы, в то время как ее положительно поляризованная часть направляется к кислородному атому.

A nukleofil reagensek addíciós reakciója a karbonilkötés helyén lépcsőzetes folyamat. Sematikusan az addíciós reakciót, például nátrium-hidrogén-szulfitot acetaldehidhez, a következőképpen ábrázolhatjuk:

A karbonil-szénatom pozitív töltését növelni képes gyökök nagymértékben növelik az aldehidek és ketonok reakciókészségét; azon gyökök vagy atomok, amelyek csökkentik az adott szénatom pozitív töltését, ellenkező hatást fejtenek ki.

A karbonilcsoporton végbemenő addíciós reakciók mellett az aldehidekre és ketonokra jellemzőek a karbonilcsoport melletti széngyökök részvételével zajló reakciók is, a karbonilcsoport elektronvonó hatása miatt. Ide tartoznak az oxidációs, halogénezési és kondenzációs reakciók.

A. Hidrogénezés. Hidrogén hozzáadása az aldehidekhez és ketonokhoz hidrogénező katalizátorok (Ni, Co, Cu, Pt, Pd stb.) jelenlétében történik. Ebben az esetben az aldehidek primer, a ketonok pedig szekunder alkoholokká alakulnak. Az alkoholok előállításának egyik módja ezen alapul.

Az utóbbi időben a LiA1H4 ntiumalumínium-hidridet gyakran használják redukálószerként. A reakció egy hidridion átvitelével megy végbe:

A LiAlH 4-gyel történő redukció előnye, hogy ez a reagens nem csökkenti a szén-szén kettős kötéseket.

Amikor az aldehideket vagy ketonokat hidrogénnel redukálják az izolálás során (alkálifémekkel vagy amalgamált magnéziummal), glikolok is képződnek a megfelelő alkoholokkal együtt:

pinacon

A kapott alkohol és glikol aránya a karbonilvegyület természetétől és a redukciós körülményektől függ. A ketonok redukciója során aprotikus oldószerekben a reakciótermékekben a pinakonok dominálnak; az alifás telített aldehidek esetében kis mennyiségben glikolok képződnek.

A reakció közbenső szabad gyökök képződésével megy végbe:

B. Nukleofil addíciós reakciók.

1. A magnézium-halogén-alkil-származékok hozzáadását az alkoholok előállítására szolgáló eljárások leírása tartalmazza.

2. A hidrogén-cianid hozzáadása α-hidroxi-nitrilek képződéséhez vezet, amelyek elszappanosítása során α-hidroxisavak keletkeznek:

α-hidroxi-propionsav-nitril

Ez a reakció a szénatomnak a CN-ion általi nukleofil támadásával kezdődik. A hidrogén-cianidot nagyon lassan adagoljuk. Egy csepp kálium-cianid oldat hozzáadása nagymértékben felgyorsítja a reakciót, míg az ásványi sav hozzáadása a reakciósebességet csaknem nullára csökkenti. Ez azt mutatja, hogy a cianohidrin képződésében az aktív reagens a CN-ion:

3. Nátrium-hidroszulfit hozzáadásával kristályos anyagok képződnek, amelyeket általában aldehidek vagy ketonok hidroszulfit származékainak neveznek:

Ha szóda vagy ásványi savak oldatával hevítik, a hidroszulfit-származékok szabad aldehid vagy keton felszabadulásával bomlanak, például:

A nátrium-hidroszulfittal végzett reakciót aldehidek és ketonok kvalitatív meghatározására, valamint izolálására és tisztítására használják. Megjegyzendő azonban, hogy a zsíros sorozatban csak a CH 3 -CO - csoporttal rendelkező metil-ketonok lépnek be a nátrium-hidroszulfittal való reakcióba.

