T Omsk Università Statale
Dipartimento chimica organica
Aldeidi e chetoni

Aldeidi e chetoni differiscono in presenza di un gruppo carbonile > C=O.

Il gruppo carbonile è polarizzato nel legame CO:

Aldeidi e chetoni possono essere considerati derivati alcani, che hanno uno di metile (-CH 3) o gruppi metilenici ( -CH 2 - ) è sostituito da un gruppo carbonile:

I chetoni hanno due radicali alchilici come sostituenti sul gruppo carbonile, mentre le aldeidi hanno un sostituente. b- un gruppo alchilico, l'altro è un idrogeno. Questa differenza porta a differenze significative in proprietà chimiche (centimetro. sotto).

Nomenclatura

NomenclaturaIUPAC

Quando si nominano aldeidi e chetoni, secondo le regole della nomenclatura IUPAC, viene selezionata la catena di carbonio più lunga, che include un gruppo carbonile. La numerazione degli atomi di carbonio in questa catena viene eseguita dal bordo in cui il gruppo carbonile è più vicino e quando si forma il nome al nome dell'idrocarburo corrispondente al numero di atomi di carbonio nella catena principale (1-metano, 2- etano, 3-propano, 4-butano, 5-pentano, ecc.) si aggiunge la desinenza -un eh (per le aldeidi) o -lui per chetoni.

La posizione del gruppo carbonile sui chetoni è indicata da un trattino se sono possibili più isomeri. La posizione del gruppo carbonilico delle aldeidi non è indicata da un numero, poiché in tutti i casi è al primo numero:

Nomenclatura razionale

I chetoni prendono spesso il nome da radicali collegati attraverso un gruppo carbonile, con l'aggiunta della parola chetone. Ad esempio, esanone-3 o metiletile chetone , acetone o dimetile cheto n.

Le aldeidi possono essere denominate come derivati etanale o acetaldeide:

Altro nome e - trimetiletanale.

Proprietà chimiche dei composti carbonilici

Tutte le reazioni dei composti carbonilici possono essere suddivise in gruppi:

Reazioni al gruppo carbonile (aggiunta)

Reazioni sullo scheletro di carbonio

Reazioni di ossidazione

Reazioni di recupero

Reazioni di addizione al gruppo carbonile (addizione di reagenti nucleofili)

1. collegamento idrico

Il risultato gem-diol instabile e l'equilibrio in questa reazione è fortemente spostato a sinistra. Le eccezioni sono aldeidi e chetoni con gruppi di ritiro di elettroni, ad esempio, cloralio o esafluoroacetone, che esistono nell'ambiente acquatico nella forma gem-diol:

2. aggiunta di bisolfito

L'attaccamento passa attraverso l'atomo di zolfo più nucleofilo, non l'ossigeno, sebbene abbia una carica negativa. Si formano i derivati acidi alcansolfonici(sale acido alcossisolfonico).

Il risultato addotti insolubile in soluzione satura di bisolfito di sodio o in alcoli e precipita come cristalli. Quindi è possibile separare i composti carbonilici da una miscela con alcoli. Il composto carbonilico viene isolato in forma libera da addotto se trattata con acido.

Quando reagiscono con i chetoni, i bisolfiti si aggiungono solo a metilchetoni CH 3 -CO-R.

3. aggiunta di cianuri

La reazione è catalizzata da cianuro di potassio o sodio. Il risultato ossinitrili(o cianoidrine) può essere idrolizzato prima ossicarbossilico acidi:

4. aggiunta di alcoli

Quando viene aggiunta la prima molecola di alcol, emiacetali. La reazione è catalizzata da acidi o basi:

L'aggiunta di una seconda molecola di alcol porta alla formazione acetali. Formazione scolastica acetali catalizzato solo in ambiente acido:

Acetalistabili in ambienti neutri e alcalini, quindi possono essere utilizzati per la protezione temporanea di gruppi aldeidici. Acetali largo Comune in natura.

5. collegamento dei reagenti Grignardo

Interazione di composti organometallici del tipo R-Mg-X(reagenti Grignardo), dove X \u003d alogeno, con gruppi carbonilici (addizione nucleofila a legame multiplo DA=O):

Interazione formaldeide, aldeidi, chetoni e - porta rispettivamente ad alcoli primari, secondari e terziari.

Gli alcoli terziari sono ottenuti dai chetoni. Sì, da metil etil chetone(butanone-2) si ottiene 2-metilbutanolo-2. Le aldeidi in una reazione simile danno alcoli secondari. Da propionico aldeide ( propanale) risulta butanolo-2:

Gli alcoli primari sono formati dalla formaldeide. Quando interagiscono con i reagenti Grignardo Insieme a alogenuri acidi gli acidi carbossilici e gli esteri formano alcoli terziari, che hanno due sostituenti alchilici identici. Questo consuma due moli del reagente Grignardo:

6. Aggiunta di ammoniaca e ammine

Le ammine primarie si aggiungono alle aldeidi e ai chetoni per formareimmine (motivi Schiff :

Dà una reazione simile di ammine secondarie con composti carbonilici emina :

L'idrazina e i suoi derivati ​​possono anche interagire con la formazione di composti carbonilici idrazoni:

Idrossilammine aggiungere ad aldeidi e chetoni per formare aldossime e chetossime:

7. Aldol-crotonico condensazione

La condensazione può verificarsi sia in ambienti acidi che alcalini.

Condensazione catalizzata da acido

entrare in condensazione enolo e protonato gruppo carbonile della seconda molecola del composto:

condensazione catalizzata da base

Formazione scolastica ione enolare, generare carbone, procede secondo lo schema:

Ulteriore carbone si attacca al gruppo carbonile della seconda molecola e procede C-alchilazione, A differenza di termodinamicamente svantaggioso O- alchilazione:

L'emergente alcool aldeidico (aldo) perde facilmente acqua in presenza di quantità catalitiche di basi o acidi, nonché con un leggero riscaldamento, con la formazione di a, b - composto carbonilico insaturo, questo completa la reazione di condensazione (R, X \u003d alchile o H):

Così, nella reazione di Aldoln di- condensazione del croton (incluso autocondensazione) possono entrare sia aldeidi che chetoni avendo carbonio alfa atomi di idrogeno. Nel caso dei chetoni la posizione di equilibrio è sfavorevole alla formazione dei prodotti, effettuando invece la reazione in condizioni speciali(es. evitando il contatto del prodotto con un catalizzatore basico) si possono ottenere rese sostanziali. Le reazioni crociate tra aldeidi e chetoni non sono di uso di laboratorio perché si formano difficile da separare una miscela di quattro prodotti e non reagito composti originali. Più spesso, a scopo sintetico, si effettua una reazione tra due composti carbonilici, uno dei quali è fonte di carbanioni ( componente metilenico ), e l'altro serve componente carbonilica (Non avendo carbonio alfa atomi di idrogeno). Solitamente, come componente carbonilico si utilizzano formaldeide, aldeidi aromatiche, esteri degli acidi carbonico, ossalico e formico. Come componente di metilene, vengono utilizzati, tra l'altro, Acidi C-H e anche derivati ​​di idrocarburi acetilenici con triplo legame terminale.

