Презентация на тему Карбонільні сполуки - АЛЬДЕГІДИ ТА КЕТОНИ

за назвою відповідного вуглеводня з додаванням закінчення -аль. Кетони

- з додаванням закінчення -он. Нумерація ланцюга в молекулах альдегідів починається з вуглецевого атома оксогрупи, а у кетонів - з того кінця ланцюга, до якого ближче розташована карбонільна група, при цьому положення оксогрупи вказують локантом.
За радикало-функціональною номенклатурою кетони називають, вказуючи за алфавітним порядком вуглеводневі залишки, що зв'язані з карбонільною групою з додаванням суфіксу -кетон. Тривіальні назви альдегідів походять, як правило, від назв кислот, в які вони перетворюються при окисненні, з додаванням у кінці слова "альдегід".

окиснювач найчастіше використовується кисень повітря у присутності Сu. При

цьому з первинних спиртів отримують альдегіди, а з вторинних – кетони:

окиснювачів (CrO3, HNO3, K2Cr2O7) відбувається розрив подвійного зв’язку алкану

з утворенням альдегідів, кетонів та карбонових кислот

2-Метилбутен-2 Ацетон Оцтовий альдегід
(кетон)

Утворені альдегіди за умов реакції окиснюються до відповідних карбонових кислот

метану до формальдегіду:



2. Реакція оксосинтезу (гідроформілювання алкенів),

О.Роєлен, 1938 р.
Алкени в присутності кобальтового каталізатора під тиском взаємодіють з синтез-газом з утворенням альдегідів:

кінці ланцюга (при первинному атомі вуглецю) утворюються альдегіди, а

в середині (при вторинному) - кетони:

4. Піроліз солей карбонових кислот
При пропусканні суміші карбонових кислот над каталізатором (MgO, ZnO тощо) утворюються солі кислот, які при підвищених температурах розпадаються. Кислоти можуть бути однакові або різні. Якщо одна з кислот мурашина - утворюються альдегіди. В усіх інших випадках - кетони:

з ацетилену утворюється оцтовий альдегід, з усіх інших алкінів

– кетони.

рідини. Метаналь - газ з різким запахом. Їх температури

кипіння нижчі, ніж у спиртів, тому що для альдегідів і кетонів утворення водневого зв'язку не характерне. Кетони киплять при вищій температурі, ніж альдегіди.

в їх молекулах карбонільної групи. Атоми вуглецю та кисню

мають різну електронегативність, тому зв'язок С=О сильно полярний. Завдяки цьому атоми вуглецю і кисню в карбонільній групі набувають значних ефективних зарядів.  
Крім того, карбонільна група здатна ще більше поляризуватись під впливом зовнішніх факторів.






Завдяки високій полярності, і поляризовності реакційна здатність карбонільної групи значно вища, ніж С=С-зв'язку.

- нуклеофільні. Завдяки цьому, атом вуглецю карбонільної групи здатний

реагувати з нуклеофільними реагентами, а атом кисню з електрофільними.
Головними типами хімічних реакцій альдегідів і кетонів є:
1) реакції приєднання за карбонільною групою;
2) реакції заміщення;
3) реакції окиснення;
4) реакції полімеризації та поліконденсації.

водню (гідрування)
При гідруванні альдегіди утворюють первинні спирти, а кетони

вторинні:





2. Реакції нуклеофільного приєднання (АN)
2.1. Приєднання цианідної кислоти (HCN)
 

- це кристалічні речовини. Завдяки легкості їх кристалізації ця

реакція застосовується для виділення альдегідів і кетонів. У слаболужному середовищі реакція протікає у зворотньому напрямі:

. Протіканню реакції з іншими кетонами заважає так званий

стеричний фактор.

2.3. Приєднання спиртів





Напівацеталь в кислому середовищі може взаємодіяти ще з однією молекулою спирту з утворенням ацеталю.

Приєднання аміаку
Альдегіди приєднують аміак з утворенням гідроксиамінів. Дана реакція

практично завжди закінчується відщепленням води і утворенням зв'язку C=N. Одержані сполуки називають альдімінами.





Кетони з аміаком реагують складніше і значно повільніше.

кількісного визначення альдегідів і кетонів. При цьому утворюються альдоксими

і кетоксими:

аміаку і гідроксиламіну, приєднується до електрофільного атома вуглецю карбонільної

групи з наступним відщепленням води.
При співвідношенні 1:1 утворюються гідразони:




При співвідношенні карбонільна сполука гідразин - 2:1 утворюються азини (альдазини і кетазини):

утворюються фенілгідразони:




2.9. Взаємодіяз галоген-нуклеофілами (РСІ5, PCl3)
При взаємодії з

РСІ5, який є сильним електрофілом, спочатку відбувається активація карбонільної сполуки, а потім реакція з галогенід-йоном. Цю реакцію використовують для одержання гемінальних дихлоралканів:

підвищеною рухливістю і можуть легко обмінюватися на інші атоми

чи функціональні групи.
Ці реакції протікають за механізмом електрофільного заміщення (SЕ):




2-Хлоропропаналь

(ацетатна) кислота

Окиснення аміачним розчином оксиду срібла (реактивом Толенса) називається

"реакцією срібного дзеркала" і може служити якісною реакцією на альдегідну групу:




Кетони в “реакцію срібного дзеркала” не вступають.