4. Az ammóniával való kölcsönhatás lehetővé teszi az aldehidek és a ketonok megkülönböztetését. Az aldehidek vizet bocsátanak ki aldiminekké:

acetaldimin, etanimi n

amelyek könnyen polimerizálhatók (ciklizálódnak kristályos trimerekké - aldehid-ammóniák:

aldehidammia nak nek

A ciklizálás során a C = N kettős kötés felbomlik, és három imin molekula hattagú gyűrűvé egyesül váltakozó szén- és nitrogénatomokkal.

A ketonok nem képeznek hasonló vegyületeket az ammóniával. Nagyon lassan és összetettebben reagálnak, például:

5. Hidroxil-aminnal, aldehidekkel és ketonokkal, vizet engedve oximokat (aldoximokat és ketoximokat) képeznek:

acetaldoxim

aceton-oxim

Ezeket a reakciókat a karbonilvegyületek mennyiségi meghatározására használják.

Reakciómechanizmus (R=H vagy Alk):

6. Különösen érdekesek a karbonilvegyületek reakciói hidrazinnal és annak szubsztituáltjaival. A körülményektől függően a hidrazin 1:1 vagy 1:2 arányban reagál aldehidekkel és ketonokkal. Az első esetben hidrazonok képződnek, a másodikban pedig azinek (aldazinok és ketazinok):

hidrazon

aldazin

ketazin

A ketonok és aldehidek hidrazonjai szilárd KOH-val hevítve nitrogént szabadítanak fel és telített szénhidrogéneket adnak (Kizhner-reakció):

Jelenleg ezt a reakciót úgy hajtják végre, hogy a karbonilvegyületet hidrazinnal melegítik magas forráspontú poláros oldószerekben (di- és trietilénglikolokban) lúg jelenlétében. A reakciót szobahőmérsékleten is végrehajthatjuk terc-butil-kálium hatására dimetil-szulfoxidban.

Aldehidek és ketonok szubsztituált hidrazinokkal - fenilhidrazinnal C 6 H 5 -NH-NH 2 és szemikarbaziddal fenilhidrazonokat és szemikarbazonokat képeznek. Ezek kristályos anyagok. Karbonilvegyületek minőségi és mennyiségi meghatározására, valamint izolálására és tisztítására szolgálnak.

Fenilhidrazonok képződése:

A szemikarbazonokat a következő séma szerint állítják elő:

Az aldehidek és ketonok hidrazinszármazékokkal való reakciói mechanizmusukat tekintve hasonlóak az ammóniával és hidroxil-aminnal való reakcióikhoz. Például acetaldehid és fenilhidrazin esetében:

Ezeket a reakciókat a savas katalízis jellemzi.

7. Az aldehidek és ketonok képesek vizet adni a karbonilcsoporthoz, hogy hidrátokat - geminális glikolokat - képezzenek. Ezek a vegyületek sok esetben csak oldatokban léteznek. Az egyensúlyi helyzet a karboniltartalmú vegyület szerkezetétől függ:

Tehát a formaldehid 20 ° C-on vizes oldatban 99,99% -ban hidrát formájában, acetaldehid - 58% -ban létezik; az aceton esetében a hidráttartalom elhanyagolható, míg a klorál és a triklór-aceton stabil kristályos hidrátokat képez.

A nagyobb molekulatömegű aldehidek szilárd hemihidrátokat képeznek, amelyek alacsony hőmérsékleten vízzel stabilak:

8.

Nyomnyi ásványi sav jelenlétében acetálok képződnek:

Az acetálok kellemes éteri illatú folyadékok. Híg ásványi savakkal (de nem lúgokkal) hevítve hidrolízisen mennek keresztül alkoholok képződésével és aldehidek felszabadulásával:

A vajsav-aldehidből és polivinil-alkoholból származó acetált védőszemüvegek gyártásánál ragasztóként használják.

