T Omsk State University
avdeling organisk kjemi
Aldehyder og ketoner

Aldehyder og ketoner er forskjellige i nærvær av en karbonylgruppe >C=O.

Karbonylgruppen er bindingspolarisert C-O:

Aldehyder og ketoner kan betraktes som derivater alkaner, som har en av metyl (-CH 3) eller metylengrupper ( -CH 2 - ) er erstattet med en karbonylgruppe:

Ketoner har to alkylradikaler som substituenter på karbonylgruppen, mens aldehyder har en substituent. b- en alkylgruppe, den andre er et hydrogen. Denne forskjellen fører til betydelige forskjeller i kjemiske egenskaper (cm. under).

Nomenklatur

NomenklaturIUPAC

Når man navngir aldehyder og ketoner, i henhold til reglene i IUPAC-nomenklaturen, velges den lengste karbonkjeden, som inkluderer en karbonylgruppe. Nummereringen av karbonatomer i denne kjeden utføres fra kanten der karbonylgruppen er nærmere, og når navnet dannes til navnet på hydrokarbonet tilsvarende antall karbonatomer i hovedkjeden (1-metan, 2- etan, 3-propan, 4-butan, 5 - pentan, etc.) avslutningen legges til -EN eh (for aldehyder) eller -Han for ketoner.

Karbonylgruppens plassering på ketoner er indikert med en strek hvis flere isomerer er mulig. Plasseringen til karbonylgruppen til aldehyder er ikke angitt med et tall, siden den i alle tilfeller er ved det første tallet:

Rasjonell nomenklatur

Ketoner er ofte oppkalt etter radikaler forbundet gjennom en karbonylgruppe, med tillegg av ordet keton. For eksempel heksanon-3 eller metyletyl keton aceton eller dimetyl keto n.

Aldehyder kan navngis som derivater etanal eller acetaldehyd:

Andre navn e - trimetyletanal.

Kjemiske egenskaper til karbonylforbindelser

Alle reaksjoner av karbonylforbindelser kan deles inn i grupper:

Reaksjoner ved karbonylgruppen (tillegg)

Reaksjoner på karbonskjelettet

Oksidasjonsreaksjoner

Gjenopprettingsreaksjoner

Addisjonsreaksjoner ved karbonylgruppen (tilsetning av nukleofile reagenser)

1. vanntilkobling

Resultatet gem-dioler ustabil og likevekten i denne reaksjonen er sterkt forskjøvet til venstre. Unntakene er aldehyder og ketoner med elektrontiltrekkende grupper, for eksempel, kloral eller heksafluoraceton, som eksisterer i vannmiljøet i form gem-dioler:

2. tilsetning av bisulfitt

Tilknytning går gjennom det mer nukleofile svovelatomet, ikke oksygen, selv om det har en negativ ladning. Det dannes derivater alkansulfonsyrer(salt alkoksysulfonsyre).

Det fremvoksende addukter uløselig i mettet natriumbisulfittløsning eller i alkoholer og utfelles som krystaller. Så det er mulig å skille karbonylforbindelser fra en blanding med alkoholer. Karbonylforbindelsen er isolert i fri form fra addukt når det behandles med syre.

Når de reagerer med ketoner, legger bisulfitter bare til metylketoner CH3-CO-R.

3. tilsetning av cyanider

Reaksjonen katalyseres av kaliumcyanid eller natrium. Det fremvoksende oksynitriller(eller cyanohydriner) kan være hydrolysert før oksykarboksylsyre syrer:

4. tilsetning av alkoholer

Når det første alkoholmolekylet tilsettes, hemiacetaler. Reaksjonen katalyseres av syrer eller baser:

Tilsetning av et andre alkoholmolekyl fører til dannelsen acetaler. utdanning acetaler katalysert kun i et surt miljø:

Acetalerstabile i nøytrale og alkaliske miljøer, så de kan brukes til midlertidig beskyttelse av aldehydgrupper. Acetaler bred felles i naturen.

5. tilkobling av reagenser Grignard

Interaksjon av organometalliske forbindelser av typen R-Mg-X(reagenser Grignard), hvor X = halogen, med karbonylgrupper (nukleofil addisjon ved en multippelbinding MED=O):

Interaksjon formaldehyd, aldehyder, ketoner Og - fører til henholdsvis primære, sekundære og tertiære alkoholer.

Tertiære alkoholer oppnås fra ketoner. Ja, fra metyletylketon(butanon-2) oppnås 2-metylbutanol-2. Aldehyder i en lignende reaksjon gir sekundære alkoholer. Fra propionsyre aldehyd ( propanal) viser seg butanol-2:

Primære alkoholer dannes av formaldehyd. Ved interaksjon med reagenser Grignard Med syrehalogenider karboksylsyrer og estere danner tertiære alkoholer, som har to identiske alkylsubstituenter. Dette bruker to mol av reagenset Grignard:

6. Tilsetning av ammoniakk og aminer

Primære aminer legger til aldehyder og ketoner for å danneiminer (begrunnelse Schiff :

En lignende reaksjon av sekundære aminer med karbonylforbindelser gir enaminer :

Hydrazin og dets derivater kan også interagere med karbonylforbindelser for å danne hydrazoner:

Hydroksylaminer legge til aldehyder og ketoner for å danne aldoximer Og ketoksimer:

7. Aldol-krotonisk kondensasjon

Kondensering kan forekomme i både sure og alkaliske miljøer.

Syrekatalysert kondensering

komme i kondens enol Og protonert karbonylgruppen til det andre molekylet i forbindelsen:

basekatalysert kondens

utdanning enolat ion, genererer karbanion, fortsetter i henhold til ordningen:

Lengre karbanion fester seg til karbonylgruppen til det andre molekylet, og fortsetter C-alkylering, I motsetning til termodynamisk ufordelaktig OM- alkylering:

Det fremvoksende aldehyd alkohol (aldol) mister lett vann i nærvær av katalytiske mengder baser eller syrer, så vel som med lett oppvarming, med dannelse av en, b - umettet karbonylforbindelse, dette fullfører kondensasjonsreaksjonen (R, X \u003d alkyl eller H):

Altså i aldoln-reaksjonen O- krotonkondensering (inkludert selvkondensering) kan gå inn i både aldehyder og ketoner som har alfa karbon hydrogenatomer. Når det gjelder ketoner, er likevektsposisjonen ugunstig for dannelsen av produkter, men ved å utføre reaksjonen i spesielle forhold(f.eks. ved å unngå kontakt av produktet med en basisk katalysator) kan betydelige utbytter oppnås. Kryssreaksjoner mellom aldehyder og ketoner er ikke av laboratoriebruk fordi de dannes vanskelig å skille en blanding av fire produkter og ikke reagert originale forbindelser. Oftere, for syntetiske formål, utføres en reaksjon mellom to karbonylforbindelser, hvorav den ene er en kilde til karbanioner ( metylenkomponent ), og den andre serverer karbonylkomponent (har ikke alfa karbon hydrogenatomer). Vanligvis brukes formaldehyd, aromatiske aldehyder, estere av karbonsyre, oksalsyre og maursyre som karbonylkomponent. Som metylenkomponent brukes de bl.a. C-H syrer og til og med derivater av acetyleniske hydrokarboner med en terminal trippelbinding.