8. Reazione di Cannizzaro

Aldeidi che non hanno carbonio alfa gli atomi di idrogeno, quando riscaldati con basi forti, entrano in una reazione di ossidoriduzione, quando una delle molecole viene ridotta ad alcol a causa dell'ossidazione della seconda molecola ad acido carbossilico. Tali reazioni sono chiamate Reazioni di Cannizzaro, e procedere secondo lo schema:

Sono anche note reazioni di riduzione dell'ossidazione intramolecolare:

Con un particolare tipo di ossidazione-riduzione intramolecolare è benzile riarrangiamento :

Reazioni sullo scheletro carbonioso di aldeidi e chetoni

Le reazioni che interessano lo scheletro di carbonio includono:

Tautomerismo cheto-enolico di aldeidi e chetoni;

Alogenazione (reazione aloformica e sostituzione di atomi di idrogeno a - carbonio)

1. Tautomerismo cheto-enolico

I composti carbonilici possono coesistere in due forme: chetone ed enolo:

La trasformazione di aldeidi e chetoni in enoli (alcoli insaturi) avviene sia spontaneamente che per catalisi da parte di acidi e basi. Sebbene le forme enoliche siano presenti nelle aldeidi e nei chetoni in concentrazioni insignificanti, svolgono un ruolo significativo nella loro reattività. Attraverso la formazione di enoli, si verificano una serie di importanti reazioni di aldeidi e chetoni. Consideriamo i meccanismi di transizione delle forme chetoniche agli enoli che si verificano sotto l'azione catalitica di acidi e basi.

Enolizzazione catalizzato da acido

La formazione di enoli può essere catalizzata con acido secondo lo schema seguente (R"=alchile o H):

La reazione inizia con la protonazione dell'atomo di ossigeno del gruppo carbonile e termina con l'eliminazione di un protone già da carbonio alfa atomo. Quindi, formalmente, il protone svolge il ruolo di catalizzatore.

Enolizzazione , catalizzato base

La formazione dello ione enolato procede secondo lo schema:

Nella formazione degli enoli durante la catalisi delle basi, l'acidità degli atomi di idrogeno alfa-carbonio gioca un ruolo importante. La loro maggiore acidità è associata alla stretta vicinanza al gruppo carbonile e al suo effetto induttivo negativo, che ritira gli elettroni. Collegamenti S-N e facilitando così l'eliminazione di un protone. In altre parole, l'eliminazione del protone è facilitata perché il carbanione risultante è stabilizzato dalla delocalizzazione della carica negativa sul gruppo carbonile.

Gli alogeni vengono aggiunti agli enoli formati al legame multiplo C=C. Solo a differenza degli alcheni, dove tale aggiunta è completata dal completo legame dell'alogeno, nelle aldeidi e nei chetoni viene aggiunto un solo atomo di alogeno (al carbonio adiacente al gruppo carbonile). Il secondo atomo di alogeno (sul gruppo carbonile) non si attacca e la reazione termina con l'eliminazione di un protone e la rigenerazione del gruppo carbonile:

In un ambiente acido, la reazione si ferma qui. La sostituzione del secondo atomo di idrogeno con un alogeno non avviene. Ma in un mezzo alcalino si verifica una rapida reazione di sostituzione del secondo e una reazione ancora più rapida di sostituzione del terzo atomo di carbonio con un alogeno (un aumento del numero di atomi di alogeno al carbonio aumenta notevolmente l'acidità dei suoi idrogeni):

Alla fine, tutti e tre gli atomi di idrogeno vengono sostituiti da alogeni, seguiti dall'eliminazione del gruppo CX 3 come anione, seguito da scambio protonico immediato:

Di conseguenza, a trialometano, chiamato aloformio (iodoformio CHJ 3, bromoformio CHBr 3, cloroformio CHCl 3) e un anione di un acido carbossilico. E il processo stesso è chiamato reazione aloforme. Eventuali metilchetoni sono soggetti alla reazione dell'aloformio. Gli aloformi precipitano come precipitato colorato (iodoformio giallo), hanno un odore specifico e possono fungere da reazione qualitativa alla presenza di metilchetoni. La reazione dell'aloformio è data anche dagli alcoli, la cui ossidazione può formare metilchetoni (ad esempio isopropanolo). L'ossidazione viene effettuata da una quantità eccessiva di alogeno.

Ossidazione di aldeidi e chetoni

Le aldeidi si ossidano facilmente negli acidi corrispondenti:

I chetoni si ossidano con difficoltà, in condizioni difficili. L'ossidazione è accompagnata dalla rottura del legame CC in prossimità del gruppo carbonile. Il risultato è un insieme di prodotti di ossidazione - acidi carbossilici con diverse lunghezze della catena del carbonio:

Metodi ricevere

1. Ossidazione primario alcoli si ottengono aldeidi e alcoli secondari danno chetoni:

L'ossidazione può essere effettuata con metodi "a secco" e "a umido". Il primo è quello di far passare il vapore di alcol attraverso un riscaldatore a 300-350 DA ossido di rame CuO. Il metodo "bagnato" è l'ossidazione degli alcoli con una soluzione acidificata di potassio o bicromato di sodio:

Quando viene ossidata con il metodo "bagnato", l'aldeide risultante deve essere distillata dalla sfera di reazione, altrimenti viene facilmente ossidata ulteriormente, ad acido carbossilico:

2. Aldeidi e chetoni ottenuto con idrolisi gemma-dialoalcani

Innanzitutto, due atomi di alogeno vengono sostituiti da gruppi ossidrile. Ma instabile gem-diol rapidamente riorganizzarsi in composti carbonilici con l'eliminazione di una molecola d'acqua:

3. Ozonolisi alcheni

porta alla formazione di miscele di aldeidi e chetoni, a seconda della struttura dell'iniziale alchene:

Nella prima fase dell'ozonizzazione si ottiene l'ozonuro, sulla cui decomposizione con acqua si formano composti carbonilici e perossido di idrogeno. Per evitare che il perossido provochi un'ulteriore ossidazione delle aldeidi, durante la decomposizione degli ozonidi viene aggiunta polvere di zinco all'acqua. L'ozonizzazione degli alcheni è finalizzata non tanto alla sintesi di aldeidi e chetoni quanto a determinare la posizione del legame multiplo:

4. Aggiunta di acqua agli alchini

L'aggiunta di acqua a triplo legame in presenza di sali di mercurio porta, nel caso dell'acetilene, all'acetaldeide, e nel caso degli acetileni sostituiti, ai chetoni. Acquaunisce secondo la regola di Markovnikov:

La struttura di aldeidi e chetoni

Aldeidi- sostanze organiche le cui molecole contengono gruppo carbonile:

legato ad un atomo di idrogeno e ad un radicale idrocarburico. La formula generale per le aldeidi è:

Nell'aldeide più semplice, il ruolo del radicale idrocarburico è svolto da un altro atomo di idrogeno:

Formaldeide

Il gruppo carbonile attaccato all'atomo di idrogeno viene spesso chiamato aldeide:

I chetoni sono sostanze organiche nelle cui molecole il gruppo carbonile è legato a due radicali idrocarburici. Ovviamente, la formula generale per i chetoni è:

Viene chiamato il gruppo carbonilico dei chetoni gruppo cheto.