A keton-acetálokat nehezebb előállítani - ortohangya-HC (OC2H 5) 3 vagy ortokovasav etil-észtereinek ketonokon történő hatására:

9. Az alkoholok aldehidekre gyakorolt ​​hatására félacetálok képződnek:

Az aldehidek és ketonok a PCI 5-tel kölcsönhatásba lépve egy oxigénatomot két klóratomra cserélnek, amiből geminális diklór-alkánokat állítanak elő:

Ez a reakció abban a szakaszban, amely meghatározza a végtermék jellegét, szintén nukleofil addíciós reakció:

B. Oxidációs reakciók. Az aldehidek oxidációja sokkal könnyebb, mint a ketoné. Ezenkívül az aldehidek oxidációja során a szénváz megváltoztatása nélkül savak képződnek, míg a ketonok oxidálódnak, és két egyszerűbb sav keletkezik, vagy egy sav és egy keton.

Az aldehideket a légköri oxigén karbonsavakká oxidálja. Köztes termékek a hidroperoxidok:

Az ezüst-hidroxid OH ammóniás oldata aldehidekkel (de nem ketonokkal) enyhén hevítve ezeket savakká oxidálja, és szabad fémezüst képződik. Ha a kémcsövet, amelyben a reakció zajlik, korábban belülről zsírtalanították, akkor az ezüst vékony rétegben lerakódik a belső felületére - ezüsttükör keletkezik:

Ezt az ezüsttükör reakcióként ismert reakciót az aldehidek minőségi meghatározására használják.

Az aldehidekre az úgynevezett Fehling-folyadékkal való reakció is jellemző. Ez utóbbi a borkősav réz-hidroxidból és nátrium-káliumsójából képzett komplex só vizes lúgos oldata. Ha az aldehideket Fehling-folyadékkal hevítjük, a réz (II) rézvé (I) redukálódik, és az aldehid savvá oxidálódik:

A vörös réz-oxid Cu 2 O szinte mennyiségileg kicsapódik. Ez a reakció a ketonokkal nem megy.

Az aldehidek karbonsavakká oxidálhatók számos általános oxidálószerrel, például kálium-dikromáttal, kálium-permanganáttal, ionos mechanizmussal, az eljárás első lépése általában az oxidálószer CO-csoporthoz való hozzáadása.

A ketonok oxidációja a szénlánc különböző irányú megszakadásával megy végbe, a ketonok szerkezetétől függően.

Az oxidációs termékekből meg lehet ítélni a ketonok szerkezetét, és mivel a ketonok a szekunder alkoholok oxidációja során keletkeznek, így ezeknek az alkoholoknak a szerkezete is.

D. Polimerizációs reakciók. Ezek a reakciók csak az aldehidekre jellemzőek. A savak aldehidekre gyakorolt ​​hatására trimerizálódnak (részleges tetramerizáció):

A polimerizációs mechanizmus a következőképpen ábrázolható:

D. Halogénezés. Az aldehidek és ketonok a brómmal és a jóddal azonos sebességgel reagálnak, függetlenül a halogénkoncentrációtól. A reakciókat savak és bázisok egyaránt felgyorsítják.

E reakciók részletes tanulmányozása arra a következtetésre vezetett, hogy a karbonilvegyület előzetes átalakulásával járnak enollá:

E. Kondenzációs reakciók.

1. Az aldehidek gyengén lúgos közegben (acetát, karbonát vagy kálium-szulfit jelenlétében) aldolkondenzáción (A.P. Borodin) mennek keresztül, és aldehidek (hidroxialdehidek) képződnek, amelyek rövidítése aldolok. Az aldolok úgy jönnek létre, hogy egy aldehidet egy másik aldehidmolekula karbonilcsoportjához adnak, és az α-helyzetben lévő C-H kötést a karbonilcsoportba bontják, amint az acetaldehid példáján látható:

aldol

Aldolizacin esetében más aldehidek, például a propionsav, csak a karbonilcsoporthoz képest a-helyzetben lévő csoport reagál, mivel ennek a csoportnak csak a hidrogénatomjait aktiválja kellőképpen a karbonilcsoport:

3-hidroxi-2-metil-pentanal

Ha a karbonil mellett van egy kvaterner szénatom, az aldolizáció nem lehetséges. Például a trimetil-ecetsav-aldehid (CH3)3C-CHO nem ad aldolt.