8. Cannizzaro-reaksjon

Aldehyder som ikke har alfa karbon hydrogenatomer, når de varmes opp med sterke baser, går inn i en oksidasjons-reduksjonsreaksjon, når ett av molekylene reduseres til alkohol på grunn av oksidasjonen av det andre molekylet til en karboksylsyre. Slike reaksjoner kalles Cannizzaro-reaksjoner, og fortsett i henhold til skjemaet:

Intramolekylære oksidasjonsreduksjonsreaksjoner er også kjent:

Med en særegen form for intramolekylær oksidasjon-reduksjon er benzyl omorganisering :

Reaksjoner på karbonskjelettet av aldehyder og ketoner

Reaksjoner som påvirker karbonskjelettet inkluderer:

Keto-enol tautomerisme av aldehyder og ketoner;

Halogenering (haloformreaksjon og substitusjon av a-karbonhydrogenatomer)

1. Keto-enol tautomerisme

Karbonylforbindelser kan eksistere side om side i to former - keton og enol:

Omdannelsen av aldehyder og ketoner til enoler (umettede alkoholer) foregår både spontant og med katalyse av syrer og baser. Selv om enolformer er tilstede i aldehyder og ketoner i ubetydelige konsentrasjoner, spiller de en betydelig rolle i deres reaktivitet. Gjennom dannelsen av enoler skjer en rekke viktige reaksjoner av aldehyder og ketoner. La oss vurdere mekanismene for overgangen av ketonformer til enoler som forekommer under den katalytiske virkningen av syrer og baser.

Enolisering syrekatalysert

Enoldannelse kan syrekatalyseres i henhold til skjemaet nedenfor (R"=alkyl eller H):

Reaksjonen begynner med protonering av oksygenatomet i karbonylgruppen og slutter med eliminering av et proton allerede fra alfa karbon atom. Således, formelt sett, spiller protonet rollen som en katalysator.

Enolisering , katalysert basis

Dannelsen av enolat-ionet fortsetter i henhold til skjemaet:

I dannelsen av enoler under basekatalyse spiller surheten til alfa-karbonhydrogenatomer en viktig rolle. Deres økte surhet er assosiert med nærhet til karbonylgruppen og dens negative induktive effekt, som trekker elektroner. S-N forbindelser og dermed lette elimineringen av et proton. Med andre ord, protoneliminering forenkles fordi det resulterende karbanion stabiliseres ved delokalisering av den negative ladningen på karbonylgruppen.

Halogener tilsettes de dannede enolene ved C=C-multippelbindingen. Bare i motsetning til alkener, hvor slik tilsetning fullføres ved fullstendig binding av halogenet, tilsettes i aldehyder og ketoner kun ett halogenatom (til karbonet ved siden av karbonylgruppen). Det andre halogenatomet (på karbonylgruppen) fester seg ikke, og reaksjonen ender med eliminering av et proton og regenerering av karbonylgruppen:

I et surt miljø stopper reaksjonen der. Substitusjon av det andre hydrogenatomet med et halogen forekommer ikke. Men i et alkalisk medium oppstår en rask substitusjonsreaksjon av den andre, og en enda raskere reaksjon med substitusjon av det tredje karbonatomet for et halogen (en økning i antall halogenatomer ved karbon øker surheten til hydrogenene kraftig):

Til syvende og sist blir alle tre hydrogenatomene erstattet av halogener, etterfulgt av eliminering av gruppen CX 3 som et anion, etterfulgt av umiddelbar protonutveksling:

Som et resultat, a trihalometan, kalt haloform (jodoform CHJ 3, bromoform CHBr 3, kloroform CHCl 3) og et anion av en karboksylsyre. Og selve prosessen kalles haloformreaksjonen. Eventuelle metylketoner er utsatt for haloformreaksjonen. Haloformene utfelles som et farget bunnfall (gul jodoform), har en spesifikk lukt og kan tjene som en kvalitativ reaksjon på tilstedeværelsen av metylketoner. Haloformreaksjonen er også gitt av alkoholer, hvis oksidasjon kan danne metylketoner (for eksempel isopropanol). Oksidasjon utføres av en overflødig mengde halogen.

Oksidasjon av aldehyder og ketoner

Aldehyder oksideres lett til de tilsvarende syrene:

Ketoner oksideres med vanskeligheter under tøffe forhold. Oksidasjon er ledsaget av brudd av C-C-bindingen i nærheten av karbonylgruppen. Resultatet er et sett med oksidasjonsprodukter - karboksylsyrer med forskjellige karbonkjedelengder:

Metoder mottar

1. Oksidasjon hoved alkoholer aldehyder oppnås, og sekundære alkoholer gir ketoner:

Oksidasjon kan utføres ved "tørre" og "våte" metoder. Den første er å føre alkoholdamp gjennom en oppvarmet til 300-350 MED kobberoksid CuO. Den "våte" metoden er oksidasjon av alkoholer med en surgjort løsning av kalium eller natriumbikromat:

Når det oksideres ved den "våte" metoden, bør det resulterende aldehydet destilleres av fra reaksjonssfæren, ellers oksideres det lett videre til en karboksylsyre:

2. Aldehyder og ketoner oppnådd med hydrolyse gem-dihaloalkaner

Først erstattes to halogenatomer med hydroksylgrupper. Men ustabil gem-dioler omorganiseres raskt til karbonylforbindelser med eliminering av et vannmolekyl:

3. Ozonolyse alkener

fører til dannelse av blandinger av aldehyder og ketoner, avhengig av strukturen til initialen alken:

I det første trinnet av ozonering oppnås ozonid, ved nedbrytning av dette med vann, karbonylforbindelser og hydrogenperoksid dannes. For å hindre at peroksid provoserer ytterligere oksidasjon av aldehyder, tilsettes sinkstøv til vannet under nedbrytningen av ozonider. Alkenozonering er ikke rettet så mye mot syntesen av aldehyder og ketoner som på å bestemme plasseringen av multippelbindingen:

4. Tilsetning av vann til alkyner

Tilsetning av vann til en trippelbinding i nærvær av kvikksølvsalter fører, når det gjelder acetylen, til acetaldehyd, og når det gjelder substituerte acetylener, til ketoner. Vannblir med i henhold til Markovnikovs regel:

Strukturen til aldehyder og ketoner

Aldehyder- organiske stoffer hvis molekyler inneholder karbonylgruppe:

bundet til et hydrogenatom og et hydrokarbonradikal. Den generelle formelen for aldehyder er:

I det enkleste aldehydet spilles rollen til hydrokarbonradikalet av et annet hydrogenatom:

Formaldehyd

Karbonylgruppen festet til hydrogenatomet blir ofte referert til som aldehyd:

Ketoner er organiske stoffer i molekylene hvor karbonylgruppen er bundet til to hydrokarbonradikaler. Åpenbart er den generelle formelen for ketoner:

Karbonylgruppen av ketoner kalles keto gruppe.