Nel chetone più semplice, l'acetone, il gruppo carbonile è legato a due radicali metilici:

Nomenclatura e isomeria di aldeidi e chetoni

A seconda della struttura del radicale idrocarburico associato al gruppo aldeidico, ci sono aldeidi sature, insature, aromatiche, eterocicliche e altre:

Secondo la nomenclatura IUPAC, i nomi delle aldeidi sono formati dal nome di un alcano con lo stesso numero di atomi di carbonio della molecola utilizzando il suffisso -al. Per esempio:

numerazione gli atomi di carbonio della catena principale partono dall'atomo di carbonio del gruppo aldeidico. Pertanto, il gruppo aldeidico si trova sempre al primo atomo di carbonio e non è necessario indicarne la posizione.

Insieme alla nomenclatura sistematica, vengono utilizzati anche nomi banali di aldeidi ampiamente utilizzate. Questi nomi sono solitamente derivati ​​dai nomi degli acidi carbossilici corrispondenti alle aldeidi.

Per il titolo chetoni secondo la nomenclatura sistematica, il gruppo cheto è indicato dal suffisso -lui e un numero che indica il numero dell'atomo di carbonio del gruppo carbonile (la numerazione dovrebbe iniziare dall'estremità della catena più vicina al gruppo cheto).

Per esempio:

Per aldeidiè caratteristico solo un tipo di isomeria strutturale - isomeria dello scheletro di carbonio, che è possibile con butanal, e per chetoni- anche isomeria della posizione carbonilica. Inoltre, sono anche caratterizzati isomeria interclasse(propanale e propanone).

Proprietà fisiche di aldeidi e chetoni

In una molecola di aldeide o chetone, a causa della maggiore elettronegatività dell'atomo di ossigeno rispetto all'atomo di carbonio, il legame C=O è altamente polarizzato a causa dello spostamento della densità elettronica del legame π in ossigeno:

Aldeidi e chetoni sostanze polari con densità elettronica in eccesso sull'atomo di ossigeno. I membri inferiori della serie di aldeidi e chetoni (formaldeide, acetaldeide, acetone) sono infinitamente solubili in acqua. I loro punti di ebollizione sono inferiori a quelli degli alcoli corrispondenti. Ciò è dovuto al fatto che nelle molecole di aldeidi e chetoni, a differenza degli alcoli, non ci sono atomi di idrogeno mobili e non formano associati a causa di legami idrogeno.

Le aldeidi inferiori hanno un odore pungente; le aldeidi contenenti da quattro a sei atomi di carbonio nella catena hanno un odore sgradevole; aldeidi e chetoni superiori hanno odori floreali e sono usati in profumeria.

La presenza di un gruppo aldeidico in una molecola determina le proprietà caratteristiche delle aldeidi.

reazioni di recupero.

1. Aggiunta di idrogeno alle molecole di aldeide si verifica al doppio legame nel gruppo carbonile:

Il prodotto dell'idrogenazione delle aldeidi sono alcoli primari, i chetoni sono alcoli secondari.

Quindi, quando l'acetaldeide viene idrogenata su un catalizzatore di nichel, si forma alcol etilico e quando l'acetone viene idrogenato, si forma il propanolo-2.

2. Idrogenazione delle aldeidi- reazione di riduzione, in cui diminuisce il grado di ossidazione dell'atomo di carbonio compreso nel gruppo carbonile.

Reazioni di ossidazione.

Le aldeidi non solo possono essere ridotte, ma anche ossidate. Quando ossidate, le aldeidi formano acidi carbossilici. Schematicamente, questo processo può essere rappresentato come segue:

1. Ossidazione da ossigeno atmosferico. Ad esempio, l'acido propionico è formato dalla propionaldeide (propanale):

2. Ossidazione con agenti ossidanti deboli(soluzione ammoniacale di ossido d'argento). In una forma semplificata, questo processo può essere espresso dall'equazione di reazione:

Per esempio:

Più precisamente, questo processo è riflesso dalle equazioni:

Se la superficie del recipiente in cui si svolge la reazione è stata precedentemente sgrassata, l'argento formato durante la reazione la copre con una pellicola anche sottile. Pertanto, questa reazione è chiamata reazione "specchio d'argento". È ampiamente usato per realizzare specchi, decorazioni argentate e decorazioni natalizie.

3. Ossidazione con idrossido di rame (II) appena precipitato. Ossidando l'aldeide, Cu 2+ viene ridotto a Cu + . L'idrossido di rame (I) CuOH formatosi durante la reazione si decompone immediatamente in ossido di rame rosso (I) e acqua.

Questa reazione, come la reazione specchio d'argento”, è usato per rilevare le aldeidi.

I chetoni non vengono ossidati né dall'ossigeno atmosferico né da un agente ossidante così debole come una soluzione di ammoniaca di ossido d'argento.

Proprietà chimiche di aldeidi e acidi - abstract

Rappresentanti individuali delle aldeidi e loro significato

Formaldeide(metanal, aldeide formica HCHO) è un gas incolore dall'odore pungente e con un punto di ebollizione di -21°C, si dissolverà facilmente in acqua. La formaldeide è velenosa! Una soluzione di formaldeide in acqua (40%) è chiamata formalina e viene utilizzata per la disinfezione di formaldeide e acetico. A agricoltura la formalina è usata per condire i semi, nell'industria della pelle - per la lavorazione della pelle. La formaldeide è usata per fare urotropina- sostanza medicinale. A volte compressa sotto forma di bricchette, l'urotropina viene utilizzata come combustibile (alcool secco). Una grande quantità di formaldeide viene consumata nella produzione di resine fenolo-formaldeide e alcune altre sostanze.

Aldeide acetica(etanale, acetaldeide CH 3 CHO) - un liquido con un odore acuto e sgradevole e un punto di ebollizione di 21 ° C, ci dissolveremo bene in acqua. L'acido acetico e una serie di altre sostanze si ottengono dall'acetaldeide su scala industriale, viene utilizzato per la produzione di varie materie plastiche e fibre di acetato. L'aldeide acetica è velenosa!

Un gruppo di atomi -

chiamato gruppo carbossilico, o carbossile.

Gli acidi organici contenenti un gruppo carbossilico nella molecola sono monobasico.

La formula generale per questi acidi è RCOOH, ad esempio:

Si chiamano acidi carbossilici contenenti due gruppi carbossilici dibasico. Questi includono, ad esempio, gli acidi ossalico e succinico:

Ci sono anche polibasico acidi carbossilici contenenti più di due gruppi carbossilici. Questi includono, ad esempio, acido citrico tribasico:

A seconda della natura del radicale idrocarburico, gli acidi carbossilici sono suddivisi in marginale, insaturo, aromatico.

limitante, o saturi, gli acidi carbossilici sono, ad esempio, acido propanoico (propionico):

o già a noi familiare acido succinico.

Ovviamente, gli acidi carbossilici saturi non contengono legami π nel radicale idrocarburico.