A bázis-katalizált aldolkondenzációs reakció mechanizmusa a következő. Az aldehid CH-sav tulajdonságait mutatja. A hidroxil-ion (katalizátor) reverzibilisen leválaszt egy protont az a-szénatomról:

Az aldol hevítéskor (vízeltávolító anyagok nélkül) leválasztja a vizet telítetlen krotonaldehid képződésével:

Ezért a telített aldehidről a telítetlen aldehidre az aldolon keresztül történő átmenetet krotonkondenzációnak nevezzük. A dehidratáció a karbonilcsoporthoz képest az α-helyzetben lévő hidrogénatomok nagyon nagy mobilitása miatt következik be (hiperkonjugáció), és mint sok más esetben, a p-kötés a karbonilcsoporthoz képest megszakad.

Ha az aldolkondenzációra képes aldehideket erős bázisoknak (lúgoknak) teszik ki, akkor a mély aldol (vagy kroton) polikondenzáció eredményeként gyantásodás következik be. Azok az aldehidek, amelyek ilyen körülmények között nem képesek aldolkondenzációra, belépnek a Cannizzaro-reakcióba:

2 (CH 3) 3 C-CHO + KOH → (CH 3) 3 C-COOK + (CH 3) 3 C-CH 2 OH.

A ketonok aldol-kondenzációja szigorúbb körülmények között megy végbe - bázisok, például Ba(OH) 2 jelenlétében. Ebben az esetben P-ketoalkoholok képződnek, amelyek könnyen elveszítenek egy vízmolekulát:

Még súlyosabb körülmények között, például tömény kénsavval hevítve, a ketonok intermolekuláris dehidratáción mennek keresztül, telítetlen ketonok képződésével:

mezitil-oxid

A mezitil-oxid reakcióba léphet az új acetonmolekulával:

phoron

Aldehidek és ketonok közötti kondenzáció is lehetséges, például:

3-penten-2-egy

Mindezen reakciókban először az aldol kondenzációja megy végbe, majd a keletkező hidroxi-keton dehidratálódik.

2. Az aldehidek észterkondenzációja alumínium-alkogolátok hatására megy végbe nemvizes közegben (V.E. Tishchenko).

etil-acetát

ÉS. Dekarbonilezés. Az aldehidek trisz(trifenil-foszfin)ródium-kloriddal hevítve dekarbonilezve szénhidrogéneket képeznek:

R-CHO + [(C 6 H 5) 3 P] 3 PhCl → R-H + [(C 6 H 5) 3 P] 3 RhCOCl.

Az aldehidek és ketonok kémiai átalakulásának tanulmányozása során figyelni kell a köztük lévő jelentős különbségekre. Az aldehidek a szénlánc megváltoztatása nélkül könnyen oxidálódnak (ezüsttükör reakció), a ketonok lánctöréssel nehezen oxidálódnak. Az aldehidek savak hatására polimerizálódnak, aldehid-ammóniát képeznek, savak jelenlétében alkoholokkal acetálokat adnak, észterkondenzációba lépnek, fukszin-kénsavval színt adnak. A ketonok nem képesek ilyen átalakulásra.

egyéni képviselők. Alkalmazás

A hangyaldehid (formaldehid) színtelen, szúrós fajszagú gáz, bp. -21 °С. Mérgező, irritálja a szem nyálkahártyáját és a légutakat. A vízben jól oldódó, 40%-os formaldehid vizes oldatot formalinnak nevezik. Az iparban a formaldehidet két módszerrel állítják elő - a metán és egyes homológjainak nem teljes oxidációjával, valamint a metanol katalitikus oxidációjával vagy dehidrogénezésével (650-700 ° C-on ezüst katalizátoron):

CH 3 OH → H 2 + H 2 CO.

Az alkilcsoport hiánya miatt a formaldehid különleges tulajdonságokkal rendelkezik.