жорстких умовах. При їх окисненні спостерігається розрив вуглецевого ланцюга:




Суміш

карбонових кислот
 

альдегідів.
1. Полімеризація формальдегіду
У присутності певних каталізаторів формальдегід здатний до

полімеризації за рахунок розкриття π-зв'язку карбонільної групи (аналогічно до полімеризації алкенів):



При цьому утворюється лінійний високомолекулярний поліформальдегід, який застосовується для виробництва синтетичного волокна.

в залежності від умов, утворюється α-поліоксиметилен або параформальдегід (параформ):

(40%-ний водний Метиленгліколь
розчин формальдегіду
(формалін)




п= 8 - 100 (параформ),
1000>n>100 ( α-поліоксиметилен)

кетонів складають реакції конденсації, зумовлені рухливістю атомів водню що

зв’язані з α-вуглецевим атомом.
2.1. Альдольна конденсація або альдольне приєднання (О.П.Бородін, Ж.Вюрц, 1872)
У цю реакцію вступають альдегіди, які в α-положенні до С=О групи мають атоми водню:

Такі сполуки називаються альдолями.
Механізм альдольної конденсації. Під впливом карбонільної

групи атом водню, що зв’язаний з α-вуглецевим атомом, протонізується і набуває здатності в присутності основ легко відщеплюватися у вигляді протона:

альдоль містить в α-положенні атоми водню, то при нагрівання

він може відщеплювати воду з утворенням ненасиченого альдегіду. Таке продовження реакції альдольної конденсації називається кротоновою конденсацією, за назвою альдегіду, вперше одержаного таким шляхом.

α –вуглецевому атомі, які в α-положенні до групи не мають

атомів водню (четвертинний атом вуглецю), вступають в реакцію диспропорціювання (окиснення-відновлення). Одна молекула альдегіду відновлюється і перетворюється на спирт, а друга окиснюється і перетворюється на карбонову кислоту.

б один атом водню при α-вуглецевому атомі вступають в

альдольну конденсацію. Якщо цих атомів водню є хоча б два, то альдольна конденсація супроводжується кротоновою. А якщо у молекулі альдегіду нема жодного атома водню при α-вуглецевому атомі, то такі альдегіди вступають у реакцію Канніццаро.

відбувається диспропорціювання альдегідів, тобто одна молекула альдегіду відновлюється, а

друга окиснюється за рахунок переносу гідрид-йона, з утворенням естеру:

сполуки, які містять в молекулі карбонільну групу і кратні

зв'язки С=С або С≡С.

етеналю через стадію альдолю:


3-Гідроксипропаналь Пропеналь
(акролеїн)
Крім того його отримують окисненням пропену

молекулярним киснем без каталізатора. При цьому утворюється гідропероксид, який далі розпадається на спирт та альдегід:
 

3-Гідроксипропаналь Пропеналь
(акролеїн)

конденсації оцтового альдегіду.
Вінілметилкетон (3-бутен-2-он) - кротоновою конденсацією формальдегіду з

ацетоном через альдоль:

залежать від взаємного розташування і впливу один на одного

карбонільної групи і кратних зв'язків. У випадку спряження зв'язків С=С і СО їм притаманні специфічні властивості. Так, за рахунок значних (-І) і (-М)-ефектів, що проявляє карбонільна група, подвійний С=С-зв'язок сильно поляризується. Тому, приєднання галогеноводнів відбувається проти правила Марковнікова:



Приєднання HCN (цианідної кислоти) відбувається тільки за участю СО групи:

до алкадієнів типу алену.
Кетен (Н2С = С = О)

отримують піролізом ацетону:



Кетени характеризуються значним позитивним зарядом на карбонільному атомі вуглецю, що перебуває в sp-гібридному стані. Тому вони проявляють високу реакційну здатність і реагують з водою, спиртами, кислотами (нуклеофільними сполуками)

діальдегідами і дикетонами.

Етандіаль, гліоксаль (α-діальдегід)

Пропандіаль, малоновий альдегід ( β- діальдегід)

2,3-Бутандіон, діацетил

( α-дикетон)


2,4-Пентандіон, ацетилацетон
( β-дикетон)

виявляє всі властивості альдегідів:





Монооксим Діоксим гліоксалю
гліоксалю (гліоксим)

підвищену реакційну здатність, вони легко утворюють діоксими:



Діоксим бутандіону або
диметилгліоксим
(реактив

Чугаєва)

якими він утворює комплексну сполуку хелат - яскраво-червоного кольору: