Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Альдегиды и кетоны. Изомерия и номенклатура. Физические и медико-биологические свойства. Взаимодействие альдегидов и кетонов с водородом и нуклеофильными реагентами



Карбонильные соединения содержат в молекуле карбонильную группу. Карбонильные соединения делятся на альдегиды и кетоны. Строение карбонильной группы C=O. Альдегиды содержат в молекуле карбонильную группу, обязательно связанную с атомом Н, т.е. альдегидную группу: ─C─HО

Кетоны содержат в молекуле карбонильную группу, связанную с 2 углеводородными радикалами, т.е. кетонную группу: R─CО─R

Св-ва альдегидов и кетонов определяются строением карбонильной группы >C=O.

Атомы С и О в карбонильной группе нах-ся в состоянии sp2-гибридизации. Углерод своими sp2-гибридными орбиталями образует 3 s-связи (одна из них - связь С–О), кот расп-ся в одной плоскости под углом около 120° др к др. 1 из 3 sp2-орбиталей О участвует в s-связи С–О, две др содержат неподеленнные электронные пары. π-связь образована р-электронами атомов углерода и кислорода.

Связь С=О сильно полярна. Ее дипольный момент (2,6-2,8D) значительно выше, чем у связи С–О в спиртах (0,70D). Электроны кратной связи С=О, в особенности более подвижные p-электроны, смещены к электроотрицательному атому О, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный С приобретает частичный положительный заряд. Поэтому С подвергается атаке нуклеофильными реагентами, а О - электрофильными, в том числе Н+.

В мол-лах альдегидов и кетонов отсутствуют атомы Н, способные к образованию Н-связей. Поэтому их температуры кипения ниже, чем у соотв-щих спиртов. Метаналь (формальдегид) - газ, альдегиды С2–C5 и кетоны С3–С4 - жидкости, высшие - твердые в-ва. Низшие гомологи растворимы в воде, благодаря образованию Н-связей между атомами Н молекул воды и карбонильными атомами О. С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде падает. Формальдегид имеет резкий неприятный запах. Средние гомологи ряда альдегидов обладают устойчивым хар-ным запахом. Высшие альдегиды обладают цветочными запахами и широко применяются в парфюмерии (фенилуксусный альдегид C6H5CH2CHO называют гиацинтом, т. к. имеет запах гиацинтов).



Наибольшее применение имеют метаналь и этаналь. Большое кол-во метаналя используется для получения фенолформальдегидной смолы, кот получают при взаимодействии метаналя с фенолом. Эта смола необходима для производства различных пластмасс. Пластмассы, изготовленные из фенолформальдегидной смолы в сочетании с различными наполнителями, называются фенопластами. При растворении фенолформальдегидной смолы в ацетоне или спирте получают различные лаки. Из метаналя получают карбамидную смолу, а из нее — аминопласты. Из этих пластмасс изготовляют микропористые материалы для нужд электротехники. Метаналь идет также на производство некоторых лекарственных веществ и красителей. Широко применяется водный раствор, содержащий в массовых долях 0,4, или 40%, метаналя. Он называется формалином. Его использование основано на свойстве свертывать белок. Так, например, в кожевенном производстве дубящее действие формалина объясняется свертыванием белка, в р-те чего кожа твердеет и не подвергается гниению. На этом же св-ве основано применение формалина для сохранения биол-ких препаратов. Иногда формалин исп-ся для дезинфекции и протравливания семян. Этаналь в основном идет на производство уксусной кислоты. Ацетон (пропанон, диметилкетон) п. с. бесцветную жидкость с хар-ным запахом. Температура кипения ацетона 56,2 С. Хорошо растворим в воде, и сам явл-ся растворителем орг соединений. Ацетон - важный продукт хим промышленности. Его получают совместно с фенолом кумольным методом. Ацетон применяется как растворитель. Явл-ся исходным в-вом для синтеза многих орг соединений.



Номенклатура и изомерия. По номенклатуре ИЮПАК назв. альдегидов производят прибавлением к названию соотв-щего углеводорода суффикса "аль" или к назв. углеводорода, содержащего на один атом С меньше, суффикса "карбальдегид"; в первом случае углерод альдегидной группы нумеруется цифрой 1, во втором - альдегидная группа в нумерацию цепи не включается. В полифункциональных соединениях альдегидная группа обозначается приставкой "формил".

По номенклатуре ИЮПАК, название кетонов образуют путем присоединения к названию соответствующих углеводородов суффикса "он" или к назв. радикалов, связанных с кетогруппой С=О, слова "кетон"; при наличии старшей группы кетогруппу обозначают префиксом "оксо". Напр., соединение СН3СН2СОСН2СН2СН3 наз. 3-гексанон или этилпропилкетон, соединение СН3СОСН2СН2СООН - 4-оксопентановая кислота.

Структурная изомерия альдегидов обусловлена только изомерией углеводородного радикала. Для кетонов возможна как изомерия углеродной цепи, так и изомерия положения карбоксильной группы.

Изомерия альдегидов и кетоновизомерия углеродного скелета, начиная с С4

межклассовая изомерия с кетонами, начиная с С3

циклическими оксидами (с С2) →

 

непредельными спиртами и простыми эфирами (с С3)

 

 

Изомерия кетонов: углеродного скелета (c C5) →

 

положения карбонильной группы (c C5)

 

с О - нуклеофилами: 1. с H2O

Образующиеся гем-диолы неустойчивы и равновесие в этой реакции сильно смещено влево. Искл составляют альдегиды и кетоны с электроноакцепторными гр (хлораль или гексафторацетон, кот в водной среде существуют в виде гем-диолов):



2.со спиртами При присоединении первой молекулы спирта обр-ся полуацетали. Реакция катализируется к-ми или основаниями:

Присоединение второй молекулы спирта приводит к образованию ацеталей. Образование ацеталей катализируется только в кислой среде:

Ацетали устойчивы в нейтральной и щелочной среде, поэтому могут быть использованы для временной защиты альдегидных групп. Ацетали широко распространены в природе.

3.присоединение бисульфита Присоединение идет через более нуклеофильный атом S, а не O, хотя на нем и имеется отрицательный заряд. Обр-ся производные алкансульфокислот (соли алканоксисульфокислот).

Обр-щиеся аддукты нераство-римы в насыщенном р-ре бисульфита Na или спиртах и выпадают в осадок в виде кристаллов. Так отделяют карбонильные соед-я из смеси со спиртами. Карбонильное соед-е выделяется в свободном виде из аддукта при обработке его к-той.

При р-ции с кетонами бисульфиты присоед-ся только к метилкетонам СН3-СО-R.

4.присоединение цианидов

Реакция катализируется цианистым калием или натрием. Обр-еся оксинитрилы (или циангидрины) могут быть гидролизованы до оксикарбоновых кислот:

Взаимодействие с формальдегидом, альдегидами, кетонами - приводит к первичным, вторичным и третичным спиртам, соответственно.

Из кетонов получаются третичные спирты. Так, из метилэтилкетона (бутанон-2) получается 2-метилбутанол-Альдегиды в подобной реакции дают вторичные спирты. Из пропионового альдегида (пропаналь) получается бутанол-2:

Из формальдегида образуются первичные спирты.

5.Присоединение аммиака и аминов Первичные амины присоединяются к альдегидам и кетонам с образованием иминов (оснований Шиффа):

Аналогичная р-ция вторичных аминов с карбонильными соед-ми дает енамины:


Просмотров 1358

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!