Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)

Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны),[object Object],Петрова Елена Александровна,[object Object],Московский Государственный Строительный Университет,[object Object]

Основные понятия,[object Object],Карбонильные соединения – это соединения, содержащие в своем составе одну или несколько карбонильных групп (C=O). ,[object Object],К ним относятся альдегиды и кетоны. ,[object Object],Общая формула карбонильных соединений:,[object Object],В зависимости от типа заместителя Х эти соединения подразделяют на:,[object Object],альдегиды ( Х = Н );,[object Object],кетоны ( Х = R, R' );,[object Object],карбоновые кислоты ( Х = ОН ) и их производные ( Х = ОR, NH2, NHR, Hal и т.д.).,[object Object],Альдегиды – органические соединения, в молекулах которых атом углерода карбонильной группы связан с атомом водорода.,[object Object],Кетоны – органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу, соединенную с двумя углеводородными радикалами.,[object Object]

Классификация карбонильных соединений в зависимости от характера радикала,[object Object],[object Object]

непредельные,[object Object]

Гомологический ряд альдегидов,[object Object]

Изомерия альдегидов,[object Object],1. Изомерия углеродного скелета, начиная с С4,[object Object],2. Межклассовая изомерия с кетонами, начиная с С3,[object Object],Изомерия с циклическими оксидами (с С2),[object Object],Изомерия с непредельными спиртами и простыми эфирами (с С3),[object Object]

Изомерия кетонов,[object Object],1. Изомерия углеродного скелета (c C5),[object Object],2. Изомерия положения карбонильной группы (c C5),[object Object],3. Межклассовая изомерия (аналогично альдегидам).,[object Object]

Строение карбонильной группы,[object Object],Свойства альдегидов и кетонов определяются строением карбонильной группы >C=O.,[object Object],Атомы углерода и кислорода в карбонильной группе находятся в состоянии sp2-гибридизации. Углерод 3 σ-связи (одна из них – связь С–О. ,[object Object],Одна из трех sp2-орбиталей кислорода участвует в σ-связи С–О, две другие содержат неподеленнные электронные пары.,[object Object],Связь С=О сильно полярна. Ее дипольный момент значительно выше, чем у связи С–О в спиртах. Электроны кратной связи С=О смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный углерод приобретает частичный положительный заряд.,[object Object],Поэтому углерод подвергается атаке нуклеофильными реагентами, а кислород - электрофильными, в том числе Н+.,[object Object]

Физические свойства карбонильных соединений,[object Object],В молекулах альдегидов и кетонов отсутствуют атомы водорода, способные к образованию водородных связей. Поэтому их температуры кипения ниже, чем у соответствующих спиртов. ,[object Object],Метаналь(формальдегид) – газ, альдегиды С2-C5 и кетоны С3-С4 – жидкости, высшие – твердые вещества. ,[object Object],Низшие гомологи растворимы в воде, благодаря образованию водородных связей между атомами водорода молекул воды и карбонильными атомами кислорода. ,[object Object],С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде падает.,[object Object]

Получение карбонильных соединений,[object Object],1. Окисление спиртов,[object Object],Первичные спирты при окислении образуют альдегиды,[object Object],При окислении вторичных спиртов образуются кетоны.,[object Object],2. В промышлености альдегиды и кетоны получают дегидрированием спиртов,[object Object],позволяет получать карбонильные соединения, в особенности альдегиды, без побочных продуктов окисления,[object Object]

3. Гидратация алкинов (реакция Кучерова),[object Object],Присоединение воды к ацетилену в присутствии солей ртути (II) приводит к образованию ацетальдегида:,[object Object],Кетоны получают при гидратации других гомологов ряда алкинов:,[object Object],4. Окисление алкенов (катализаторы - хлориды Pd и Cu),[object Object],5. Кумольныйспособ получения ацетона (наряду с фенолом),[object Object]

Химические свойства карбонильных соединений,[object Object],Реакции альдегидов и кетонов,[object Object],присоединение по карбонильной группе,[object Object],полимеризация,[object Object],конденсация,[object Object],восстановление и окисление,[object Object],Большинство реакций альдегидов и кетонов протекает по механизму нуклеофильного присоединения (AN) по связи С=О. ,[object Object],Реакционная способность в этом случае уменьшается от альдегидов к кетонам:,[object Object],Т.к. углеводородные радикалы у группы С=О затрудняют присоединение к карбонильному атому углерода новых атомов или атомных групп;,[object Object],углеводородные радикалы за счет +I-эффекта уменьшают положительный заряд на карбонильном атоме углерода, что затрудняет присоединение нуклеофильного реагента.,[object Object]

Реакции присоединения по карбонильной группе,[object Object],1. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты HCN:,[object Object],2. Присоединение спиртов с образованием полуацеталей,[object Object],Полуацетали - соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами,[object Object],Взаимодействие полуацеталя с еще одной молекулой спирта приводит к образованию ацеталя:,[object Object],Ацетали - соединения, в которых атом углерода связан с двумя алкоксильными (-OR) группами.,[object Object]

3. присоединение магнийорганических соединений (реактивов Гриньяра) идет по нуклеофильному механизму,[object Object],Из формальдегида получается первичный спирт, из остальных альдегидов – вторичный спирт, из кетонов – третичный,[object Object],4. Взаимодействие карбонильных соединений с аммиаком и его производными,[object Object],Аммиак и его производные NH2X реагируют с альдегидами и кетонами в две стадии. Сначала образуются продукты нуклеофильного присоединения, которые затем вследствие неустойчивости отщепляют воду. Поэтому данный процесс в целом классифицируют как реакцию присоединения-отщепления.,[object Object],При взаимодействии с аммиаком образуются имины:,[object Object]

5. Качественная реакция на альдегиды с гидроксидом меди (II),[object Object],Одной из качественных реакций на альдегиды является реакция с гидроксидом меди (II). Получим гидроксид меди (II) сливанием растворов гидроксида натрия и сульфата меди (II),[object Object],На стенках пробирки выделяется металлическая медь. ,[object Object],Однако чаще в результате этой реакции образуется красный осадок оксида меди (I) ,[object Object],5. Качественная реакция на альдегиды с фуксинсернистой кислотой,[object Object],Одной из качественных реакций, позволяющих определить присутствие альдегидов, является реакция с фуксинсернистой кислотой. В пробирку с раствором формальдегида приливаем бесцветный раствор фуксинсернистой кислоты. Постепенно появляется фиолетовое окрашивание. ,[object Object]

Качественные реакции,[object Object],1. Замещение хлором:,[object Object],для качественного и количественного определения альдегидов и кетонов,[object Object],2. Реакция ацетона с бисульфитом натрия используется для качественного определения альдегидов и кетонов, а также для их выделения и очистки.,[object Object],3. Определение формальдегида в сточных водах в виде фенилгидразина в присутствии ферроцианида калия,[object Object]

Количественные реакции,[object Object],Количественное определение альдегидов и кетонов в сточных водах,[object Object],О количестве альдегидов и кетонов судят по количеству выделившейся HCl, которую оттитровывают щелочью в присутствии метилоранжа,[object Object]

Реакции полимеризации,[object Object],Полимеризация характерна в основном для альдегидов. ,[object Object],Например, при стоянии 40% водного раствора формальдегида (формалина), в виде белого осадка образуется полимер формальдегида с невысокой молекулярной массой - параформ,[object Object]

Реакции конденсации,[object Object],Конденсация - реакция, приводящая к усложнению углеродного скелета и образованию сложной молекулы. ,[object Object],1. Выявление ацетона в сточных водах реакцией конденсации с фурфуролом,[object Object],2. Конденсация с фенолами. ,[object Object],Практическое значение имеет реакция формальдегида с фенолом (катализаторы - кислоты или основания):,[object Object]

Реакции восстановления,[object Object],Альдегиды при взаимодействии с водородом в присутствии Ni-катализатора образуют первичные спирты, кетоны - вторичные:,[object Object]

Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)

Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot(20)

Similar to Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)

Similar to Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)(20)

More from Петрова Елена Александровна

More from Петрова Елена Александровна(17)

Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)