T Omsk Státní univerzita
oddělení organická chemie
Aldehydy a ketony

Aldehydy a ketony se liší přítomností karbonylové skupiny >C=O.

Karbonylová skupina je vazebně polarizovaná C-O:

Aldehydy a ketony lze považovat za deriváty alkany, které mají jeden z methyl (-CH 3) nebo methylenové skupiny ( -CH 2 - ) je nahrazen karbonylovou skupinou:

Ketony mají dva alkylové radikály jako substituenty na karbonylové skupině, zatímco aldehydy mají jeden substituent. b- alkylová skupina, druhá je vodík. Tento rozdíl vede k významným rozdílům v chemické vlastnosti (cm. níže).

Nomenklatura

NomenklaturaIUPAC

Při pojmenovávání aldehydů a ketonů se podle pravidel názvosloví IUPAC volí nejdelší uhlíkový řetězec, který obsahuje karbonylovou skupinu. Číslování atomů uhlíku v tomto řetězci se provádí od okraje, kde je karbonylová skupina blíže, a při tvoření názvu k názvu uhlovodíku odpovídajícímu počtu atomů uhlíku v hlavním řetězci (1-methan, 2- ethan, 3-propan, 4-butan, 5 - pentan atd.) přidává se koncovka -A eh (pro aldehydy) popř -on pro ketony.

Poloha karbonylové skupiny na ketonech je označena pomlčkou, pokud jsou možné více izomerů. Poloha karbonylové skupiny aldehydů není označena číslem, protože ve všech případech je na prvním čísle:

Racionální názvosloví

Ketony jsou často pojmenovány po radikálech spojených karbonylovou skupinou s přidáním slova keton. Například hexanon-3 popř methylethyl keton aceton nebo dimethyl keto n.

Aldehydy lze pojmenovat jako deriváty ethanal nebo acetaldehyd:

Jiné jméno E - trimethylethanal.

Chemické vlastnosti karbonylových sloučenin

Všechny reakce karbonylových sloučenin lze rozdělit do skupin:

Reakce na karbonylové skupině (adice)

Reakce na uhlíkovém skeletu

Oxidační reakce

Reakce na zotavení

Adiční reakce na karbonylové skupině (adice nukleofilních činidel)

1. vodovodní přípojka

Vznikající drahokamové dioly nestabilní a rovnováha v této reakci je silně posunuta doleva. Výjimkou jsou aldehydy a ketony se skupinami přitahujícími elektrony, např. chloral nebo hexafluoraceton, které existují ve vodním prostředí ve formě drahokamové dioly:

2. přídavek hydrogensiřičitanu

Vazba prochází nukleofilnějším atomem síry, nikoli kyslíkem, i když má záporný náboj. Vznikají deriváty alkansulfonové kyseliny(sůl alkoxysulfonová kyselina).

Výsledný adukty nerozpustný v nasyceném roztoku hydrogensiřičitanu sodného nebo v alkoholech a vysráží se jako krystaly. Je tedy možné oddělit karbonylové sloučeniny ze směsi s alkoholy. Karbonylová sloučenina se izoluje ve volné formě z adukt při ošetření kyselinou.

Při reakci s ketony se hydrogensiřičitany přidávají pouze do methylketony CH3-CO-R.

3. přídavek kyanidů

Reakce je katalyzována kyanidem draselným nebo sodíkem. Výsledný oxynitrily(nebo kyanohydriny) může být hydrolyzovaný před oxykarboxylová kyseliny:

4. přídavek alkoholů

Když se přidá první molekula alkoholu, poloacetaly. Reakce je katalyzována kyselinami nebo zásadami:

Přidání druhé molekuly alkoholu vede ke vzniku acetaly. Vzdělání acetaly katalyzován pouze v kyselém prostředí:

Acetalystabilní v neutrálním i alkalickém prostředí, takže je lze použít k dočasné ochraně aldehydových skupin. Acetalyširoký společný v přírodě.

5. připojení činidel Grignard

Interakce organokovových sloučenin typu R-Mg-X(činidla Grignard), kde X \u003d halogen, s karbonylovými skupinami (nukleofilní adice na násobné vazbě Z=O):

Interakce formaldehyd, aldehydy, ketony a - vede k primárním, sekundárním a terciárním alkoholům.

Terciární alkoholy se získávají z ketonů. Ano, od methylethylketon(butanon-2) se získá 2-methylbutanol-2. Aldehydy v podobné reakci poskytují sekundární alkoholy. Z propionové aldehyd ( propanal) vzniká butanol-2:

Primární alkoholy vznikají z formaldehydu. Při interakci činidel Grignard S halogenidy kyselin karboxylové kyseliny a estery tvoří terciární alkoholy, které mají dva stejné alkylové substituenty. To spotřebuje dva moly činidla Grignard:

6. Přídavek amoniaku a aminů

Primární aminy se přidávají k aldehydům a ketonům za vznikuiminy (důvody Schiff :

Podobná reakce sekundárních aminů s karbonylovými sloučeninami dává enaminy :

Hydrazin a jeho deriváty mohou také interagovat s karbonylovými sloučeninami za vzniku hydrazony:

Hydroxylaminy přidat k aldehydům a ketonům za vzniku aldoximy a ketoximy:

7. Aldol-krotonický kondenzace

Ke kondenzaci může docházet v kyselém i alkalickém prostředí.

Kyselině katalyzovaná kondenzace

vstoupit do kondenzace enol a protonované karbonylová skupina druhé molekuly sloučeniny:

bazicky katalyzovaná kondenzace

Vzdělání enolátový iont, generování karbanion, postupuje podle schématu:

Dále karbanion se váže na karbonylovou skupinu druhé molekuly a pokračuje C-alkylace, Na rozdíl od termodynamicky nevýhodné Ó- alkylace:

Vznikající aldehydový alkohol (aldol) snadno ztrácí vodu v přítomnosti katalytických množství zásad nebo kyselin, stejně jako při mírném zahřátí, s tvorbou a, b - nenasycené karbonylové sloučeniny, čímž se dokončí kondenzační reakce (R, X \u003d alkyl nebo H):

Tedy v aldolnově reakci o- kondenzace krotonu (včetně samokondenzace) mohou vstupovat jak aldehydy, tak ketony mající alfa uhlík atomy vodíku. V případě ketonů je rovnovážná poloha nepříznivá pro tvorbu produktů, avšak provádění reakce v zvláštní podmínky(např. zabráněním kontaktu produktu s bazickým katalyzátorem) lze dosáhnout podstatných výtěžků. Křížové reakce mezi aldehydy a ketony nemají laboratorní využití, protože se tvoří těžko oddělit směs čtyř produktů a nezreagované původní sloučeniny. Častěji se pro syntetické účely provádí reakce mezi dvěma karbonylovými sloučeninami, z nichž jedna je zdrojem karbanionů ( methylenová složka ) a druhý slouží karbonylová složka (nemají alfa uhlík atomy vodíku). Obvykle se jako karbonylová složka používá formaldehyd, aromatické aldehydy, estery kyseliny uhličité, šťavelové a mravenčí. Jako methylenová složka se používají mj. C-H kyseliny a dokonce i deriváty acetylenických uhlovodíků s koncovou trojnou vazbou.