Nelle molecole di acidi carbossilici insaturi, il gruppo carbossilico è legato a un radicale idrocarburico insaturo e insaturo, ad esempio in molecole acriliche (propene)

CH 2 \u003d CH-COOH

o oleico

CH 3 -(CH 2) 7 -CH \u003d CH-(CH 2) 7 -COOH

e altri acidi.

Come si può vedere dalla formula dell'acido benzoico, lo è aromatico, poiché contiene un anello aromatico (benzene) nella molecola:

Il nome di un acido carbossilico è formato dal nome del corrispondente alcano (un alcano con lo stesso numero di atomi di carbonio nella molecola) con l'aggiunta del suffisso -ov— , fine -e io e parole acido. Numerazione degli atomi di carbonio inizia con un gruppo carbossilico. Per esempio:

Il numero di gruppi carbossilici è indicato nel nome da prefissi di-, tri-, tetra-:

Molti acidi hanno anche storicamente sviluppato, o nomi banali.

La composizione degli acidi carbossilici monobasici limitanti sarà espressa dalla formula generale C n H 2 n O 2, o C n H 2n+1 COOH, o RCOOH.

Proprietà fisiche degli acidi carbossilici

Gli acidi inferiori, cioè gli acidi con un peso molecolare relativamente piccolo, contenenti fino a quattro atomi di carbonio in una molecola, sono liquidi con un caratteristico odore pungente (ad esempio l'odore dell'acido acetico). Gli acidi contenenti da 4 a 9 atomi di carbonio sono liquidi oleosi viscosi con odore sgradevole; contenente più di 9 atomi di carbonio in una molecola - solidi che non si dissolvono in acqua. I punti di ebollizione degli acidi carbossilici monobasici limitanti aumentano con l'aumento del numero di atomi di carbonio nella molecola e, di conseguenza, con l'aumento del peso molecolare relativo. Quindi, il punto di ebollizione dell'acido formico è 100,8 ° C, acido acetico - 118 ° C, acido propionico - 141 ° C.

L'acido carbossilico più semplice, HCOOH formico, avente un piccolo peso molecolare relativo (M r (HCOOH) = 46), in condizioni normali è un liquido con un punto di ebollizione di 100,8 °C. Allo stesso tempo, il butano (M r (C 4 H 10) \u003d 58) è gassoso nelle stesse condizioni e ha un punto di ebollizione di -0,5 ° C. Questa discrepanza tra punti di ebollizione e pesi molecolari relativi è spiegata da formazione di dimeri di acidi carbossilici in cui due molecole di acido sono legate a due legami di idrogeno:

La presenza di legami idrogeno diventa chiara quando si considera la struttura delle molecole di acido carbossilico.

Le molecole di acidi carbossilici monobasici saturi contengono un gruppo polare di atomi - carbossile

E praticamente radicale idrocarburico non polare. Il gruppo carbossilico viene attratto dalle molecole d'acqua, formando con esse legami idrogeno:

Gli acidi formico e acetico sono infinitamente solubili in acqua. Ovviamente, con un aumento del numero di atomi nel radicale idrocarburico, la solubilità degli acidi carbossilici diminuisce.

Proprietà chimiche degli acidi carbossilici

Le proprietà generali caratteristiche della classe degli acidi (sia organici che inorganici) sono dovute alla presenza nelle molecole di un gruppo ossidrile contenente un forte legame polare tra atomi di idrogeno e di ossigeno. Consideriamo queste proprietà usando l'esempio degli acidi organici idrosolubili.

1. Dissociazione con la formazione di cationi idrogeno e anioni del residuo acido:

Più precisamente, questo processo è descritto da un'equazione che tiene conto della partecipazione delle molecole d'acqua in esso:

L'equilibrio di dissociazione degli acidi carbossilici è spostato a sinistra; la stragrande maggioranza di loro sono elettroliti deboli. Tuttavia, il sapore aspro, ad esempio, degli acidi acetico e formico è dovuto alla dissociazione in cationi idrogeno e anioni dei residui acidi.

Ovviamente la presenza di idrogeno “acido”, cioè l'idrogeno del gruppo carbossilico, nelle molecole degli acidi carbossilici determina anche altre proprietà caratteristiche.

2. Interazione con i metalli in piedi nella serie elettrochimica di tensioni fino all'idrogeno:

Quindi, il ferro riduce l'idrogeno dall'acido acetico:

3. Interazione con ossidi basici con la formazione di sale e acqua:

4. Interazione con idrossidi metallici con formazione di sale e acqua (reazione di neutralizzazione):

5. Interazione con sali di acidi più deboli con la formazione di quest'ultimo. Pertanto, l'acido acetico sostituisce l'acido stearico dallo stearato di sodio e l'acido carbonico dal carbonato di potassio:

6. Interazione degli acidi carbossilici con gli alcoli con la formazione di esteri - la reazione di esterificazione (una delle reazioni più importanti caratteristiche degli acidi carbossilici):

L'interazione degli acidi carbossilici con gli alcoli è catalizzata dai cationi idrogeno.

La reazione di esterificazione è reversibile. L'equilibrio si sposta verso la formazione di esteri in presenza di agenti disidratanti e quando l'estere viene rimosso dalla miscela di reazione.

Nella reazione di esterificazione inversa, che è chiamata idrolisi dell'estere (reazione di un estere con l'acqua), si formano un acido e un alcol:

Ovviamente anche gli alcoli polivalenti, ad esempio il glicerolo, possono reagire con gli acidi carbossilici, cioè entrare in una reazione di esterificazione:

Tutti gli acidi carbossilici (tranne il formico), insieme a un gruppo carbossilico, contengono un residuo idrocarburico nelle loro molecole. Naturalmente, ciò non può che influire sulle proprietà degli acidi, che sono determinate dalla natura del residuo idrocarburico.

7. Reazioni di addizione di legami multipli- vi entrano acidi carbossilici insaturi. Ad esempio, la reazione di addizione di idrogeno è idrogenazione. Per un acido contenente un legame n nel radicale, l'equazione può essere scritta in forma generale:

Quindi, quando l'acido oleico viene idrogenato, si forma acido stearico saturo:

Gli acidi carbossilici insaturi, come altri composti insaturi, aggiungono alogeni al doppio legame. Ad esempio, l'acido acrilico decolora l'acqua di bromo:

8. Reazioni di sostituzione (con alogeni)- gli acidi carbossilici saturi sono in grado di penetrarvi. Ad esempio, facendo reagire l'acido acetico con il cloro, si possono ottenere vari derivati ​​del cloro degli acidi:

Proprietà chimiche degli acidi carbossilici - compendio

Singoli rappresentanti degli acidi carbossilici e loro significato

Acido formico (metano) HCOOH- liquido con odore pungente e punto di ebollizione di 100,8°C, altamente solubile in acqua.

L'acido formico è velenoso e provoca ustioni se viene a contatto con la pelle! Il liquido urticante secreto dalle formiche contiene questo acido.

L'acido formico ha proprietà disinfettanti e trova quindi la sua applicazione nell'industria alimentare, della pelletteria, farmaceutica e medica. È usato nella tintura di tessuti e carta.

Acido acetico (etanoico) CH 3 COOH- un liquido incolore dal caratteristico odore pungente, miscibile con acqua in qualsiasi proporzione. Le soluzioni acquose di acido acetico sono in vendita con il nome di aceto (soluzione al 3-5%) e essenza di aceto (soluzione al 70-80%) e sono ampiamente utilizzate nell'industria alimentare. L'acido acetico è un buon solvente per molti materia organica e quindi viene utilizzato in tintoria, nell'industria della pelle, nell'industria delle pitture e vernici. Inoltre, l'acido acetico è una materia prima per la produzione di molti composti organici tecnicamente importanti: ad esempio, viene utilizzato per ottenere sostanze utilizzate per il controllo delle erbe infestanti - erbicidi. L'acido acetico è il componente principale dell'aceto di vino, il cui odore caratteristico è dovuto ad esso. È un prodotto dell'ossidazione dell'etanolo e da esso si forma quando il vino viene conservato nell'aria.

I rappresentanti più importanti degli acidi monobasici più limitanti sono acido palmitico C 15 H 31 COOH e acido stearico C 17 H 35 COOH. A differenza degli acidi inferiori, queste sostanze sono solide, poco solubili in acqua.

Tuttavia, i loro sali - stearati e palmitati - sono altamente solubili e hanno un effetto detergente, motivo per cui vengono chiamati anche saponi. È chiaro che queste sostanze sono prodotte su larga scala.

Da acidi carbossilici superiori insaturi valore più alto Esso ha Acido oleico C 17 H 33 COOH o CH 3 - (CH 2) 7 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 COOH. È un liquido simile all'olio senza sapore o odore. I suoi sali sono ampiamente utilizzati nella tecnologia.

Il rappresentante più semplice degli acidi carbossilici dibasici è acido ossalico (etanodioico). HOOC-COOH, i cui sali si trovano in molte piante, come l'acetosa e l'oxalis. L'acido ossalico è una sostanza cristallina incolore, altamente solubile in acqua. Trova impiego nella lucidatura dei metalli, nell'industria della lavorazione del legno e della pelle.

Materiale di riferimento per il superamento della prova:

tavola periodica

Tabella di solubilità

Il primo gruppo di proprietà sono le reazioni di addizione. Nel gruppo carbonile, tra carbonio e ossigeno, c'è un doppio legame, che, come ricorderete, consiste in un legame sigma e un legame pi. Inoltre le reazioni, il legame pi si rompe e si formano due legami sigma, uno con carbonio e l'altro con ossigeno. Il carbonio ha una carica positiva parziale e l'ossigeno ha una carica negativa parziale. Pertanto, una particella carica negativa del reagente, un anione, è attaccata al carbonio e una parte della molecola caricata positivamente è attaccata all'ossigeno.

Primo idrogenazione delle proprietà, aggiunta di idrogeno.

La reazione avviene quando riscaldato. Viene utilizzato il catalizzatore di idrogenazione a voi già noto, il nichel. Gli alcoli primari sono ottenuti dalle aldeidi, gli alcoli secondari dai chetoni.

Negli alcoli secondari, il gruppo idrossido è legato a un atomo di carbonio secondario.

Secondo proprietà idratazione, aggiunta di acqua. Questa reazione è possibile solo per formaldeide e acetaldeide. I chetoni non reagiscono affatto con l'acqua.

Tutte le reazioni di addizione procedono in modo tale che più vada a meno e meno a più.

Come ricordi dal video sugli alcoli, la presenza di due gruppi idrossido su un atomo è una situazione quasi impossibile, tali sostanze sono estremamente instabili. Quindi, nello specifico, questi due casi di formaldeide idrato e acetaldeide sono possibili, sebbene esistano solo in soluzione.

Non è necessario conoscere le reazioni stesse. Molto probabilmente, la domanda sull'esame può suonare come una constatazione di fatto, ad esempio reagiscono con l'acqua e sono elencate le sostanze. Tra i loro elenchi di cui può essere metanale o etanale.

Terzo aggiunta di proprietà dell'acido cianidrico.

Ancora una volta, più va a meno e meno a più. Si ottengono sostanze chiamate idrossinitrili. Ancora una volta, la reazione stessa non è comune, ma è necessario conoscere questa proprietà.

Il quarto aggiunta di proprietà degli alcoli.

Anche in questo caso, non è necessario conoscere a memoria l'equazione di reazione, è sufficiente comprendere che tale interazione è possibile.

Come al solito nelle reazioni di addizione a un gruppo carbonile, più a meno e meno a più.

Quinto reazione di proprietà con idrosolfito di sodio.

E ancora, la reazione è piuttosto complicata, è improbabile che la impari, ma questa è una delle reazioni qualitative per le aldeidi, perché il sale di sodio risultante precipita. Cioè, infatti, dovresti sapere che le aldeidi reagiscono con l'idrosolfito di sodio, questo sarà sufficiente.

Questo conclude il primo gruppo di reazioni. Il secondo gruppo è la polimerizzazione e le reazioni di policondensazione.

2. Polimerizzazione e policondensazione delle aldeidi

Hai familiarità con la polimerizzazione: gomme di polietilene, butadiene e isoprene, cloruro di polivinile: questi sono i prodotti della combinazione di molte molecole (monomeri) in una grande catena polimerica. Cioè, si ottiene un prodotto. Durante la policondensazione accade la stessa cosa, ma oltre al polimero si ottengono anche prodotti a basso peso molecolare, come l'acqua. Cioè, ci sono due prodotti.

Così, sesto polimerizzazione delle proprietà. I chetoni non entrano in queste reazioni, solo la polimerizzazione della formaldeide è di importanza industriale.

Il legame pi si rompe e si formano due legami sigma con monomeri vicini. Si scopre poliformaldeide, chiamata anche paraform. Molto probabilmente, la domanda sull'esame potrebbe suonare così: le sostanze entrano nella reazione di polimerizzazione. E viene fornito un elenco di sostanze, tra le quali potrebbe esserci la formaldeide.

La settima proprietà è la policondensazione. Ancora una volta: durante la policondensazione, oltre al polimero, si ottiene anche un composto a basso peso molecolare, ad esempio l'acqua. La formaldeide entra in tale reazione con il fenolo. Per chiarezza, scriviamo prima l'equazione con due molecole di fenolo.

Di conseguenza, si ottiene un tale dimero e una molecola d'acqua viene scissa. Ora scriviamo l'equazione di reazione in forma generale.

Il prodotto della policondensazione è la resina fenolo-formaldeide. Lei trova ampia applicazione dagli adesivi e vernici ai componenti in plastica e truciolare.

Ora il terzo gruppo di reazioni di ossidazione delle proprietà.

3. Ossidazione di aldeidi e chetoni

Ottavo reazione in elenco generaleè una reazione qualitativa all'ossidazione del gruppo aldeidico con una soluzione di ammoniaca di ossido d'argento. Reazione a specchio d'argento. Dirò subito che in questa reazione non entrano i chetoni, solo le aldeidi.

Il gruppo aldeidico viene ossidato a un gruppo carbossilico, acido, ma in presenza di ammoniaca, che è una base, si verifica immediatamente una reazione di neutralizzazione e si ottiene un sale, acetato di ammonio. L'argento precipita, rivestendo l'interno del tubo e creando una superficie a specchio. Questa reazione si verifica sempre durante l'esame.

A proposito, la stessa reazione è qualitativa per altre sostanze che hanno un gruppo aldeidico, ad esempio acido formico e suoi sali, oltre al glucosio.

nono la reazione è anche qualitativa per l'ossidazione del gruppo aldeidico con idrossido di rame due appena precipitato. Anche qui noto che i chetoni non entrano in questa reazione.

Visivamente, si osserverà prima la formazione di un precipitato giallo, che poi diventa rosso. In alcuni libri di testo si trovano informazioni che prima si forma solo idrossido di rame, che ha un colore giallo, che poi si decompone in ossido di rame rosso da solo e acqua. Quindi questo non è vero secondo gli ultimi dati, nel processo di precipitazione cambia la dimensione delle particelle di ossido di rame, che alla fine raggiungono dimensioni che si colorano appunto di rosso. L'aldeide viene ossidata nel corrispondente acido carbossilico. La reazione si verifica molto spesso all'esame.

La decima reazione è l'ossidazione delle aldeidi con una soluzione acidificata di permanganato di potassio quando riscaldata.

Si verifica lo scolorimento della soluzione. Il gruppo aldeidico viene ossidato a un gruppo carbossilico, cioè l'aldeide viene ossidata all'acido corrispondente. Per i chetoni, questa reazione non ha alcun significato pratico, poiché si verifica la distruzione della molecola e il risultato è una miscela di prodotti.

È importante notare che l'aldeide formica, la formaldeide, si ossida in anidride carbonica, perché il corrispondente acido formico stesso non è resistente ai forti agenti ossidanti.

Di conseguenza, il carbonio passa dallo stato di ossidazione 0 allo stato di ossidazione +4. Lascia che ti ricordi che il metanolo, di regola, in tali condizioni viene ossidato al massimo in CO 2, saltando lo stadio sia dell'aldeide che dell'acido. Questa caratteristica deve essere ricordata.

Undicesimo combustione per reazione, ossidazione completa. Sia le aldeidi che i chetoni bruciano trasformandosi in anidride carbonica e acqua.

Scriviamo l'equazione di reazione in forma generale.

Secondo la legge di conservazione della massa, dovrebbero esserci tanti atomi a sinistra quanti sono gli atomi a destra. Perché in effetti reazioni chimiche gli atomi non vanno da nessuna parte, ma l'ordine dei legami tra loro cambia semplicemente. Quindi ci saranno tante molecole di anidride carbonica quanti sono gli atomi di carbonio in una molecola di un composto carbonilico, poiché la molecola contiene un atomo di carbonio. Cioè n molecole di CO 2. Ci sarà la metà delle molecole d'acqua degli atomi di idrogeno, cioè 2n / 2, il che significa solo n.

Ci sono lo stesso numero di atomi di ossigeno a sinistra ea destra. A destra, ce ne sono 2n di anidride carbonica, perché ogni molecola ha due atomi di ossigeno, più n di acqua, per un totale di 3n. Sulla sinistra, c'è lo stesso numero di atomi di ossigeno 3n, ma uno degli atomi è nella molecola di aldeide, il che significa che deve essere sottratto dal totale per ottenere il numero di atomi per ossigeno molecolare. Si scopre che gli atomi 3n-1 contengono ossigeno molecolare, il che significa che ci sono 2 volte meno molecole, perché una molecola contiene 2 atomi. Cioè (3n-1)/2 molecole di ossigeno.

Pertanto, abbiamo compilato l'equazione per la combustione dei composti carbonilici in una forma generale.

E infine dodicesimo proprietà relative alle reazioni di sostituzione alogenazione all'atomo di carbonio alfa. Torniamo ancora una volta alla struttura della molecola dell'aldeide. L'ossigeno attira la densità elettronica su se stesso, creando una carica positiva parziale sul carbonio. Il gruppo metilico cerca di compensare questa carica positiva spostando gli elettroni dall'idrogeno ad esso lungo una catena di legami sigma. Il legame carbonio-idrogeno diventa più polare e l'idrogeno si rompe più facilmente quando viene attaccato con un reagente. Questo effetto si osserva solo per l'atomo di carbonio alfa, cioè l'atomo che segue il gruppo aldeidico, indipendentemente dalla lunghezza del radicale idrocarburico.

Pertanto, è possibile ottenere, ad esempio, 2-cloroacetaldeide. È possibile un'ulteriore sostituzione di atomi di idrogeno con tricloroetano.

Aldeidi e chetoni sono derivati ​​di idrocarburi che contengono un gruppo carbonile nelle loro molecole. Le aldeidi differiscono nella struttura dai chetoni nella posizione del gruppo carbonile. o Proprietà fisiche aldeidi e chetoni, così come la loro classificazione e nomenclatura, stiamo parlando in questo articolo.

Proprietà fisiche

A differenza di alcoli e fenoli, aldeidi e chetoni non sono caratterizzati dalla formazione di legami idrogeno, motivo per cui i loro punti di ebollizione e di fusione sono molto più bassi. Quindi, la formaldeide è un gas, l'acetaldeide bolle a una temperatura di 20,8 gradi, mentre il metanolo bolle a una temperatura di 64,7 gradi. Allo stesso modo, il fenolo è una sostanza cristallina e la benzaldeide è un liquido.

La formaldeide è un gas incolore con un odore pungente. I restanti membri della serie delle aldeidi sono liquidi, mentre le aldeidi superiori sono solide. I membri inferiori della serie (formaldeide, acetaldeide) sono solubili in acqua e hanno un odore pungente. Le aldeidi superiori sono altamente solubili nella maggior parte dei solventi organici (alcoli, eteri), le aldeidi C 3 -C 8 hanno un odore molto sgradevole e le aldeidi superiori sono utilizzate in profumeria a causa degli odori floreali.

Riso. 1. Classificazione tabellare di aldeidi e chetoni.

La formula generale per aldeidi e chetoni è la seguente:

• la formula delle aldeidi è R-COH
• la formula dei chetoni è R-CO-R

Classificazione e nomenclatura

Aldeidi e chetoni differiscono per il tipo di catena di carbonio in cui si trova il gruppo carbonile. Considera i composti grassi e aromatici:

• aciclico, limitante. Il primo membro della serie omologa di aldeidi è l'aldeide formica (formaldeide, metanale) - CH 2 \u003d O.

L'aldeide formica è usata come antisettico. Con il suo aiuto viene eseguita la disinfezione dei locali, la medicazione dei semi.

Il secondo membro della serie delle aldeidi è l'acetaldeide (acetaldeide, etanale). È usato come intermedio nella sintesi di acido acetico e alcol etilico da acetilene.

Riso. 2. Formula acetaldeide.

• illimitato. È necessario menzionare un'aldeide così insatura come l'acroleina (propenale). Questa aldeide si forma durante la decomposizione termica del glicerolo e dei grassi, di cui il glicerolo è parte integrante.
• aromatico. Il primo membro della serie omologa delle aldeidi aromatiche è la benzaldeide (benzaldeide). Degna di nota è anche un'aldeide di origine vegetale, come la vanillina (3-metossi-4-idrossibenzaldeide).

Riso. 3. Formula alla vanillina.

I chetoni possono essere puramente aromatici e grassi aromatici. Puramente aromatico è, ad esempio, il difenilchetone (benzofenone). Il grasso aromatico è, ad esempio, il metil-fenilchetone (acetofenone)

Cosa abbiamo imparato?

Alle lezioni di chimica del decimo anno, il compito più importante è studiare aldeidi e chetoni. Nelle aldeidi, l'atomo di carbonio carbonilico è primario, mentre nei chetoni è secondario. Pertanto, nelle aldeidi, il gruppo carbonile è sempre legato a un atomo di idrogeno. Il gruppo aldeidico è più reattivo del gruppo chetonico, specialmente nelle reazioni di ossidazione.

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5.1. caratteristiche generali

Le classi correlate di aldeidi e chetoni contengono un gruppo carbonile funzionale e sono indicate come composti carbonilici. Usano anche il nome comune composti osso, poiché il gruppo = O è chiamato gruppo oxo.

Le aldeidi sono composti in cui il gruppo carbonile è legato a un radicale organico e un atomo di idrogeno; chetoni - composti carbonilici con due radicali organici.

Viene chiamato il gruppo -CH=O, che fa parte delle aldeidi aldeide, rispettivamente un gruppo in chetoni - chetone, o gruppo cheto.

A seconda della natura dei radicali organici, possono appartenere aldeidi e chetoni alifatico o aromatico riga; i chetoni sono misto(Tabella 5.1).

A differenza degli alcoli, le aldeidi e i chetoni non hanno atomi di idrogeno mobili legati agli atomi di ossigeno. A questo proposito, aldeidi e chetoni non si associano per la formazione di legami idrogeno, ma tendono a formare legami idrogeno con le molecole d'acqua e quindi a dissolversi bene in essa (soprattutto i primi membri della serie omologa).

Tabella 5.1.Aldeidi e chetoni

5.2. Centri di reazione di aldeidi e chetoni

sp 2 -L'atomo di carbonio ibridato del gruppo carbonile forma tre legami σ che giacciono sullo stesso piano e un legame π con l'atomo di ossigeno dovuto all'orbitale p non ibridato. A causa della differenza nell'elettronegatività degli atomi di carbonio e di ossigeno, il legame π tra di loro è altamente polarizzato (Fig. 5.1). Di conseguenza, una carica positiva parziale δ+ sorge sull'atomo di carbonio del gruppo carbonile e una carica negativa parziale δ- appare sull'atomo di ossigeno. Poiché l'atomo di carbonio è carente di elettroni, rappresenta un centro per l'attacco nucleofilo.

La distribuzione della densità elettronica nelle molecole di aldeidi e chetoni, tenendo conto del trasferimento dell'influenza elettronica dell'elettrone

Riso. 5.1.Struttura elettronica del gruppo carbonile

l'atomo di carbonio carente del gruppo carbonile nei legami σ è presentato nello Schema 5.1.

Schema 5.1.Centri di reazione nella molecola di aldeidi e chetoni

Ci sono diversi centri di reazione nelle molecole di aldeidi e chetoni:

Il centro elettrofilo - l'atomo di carbonio del gruppo carbonile - predetermina la possibilità di un attacco nucleofilo;

Il centro principale - un atomo di ossigeno - determina la possibilità di un attacco da parte di un protone;

CH-centro acido, il cui atomo di idrogeno ha una debole mobilità protonica e può, in particolare, essere attaccato da una base forte.

In generale, aldeidi e chetoni sono altamente reattivi.

5.3. Addizione nucleofila

Per aldeidi e chetoni, le reazioni di addizione nucleofila sono le più caratteristiche UN.

Descrizione generale del meccanismo di addizione nucleofila UN

La facilità dell'attacco nucleofilo sull'atomo di carbonio del gruppo carbonile di un'aldeide o chetone dipende dall'entità del parziale

carica positiva sull'atomo di carbonio, sua disponibilità spaziale e proprietà acido-base del mezzo.

Tenendo conto degli effetti elettronici dei gruppi associati all'atomo di carbonio carbonilico, il valore della carica positiva parziale δ+ su di esso in aldeidi e chetoni diminuisce nelle seguenti serie:

La disponibilità spaziale dell'atomo di carbonio carbonile diminuisce quando l'idrogeno viene sostituito da radicali organici più voluminosi, quindi le aldeidi sono più reattive dei chetoni.

Schema generale delle reazioni di addizione nucleofila UN al gruppo carbonile comporta un attacco nucleofilo al carbonio carbonilico seguito dall'aggiunta di un elettrofilo all'atomo di ossigeno.

In un ambiente acido, l'attività del gruppo carbonile, di regola, aumenta, poiché a causa della protonazione dell'atomo di ossigeno, si forma una carica positiva sull'atomo di carbonio. La catalisi acida viene solitamente utilizzata quando il nucleofilo attaccante ha una bassa attività.

Secondo il meccanismo di cui sopra, vengono eseguite una serie di importanti reazioni di aldeidi e chetoni.

Molte reazioni caratteristiche di aldeidi e chetoni si verificano nel corpo, queste reazioni sono presentate nelle sezioni successive del libro di testo. Questo capitolo discuterà le reazioni più importanti di aldeidi e chetoni, che sono riassunte nello Schema 5.2.

aggiunta di alcoli. Gli alcoli, quando interagiscono con le aldeidi, si formano facilmente emiacetali. Gli emiacetali di solito non sono isolati a causa della loro instabilità. Con un eccesso di alcol in un ambiente acido, si trasformano in emiacetali acetali.

L'uso di un catalizzatore acido nella conversione di emiacetale in acetale è chiaro dal meccanismo di reazione seguente. Il posto centrale in esso è occupato dalla formazione di un carbocatione (I), stabilizzato grazie alla partecipazione della coppia solitaria di elettroni dell'atomo di ossigeno vicino (+ effetto M del gruppo C 2 H 5 O).

Le reazioni di formazione di emiacetali e acetali sono reversibili; pertanto, acetali ed emiacetali sono facilmente idrolizzati dall'acqua in eccesso in un mezzo acido. In un ambiente alcalino, gli emiacetali sono stabili, poiché l'alcossidio è un gruppo uscente più difficile dello ione idrossido.

La formazione di acetali è spesso utilizzata come protezione temporanea del gruppo aldeidico.

Collegamento acqua. Aggiunta di acqua a un gruppo carbonile - idratazione- reazione reversibile. Il grado di idratazione di un'aldeide o chetone in una soluzione acquosa dipende dalla struttura del substrato.

Il prodotto dell'idratazione, di regola, non può essere isolato per distillazione in forma libera, poiché si decompone nei suoi componenti originali. La formaldeide in una soluzione acquosa è idratata di oltre il 99,9%, l'acetaldeide è circa la metà e l'acetone non è praticamente idratato.

La formaldeide (formaldeide) ha la capacità di coagulare le proteine. Il suo 40% soluzione acquosa, chiamato formalina, utilizzato in medicina come disinfettante e conservante di preparati anatomici.

L'aldeide tricloroacetica (cloralio) è completamente idratata. Il gruppo triclorometile che ritira gli elettroni stabilizza l'idrato di cloralio a tal punto che questa sostanza cristallina scinde l'acqua solo durante la distillazione in presenza di sostanze disidratanti - acido solforico, ecc.

Al centro dell'effetto farmacologico di CC1 cloralio idrato s CH(OH)2 risiede l'effetto specifico sul corpo del gruppo aldeidico, che ne determina le proprietà disinfettanti. Gli atomi di alogeno ne potenziano l'azione e l'idratazione del gruppo carbonile riduce la tossicità della sostanza nel suo insieme.

Aggiunta di ammine e loro derivati. Ammine e altri composti contenenti azoto di formula generale NH 2 X (X = R, NHR) reagisce con aldeidi e chetoni in due fasi. In primo luogo, si formano prodotti di addizione nucleofila, che poi, a causa dell'instabilità, scindono l'acqua. A questo proposito, questo processo è generalmente classificato come reazione attaccamento-distacco.

Nel caso delle ammine primarie, sostituite immine(chiamato anche basi di Schiff).

Le immine sono intermedi in molti processi enzimatici. La preparazione delle immine procede attraverso la formazione di aminoalcoli, che sono relativamente stabili, ad esempio, nella reazione della formaldeide con gli α-amminoacidi (vedi 12.1.4).

Le immine sono intermedi nella produzione di ammine da aldeidi e chetoni amminazione riduttiva. Questo modo generale consiste nel ripristinare una miscela di un composto carbonilico con ammoniaca (o un'ammina). Il processo procede secondo lo schema di addizione-scissione con la formazione di un'immina, che viene poi ridotta ad un'ammina.

Quando aldeidi e chetoni reagiscono con i derivati ​​dell'idrazina, idrazoni. Questa reazione può essere utilizzata per isolare aldeidi e chetoni dalle miscele e la loro identificazione cromatografica.

Le basi di Schiff e altri composti simili sono facilmente idrolizzati da soluzioni acquose di acidi minerali per formare i prodotti di partenza.

Nella maggior parte dei casi, le reazioni di aldeidi e chetoni con basi azotate richiedono la catalisi acida, che accelera la disidratazione del prodotto di addizione. Tuttavia, se l'acidità del mezzo viene aumentata troppo, la reazione rallenterà a causa della conversione della base azotata nell'acido coniugato non reattivo XNH 3+.

reazioni di polimerizzazione. Queste reazioni sono caratteristiche principalmente delle aldeidi. Se riscaldati con acidi minerali, i polimeri aldeidici si decompongono nei prodotti di partenza.

La formazione di polimeri può essere vista come il risultato di un attacco nucleofilo da parte di un atomo di ossigeno di una molecola di aldeide sull'atomo di carbonio carbonilico di un'altra molecola. Quindi, quando la formalina è in piedi, un polimero di formaldeide, paraform, precipita sotto forma di un precipitato bianco.

5.4. Reazioni di condensazione

La presenza di un centro acido CH in una molecola di aldeide o chetone porta al fatto che gli atomi di idrogeno α di questi composti carbonilici hanno una certa mobilità protonica. Sotto l'azione delle basi, tali protoni possono essere scissi con la formazione dei corrispondenti carbanioni. I carbanioni svolgono il ruolo di nucleofili rispetto al substrato carbonilico. Ciò consente di effettuare reazioni in cui una molecola, come nucleofilo, viene aggiunta al gruppo carbonilico di un'altra molecola di un composto carbonilico neutro. Tali processi sono indicati come reazioni di condensazione.

La condensazione è una reazione che porta all'emergere di un nuovo legame carbonio-carbonio e una nuova molecola più complessa è formata da due o più molecole relativamente semplici.

Quindi, in un mezzo alcalino, due molecole di acetaldeide formano idrossialdeide con il doppio del numero di atomi di carbonio.

Viene chiamato il prodotto di reazione contenente gruppi ossidrile e aldeide aldo(dalle parole ald egida e alcol ol), e si chiama la reazione stessa condensazione aldolica, o addizione aldolica.

Meccanismo di condensazione aldolica. Sotto l'azione di una base in un composto carbonilico, un protone viene scisso dalla posizione α e si forma un carbanione (I), in cui la carica negativa viene delocalizzata con la partecipazione del gruppo carbonilico.

L'anione (I) è un nucleofilo forte (mostrato a colori nella fase successiva del meccanismo) che si lega alla seconda molecola (non ionizzata) del composto carbonilico. Come risultato di questa interazione, un nuovo Collegamento CC e si forma uno ione alcossido intermedio (II). In un mezzo acquoso, questo anione viene stabilizzato scindendo un protone da una molecola d'acqua e si trasforma nel prodotto finale, l'aldolo.

La reazione di addizione aldolica è mostrata usando il propanale come esempio (la molecola che si aggiunge al gruppo C=O di un'altra molecola è evidenziata a colori); una reazione simile è mostrata usando l'acetone come esempio.

Il prodotto di condensazione, l'aldolo, è in grado di scindere l'acqua per formare un composto carbonilico α,β-insaturo. Questo di solito accade a temperature elevate. In questo caso, viene chiamata la reazione nel suo insieme condensazione del crotone.

Le reazioni di condensazione possono avvenire anche in una versione mista, utilizzando diversi composti carbonilici, e uno di essi potrebbe non contenere un centro acido CH, come formaldeide e benzaldeide nelle seguenti reazioni:

La condensazione aldolica è una reazione reversibile; viene chiamato il processo inverso scissione aldolica(o reazione retroaldolica). Entrambe le reazioni si verificano in molti processi biochimici.

5.5. Recupero e ossidazione

Recuperoaldeidi e chetoni viene effettuata utilizzando idruri metallici complessi LiAlH 4 , NaBH 4 . La reazione comporta un attacco nucleofilo al carbonio carbonilico da parte di uno ione idruro.

Dopo la successiva idrolisi dell'alcolato risultante, si ottiene alcol primario o secondario.

Ossidazionealdeidi ad acidi carbossilici si svolge sotto l'azione della maggior parte degli agenti ossidanti, compreso l'ossigeno atmosferico. I chetoni non si ossidano in condizioni lievi.

L'ossido d'argento sotto forma di un complesso di ammoniaca 2 OH (reagente di Tollens) ossida le aldeidi ad acidi carbossilici, mentre viene rilasciato argento metallico. Da qui il nome - reazione "Specchio d'argento"

Le aldeidi sono anche facilmente ossidabili dall'idrossido di rame (II) in un mezzo alcalino.

Entrambe queste reazioni sono spesso utilizzate come reazioni qualitative per la rilevazione del gruppo aldeidico, sebbene siano aspecifiche rispetto alle aldeidi: ad esempio, polifenoli, amminofenoli, ammine aromatiche, idrossichetoni e altri composti facilmente ossidabili sono soggetti ad ossidazione con i reagenti indicati.