I det enkleste ketonet, aceton, er karbonylgruppen bundet til to metylradikaler:

Nomenklatur og isomerisme av aldehyder og ketoner

Avhengig av strukturen til hydrokarbonradikalet assosiert med aldehydgruppen, er det mettede, umettede, aromatiske, heterosykliske og andre aldehyder:

I samsvar med IUPAC-nomenklaturen dannes navnene på mettede aldehyder fra navnet på en alkan med samme antall karbonatomer fra molekylet ved å bruke suffikset -al. For eksempel:

Nummerering karbonatomer i hovedkjeden starter fra karbonatomet i aldehydgruppen. Derfor er aldehydgruppen alltid lokalisert ved det første karbonatomet, og det er ikke nødvendig å angi dens posisjon.

Sammen med den systematiske nomenklaturen brukes også trivielle navn på mye brukte aldehyder. Disse navnene er vanligvis avledet fra navnene på karboksylsyrer som tilsvarer aldehyder.

For tittelen ketoner i henhold til den systematiske nomenklaturen er ketogruppen betegnet med suffikset -Han og et tall som indikerer nummeret på karbonatomet til karbonylgruppen (nummereringen skal starte fra enden av kjeden nærmest ketogruppen).

For eksempel:

Til aldehyder bare én type strukturell isomerisme er karakteristisk - isomerisme av karbonskjelettet, som er mulig med butanal, og for ketoner- også karbonylposisjon isomerisme. I tillegg er de også karakterisert interklasse isomerisme(propanal og propanon).

Fysiske egenskaper til aldehyder og ketoner

I et aldehyd- eller ketonmolekyl, på grunn av oksygenatomets større elektronegativitet sammenlignet med karbonatomet, er bindingen C=O er sterkt polarisert på grunn av skiftet av elektrontettheten til π-bindingen til oksygen:

Aldehyder og ketoner polare stoffer med overflødig elektrontetthet på oksygenatomet. De nedre delene av serien av aldehyder og ketoner (formaldehyd, acetaldehyd, aceton) er uendelig løselige i vann. Deres kokepunkt er lavere enn de tilsvarende alkoholene. Dette skyldes det faktum at i molekylene av aldehyder og ketoner, i motsetning til alkoholer, er det ingen mobile hydrogenatomer, og de danner ikke tilknyttede forbindelser på grunn av hydrogenbindinger.

Lavere aldehyder har en skarp lukt; aldehyder som inneholder fra fire til seks karbonatomer i kjeden har en ubehagelig lukt; høyere aldehyder og ketoner har blomsterlukter og brukes i parfymeri.

Tilstedeværelsen av en aldehydgruppe i et molekyl bestemmer de karakteristiske egenskapene til aldehyder.

utvinningsreaksjoner.

1. Tilsetning av hydrogen til aldehydmolekyler oppstår ved dobbeltbindingen i karbonylgruppen:

Produktet av hydrogenering av aldehyder er primære alkoholer, ketoner er sekundære alkoholer.

Så når acetaldehyd hydrogeneres på en nikkelkatalysator, dannes etylalkohol, og når aceton hydrogeneres, dannes propanol-2.

2. Hydrogenering av aldehyder- reduksjonsreaksjon, hvor graden av oksidasjon av karbonatomet som inngår i karbonylgruppen avtar.

Oksidasjonsreaksjoner.

Aldehyder kan ikke bare reduseres, men også oksideres. Ved oksidering danner aldehyder karboksylsyrer. Skjematisk kan denne prosessen representeres som følger:

1. Oksidasjon av atmosfærisk oksygen. For eksempel dannes propionsyre fra propionaldehyd (propanal):

2. Oksidasjon med svake oksidasjonsmidler(ammoniakkløsning av sølvoksid). I en forenklet form kan denne prosessen uttrykkes ved reaksjonsligningen:

For eksempel:

Mer presist gjenspeiles denne prosessen av ligningene:

Hvis overflaten av karet som reaksjonen utføres i tidligere ble avfettet, dekker sølvet som dannes under reaksjonen den med en jevn tynn film. Derfor kalles denne reaksjonen "sølvspeilreaksjonen". Det er mye brukt til å lage speil, sølvpynt og julepynt.

3. Oksidasjon med nyutfelt kobber(II)hydroksid. Ved å oksidere aldehydet reduseres Cu 2+ til Cu + . Kobber(I)hydroksidet CuOH dannet under reaksjonen brytes umiddelbart ned til rødt kobber(I)oksid og vann.

Denne reaksjonen, som reaksjonen sølv speil”, brukes til å påvise aldehyder.

Ketoner oksideres ikke av atmosfærisk oksygen eller av et så svakt oksidasjonsmiddel som en ammoniakkløsning av sølvoksid.

Kjemiske egenskaper til aldehyder og syrer - abstrakt

Individuelle representanter for aldehyder og deres betydning

Formaldehyd(metanal, mauraldehyd HCHO) er en fargeløs gass med en skarp lukt og et kokepunkt på -21 ° C, vil vi lett oppløses i vann. Formaldehyd er giftig! En løsning av formaldehyd i vann (40%) kalles formalin og brukes til formaldehyd- og eddikdesinfeksjon. I jordbruk formalin brukes til dressing av frø, i lærindustrien - for bearbeiding av lær. Formaldehyd brukes til å lage urotropin- medisinsk stoff. Noen ganger komprimert i form av briketter, brukes urotropin som drivstoff (tørr alkohol). En stor mengde formaldehyd forbrukes i produksjonen av fenol-formaldehydharpikser og noen andre stoffer.

Eddiksyrealdehyd(etanal, acetaldehyd CH 3 CHO) - en væske med en skarp, ubehagelig lukt og et kokepunkt på 21 ° C, vil vi oppløse godt i vann. Eddiksyre og en rekke andre stoffer oppnås fra acetaldehyd i industriell skala, den brukes til produksjon av ulike plast- og acetatfibre. Eddiksyrealdehyd er giftig!

En gruppe atomer -

kalt karboksylgruppe eller karboksyl.

Organiske syrer som inneholder en karboksylgruppe i molekylet er monobasisk.

Den generelle formelen for disse syrene er RCOOH, for eksempel:

Karboksylsyrer som inneholder to karboksylgrupper kalles dibasisk. Disse inkluderer for eksempel oksalsyre og ravsyre:

Det er også polybasisk karboksylsyrer som inneholder mer enn to karboksylgrupper. Disse inkluderer for eksempel tribasisk sitronsyre:

Avhengig av arten av hydrokarbonradikalet deles karboksylsyrer inn i marginal, umettet, aromatisk.

begrensende, eller mettede, karboksylsyrer er for eksempel propansyre (propionsyre):

eller allerede kjent for oss ravsyre.

Åpenbart inneholder ikke mettede karboksylsyrer π-bindinger i hydrokarbonradikalet.

I molekyler av umettede karboksylsyrer er karboksylgruppen bundet til et umettet, umettet hydrokarbonradikal, for eksempel i akryl (propen) molekyler

CH 2 \u003d CH-COOH

eller oljesyre

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

og andre syrer.

Som man kan se fra formelen for benzosyre, er det det aromatisk, siden den inneholder en aromatisk (benzen) ring i molekylet:

Navnet på en karboksylsyre er dannet av navnet på den tilsvarende alkanen (en alkan med samme antall karbonatomer i molekylet) med tillegg av suffikset -ov— , slutt -og jeg og ord syre. Nummerering av karbonatomer starter med en karboksylgruppe. For eksempel:

Antall karboksylgrupper er angitt i navnet med prefikser di-, tri-, tetra-:

Mange syrer har også historisk utviklet, eller trivielle, navn.

Sammensetningen av begrensende monobasiske karboksylsyrer vil bli uttrykt ved den generelle formelen C n H 2n O 2, eller C n H 2n+1 COOH, eller RCOOH.

Fysiske egenskaper til karboksylsyrer

Lavere syrer, dvs. syrer med en relativt liten molekylvekt, som inneholder opptil fire karbonatomer i et molekyl, er væsker med en karakteristisk skarp lukt (for eksempel lukten av eddiksyre). Syrer som inneholder fra 4 til 9 karbonatomer er viskøse oljeholdige væsker med en ubehagelig lukt; inneholder mer enn 9 karbonatomer i et molekyl - faste stoffer som ikke løses opp i vann. Kokepunktene for begrensende monobasiske karboksylsyrer øker med en økning i antall karbonatomer i molekylet og følgelig med en økning i den relative molekylvekten. Så kokepunktet for maursyre er 100,8 °C, eddiksyre - 118 °C, propionsyre - 141 °C.

Den enkleste karboksylsyren, maur HCOOH, med en liten relativ molekylvekt (M r (HCOOH) = 46), er under normale forhold en væske med et kokepunkt på 100,8 °C. Samtidig er butan (M r (C 4 H 10) \u003d 58) gassformig under de samme forholdene og har et kokepunkt på -0,5 ° C. Denne avviket mellom kokepunkt og relative molekylvekter forklares med dannelse av dimerer av karboksylsyrer der to syremolekyler er bundet av to hydrogenbindinger:

Forekomsten av hydrogenbindinger blir tydelig når man vurderer strukturen til karboksylsyremolekyler.

Molekyler av mettede monobasiske karboksylsyrer inneholder en polar gruppe atomer - karboksyl

Og praktisk talt ikke-polart hydrokarbonradikal. Karboksylgruppen tiltrekkes av vannmolekyler og danner hydrogenbindinger med dem:

Maursyre og eddiksyre er uendelig løselig i vann. Åpenbart, med en økning i antall atomer i hydrokarbonradikalet, reduseres løseligheten av karboksylsyrer.

Kjemiske egenskaper til karboksylsyrer

De generelle egenskapene som er karakteristiske for klassen av syrer (både organiske og uorganiske) skyldes tilstedeværelsen i molekylene av en hydroksylgruppe som inneholder en sterk polar binding mellom hydrogen- og oksygenatomer. La oss vurdere disse egenskapene ved å bruke eksemplet med vannløselige organiske syrer.

1. Dissosiasjon med dannelse av hydrogenkationer og anioner av syreresten:

Mer presist er denne prosessen beskrevet av en ligning som tar hensyn til deltakelsen av vannmolekyler i den:

Likevekten av dissosiasjon av karboksylsyrer er forskjøvet til venstre; de aller fleste av dem er svake elektrolytter. Den sure smaken av for eksempel eddiksyre og maursyre skyldes imidlertid dissosiasjonen til hydrogenkationer og anioner av sure rester.

Åpenbart bestemmer tilstedeværelsen av "surt" hydrogen, dvs. hydrogenet til karboksylgruppen, i molekylene av karboksylsyrer også andre karakteristiske egenskaper.

2. Interaksjon med metaller står i den elektrokjemiske rekken av spenninger opp til hydrogen:

Så, jern reduserer hydrogen fra eddiksyre:

3. Interaksjon med basiske oksider med dannelse av salt og vann:

4. Interaksjon med metallhydroksider med dannelse av salt og vann (nøytraliseringsreaksjon):

5. Interaksjon med salter av svakere syrer med dannelsen av sistnevnte. Dermed fortrenger eddiksyre stearinsyre fra natriumstearat og karbonsyre fra kaliumkarbonat:

6. Interaksjon av karboksylsyrer med alkoholer med dannelse av estere - esterifiseringsreaksjonen (en av de viktigste reaksjonene som er karakteristiske for karboksylsyrer):

Interaksjonen mellom karboksylsyrer og alkoholer katalyseres av hydrogenkationer.

Forestringsreaksjonen er reversibel. Likevekten skifter mot esterdannelse i nærvær av avvanningsmidler og når esteren fjernes fra reaksjonsblandingen.

I den omvendte esterifiseringsreaksjonen, som kalles esterhydrolyse (reaksjon av en ester med vann), dannes en syre og en alkohol:

Åpenbart kan flerverdige alkoholer, for eksempel glyserol, også reagere med karboksylsyrer, dvs. gå inn i en forestringsreaksjon:

Alle karboksylsyrer (unntatt maursyre), sammen med en karboksylgruppe, inneholder en hydrokarbonrest i molekylene. Selvfølgelig kan dette ikke annet enn å påvirke egenskapene til syrer, som bestemmes av arten av hydrokarbonresten.

7. Flere bindingsaddisjonsreaksjoner- umettede karboksylsyrer kommer inn i dem. For eksempel er hydrogenaddisjonsreaksjonen hydrogenering. For en syre som inneholder en n-binding i radikalet, kan ligningen skrives i generell form:

Så når oljesyre hydrogeneres, dannes mettet stearinsyre:

Umettede karboksylsyrer, som andre umettede forbindelser, tilfører halogener til dobbeltbindingen. For eksempel avfarger akrylsyre bromvann:

8. Substitusjonsreaksjoner (med halogener)- mettede karboksylsyrer kan komme inn i dem. For eksempel, ved å reagere eddiksyre med klor, kan forskjellige klorderivater av syrer oppnås:

Kjemiske egenskaper av karboksylsyrer - kompendium

Individuelle representanter for karboksylsyrer og deres betydning

Maursyre (metan) HCOOH- væske med en skarp lukt og et kokepunkt på 100,8 ° C, svært løselig i vann.

Maursyre er giftig og forårsaker brannskader hvis den kommer i kontakt med huden! Den stikkende væsken som utskilles av maur inneholder denne syren.

Maursyre har en desinfiserende egenskap og finner derfor sin anvendelse i næringsmiddel-, lær- og farmasøytisk industri og medisin. Den brukes til farging av tekstiler og papir.

Eddiksyre (etansyre) CH 3 COOH- en fargeløs væske med en karakteristisk skarp lukt, blandbar med vann i alle forhold. Vandige løsninger av eddiksyre selges under navnet eddik (3-5% løsning) og eddik essens (70-80% løsning) og er mye brukt i næringsmiddelindustrien. Eddiksyre - godt løsemiddel mange organisk materiale og brukes derfor i farging, i lærindustrien, i malings- og lakkindustrien. I tillegg er eddiksyre et råmateriale for produksjon av mange teknisk viktige organiske forbindelser: den brukes for eksempel til å skaffe stoffer som brukes til å bekjempe ugress - ugressmidler. Eddiksyre er hovedkomponenten i vineddik, den karakteristiske lukten som skyldes det. Det er et produkt av oksidasjon av etanol og dannes av det når vin lagres i luft.

De viktigste representantene for de høyest begrensende monobasiske syrene er palmitin C 15 H 31 COOH og stearin C 17 H 35 COOH syrer. I motsetning til lavere syrer er disse stoffene faste, lite løselige i vann.

Imidlertid er deres salter - stearater og palmitater - svært løselige og har en vaskemiddeleffekt, og det er derfor de også kalles såper. Det er tydelig at disse stoffene produseres i stor skala.

Fra umettede høyere karboksylsyrer høyeste verdi Det har oljesyre C 17 H 33 COOH, eller CH 3 - (CH 2) 7 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 COOH. Det er en oljelignende væske uten smak eller lukt. Dens salter er mye brukt i teknologi.

Den enkleste representanten for dibasiske karboksylsyrer er oksalsyre (etandisyre). HOOC-COOH, hvorav salter finnes i mange planter, som sorrel og oxalis. Oksalsyre er et fargeløst krystallinsk stoff, svært løselig i vann. Den brukes i polering av metaller, i trebearbeidings- og lærindustrien.

Referansemateriale for å bestå prøven:

Mendeleev bord

Løselighetstabell

Den første gruppen av egenskaper er addisjonsreaksjoner. I karbonylgruppen, mellom karbon og oksygen, er det en dobbeltbinding, som, som du husker, består av en sigmabinding og en pi-binding. I tillegg til reaksjoner brytes pi-bindingen og det dannes to sigma-bindinger, den ene med karbon, den andre med oksygen. Karbon har en delvis positiv ladning, og oksygen har en delvis negativ ladning. Derfor er en negativt ladet partikkel av reagenset, et anion, festet til karbon, og en positivt ladet del av molekylet er knyttet til oksygen.

Først egenskapshydrogenering, tilsetning av hydrogen.

Reaksjonen finner sted ved oppvarming. Hydrogeneringskatalysatoren som allerede er kjent for deg, nikkel, brukes. Primære alkoholer oppnås fra aldehyder, sekundære alkoholer fra ketoner.

I sekundære alkoholer er hydroksogruppen bundet til et sekundært karbonatom.

Sekund egenskapshydrering, vanntilsetning. Denne reaksjonen er bare mulig for formaldehyd og acetaldehyd. Ketoner reagerer ikke med vann i det hele tatt.

Alle addisjonsreaksjoner forløper på en slik måte at pluss går til minus, og minus til pluss.

Som du husker fra videoen om alkoholer, er tilstedeværelsen av to hydroxogrupper på ett atom en nesten umulig situasjon, slike stoffer er ekstremt ustabile. Så spesifikt er disse to tilfellene formaldehydhydrat og acetaldehyd mulige, selv om de bare eksisterer i løsning.

Det er ikke nødvendig å kjenne til selve reaksjonene. Mest sannsynlig kan spørsmålet på eksamen høres ut som en faktaerklæring, for eksempel reagerer de med vann og stoffer er oppført. Blant listen deres kan være metanal eller etanal.

Tredje egenskapstilsetning av blåsyre.

Igjen går pluss til minus, og minus til pluss. Det oppnås stoffer som kalles hydroksinitriler. Igjen, selve reaksjonen er ikke vanlig, men du må vite om denne egenskapen.

Fjerde egenskapstilsetning av alkoholer.

Også her trenger du ikke å kunne reaksjonsligningen utenat, du trenger bare å forstå at en slik interaksjon er mulig.

Som vanlig i reaksjoner med tillegg til en karbonylgruppe, pluss til minus, og minus til pluss.

Femte egenskapsreaksjon med natriumhydrosulfitt.

Og igjen, reaksjonen er ganske komplisert, det er usannsynlig å lære det, men dette er en av de kvalitative reaksjonene for aldehyder, fordi det resulterende natriumsaltet utfelles. Det vil si at du faktisk bør vite at aldehyder reagerer med natriumhydrosulfitt, dette vil være nok.

Dette avslutter den første gruppen av reaksjoner. Den andre gruppen er polymerisasjons- og polykondensasjonsreaksjoner.

2. Polymerisering og polykondensasjon av aldehyder

Du er kjent med polymerisering: polyetylen, butadien og isoprengummi, polyvinylklorid er produktene av å kombinere mange molekyler (monomerer) til en stor, til en enkelt polymerkjede. Det vil si at det oppnås ett produkt. Ved polykondensering skjer det samme, men i tillegg til polymeren får man også lavmolekylære produkter, som vann. Det vil si at det er to produkter.

Så, sjette egenskapspolymerisering. Ketoner går ikke inn i disse reaksjonene; bare polymeriseringen av formaldehyd er av industriell betydning.

Pi-bindingen brytes og to sigma-bindinger dannes med nabomonomerer. Det viser seg polyformaldehyd, også kalt paraform. Mest sannsynlig kan spørsmålet på eksamen høres slik ut: stoffer går inn i polymerisasjonsreaksjonen. Og en liste over stoffer er gitt, blant dem kan det være formaldehyd.

Den syvende egenskapen er polykondensering. Nok en gang: under polykondensasjon oppnås i tillegg til polymeren også en lavmolekylær forbindelse, for eksempel vann. Formaldehyd går inn i en slik reaksjon med fenol. For klarhetens skyld skriver vi først ligningen med to fenolmolekyler.