8. Cannizzarova reakce

Aldehydy, které nemají alfa uhlík atomy vodíku při zahřívání se silnými bázemi vstupují do oxidačně-redukční reakce, kdy se jedna z molekul redukuje na alkohol v důsledku oxidace druhé molekuly na karboxylovou kyselinu. Takové reakce se nazývají Cannizzarovy reakce a postupujte podle schématu:

Intramolekulární oxidačně-redukční reakce jsou také známé:

Se zvláštním druhem intramolekulární oxidace-redukce je benzyl přeskupení :

Reakce na uhlíkovém skeletu aldehydů a ketonů

Reakce ovlivňující uhlíkovou kostru zahrnují:

keto-enolová tautomerie aldehydů a ketonů;

Halogenace (haloformní reakce a substituce atomů vodíku a - uhlíku)

1. Keto-enolová tautomerie

Karbonylové sloučeniny mohou koexistovat ve dvou formách - keton a enol:

Přeměna aldehydů a ketonů na enoly (nenasycené alkoholy) probíhá jak spontánně, tak za katalýzy kyselinami a zásadami. Enolové formy jsou sice v aldehydech a ketonech přítomny v nevýznamných koncentracích, ale hrají významnou roli v jejich reaktivitě. Prostřednictvím tvorby enolů probíhá řada důležitých reakcí aldehydů a ketonů. Uvažujme mechanismy přechodu ketonových forem na enoly, ke kterým dochází při katalytickém působení kyselin a zásad.

Enolizace kyselina katalyzovaná

Tvorba enolu může být katalyzována kyselinou podle níže uvedeného schématu (R"=alkyl nebo H):

Reakce začíná protonací atomu kyslíku karbonylové skupiny a končí eliminací protonu již z alfa uhlík atom. Formálně tedy proton hraje roli katalyzátoru.

Enolizace , katalyzovaný základ

Tvorba enolátového iontu probíhá podle schématu:

Při tvorbě enolů při bazické katalýze hraje důležitou roli kyselost alfa-uhlíkových atomů vodíku. Jejich zvýšená kyselost je spojena s těsnou blízkostí karbonylové skupiny a jejím negativním indukčním účinkem, odtahováním elektronů. S-N připojení a tím usnadňuje eliminaci protonu. Jinými slovy, eliminace protonu je usnadněna, protože výsledný karbanion je stabilizován delokalizací záporného náboje na karbonylovou skupinu.

Halogeny se přidávají k vytvořeným enolům na násobné vazbě C=C. Pouze na rozdíl od alkenů, kde je tato adice dokončena úplnou vazbou halogenu, se v aldehydech a ketonech přidává pouze jeden atom halogenu (k uhlíku sousedícímu s karbonylovou skupinou). Druhý atom halogenu (na karbonylové skupině) se nepřipojí a reakce končí eliminací protonu a regenerací karbonylové skupiny:

V kyselém prostředí se tam reakce zastaví. K substituci druhého atomu vodíku halogenem nedochází. Ale v alkalickém prostředí nastává rychlá substituční reakce druhého a ještě rychlejší reakce substituce třetího atomu uhlíku za halogen (nárůst počtu atomů halogenu na uhlíku prudce zvyšuje kyselost jeho vodíků):

Nakonec jsou všechny tři atomy vodíku nahrazeny halogeny s následnou eliminací skupiny CX 3 jako anion, po kterém následuje okamžitá výměna protonů:

V důsledku toho a trihalomethan, nazývaný haloform (jodoform CHJ 3, bromoform CHBr 3, chloroform CHCI 3) a anion karboxylové kyseliny. A samotný proces se nazývá haloformní reakce. Jakékoli methylketony podléhají haloformní reakci. Haloformy se vysrážejí jako barevná sraženina (žlutá jodoforma), mají specifický zápach a mohou sloužit jako kvalitativní reakce na přítomnost methylketonů. Haloformní reakci dávají také alkoholy, jejichž oxidací mohou vznikat methylketony (například isopropanol). Oxidace se provádí přebytkem halogenu.

Oxidace aldehydů a ketonů

Aldehydy se snadno oxidují na odpovídající kyseliny:

Ketony se obtížně oxidují v drsných podmínkách. Oxidace je doprovázena porušením vazby C-C v blízkosti karbonylové skupiny. Výsledkem je soubor oxidačních produktů - karboxylových kyselin s různou délkou uhlíkového řetězce:

Metody přijímání

1. Oxidace hlavní alkoholy získávají se aldehydy a sekundární alkoholy dávají ketony:

Oxidaci lze provádět "suchými" a "mokrými" metodami. První je procházet alkoholové páry zahřátým na 300-350 °C Z oxid mědi CuO. „Mokrá“ metoda je oxidace alkoholů okyseleným roztokem dvojchromanu draselného nebo sodného:

Při oxidaci „mokrou“ metodou by měl být výsledný aldehyd oddestilován z reakční koule, jinak se snadno dále oxiduje na karboxylovou kyselinu:

2. Aldehydy a ketony získané s hydrolýza gem-dihalogenalkany

Nejprve jsou dva atomy halogenu nahrazeny hydroxylovými skupinami. Ale nestabilní drahokamové dioly rychle se přeskupují na karbonylové sloučeniny s eliminací molekuly vody:

3. Ozonolýza alkeny

vede k tvorbě směsí aldehydů a ketonů v závislosti na struktuře iniciál alken:

V prvním stupni ozonizace se získá ozonid, při jehož rozkladu vodou vznikají karbonylové sloučeniny a peroxid vodíku. Aby peroxid nevyvolával další oxidaci aldehydů, přidává se do vody během rozkladu ozonidů zinkový prach. Alkenová ozonizace není zaměřena ani tak na syntézu aldehydů a ketonů, jako na určení umístění násobné vazby:

4. Přidání vody k alkynům

Adice vody na trojnou vazbu v přítomnosti solí rtuti vede v případě acetylenu k acetaldehydu a v případě substituovaných acetylenů ke ketonům. Vodase připojí podle Markovnikovova pravidla:

Struktura aldehydů a ketonů

Aldehydy- organické látky, jejichž molekuly obsahují karbonylová skupina:

navázaný na atom vodíku a uhlovodíkový radikál. Obecný vzorec pro aldehydy je:

V nejjednodušším aldehydu hraje roli uhlovodíkového radikálu jiný atom vodíku:

formaldehyd

Karbonylová skupina připojená k atomu vodíku je často označována jako aldehyd:

Ketony jsou organické látky, v jejichž molekulách je karbonylová skupina vázána na dva uhlovodíkové radikály. Je zřejmé, že obecný vzorec pro ketony je:

Karbonylová skupina ketonů se nazývá keto skupina.

