Сегодня урок по химии 39 – Альдегиды и кетоны
Альдегидами называются продукты замещения атома водорода в углеводородах на альдегидную группу
– С = О.
|
Н
Кетонами называются органические вещества, содержащие карбонильную группу
– С — , связанную с двумя углеводородными радикалами.
||
О
Альдегиды и кетоны могут быть как предельными,так и непредельными и ароматическими. Непредельные альдегиды и кетоны содержат кратные связи в радикальной части. Ароматические альдегиды содержат альдегидную группу связанную с ароматическим радикалом ( например, бензойный альдегид – С6Н5 – СОН ). Ароматические кетоны содержат карбонильную группу
– С = О, связанную с двумя радикалами из которых один или оба являются
| ароматическими (например, дифенилкетон – С6Н5 – С (О) – С6Н5).
Химическая связь между атомом углерода и кислорода в карбонильной группе является двойной. Атом углерода находится в состоянии sр2— гибридизации и образует 3 σ -связи. Двойная связь С = О состоит из одной σ- и одной π -связи. Высокая электроотрицательность кислорода способствует смещению электронной плотности от углерода к кислороду, и это является причиной высокой реакционной способности карбонильных соединений, в частности многочисленных реакций присоединения.
Альдегиды наиболее часто называют по тем кислотам, в которые они превращаются при окислении. По международной номенклатуре названия альдегидов образуют, прибавляя окончание «- аль» к названию углеводорода самой длинной углеродной цепи, включающей карбонильную группу, от которой начинают нумерацию цепи. Например:
Н – С = О СН3 – С(О)Н СН3 – СН2 – С(О)Н
|
Н
формальдегид, ацетальдегид, пропионовый альдегид,
метаналь, этаналь, пропаналь
Кетоны часто называют по наименованию радикалов, связанных с карбонильной группой. По международной номенклатуре к названию углеводорода добавляют окончания «-он». Нумерацию начинают с конца цепи, к котoрой ближе карбонильная группа:
СН3 – С(О) – СН3 СН3 – С(О) – СН2 – СН3
Диметилкетон, ацетон, пропанон-2 метилэтилкетон, бутанон-2
Способы получения альдегидов и кетонов.
1. Гидратация алкинов. Из ацетилена получают уксусный альдегид, из его гомологов – кетоны:
Hg2+
С2Н2 + НОН → СН3 – С(О)Н
CH3 – C ≡ CH + НОН → СН3 – С(О) – СН3
2. При щелочном гидролизе дигалогеналканов, содержащих два атома галогена при одном атоме углерода образуются карбонильные соединения:
СН3 – СНСI2 + 2NаОН → СН3 – СН = О + НОН + 2NаСI
СН3 – С(СI)2 — СН3 + 2NаОН → СН3 – С(О) – СН3 + 2NаСI + НОН
3. При окислении первичных спиртов получают альдегиды, а вторичных – кетоны:
СН3 – ОН + [О] → СН2О + Н2О
СН3 – СН(ОН) – СН3 + [О] → СН3 – С(О) – СН3 + Н2О
4. Оксосинтезом – присоединением СО и Н2 к олефинам:
СН3 – СН = СН2 + СО + Н2 → СН3 – СН2 – СН2 — СОН
Химические свойства альдегидов и кетонов
1. Восстановление. Из альдегидов и кетонов получаются соответсвенно первичные и вторичные спирты:
СН3 – С(О)Н + Н2 → СН3 – СН2ОН
СН3 – С(О) – СН3 + Н2 → СН3 – СН(ОН) – СН3
2. Присоединение воды к альдегидам приводит к образованию гидратов альдегидов.
СН3 – С(О)Н + НОН → СН3 – С(ОН)2Н
3. Присоединение синильной кислоты.
СН3 – С(О)Н + НСN → СН3 – СН(ОН) – C ≡ N
СН3 – С(О) – СН3 + НСN → СН3 – С(ОН)(CN) – СН3
4. Присоединение гидросульфита натрия.
СН3 – С(O) – СН3 + NаНSО3 → СН3 – С(OH)( SО3Nа) – СН3
СН3 – С(О)H + NаНSО3 → СН3 – СН(OH) — SО3Nа
5. Присоединение одной молекулы спирта к альдегидам приводит к образованию полуацеталей, а двух молекул спирта к образованию ацеталей:
СН3 – С(О)H + С2Н5ОН → СН3 – СH(OH) – ОС2Н5
СН3 – С(О)H + 2С2Н5ОН → СН3 – СН – (ОС2Н5)2 + Н2О
6. Полимеризация альдегидов.
nСН3 – С(О)H → (- СН( СН3)– О — )n
7. Окисление альдегидов.
СН3 – СН =О + 2[Ag(NН3)2]ОН → СН3 СООNН4 + 2Аg↓ + 3NН3↑ + Н2О
В упрощенном виде реакцию «серебряного зеркала» записывают:
СН3 – СОН + Аg2О → СН3 – СООН + 2Аg↓
Окисление гидроксидом меди (II)
СН3 – СОН + Сu(ОН)2 → СН3— СООН + 2СuОН + НОН
8. Замещение карбонильного кислорода галогенами.
СН3 – С(О)Н + РСI5 → СН3 – СН(СI)2 + РОСI3
СН3 – С(O) – СН3 + РСI5 → СН3 – С(СI)2 – СН3 + РОСI3
9. Замещение карбонильного кислорода на остаток гидроксиламина.
СН3 – С(О)Н + Н2NОН → СН3 – С( N — ОН) – H + H2O
10. Замещение атомов водорода в радикалах на галогены.
СН3 – С(О)Н + СI2 → СIСН2 – СОН + НСI
Формальдегид. В промышленности формальдегид получают из метилового спирта. Пары спирта вместе с воздухом пропускают над раскаленной медью:
2СН3ОН + О2 → 2СН2О + 2H2O кат-р: Cu
Другим важным способом является неполное окисление метана:
СН4 + О2 →СН2О + H2O кат-р: t=400°
Используется для различных синтезов. Обладает токсичностью для микроорганизмов и применяется как дезинфицирующее средство. Используется в кожевенной промышленности, для хранения медицинских препаратов и т. д.
Ацетальдегид. В промышленности получают из ацетилена по реакции Кучерова и окислением этанола. Современным способом получения является каталитическое окисление этилена:
2СН2=СН2 + О2 → 2СН3–СНО кат-р: PdCl2
Используется для получения уксусной кислоты, этилацетата, “сухого спирта” (метальдегида) и этилового спирта.
Ацетон. В промышленности получают каталитической кетонизацией уксусной кислоты, дегидрированием изопропилового спирта, прямым окислением пропилена:
2СН2=СН–СН3 + О2 → 2СН3–СО–СН3 кат-р: PdCl2, Cu2Cl2
Ацетон применяется как растворитель для лаков, кинопленки, для получения искусственного ацетатного волокна, ацетилена, а также во многих синтезах.
Это был урок по химии 39 – Альдегиды и кетоны