1. Lúgos környezetben oxidációs-redukciós reakción megy keresztül (Cannizzaro reakció):

2. Ha a formaldehidet (formalint) ammóniával enyhén hevítjük, hexametilén-tetramint (urotropint) kapunk, amelyet először A. M. Butlerov szintetizált:

6H 2 C \u003d O + 4NH 3 → 6H 2 0 + (CH 2) 6 N 4

urotropin

Az urotropint nagy mennyiségben használják fenol-formaldehid gyanták, robbanóanyagok (az urotropin nitrálásával nyert RDX) előállításához.

hexagén

az orvostudományban (vízhajtóként, a Calcex influenza elleni gyógyszer szerves részeként, vesebetegségek kezelésében stb.).

3. Lúgos környezetben, például mésztej jelenlétében, amint azt először A. M. Butlerov kimutatta, a formaldehid aldolizálódik, hidroxi-aldehidek képződésével egészen hexózokig és még összetettebb cukrokig, például:

hexóz

Lúgok jelenlétében a formaldehid más aldehidekkel is kondenzálhat, többértékű alkoholokat képezve. Így a formaldehid ecetsav-aldehiddel történő kondenzációja egy tetrahidroxi-alkoholt - pentaeritrit C (CH 2 OH) 4 - eredményez.

CH 3 CHO + 3H 2 CO → (NOCH 2) 3 CCHO

(HOCH 2) 3 CCHO + H 2 CO → (NOCH 2) 4 C + HCOO -

A pentaeritritet gyanták és egy nagyon erős robbanóanyag - tetranitropentaeritrit (PETN) C(CH 2 ONO 2) 4 előállítására használják.

4. A formaldehid polimerizációra képes ciklusos és lineáris polimerekké.

5. A formaldehid különféle kondenzációs reakciókba léphet be az iparban széles körben használt szintetikus gyanták képződésével. Így a fenol-formaldehid gyantákat formaldehid fenollal, karbamid gyanták karbamiddal vagy melaminnal történő polikondenzációjával állítják elő.

6. A formaldehid izobutilénnel (H 2 SO 4 jelenlétében) történő kondenzációs terméke a 4,4-dimetil-1,3-dioxán, amelyet katalizátorok (SiO 2 + H) jelenlétében 200-240 °C-ra melegítenek. 4 P 2 O 7), izoprénné bomlik.

A formalint széles körben használják fertőtlenítőszerként gabona- és zöldségraktárak, üvegházak, üvegházak fertőtlenítésére, magvak csávázására stb.

Ecetsav-aldehid, acetaldehid CH 3 CHO - éles kellemetlen szagú folyadék. bp 21 °C. Az acetaldehid gőzei nyálkahártya irritációt, fulladást és fejfájást okoznak. Az acetaldehid vízben és számos szerves oldószerben jól oldódik.

Az acetaldehid előállításának ipari módszereit már figyelembe vették: acetilén hidratálása, etil-alkohol dehidrogénezése, etilén-oxid izomerizálása, telített szénhidrogének katalitikus oxidációja levegővel.

A közelmúltban az acetaldehidet etilén légköri oxigénnel történő oxidációjával állítják elő katalizátor jelenlétében a következő séma szerint:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O + PdCl 2 → CH 3 -CHO + 2HCl + Pd

Pd + 2CuC1 2 → 2CuCl + PdCl 2

2CuCl + 2HCI + 1/2 O 2 → 2CuCI 2 + H 2 O

2CH 2 = CH 2 + O 2 → 2CH 3 CHO

Más 1-alkének ebben a reakcióban metil-ketonokat képeznek.

Az acetaldehidből ipari méretekben ecetsavat, ecetsavanhidridet, etil-alkoholt, aldolt, butil-alkoholt, acetálokat, etil-acetátot, pentaeritrit és számos más anyagot nyernek ki.

A formaldehidhez hasonlóan fenollal, aminokkal és más anyagokkal kondenzálva szintetikus gyantákat képez, amelyeket különféle polimer anyagok előállításához használnak.

Kis mennyiségű kénsav hatására az acetaldehid paraldehiddé (C 2 H 4 O 3) 3 és metaldehiddé (C 2 H 4 O 3) 4 polimerizálódik; az utóbbiak mennyisége a hőmérséklet csökkenésével (-10 °C-ig) nő:

A paraldehid forráspontú folyadék. 124,5 °C, a metaldehid kristályos anyag. Nyomnyi savval hevítve mindkét anyag depolimerizálódik, és acetaldehid keletkezik. A paraldehidből és az ammóniából 2-metil-5-vinil-piridint kapnak, amelyet kopolimerek - szintetikus gumik - szintézisében használnak.

A triklór-ecetsav-aldehidet, a klorál CCI 3 CHO-t etil-alkohol klórozásával állítják elő.

A klór színtelen, szúrós szagú folyadék; vízzel kristályos hidrátot - klorálhidrátot képez. A klorál-hidrát stabilitását a karbonil-szén elektronszívó tulajdonságainak fokozása magyarázza a klór erős induktív hatásának hatására:

Hipnotikus hatása van. A klorált klór-benzollal kondenzálva inszekticideket állítanak elő ipari méretekben.

A lúg klorál hatására kloroform képződik:

Aceton CH 3 COCH 3 - színtelen folyadék, jellegzetes szaggal; V.p.=56,1 °C, T.pl.=0,798. Jól oldjuk fel vízben és sok szerves oldószerben.

Acetont kapunk:

1) izopropil-alkoholból - oxidációval vagy dehidrogénezéssel;

2) a benzol alkilezésével kapott izopropil-benzol oxidációja fenollal együtt;

3) szénhidrátok aceton-butanol fermentációja.

Az acetont oldószerként nagy mennyiségben használják a festék- és lakkiparban, acetátselyem, fólia, füstmentes por (piroxilin) ​​gyártásánál, acetilén oldására (hengerekben) stb. Kiindulási termékként szolgál a gyártásban. törhetetlen szerves üvegből, keténből stb. d.

Az aldehidek és a ketonok karbonil szerves vegyületek. A karbonilvegyületeket szerves anyagoknak nevezik, amelyek molekuláiban van egy csoport\u003e C \u003d O (karbonil- vagy oxocsoport).

A karbonilvegyületek általános képlete:

A –CH=O funkciós csoportot aldehidnek nevezzük. Ketonok- szerves anyagok, amelyek molekulái két szénhidrogén gyökhöz kapcsolódó karbonilcsoportot tartalmaznak. Általános képletek: R 2 C=O, R–CO–R" vagy

A legegyszerűbb karbonilvegyületek modelljei
Név
Formaldehid (metanol)	H 2 C=O
Acetaldehid (etanál)	CH 3 -CH=O
Aceton (propanon)	(CH 3 ) 2 C=O

Az aldehidek és ketonok nómenklatúrája.

Szisztematikus nevek aldehidek a megfelelő szénhidrogén nevével és az utótag hozzáadásával épült -al. A láncszámozás a karbonil-szénatomtól kezdődik. A triviális nevek azon savak triviális nevéből származnak, amelyekké az aldehidek oxidációval alakulnak át.

Képlet	Név
	szisztematikus	jelentéktelen
H 2 C=O	metán al	hangyaldehid (formaldehid)
CH 3 CH=O	etán al	acetaldehid (acetaldehid)
(CH 3 ) 2 CHCH=O	2-metil-propán al	izovajsav-aldehid
CH 3 CH=CHCH=O	butén-2- al	krotonaldehid

Szisztematikus nevek ketonok a gyökök nevéből (növekvő sorrendben) a szó hozzáadásával egyszerű szerkezetet állítunk elő keton. Például: CH 3 –CO–CH 3 - dimetil keton(aceton); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - metilpropil keton.Általánosabb esetben a keton nevét a megfelelő szénhidrogén nevéből és az utótagból állítják össze. -ő; A láncszámozás a karbonilcsoporthoz legközelebb eső lánc végétől kezdődik (szubsztitív IUPAC-nómenklatúra). Példák: CH 3 -CO - CH 3 - propán ő(aceton); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - pentán ő- 2; CH 2 \u003d CH–CH 2 -CO–CH 3 - pentén-4 -ő- 2.

Aldehidek és ketonok izomerizmusa.

Aldehidekhez és ketonokhoz, szerkezeti izoméria.

izoméria aldehidek:

a szénváz izomériája, C4-ből kiindulva
osztályok közötti izoméria ketonokkal, C3-tól kezdve
ciklikus oxidok (C2-vel)
telítetlen alkoholok és éterek (C3-mal)
izoméria ketonok: szénváz (c C 5)
a karbonilcsoport pozíciói (c C5)

osztályközi izoméria (hasonlóan az aldehidekhez).

A karbonilcsoport szerkezete C=O.

 Az aldehidek és ketonok tulajdonságait a >C=O karbonilcsoport szerkezete határozza meg.

A C=O kötés erősen poláris. Dipólusmomentuma (2,6-2,8D) sokkal nagyobb, mint az alkoholokban lévő C-O kötésé (0,70D). A C=O többszörös kötés elektronjai, különösen a mozgékonyabb -elektronok eltolódnak az elektronegatív oxigénatomhoz, ami egy részleges negatív töltés megjelenéséhez vezet. A karbonil szén részleges pozitív töltést kap.

 Ezért a szenet megtámadják a nukleofil reagensek, az oxigént pedig az elektrofil reagensek, beleértve a H + -ot is.

Az aldehidek és ketonok molekuláiban nincsenek olyan hidrogénatomok, amelyek képesek hidrogénkötéseket létrehozni. Ezért forráspontjuk alacsonyabb, mint a megfelelő alkoholoké. Metanál (formaldehid) - gáz, aldehidek C 2 -C 5 és ketonok C 3 -C 4 - folyadékok, magasabb - szilárd anyagok. Az alacsonyabb homológok vízben oldódnak, mivel a vízmolekulák hidrogénatomjai és a karbonil-oxigénatomok között hidrogénkötések képződnek. A szénhidrogén gyök növekedésével a vízben való oldhatóság csökken.

Aldehidek és ketonok reakcióközpontjai

A karbonilcsoport sp 2 -hibridizált szénatomja három, egy síkban elhelyezkedő σ-kötést, valamint a nem hibridizált p-pálya miatt egy π-kötést hoz létre az oxigénatommal. A szén- és oxigénatomok elektronegativitásának különbsége miatt a köztük lévő π-kötés erősen polarizált (5.1. ábra). Ennek eredményeként a karbonilcsoport szénatomján egy részleges pozitív töltés δ+, az oxigénatomon pedig egy δ- részleges negatív töltés jelenik meg. Mivel a szénatom elektronhiányos, a nukleofil támadás központja.

Az elektronsűrűség eloszlása ​​az aldehidek és ketonok molekuláiban, figyelembe véve az elektron elektronbefolyásának átadását

Rizs. 5.1. A karbonilcsoport elektronszerkezete

σ-kötésekben a karbonilcsoport hiányos szénatomját az 5.1. ábra mutatja be.

5.1. séma. Reakcióközpontok az aldehidek és ketonok molekulájában

Az aldehidek és ketonok molekuláiban számos reakcióközpont található:

Az elektrofil központ - a karbonilcsoport szénatomja - előre meghatározza a nukleofil támadás lehetőségét;

A fő központ - egy oxigénatom - meghatározza a proton támadásának lehetőségét;

CH-savcentrum, melynek hidrogénatomja gyenge protonmobilitású, és különösen erős bázis támadhatja meg.

Általában az aldehidek és ketonok nagyon reaktívak.