V nejjednodušším ketonu, acetonu, je karbonylová skupina navázána na dva methylové radikály:

Nomenklatura a izomerie aldehydů a ketonů

V závislosti na struktuře uhlovodíkového radikálu spojeného s aldehydovou skupinou existují nasycené, nenasycené, aromatické, heterocyklické a jiné aldehydy:

V souladu s nomenklaturou IUPAC se názvy nasycených aldehydů tvoří z názvu alkanu se stejným počtem atomů uhlíku z molekuly pomocí přípony -al. Například:

Číslování atomy uhlíku hlavního řetězce začínají od atomu uhlíku aldehydové skupiny. Proto je aldehydová skupina vždy umístěna na prvním atomu uhlíku a není nutné uvádět její polohu.

Spolu se systematickým názvoslovím se používají i triviální názvy široce používaných aldehydů. Tyto názvy jsou obvykle odvozeny od názvů karboxylových kyselin odpovídajících aldehydům.

Za titul ketony podle systematické nomenklatury se ketoskupina označuje příponou -on a číslo, které udává číslo atomu uhlíku karbonylové skupiny (číslování by mělo začínat od konce řetězce nejblíže keto skupině).

Například:

Pro aldehydy je charakteristický pouze jeden typ strukturní izomerie - izomerie uhlíkového skeletu, což je možné s butanalem, a pro ketony- taky izomerie karbonylové polohy. Kromě toho jsou také charakterizovány mezitřídní izomerie(propanal a propanon).

Fyzikální vlastnosti aldehydů a ketonů

V molekule aldehydu nebo ketonu se díky větší elektronegativitě atomu kyslíku ve srovnání s atomem uhlíku vazba C=O je vysoce polarizovaný v důsledku posunu elektronové hustoty π-vazby na kyslík:

Aldehydy a ketony polární látky s přebytkem elektronové hustoty na atomu kyslíku. Nižší členové řady aldehydů a ketonů (formaldehyd, acetaldehyd, aceton) jsou neomezeně rozpustné ve vodě. Jejich teploty varu jsou nižší než u odpovídajících alkoholů. To je způsobeno tím, že v molekulách aldehydů a ketonů na rozdíl od alkoholů nejsou žádné pohyblivé atomy vodíku a netvoří asociáty díky vodíkovým můstkům.

Nižší aldehydy mají štiplavý zápach; aldehydy obsahující čtyři až šest atomů uhlíku v řetězci mají nepříjemný zápach; vyšší aldehydy a ketony mají květinovou vůni a používají se v parfumerii.

Přítomnost aldehydové skupiny v molekule určuje charakteristické vlastnosti aldehydů.

zotavovací reakce.

1. Přidání vodíku k molekulám aldehydu se vyskytuje na dvojné vazbě v karbonylové skupině:

Produktem hydrogenace aldehydů jsou primární alkoholy, ketony jsou sekundární alkoholy.

Takže, když je acetaldehyd hydrogenován na niklovém katalyzátoru, vzniká ethylalkohol, a když je hydrogenován aceton, vzniká propanol-2.

2. Hydrogenace aldehydů- redukční reakce, při které klesá stupeň oxidace atomu uhlíku obsaženého v karbonylové skupině.

Oxidační reakce.

Aldehydy lze nejen redukovat, ale i oxidovat. Při oxidaci tvoří aldehydy karboxylové kyseliny. Schematicky lze tento proces znázornit takto:

1. Oxidace vzdušným kyslíkem. Například kyselina propionová vzniká z propionaldehydu (propanal):

2. Oxidace slabými oxidačními činidly(amoniakový roztok oxidu stříbrného). Ve zjednodušené formě lze tento proces vyjádřit reakční rovnicí:

Například:

Přesněji řečeno, tento proces se odráží v rovnicích:

Pokud byl povrch nádoby, ve které se reakce provádí, předtím odmaštěn, stříbro vzniklé během reakce jej pokryje rovnoměrným tenkým filmem. Proto se tato reakce nazývá reakce „stříbrného zrcadla“. Hojně se používá k výrobě zrcadel, stříbření dekorací a vánočních ozdob.

3. Oxidace čerstvě vysráženým hydroxidem měďnatým (II). Oxidací aldehydu se Cu 2+ redukuje na Cu +. Hydroxid měďný CuOH vzniklý během reakce se okamžitě rozkládá na červený oxid měďný a vodu.

Tato reakce, jako reakce stříbrné zrcadlo“ se používá k detekci aldehydů.

Ketony se neoxidují ani vzdušným kyslíkem, ani tak slabým oxidačním činidlem, jako je čpavkový roztok oxidu stříbrného.

Chemické vlastnosti aldehydů a kyselin - abstrakt

Jednotliví zástupci aldehydů a jejich význam

formaldehyd(methanal, mravenčí aldehyd HCHO) je bezbarvý plyn štiplavého zápachu a bodu varu -21°C, snadno se rozpustí ve vodě. Formaldehyd je jedovatý! Roztok formaldehydu ve vodě (40%) se nazývá formalín a používá se k formaldehydové a octové dezinfekci. V zemědělství formalín se používá pro moření semen, v kožedělném průmyslu - pro zpracování kůže. K výrobě se používá formaldehyd urotropin- léčivá látka. Někdy stlačený ve formě briket se urotropin používá jako palivo (suchý líh). Velké množství formaldehydu se spotřebuje při výrobě fenolformaldehydových pryskyřic a některých dalších látek.

Acetaldehyd(ethanal, acetaldehyd CH 3 CHO) - kapalina ostrého nepříjemného zápachu s bodem varu 21°C, dobře rozpustíme ve vodě. Z acetaldehydu se v průmyslovém měřítku získává kyselina octová a řada dalších látek, používá se k výrobě různých plastů a acetátových vláken. Acetaldehyd je jedovatý!

Skupina atomů -

volala karboxylová skupina nebo karboxyl.

Organické kyseliny obsahující jednu karboxylovou skupinu v molekule jsou jednosložkový.

Obecný vzorec pro tyto kyseliny je RCOOH, například:

Karboxylové kyseliny obsahující dvě karboxylové skupiny se nazývají dibazický. Patří mezi ně například kyselina šťavelová a jantarová:

Jsou tu také polybasic karboxylové kyseliny obsahující více než dvě karboxylové skupiny. Patří mezi ně například trojsytná kyselina citrónová:

Podle povahy uhlovodíkového radikálu se karboxylové kyseliny dělí na okrajové, nenasycené, aromatické.

omezující nebo nasycené karboxylové kyseliny jsou například kyselina propanová (propionová):

nebo nám již známá kyselina jantarová.

Je zřejmé, že nasycené karboxylové kyseliny neobsahují π-vazby v uhlovodíkovém radikálu.

V molekulách nenasycených karboxylových kyselin je karboxylová skupina navázána na nenasycený, nenasycený uhlovodíkový radikál, například v akrylových (propenových) molekulách

CH 2 \u003d CH-COOH

nebo oleic

CH3-(CH2)7-CH \u003d CH-(CH2)7-COOH

a další kyseliny.

Jak je vidět ze vzorce kyseliny benzoové, je aromatický, protože obsahuje aromatický (benzenový) kruh v molekule:

Název karboxylové kyseliny je tvořen z názvu odpovídajícího alkanu (alkan se stejným počtem atomů uhlíku v molekule) s přidáním přípony -ov— , konec - a já a slova kyselina. Číslování atomů uhlíku začíná karboxylovou skupinou. Například:

Počet karboxylových skupin je v názvu označen předponami di-, tri-, tetra-:

Mnoho kyselin má také historicky vyvinuté nebo triviální názvy.

Složení limitujících jednosytných karboxylových kyselin bude vyjádřeno obecným vzorcem CnH2n02 nebo CnH2n+1 COOH nebo RCOOH.

Fyzikální vlastnosti karboxylových kyselin

Nižší kyseliny, tj. kyseliny s relativně malou molekulovou hmotností, obsahující až čtyři atomy uhlíku v molekule, jsou kapaliny s charakteristickým štiplavým zápachem (například zápachem po kyselině octové). Kyseliny obsahující 4 až 9 atomů uhlíku jsou viskózní olejové kapaliny s nepříjemným zápachem; obsahující více než 9 atomů uhlíku v molekule - pevné látky, které se nerozpouštějí ve vodě. Teploty varu limitních jednosytných karboxylových kyselin se zvyšují se zvýšením počtu atomů uhlíku v molekule a následně se zvýšením relativní molekulové hmotnosti. Takže bod varu kyseliny mravenčí je 100,8 °C, kyseliny octové - 118 °C, kyseliny propionové - 141 °C.

Nejjednodušší karboxylová kyselina, mravenčí HCOOH, mající malou relativní molekulovou hmotnost (M r (HCOOH) = 46), je za normálních podmínek kapalina s bodem varu 100,8 °C. Současně je butan (M r (C 4 H 10) \u003d 58) za stejných podmínek plynný a má bod varu -0,5 ° C. Tento rozpor mezi body varu a relativní molekulovou hmotností je vysvětlen pomocí tvorba dimerů karboxylových kyselin ve kterém jsou dvě molekuly kyseliny vázány dvěma Vodíkové vazby:

Výskyt vodíkových vazeb je zřejmý při zvažování struktury molekul karboxylové kyseliny.

Molekuly nasycených jednosytných karboxylových kyselin obsahují polární skupinu atomů - karboxyl

A prakticky nepolární uhlovodíkový radikál. Karboxylová skupina je přitahována k molekulám vody a tvoří s nimi vodíkové vazby:

Kyselina mravenčí a octová jsou neomezeně rozpustné ve vodě. Je zřejmé, že s nárůstem počtu atomů v uhlovodíkovém radikálu klesá rozpustnost karboxylových kyselin.

Chemické vlastnosti karboxylových kyselin

Obecné vlastnosti charakteristické pro třídu kyselin (organických i anorganických) jsou způsobeny přítomností hydroxylové skupiny obsahující v molekulách silnou polární vazbu mezi atomy vodíku a kyslíku. Uvažujme tyto vlastnosti na příkladu organických kyselin rozpustných ve vodě.

1. Disociace s tvorbou vodíkových kationtů a aniontů kyselého zbytku:

Přesněji je tento proces popsán rovnicí, která bere v úvahu účast molekul vody v něm:

Rovnováha disociace karboxylových kyselin je posunuta doleva; naprostá většina z nich jsou slabé elektrolyty. Kyselou chuť například kyseliny octové a mravenčí však způsobuje disociace kyselých zbytků na vodíkové kationty a anionty.

Je zřejmé, že přítomnost „kyselého“ vodíku, tj. vodíku karboxylové skupiny, v molekulách karboxylových kyselin určuje i další charakteristické vlastnosti.

2. Interakce s kovy stojící v elektrochemické řadě napětí až do vodíku:

Takže železo redukuje vodík z kyseliny octové:

3. Interakce s bazickými oxidy s tvorbou soli a vody:

4. Interakce s hydroxidy kovů s tvorbou soli a vody (neutralizační reakce):

5. Interakce se solemi slabších kyselin se vznikem toho druhého. Kyselina octová tedy vytěsňuje kyselinu stearovou ze stearátu sodného a kyselinu uhličitou z uhličitanu draselného:

6. Interakce karboxylových kyselin s alkoholy se vznikem esterů - esterifikační reakce (jedna z nejdůležitějších reakcí charakteristických pro karboxylové kyseliny):

Interakce karboxylových kyselin s alkoholy je katalyzována vodíkovými kationty.

Esterifikační reakce je reverzibilní. Rovnováha se posouvá směrem k tvorbě esteru v přítomnosti odvodňovacích činidel a když je ester odstraněn z reakční směsi.

Při reverzní esterifikační reakci, která se nazývá hydrolýza esteru (reakce esteru s vodou), vzniká kyselina a alkohol:

Je zřejmé, že vícesytné alkoholy, například glycerol, mohou také reagovat s karboxylovými kyselinami, tj. vstupovat do esterifikační reakce:

Všechny karboxylové kyseliny (kromě mravenčí) spolu s karboxylovou skupinou obsahují ve svých molekulách uhlovodíkový zbytek. To samozřejmě nemůže ovlivnit vlastnosti kyselin, které jsou dány povahou uhlovodíkového zbytku.

7. Reakce adice více vazeb- vstupují do nich nenasycené karboxylové kyseliny. Například adiční reakcí vodíku je hydrogenace. Pro kyselinu obsahující jednu n-vazbu v radikálu lze rovnici napsat v obecném tvaru:

Takže, když je kyselina olejová hydrogenována, vzniká nasycená kyselina stearová:

Nenasycené karboxylové kyseliny, stejně jako jiné nenasycené sloučeniny, přidávají na dvojnou vazbu halogeny. Například kyselina akrylová odbarvuje bromovou vodu:

8. Substituční reakce (s halogeny)- do nich mohou vstupovat nasycené karboxylové kyseliny. Například reakcí kyseliny octové s chlórem lze získat různé chlórové deriváty kyselin:

Chemické vlastnosti karboxylových kyselin - kompendium

Jednotliví zástupci karboxylových kyselin a jejich význam

Kyselina mravenčí (methan) HCOOH- kapalina se štiplavým zápachem a bodem varu 100,8 °C, vysoce rozpustná ve vodě.

Kyselina mravenčí je jedovatá a při kontaktu s kůží způsobuje popáleniny! Bodavá tekutina vylučovaná mravenci obsahuje tuto kyselinu.

Kyselina mravenčí má dezinfekční vlastnosti, a proto nachází své uplatnění v potravinářském, kožedělném a farmaceutickém průmyslu a medicíně. Používá se při barvení textilu a papíru.

Kyselina octová (ethanová) CH 3 COOH- bezbarvá kapalina charakteristického štiplavého zápachu, mísitelná s vodou v jakémkoli poměru. Vodné roztoky kyseliny octové se prodávají pod názvem ocet (3-5% roztok) a octová esence (70-80% roztok) a jsou široce používány v potravinářském průmyslu. Octová kyselina - dobré rozpouštědlo mnoho organická hmota a proto se používá při barvení, v kožedělném průmyslu, v průmyslu barev a laků. Kyselina octová je navíc surovinou pro výrobu mnoha technicky důležitých organických sloučenin: například se z ní získávají látky používané k hubení plevelů – herbicidy. Kyselina octová je hlavní složkou vinného octa, díky čemuž má charakteristickou vůni. Je produktem oxidace etanolu a vzniká z něj při skladování vína na vzduchu.

Nejvýznamnějšími zástupci nejvýše limitujících jednosytných kyselin jsou palmitová C 15 H 31 COOH a stearová C 17 H 35 COOH kyseliny. Na rozdíl od nižších kyselin jsou tyto látky pevné, špatně rozpustné ve vodě.

Jejich soli – stearáty a palmitáty – jsou však vysoce rozpustné a mají detergentní účinek, proto se jim také říká mýdla. Je zřejmé, že tyto látky se vyrábějí ve velkém.

Z nenasycených vyšších karboxylových kyselin nejvyšší hodnotu Má to kyselina olejová C17H33COOH nebo CH3-(CH2)7-CH \u003d CH-(CH2)7COOH. Je to olejovitá kapalina bez chuti a zápachu. Jeho soli jsou široce používány v technologii.

Nejjednodušším zástupcem dvojsytných karboxylových kyselin je kyselina šťavelová (ethandiová). HOOC-COOH, jehož soli se nacházejí v mnoha rostlinách, jako je šťovík a šťavel. Kyselina šťavelová je bezbarvá krystalická látka, vysoce rozpustná ve vodě. Používá se při leštění kovů, v dřevozpracujícím a kožedělném průmyslu.

Referenční materiál pro absolvování testu:

periodická tabulka

Tabulka rozpustnosti

První skupinou vlastností jsou adiční reakce. V karbonylové skupině mezi uhlíkem a kyslíkem je dvojná vazba, která, jak si vzpomínáte, se skládá z vazby sigma a vazby pí. Kromě reakcí se pí vazba přeruší a vytvoří se dvě sigma vazby, jedna s uhlíkem a druhá s kyslíkem. Uhlík má částečně kladný náboj a kyslík má částečně záporný náboj. Proto je záporně nabitá částice činidla, anion, připojena k uhlíku a kladně nabitá část molekuly je připojena ke kyslíku.

První vlastnost hydrogenace, přídavek vodíku.

Reakce probíhá při zahřívání. Používá se vám již známý hydrogenační katalyzátor, nikl. Primární alkoholy se získávají z aldehydů, sekundární alkoholy z ketonů.

V sekundárních alkoholech je hydroxoskupina navázána na sekundární atom uhlíku.

Druhý vlastnost hydratace, přídavek vody. Tato reakce je možná pouze pro formaldehyd a acetaldehyd. Ketony s vodou vůbec nereagují.

Všechny sčítací reakce probíhají tak, že plus přejde do mínusu a mínus do plusu.

Jak si pamatujete z videa o alkoholech, přítomnost dvou hydroxoskupin na jednom atomu je téměř nemožná situace, takové látky jsou extrémně nestabilní. Konkrétně jsou tedy možné tyto dva případy hydrát formaldehydu a acetaldehyd, ačkoli existují pouze v roztoku.

Samotné reakce není nutné znát. S největší pravděpodobností může otázka na zkoušce znít jako konstatování skutečnosti, například reagují s vodou a jsou uvedeny látky. Mezi jejich seznamem může být metan nebo ethanal.

Třetí vlastnost přidání kyseliny kyanovodíkové.

Opět platí, že plus přejde do mínusu a mínus do plusu. Získávají se látky zvané hydroxynitrily. Samotná reakce opět není běžná, ale musíte o této vlastnosti vědět.

Čtvrtý vlastnost přidání alkoholů.

Zde opět nemusíte znát reakční rovnici nazpaměť, stačí jen pochopit, že taková interakce je možná.

Jako obvykle v reakcích adice na karbonylovou skupinu plus na mínus a mínus na plus.

Pátý vlastnost reakce s hydrogensiřičitanem sodným.

A opět je reakce dost komplikovaná, je nepravděpodobné, že se to naučíte, ale je to jedna z kvalitativních reakcí pro aldehydy, protože se výsledná sodná sůl vysráží. To znamená, že byste měli vědět, že aldehydy reagují s hydrogensiřičitanem sodným, to bude stačit.

Tím končí první skupina reakcí. Druhou skupinou jsou polymerační a polykondenzační reakce.

2. Polymerace a polykondenzace aldehydů

Znáte polymeraci: polyethylen, butadien a isoprenové kaučuky, polyvinylchlorid jsou produkty spojení mnoha molekul (monomerů) do jednoho velkého, do jednoho polymerního řetězce. To znamená, že se získá jeden produkt. Při polykondenzaci se děje totéž, ale kromě polymeru se získávají také nízkomolekulární produkty, jako je voda. To znamená, že existují dva produkty.

Tak, šestý polymerace vlastností. Ketony do těchto reakcí nevstupují, průmyslový význam má pouze polymerace formaldehydu.

Pi vazba se přeruší a se sousedními monomery se vytvoří dvě sigma vazby. Ukazuje se polyformaldehyd, nazývaný také paraform. S největší pravděpodobností může otázka na zkoušku znít takto: látky vstupují do polymerační reakce. A je uveden seznam látek, mezi kterými může být formaldehyd.

Sedmou vlastností je polykondenzace. Ještě jednou: při polykondenzaci se kromě polymeru získává také nízkomolekulární sloučenina, například voda. Formaldehyd vstupuje do takové reakce s fenolem. Pro názornost nejprve napíšeme rovnici se dvěma molekulami fenolu.

V důsledku toho se získá takový dimer a molekula vody se odštěpí. Nyní napíšeme reakční rovnici v obecném tvaru.

Polykondenzačním produktem je fenolformaldehydová pryskyřice. Ona nachází široké uplatnění od lepidel a laků až po plasty a dřevotřískové komponenty.

Nyní třetí skupina vlastností oxidační reakce.

3. Oxidace aldehydů a ketonů

Osmý reakce v obecný seznam je kvalitativní reakce na oxidaci aldehydové skupiny roztokem amoniaku oxidu stříbrného. Stříbrná zrcadlová reakce. Hned řeknu, že do této reakce nevstupují ketony, ale pouze aldehydy.

Aldehydová skupina se oxiduje na karboxylovou, kyselou skupinu, ale v přítomnosti amoniaku, který je bází, okamžitě dojde k neutralizační reakci a získá se sůl, octan amonný. Stříbro se vysráží, pokryje vnitřek tuby a vytvoří zrcadlový povrch. Tato reakce se na zkoušce vyskytuje neustále.

Mimochodem, stejná reakce je kvalitativní pro jiné látky, které mají aldehydovou skupinu, například kyselinu mravenčí a její soli, stejně jako glukózu.

devátý reakce je také kvalitativní pro oxidaci aldehydové skupiny čerstvě vysráženým hydroxidem měďnatým dva. I zde podotýkám, že ketony do této reakce nevstupují.

Vizuálně bude nejprve pozorován vznik žluté sraženiny, která pak zčervená. V některých učebnicích se nachází informace, že nejprve vzniká samotný hydroxid měďnatý, který má žlutou barvu, která se pak rozkládá na samotný červený oxid měďnatý a vodu. To tedy podle posledních údajů není pravda, v procesu srážení se mění velikost částic oxidu mědi, které v konečném důsledku dosahují rozměrů, které jsou natřeny přesně červeně. Aldehyd se oxiduje na odpovídající karboxylovou kyselinu. Reakce nastává na zkoušce velmi často.

Desátou reakcí je oxidace aldehydů okyseleným roztokem manganistanu draselného při zahřívání.

Dochází ke změně barvy roztoku. Aldehydová skupina je oxidována na karboxylovou skupinu, to znamená, že aldehyd je oxidován na odpovídající kyselinu. Pro ketony nemá tato reakce praktický význam, protože dochází k destrukci molekuly a výsledkem je směs produktů.

Je důležité si uvědomit, že mravenčí aldehyd, formaldehyd, oxiduje na oxid uhličitý, protože samotná odpovídající kyselina mravenčí není odolná vůči silným oxidačním činidlům.

Výsledkem je, že uhlík přechází z oxidačního stavu 0 do oxidačního stavu +4. Dovolte mi připomenout, že methanol se za takových podmínek zpravidla maximálně zoxiduje na CO 2, přičemž se přeskočí fáze aldehydu i kyseliny. Tuto vlastnost je třeba mít na paměti.

Jedenáctý reakční spalování, úplná oxidace. Aldehydy i ketony se spalují na oxid uhličitý a vodu.

Napišme reakční rovnici v obecném tvaru.

Podle zákona zachování hmotnosti by mělo být nalevo tolik atomů, kolik je atomů napravo. Protože ve skutečnosti chemické reakce atomy nikam nejdou, ale pořadí vazeb mezi nimi se prostě mění. Takže molekul oxidu uhličitého bude tolik, kolik je atomů uhlíku v molekule karbonylové sloučeniny, protože molekula obsahuje jeden atom uhlíku. To je n molekul CO 2 . Bude o polovinu méně molekul vody než atomů vodíku, tedy 2n/2, což znamená právě n.

Nalevo a napravo je stejný počet atomů kyslíku. Vpravo je jich 2n z oxidu uhličitého, protože každá molekula má dva atomy kyslíku plus n vody, celkem 3n. Vlevo je stejný počet atomů kyslíku 3n, ale jeden z atomů je v molekule aldehydu, což znamená, že musí být odečten od součtu, aby se získal počet atomů na molekulární kyslík. Ukazuje se, že 3n-1 atomů obsahuje molekulární kyslík, což znamená, že molekul je 2x méně, protože jedna molekula obsahuje 2 atomy. Tedy (3n-1)/2 molekuly kyslíku.

Sestavili jsme tedy rovnici pro spalování karbonylových sloučenin v obecném tvaru.

A nakonec dvanáctý vlastnost související se substitučními reakcemi halogenace na alfa atomu uhlíku. Vraťme se ještě jednou ke struktuře molekuly aldehydu. Kyslík přitahuje elektronovou hustotu na sebe a vytváří částečný kladný náboj na uhlíku. Methylová skupina se snaží kompenzovat tento kladný náboj přesouváním elektronů z vodíku k němu podél řetězce sigma vazeb. Vazba uhlík-vodík se stává polárnější a vodík se při napadení činidlem snadněji odlomí. Tento účinek je pozorován pouze pro atom uhlíku alfa, tj. atom následující za aldehydovou skupinou, bez ohledu na délku uhlovodíkového radikálu.

Tak je možné získat například 2-chloracetaldehyd. Další substituce atomů vodíku na trichlorethan je možná.

Aldehydy a ketony jsou deriváty uhlovodíků, které ve svých molekulách obsahují karbonylovou skupinu. Aldehydy se od ketonů strukturou liší v poloze karbonylové skupiny. V tomto článku hovoříme o fyzikálních vlastnostech aldehydů a ketonů a také o jejich klasifikaci a názvosloví.

Fyzikální vlastnosti

Na rozdíl od alkoholů a fenolů se aldehydy a ketony nevyznačují tvorbou vodíkových vazeb, proto jsou jejich body varu a tání mnohem nižší. Formaldehyd je tedy plyn, acetaldehyd vře při teplotě 20,8 stupňů, zatímco metanol vře při teplotě 64,7 stupňů. Podobně fenol je krystalická látka a benzaldehyd je kapalina.

Formaldehyd je bezbarvý plyn se štiplavým zápachem. Zbývající členy aldehydové řady jsou kapaliny, zatímco vyšší aldehydy jsou pevné látky. Nižší členové řady (formaldehyd, acetaldehyd) jsou rozpustné ve vodě a mají štiplavý zápach. Vyšší aldehydy jsou vysoce rozpustné ve většině organických rozpouštědel (alkoholy, ethery), C 3 - C 8 aldehydy mají velmi nepříjemný zápach a vyšší aldehydy se používají v parfumerii kvůli květinovým vůním.

Rýže. 1. Tabulková klasifikace aldehydů a ketonů.

Obecný vzorec pro aldehydy a ketony je následující:

• vzorec aldehydů je R-COH
• vzorec ketonů je R-CO-R

Klasifikace a nomenklatura

Aldehydy a ketony se liší typem uhlíkového řetězce, ve kterém se nachází karbonylová skupina. Zvažte mastné a aromatické sloučeniny:

• acyklický, omezující. Prvním členem homologní řady aldehydů je aldehyd mravenčí (formaldehyd, metan) - CH 2 \u003d O.

Jako antiseptikum se používá mravenčí aldehyd. S jeho pomocí se provádí dezinfekce prostor, moření semen.

Druhým členem aldehydové řady je acetaldehyd (acetaldehyd, ethanal). Používá se jako meziprodukt při syntéze kyseliny octové a ethylalkoholu z acetylenu.

Rýže. 2. Vzorec acetaldehyd.

• neomezený. Je třeba zmínit takový nenasycený aldehyd jako je akrolein (propenal). Tento aldehyd vzniká při tepelném rozkladu glycerolu a tuků, jejichž nedílnou součástí je glycerol.
• aromatický. Prvním členem homologní řady aromatických aldehydů je benzaldehyd (benzaldehyd). Pozoruhodný je také aldehyd rostlinného původu, jako je vanilin (3-methoxy-4-hydroxybenzaldehyd).

Rýže. 3. Vanilinový vzorec.

Ketony mohou být čistě aromatické a tukově aromatické. Čistě aromatický je například difenylketon (benzofenon). Aromatický tuk je například methylfenylketon (acetofenon)

co jsme se naučili?

Na hodinách chemie v 10. třídě je nejdůležitějším úkolem studium aldehydů a ketonů. V aldehydech je karbonylový atom uhlíku primární, zatímco v ketonech je sekundární. Proto je v aldehydech karbonylová skupina vždy navázána na atom vodíku. Aldehydová skupina je reaktivnější než ketonová skupina, zejména při oxidačních reakcích.

Tématický kvíz

Vyhodnocení zprávy

Průměrné hodnocení: 4.2. Celkem obdržených hodnocení: 166.

5.1. obecné charakteristiky

Příbuzné třídy aldehydů a ketonů obsahují funkční karbonylovou skupinu a jsou označovány jako karbonylové sloučeniny. Používají také obecný název oxo sloučeniny, protože skupina = O se nazývá oxo skupina.

Aldehydy jsou sloučeniny, ve kterých je karbonylová skupina navázána na organický radikál a atom vodíku; ketony - karbonylové sloučeniny se dvěma organickými radikály.

Skupina -CH=O, která je součástí aldehydů, se nazývá aldehyd, respektive skupina v ketonech - keton, nebo keto skupina.

V závislosti na povaze organických radikálů k nim mohou patřit aldehydy a ketony alifatické nebo aromatickýřádek; ketony jsou smíšený(Tabulka 5.1).

Na rozdíl od alkoholů nemají aldehydy a ketony mobilní atomy vodíku vázané na atomy kyslíku. V tomto ohledu nejsou aldehydy a ketony asociovány kvůli tvorbě vodíkových vazeb, ale mají tendenci vytvářet vodíkové vazby s molekulami vody a proto se v ní dobře rozpouštějí (zejména první členové homologní řady).

Tabulka 5.1.Aldehydy a ketony

5.2. Reakční centra aldehydů a ketonů

sp 2 -Hybridizovaný atom uhlíku karbonylové skupiny tvoří tři σ-vazby ležící ve stejné rovině a π-vazbu s atomem kyslíku díky nehybridizovanému p-orbitalu. Vzhledem k rozdílu v elektronegativitě atomů uhlíku a kyslíku je π-vazba mezi nimi vysoce polarizovaná (obr. 5.1). V důsledku toho se na atomu uhlíku karbonylové skupiny objeví částečný kladný náboj δ+ a na atomu kyslíku se objeví částečný záporný náboj δ-. Protože atom uhlíku je elektronově deficitní, představuje centrum pro nukleofilní útok.

Rozložení elektronové hustoty v molekulách aldehydů a ketonů s přihlédnutím k přenosu elektronového vlivu elektronu

Rýže. 5.1.Elektronová struktura karbonylové skupiny

deficitní atom uhlíku karbonylové skupiny v a-vazbách je uveden ve schématu 5.1.

Schéma 5.1.Reakční centra v molekule aldehydů a ketonů

V molekulách aldehydů a ketonů je několik reakčních center:

Elektrofilní centrum - atom uhlíku karbonylové skupiny - předurčuje možnost nukleofilního ataku;

Hlavní centrum - atom kyslíku - určuje možnost napadení protonem;

Centrum CH-kyseliny, jehož vodíkový atom má slabou pohyblivost protonů a může být atakován zejména silnou bází.

Obecně jsou aldehydy a ketony vysoce reaktivní.

5.3. Nukleofilní adice

Pro aldehydy a ketony jsou nejcharakterističtější nukleofilní adiční reakce A N.

Obecný popis nukleofilního adičního mechanismu A N

Snadnost nukleofilního útoku na atom uhlíku karbonylové skupiny aldehydu nebo ketonu závisí na velikosti parciálního

kladný náboj na atomu uhlíku, jeho prostorová dostupnost a acidobazické vlastnosti prostředí.

Vezmeme-li v úvahu elektronové účinky skupin spojených s karbonylovým uhlíkovým atomem, hodnota částečného kladného náboje δ+ na něm v aldehydech a ketonech klesá v následujících řadách:

Prostorová dostupnost karbonylového uhlíkového atomu se snižuje, když je vodík nahrazen objemnějšími organickými radikály, takže aldehydy jsou reaktivnější než ketony.

Obecné schéma nukleofilních adičních reakcí A N na karbonylovou skupinu zahrnuje nukleofilní útok na karbonylový uhlík následovaný adicí elektrofilu na atom kyslíku.

V kyselém prostředí se aktivita karbonylové skupiny zpravidla zvyšuje, protože v důsledku protonace atomu kyslíku vzniká na atomu uhlíku kladný náboj. Kyselá katalýza se obvykle používá, když má útočící nukleofil nízkou aktivitu.

Podle výše uvedeného mechanismu se provádí řada důležitých reakcí aldehydů a ketonů.

V těle probíhá mnoho reakcí charakteristických pro aldehydy a ketony, tyto reakce jsou uvedeny v dalších částech učebnice. Tato kapitola pojednává o nejdůležitějších reakcích aldehydů a ketonů, které jsou shrnuty ve schématu 5.2.

přidání alkoholů. Alkoholy se při interakci s aldehydy snadno tvoří poloacetaly. Poloacetaly nejsou obvykle izolované kvůli jejich nestabilitě. S přebytkem alkoholu v kyselém prostředí se poloacetaly mění v acetaly.

Použití kyselého katalyzátoru při konverzi hemiacetalu na acetal je zřejmé z reakčního mechanismu níže. Centrální místo v něm zaujímá vznik karbokationtu (I), stabilizovaný účastí osamoceného páru elektronů sousedního atomu kyslíku (+M efekt skupiny C 2 H 5 O).

Reakce tvorby poloacetalů a acetalů jsou reverzibilní, proto se acetaly a poloacetaly snadno hydrolyzují přebytkem vody v kyselém prostředí. V alkalickém prostředí jsou poloacetaly stabilní, protože alkoxidace je obtížnější odstupující skupina než hydroxidový iont.

Tvorba acetalů se často používá jako dočasná ochrana aldehydové skupiny.

Vodovodní přípojka. Přidání vody ke karbonylové skupině - hydratace- vratná reakce. Stupeň hydratace aldehydu nebo ketonu ve vodném roztoku závisí na struktuře substrátu.

Produkt hydratace zpravidla nelze izolovat destilací ve volné formě, protože se rozkládá na své původní složky. Formaldehyd ve vodném roztoku je hydratován z více než 99,9 %, acetaldehyd je přibližně poloviční a aceton prakticky není hydratovaný.

Formaldehyd (formaldehyd) má schopnost srážet bílkoviny. jeho 40% vodní roztok, volala formalín, používá se v lékařství jako dezinfekční a konzervační prostředek anatomických přípravků.

Trichloroctový aldehyd (chloral) je plně hydratovaný. Trichlormethylová skupina přitahující elektrony stabilizuje chloralhydrát natolik, že tato krystalická látka odštěpuje vodu až při destilaci za přítomnosti dehydratujících látek - kyseliny sírové apod.

V srdci farmakologického účinku CC1 chloralhydrátu s CH(OH)2 spočívá specifický účinek aldehydové skupiny na tělo, který určuje dezinfekční vlastnosti. Atomy halogenu zesilují její působení a hydratace karbonylové skupiny snižuje toxicitu látky jako celku.

Adice aminů a jejich derivátů. Aminy a další sloučeniny obsahující dusík obecného vzorce NH 2 X (X = R, NHR) reagují s aldehydy a ketony ve dvou krocích. Nejprve se vytvoří nukleofilní adiční produkty, které pak vlivem nestability odštěpí vodu. V tomto ohledu je tento proces obecně klasifikován jako reakce příloha-odpojení.

V případě primárních aminů substituované iminy(také zvaný Schiffovy základny).

Iminy jsou meziprodukty v mnoha enzymatických procesech. Příprava iminů probíhá tvorbou aminoalkoholů, které jsou relativně stabilní např. při reakci formaldehydu s α-aminokyselinami (viz 12.1.4).

Iminy jsou meziprodukty při výrobě aminů z aldehydů a ketonů redukční aminace. Tento obecným způsobem spočívá v obnovení směsi karbonylové sloučeniny s amoniakem (nebo aminem). Proces probíhá podle schématu adice-štěpení za vzniku iminu, který se následně redukuje na amin.

Když aldehydy a ketony reagují s deriváty hydrazinu, hydrazony. Tato reakce může být použita k izolaci aldehydů a ketonů ze směsí a jejich chromatografické identifikaci.

Schiffovy báze a další podobné sloučeniny se snadno hydrolyzují vodnými roztoky minerálních kyselin za vzniku výchozích produktů.

Ve většině případů vyžadují reakce aldehydů a ketonů s dusíkatými bázemi kyselou katalýzu, která urychluje dehydrataci adičního produktu. Pokud je však kyselost média příliš zvýšena, pak se reakce zpomalí v důsledku přeměny dusíkaté báze na nereaktivní konjugovanou kyselinu XNH 3+.

polymerační reakce. Tyto reakce jsou charakteristické hlavně pro aldehydy. Při zahřívání s minerálními kyselinami se aldehydové polymery rozkládají na výchozí produkty.

Na tvorbu polymerů lze nahlížet jako na výsledek nukleofilního útoku atomem kyslíku jedné molekuly aldehydu na karbonylový atom uhlíku jiné molekuly. Takže když formalín stojí, polymer formaldehydu, paraform, se vysráží ve formě bílé sraženiny.

5.4. Kondenzační reakce

Přítomnost centra CH-kyseliny v molekule aldehydu nebo ketonu vede k tomu, že atomy α-vodíku těchto karbonylových sloučenin mají určitou pohyblivost protonů. Působením zásad mohou být takové protony odštěpeny za vzniku odpovídajících karbanionů. Karbanionty hrají roli nukleofilů vzhledem ke karbonylovému substrátu. To umožňuje provádět reakce, při kterých se jedna molekula jako nukleofil přidá ke karbonylové skupině jiné molekuly neutrální karbonylové sloučeniny. Takové procesy se označují jako kondenzační reakce.

Kondenzace je reakce, která vede ke vzniku nové vazby uhlík-uhlík a ze dvou nebo více relativně jednoduchých molekul vzniká nová, složitější molekula.

Takže v alkalickém prostředí tvoří dvě molekuly acetaldehydu hydroxyaldehyd s dvojnásobným počtem atomů uhlíku.

Produkt reakce obsahující hydroxylové a aldehydové skupiny se nazývá aldol(ze slov ald záštita a alkohol ol), a samotná reakce se nazývá aldolová kondenzace, nebo přídavek aldolu.

Aldolový kondenzační mechanismus. Působením báze v karbonylové sloučenině dochází k odštěpení protonu z polohy α a vzniku karbanionu (I), ve kterém dochází k delokalizaci záporného náboje za účasti karbonylové skupiny.

Anion (I) je silný nukleofil (zobrazený barevně v dalším kroku mechanismu), který se váže na druhou (neionizovanou) molekulu karbonylové sloučeniny. Výsledkem této interakce je nový C-C připojení a vytvoří se meziproduktový alkoxidový ion (II). Ve vodném prostředí se tento anion stabilizuje odštěpením protonu z molekuly vody a přemění se na konečný produkt, aldol.

Aldolová adiční reakce je ukázána s použitím propanalu jako příkladu (molekula, která se přidá ke skupině C=O jiné molekuly, je zvýrazněna barevně); podobná reakce je ukázána s použitím acetonu jako příkladu.

Kondenzační produkt, aldol, je schopen odštěpit vodu za vzniku a,p-nenasycené karbonylové sloučeniny. To se obvykle děje při zvýšených teplotách. V tomto případě se nazývá reakce jako celek krotonová kondenzace.

Kondenzační reakce mohou také probíhat ve smíšené verzi, za použití různých karbonylových sloučenin a jedna z nich nemusí obsahovat centrum CH-kyseliny, jako je formaldehyd a benzaldehyd v následujících reakcích:

Aldolová kondenzace je vratná reakce; se nazývá obrácený proces štěpení aldolu(nebo retroaldolová reakce). Obě reakce probíhají v mnoha biochemických procesech.

5.5. Regenerace a oxidace

Zotaveníaldehydů a ketonů se provádí za použití komplexních hydridů kovů LiAlH4, NaBH4. Reakce zahrnuje nukleofilní útok na karbonylový uhlík hydridovým iontem.

Po následné hydrolýze výsledného alkoholátu se získá primární nebo sekundární alkohol.

Oxidacealdehydů na karboxylové kyseliny se provádí za působení většiny oxidačních činidel, včetně vzdušného kyslíku. Ketony za mírných podmínek neoxidují.

Oxid stříbrný ve formě komplexu amoniaku 2 OH (Tollensovo činidlo) oxiduje aldehydy na karboxylové kyseliny, přičemž se uvolňuje kovové stříbro. Odtud název – reakce "Stříbrné zrcadlo"

Aldehydy se také snadno oxidují hydroxidem měďnatým v alkalickém prostředí.

Obě tyto reakce se často používají jako kvalitativní pro detekci aldehydové skupiny, i když nejsou specifické pro aldehydy: například vícemocné fenoly, aminofenoly, aromatické aminy, hydroxyketony a další snadno oxidovatelné sloučeniny podléhají oxidaci indikovaná činidla.