Som et resultat oppnås en slik dimer og et vannmolekyl spaltes av. Nå skriver vi reaksjonsligningen i generell form.

Polykondensasjonsproduktet er fenol-formaldehyd-harpiks. Hun finner bred applikasjon fra lim og lakk til plast og sponplater.

Nå den tredje gruppen av egenskaper oksidasjonsreaksjoner.

3. Oksidasjon av aldehyder og ketoner

Åttende reaksjon i generell liste er en kvalitativ reaksjon på aldehydgruppens oksidasjon med en ammoniakkløsning av sølvoksid. Sølv speilreaksjon. Jeg vil si med en gang at ketoner ikke kommer inn i denne reaksjonen, kun aldehyder.

Aldehydgruppen oksideres til en sur karboksylgruppe, men i nærvær av ammoniakk, som er en base, skjer det umiddelbart en nøytraliseringsreaksjon og et salt, ammoniumacetat, oppnås. Sølvet feller ut, belegger innsiden av røret og skaper en speillignende overflate. Denne reaksjonen oppstår på eksamen hele tiden.

Forresten, den samme reaksjonen er kvalitativ for andre stoffer som har en aldehydgruppe, for eksempel maursyre og dens salter, samt glukose.

niende reaksjonen er også kvalitativ for aldehydgruppeoksidasjon med nyutfelt kobberhydroksid to. Også her legger jeg merke til at ketoner ikke går inn i denne reaksjonen.

Visuelt vil dannelsen av et gult bunnfall først observeres, som deretter blir rødt. I noen lærebøker finner man informasjon om at det først dannes kobberhydroksid alene, som har en gul farge, som deretter brytes ned til rødt kobberoksid alene og vann. Så dette er ikke sant i henhold til de siste dataene, i prosessen med nedbør endres størrelsen på kobberoksidpartikler, som til slutt når størrelser som er malt nøyaktig i rødt. Aldehydet oksideres til den tilsvarende karboksylsyren. Reaksjonen oppstår på eksamen veldig ofte.

Den tiende reaksjonen er oksidasjon av aldehyder med en surgjort løsning av kaliumpermanganat ved oppvarming.

Misfarging av løsningen oppstår. Aldehydgruppen oksideres til en karboksylgruppe, det vil si at aldehydet oksideres til den tilsvarende syre. For ketoner har denne reaksjonen ingen praktisk betydning, siden ødeleggelsen av molekylet skjer og resultatet er en blanding av produkter.

Det er viktig å merke seg at mauraldehyd, formaldehyd, oksiderer til karbondioksid, fordi den tilsvarende maursyren i seg selv ikke er motstandsdyktig mot sterke oksidasjonsmidler.

Som et resultat går karbon fra oksidasjonstilstand 0 til oksidasjonstilstand +4. La meg minne deg på at metanol, som regel, under slike forhold oksideres maksimalt til CO 2, og hopper over stadiet med både aldehyd og syre. Denne funksjonen må huskes.

Ellevte reaksjonsforbrenning, fullstendig oksidasjon. Både aldehyder og ketoner brenner til karbondioksid og vann.

La oss skrive reaksjonsligningen i generell form.

I følge loven om bevaring av masse skal det være like mange atomer til venstre som det er atomer til høyre. Fordi faktisk kjemiske reaksjoner atomer går ikke noe sted, men rekkefølgen av bindinger mellom dem endres ganske enkelt. Så det vil være like mange karbondioksidmolekyler som det er karbonatomer i et molekyl av en karbonylforbindelse, siden molekylet inneholder ett karbonatom. Det vil si n CO 2 molekyler. Det vil være halvparten så mange vannmolekyler som hydrogenatomer, det vil si 2n/2, som betyr bare n.

Det er like mange oksygenatomer på venstre og høyre side. Til høyre er det 2n av dem fra karbondioksid, fordi hvert molekyl har to oksygenatomer, pluss n vann, for totalt 3n. Til venstre er det samme antall oksygenatomer 3n, men ett av atomene er i aldehydmolekylet, noe som betyr at det må trekkes fra totalen for å få antall atomer per molekylært oksygen. Det viser seg at 3n-1 atomer inneholder molekylært oksygen, noe som betyr at det er 2 ganger færre molekyler, fordi ett molekyl inneholder 2 atomer. Det vil si (3n-1)/2 oksygenmolekyler.

Dermed har vi satt sammen ligningen for forbrenning av karbonylforbindelser i generell form.

Og endelig tolvte egenskap relatert til substitusjonsreaksjoner halogenering ved alfa-karbonatomet. La oss igjen gå til strukturen til aldehydmolekylet. Oksygen trekker elektrontettheten til seg selv, og skaper en delvis positiv ladning på karbon. Metylgruppen prøver å kompensere for denne positive ladningen ved å flytte elektroner fra hydrogen til den langs en kjede av sigmabindinger. Karbon-hydrogen-bindingen blir mer polar og hydrogenet brytes lettere av når det angripes med et reagens. Denne effekten observeres bare for alfa-karbonatomet, det vil si atomet som følger aldehydgruppen, uavhengig av lengden på hydrokarbonradikalet.

Således er det mulig å oppnå for eksempel 2-kloracetaldehyd. Ytterligere substitusjon av hydrogenatomer til trikloretan er mulig.

Aldehyder og ketoner er derivater av hydrokarboner som inneholder en karbonylgruppe i molekylene sine. Aldehyder skiller seg i struktur fra ketoner i posisjonen til karbonylgruppen. Vi snakker om de fysiske egenskapene til aldehyder og ketoner, samt deres klassifisering og nomenklatur, i denne artikkelen.

Fysiske egenskaper

I motsetning til alkoholer og fenoler er ikke aldehyder og ketoner preget av dannelse av hydrogenbindinger, og derfor er koke- og smeltepunktene deres mye lavere. Så formaldehyd er en gass, acetaldehyd koker ved en temperatur på 20,8 grader, mens metanol koker ved en temperatur på 64,7 grader. Tilsvarende er fenol et krystallinsk stoff, og benzaldehyd er en væske.

Formaldehyd er en fargeløs gass med en skarp lukt. De gjenværende medlemmene av aldehydserien er væsker, mens de høyere aldehydene er faste stoffer. De nedre delene av serien (formaldehyd, acetaldehyd) er løselige i vann og har en skarp lukt. Høyere aldehyder er svært løselige i de fleste organiske løsningsmidler (alkoholer, etere), C 3 -C 8 aldehyder har en svært ubehagelig lukt, og høyere aldehyder brukes i parfyme på grunn av blomsterlukter.

Ris. 1. Tabellklassifisering av aldehyder og ketoner.

Den generelle formelen for aldehyder og ketoner er som følger:

• formelen for aldehyder er R-COH
• formelen for ketoner er R-CO-R

Klassifisering og nomenklatur

Aldehyder og ketoner er forskjellige i typen karbonkjede som karbonylgruppen er lokalisert i. Vurder fettholdige og aromatiske forbindelser:

• asyklisk, begrensende. Det første medlemmet av den homologe serien av aldehyder er mauraldehyd (formaldehyd, metanal) - CH 2 \u003d O.

Mauraldehyd brukes som et antiseptisk middel. Med sin hjelp utføres desinfisering av lokaler, dressing av frø.

Det andre medlemmet av aldehydserien er acetaldehyd (acetaldehyd, etanal). Det brukes som et mellomprodukt i syntesen av eddiksyre og etylalkohol fra acetylen.

Ris. 2. Formel acetaldehyd.

• ubegrenset. Det er nødvendig å nevne et så umettet aldehyd som akrolein (propenal). Dette aldehydet dannes under den termiske nedbrytningen av glyserol og fett, hvorav glyserol er en integrert del.
• aromatisk. Det første medlemmet av den homologe serien av aromatiske aldehyder er benzaldehyd (benzaldehyd). Bemerkelsesverdig er også et aldehyd av planteopprinnelse, for eksempel vanillin (3-metoksy-4-hydroksybenzaldehyd).

Ris. 3. Vanillin-formel.

Ketoner kan være rent aromatiske og fettaromatiske. Rent aromatisk er for eksempel difenylketon (benzofenon). Fettaromatisk er for eksempel metyl-fenylketon (acetofenon)

Hva har vi lært?

På kjemitimene i 10. klasse er den viktigste oppgaven å studere aldehyder og ketoner. I aldehyder er karbonylkarbonatomet primært, mens det i ketoner er sekundært. Derfor, i aldehyder, er karbonylgruppen alltid bundet til et hydrogenatom. Aldehydgruppen er mer reaktiv enn ketongruppen, spesielt i oksidasjonsreaksjoner.

Emnequiz

Rapportevaluering

Gjennomsnittlig rangering: 4.2. Totale vurderinger mottatt: 166.

5.1. generelle egenskaper

De beslektede klassene av aldehyder og ketoner inneholder en funksjonell karbonylgruppe og omtales som karbonylforbindelser. De bruker også det vanlige navnet oksoforbindelser, siden gruppen = O kalles en oksogruppe.

Aldehyder er forbindelser hvor karbonylgruppen er bundet til et organisk radikal og et hydrogenatom; ketoner - karbonylforbindelser med to organiske radikaler.

Gruppen -CH=O, som er en del av aldehyder, kalles aldehyd, henholdsvis en gruppe i ketoner - keton, eller keto gruppe.

Avhengig av arten av organiske radikaler, kan aldehyder og ketoner tilhøre alifatisk eller aromatisk rad; ketoner er blandet(Tabell 5.1).

I motsetning til alkoholer, har ikke aldehyder og ketoner mobile hydrogenatomer bundet til oksygenatomer. I denne forbindelse er ikke aldehyder og ketoner assosiert på grunn av dannelsen av hydrogenbindinger, men har en tendens til å danne hydrogenbindinger med vannmolekyler og løses derfor godt opp i den (spesielt de første medlemmene av den homologe serien).

Tabell 5.1.Aldehyder og ketoner

5.2. Reaksjonssentre for aldehyder og ketoner

sp 2 -Hybridisert karbonatom i karbonylgruppen danner tre σ-bindinger som ligger i samme plan, og en π-binding med oksygenatomet på grunn av den uhybridiserte p-orbitalen. På grunn av forskjellen i elektronegativiteten til karbon- og oksygenatomer er π-bindingen mellom dem sterkt polarisert (fig. 5.1). Som et resultat vises en delvis positiv ladning δ+ på karbonatomet til karbonylgruppen, og en delvis negativ ladning δ- vises på oksygenatomet. Siden karbonatomet er elektronmangel, representerer det et senter for nukleofilt angrep.

Fordelingen av elektrontetthet i molekylene av aldehyder og ketoner, tatt i betraktning overføringen av elektronets elektroniske påvirkning

Ris. 5.1.Elektronisk struktur av karbonylgruppen

mangelfullt karbonatom i karbonylgruppen i σ-bindinger er presentert i skjema 5.1.

Opplegg 5.1.Reaksjonssentre i molekylet av aldehyder og ketoner

Det er flere reaksjonssentre i molekylene av aldehyder og ketoner:

Det elektrofile senteret - karbonatomet til karbonylgruppen - forhåndsbestemmer muligheten for et nukleofilt angrep;

Hovedsenteret - et oksygenatom - bestemmer muligheten for et angrep av et proton;

CH-syresenter, hvis hydrogenatom har en svak protonmobilitet og kan spesielt angripes av en sterk base.

Generelt er aldehyder og ketoner svært reaktive.

5.3. Nukleofil tillegg

For aldehyder og ketoner er nukleofile addisjonsreaksjoner mest karakteristiske A N.

Generell beskrivelse av den nukleofile addisjonsmekanismen A N

Enkelheten av nukleofilt angrep på karbonatomet til karbonylgruppen til et aldehyd eller keton avhenger av størrelsen på den partielle

positiv ladning på karbonatomet, dets romlige tilgjengelighet og syre-base egenskaper til mediet.

Med tanke på de elektroniske effektene av gruppene assosiert med karbonylkarbonatomet, reduseres verdien av den partielle positive ladningen δ+ på den i aldehyder og ketoner i følgende serie:

Den romlige tilgjengeligheten til karbonylkarbonatomet avtar når hydrogen erstattes av tykkere organiske radikaler, så aldehyder er mer reaktive enn ketoner.

Generelt skjema for nukleofile addisjonsreaksjoner A N til karbonylgruppen innebærer et nukleofilt angrep på karbonylkarbonet etterfulgt av tilsetning av en elektrofil til oksygenatomet.

I et surt miljø øker aktiviteten til karbonylgruppen som regel, siden på grunn av protoneringen av oksygenatomet oppstår en positiv ladning på karbonatomet. Syrekatalyse brukes vanligvis når den angripende nukleofilen har lav aktivitet.

I henhold til mekanismen ovenfor utføres en rekke viktige reaksjoner av aldehyder og ketoner.

Mange reaksjoner som er karakteristiske for aldehyder og ketoner forekommer i kroppen, disse reaksjonene er presentert i de påfølgende delene av læreboken. Dette kapittelet vil diskutere de viktigste reaksjonene til aldehyder og ketoner, som er oppsummert i skjema 5.2.

tilsetning av alkoholer. Alkoholer, når de interagerer med aldehyder, dannes lett hemiacetaler. Hemiacetaler er vanligvis ikke isolert på grunn av deres ustabilitet. Med et overskudd av alkohol i et surt miljø blir hemiacetaler til acetaler.

Bruken av en syrekatalysator i omdannelsen av hemiacetal til acetal er tydelig fra reaksjonsmekanismen nedenfor. Den sentrale plassen i den er okkupert av dannelsen av en karbokation (I), stabilisert på grunn av deltakelsen av det ensomme elektronparet til det nærliggende oksygenatomet (+M-effekt av C 2 H 5 O-gruppen).

Reaksjonene for dannelse av hemiacetaler og acetaler er reversible; derfor hydrolyseres acetaler og hemiacetaler lett av overflødig vann i et surt medium. I et alkalisk miljø er hemiacetaler stabile, siden alkoksidasjonen er en vanskeligere utgående gruppe enn hydroksidionet.

Dannelsen av acetaler brukes ofte som en midlertidig beskyttelse av aldehydgruppen.

Vanntilkobling. Tilsetning av vann til en karbonylgruppe - hydrering- reversibel reaksjon. Graden av hydratisering av et aldehyd eller keton i en vandig løsning avhenger av strukturen til substratet.

Hydratiseringsproduktet kan som regel ikke isoleres ved destillasjon i fri form, siden det spaltes til sine opprinnelige komponenter. Formaldehyd i en vandig løsning er hydratisert med mer enn 99,9 %, acetaldehyd er omtrent halvparten, og aceton er praktisk talt ikke hydrert.

Formaldehyd (formaldehyd) har evnen til å koagulere proteiner. Hans 40% vannløsning, kalt formalin, brukes i medisin som desinfeksjonsmiddel og konserveringsmiddel for anatomiske preparater.

Trikloreddiksyrealdehyd (kloral) er fullstendig hydrert. Den elektrontiltrekkende triklormetylgruppen stabiliserer klorhydrat i en slik grad at dette krystallinske stoffet spalter vann kun under destillasjon i nærvær av dehydrerende stoffer - svovelsyre, etc.

I hjertet av den farmakologiske effekten av CC1 kloralhydrat s CH(OH)2 ligger den spesifikke effekten på kroppen av aldehydgruppen, som bestemmer desinfiserende egenskaper. Halogenatomer forsterker dens virkning, og hydrering av karbonylgruppen reduserer toksisiteten til stoffet som helhet.

Tilsetning av aminer og deres derivater. Aminer og andre nitrogenholdige forbindelser med den generelle formel NH 2 X (X = R, NHR) reagerer med aldehyder og ketoner i to trinn. Først dannes nukleofile addisjonsprodukter, som deretter på grunn av ustabilitet spalter vann. I denne forbindelse er denne prosessen generelt klassifisert som en reaksjon tilknytning-løsrivelse.

Når det gjelder primære aminer, substituert iminer(også kalt Schiff-baser).

Iminer er mellomprodukter i mange enzymatiske prosesser. Fremstillingen av iminer foregår ved dannelse av aminoalkoholer, som er relativt stabile, for eksempel i reaksjonen av formaldehyd med α-aminosyrer (se 12.1.4).

Iminer er mellomprodukter i produksjonen av aminer fra aldehyder og ketoner ved reduktiv aminering. Dette generell måte består i å gjenopprette en blanding av en karbonylforbindelse med ammoniakk (eller et amin). Prosessen fortsetter i henhold til addisjons-spaltningsskjemaet med dannelse av et imin, som deretter reduseres til et amin.

Når aldehyder og ketoner reagerer med hydrazinderivater, hydrazoner. Denne reaksjonen kan brukes til å isolere aldehyder og ketoner fra blandinger og deres kromatografiske identifikasjon.

Schiffs baser og andre lignende forbindelser hydrolyseres lett av vandige løsninger av mineralsyrer for å danne utgangsproduktene.

I de fleste tilfeller krever reaksjonene av aldehyder og ketoner med nitrogenholdige baser syrekatalyse, noe som akselererer dehydreringen av tilsetningsproduktet. Men hvis surheten til mediet økes for mye, vil reaksjonen bremses som et resultat av omdannelsen av nitrogenbasen til den ikke-reaktive konjugatsyren XNH 3+.

polymerisasjonsreaksjoner. Disse reaksjonene er hovedsakelig karakteristiske for aldehyder. Ved oppvarming med mineralsyrer spaltes aldehydpolymerer til utgangsproduktene.

Dannelsen av polymerer kan sees på som et resultat av et nukleofilt angrep av et oksygenatom i ett aldehydmolekyl på karbonylkarbonatomet til et annet molekyl. Så når formalin står, utfelles en polymer av formaldehyd, paraform, i form av et hvitt bunnfall.

5.4. Kondensasjonsreaksjoner

Tilstedeværelsen av et CH-syresenter i et aldehyd- eller ketonmolekyl fører til at α-hydrogenatomene til disse karbonylforbindelsene har en viss protonmobilitet. Under påvirkning av baser kan slike protoner spaltes av med dannelsen av tilsvarende karbanioner. Karbanioner spiller rollen som nukleofiler med hensyn til karbonylsubstratet. Dette gjør det mulig å utføre reaksjoner der ett molekyl, som en nukleofil, legges til karbonylgruppen til et annet molekyl av en nøytral karbonylforbindelse. Slike prosesser omtales som kondensasjonsreaksjoner.

Kondensasjon er en reaksjon som fører til fremveksten av en ny karbon-karbonbinding, og fra to eller flere relativt enkle molekyler dannes et nytt, mer komplekst molekyl.

Så i et alkalisk medium danner to acetaldehydmolekyler hydroksyaldehyd med dobbelt så mange karbonatomer.

Reaksjonsproduktet som inneholder hydroksyl- og aldehydgrupper kalles aldol(fra ord ald aegis og alkohol ol), og selve reaksjonen kalles aldol kondensasjon, eller aldol tillegg.

Aldol kondenseringsmekanisme. Under påvirkning av en base i en karbonylforbindelse spaltes et proton fra α-posisjonen og det dannes et karbanion (I), hvor den negative ladningen delokaliseres med deltakelse av karbonylgruppen.

Anionet (I) er en sterk nukleofil (vist i farge i neste trinn av mekanismen) som fester seg til det andre (ikke-ioniserte) molekylet i karbonylforbindelsen. Som et resultat av denne interaksjonen, en ny C-C tilkobling og et intermediært alkoksydion (II) dannes. I et vandig medium stabiliseres dette anionet ved å spalte et proton fra et vannmolekyl og blir til sluttproduktet, aldolen.

Aldoladdisjonsreaksjonen er vist ved bruk av propanal som et eksempel (molekylet som legger til C=O-gruppen til et annet molekyl er uthevet i farger); en lignende reaksjon er vist med aceton som eksempel.

Kondensasjonsproduktet, aldolen, er i stand til å spalte av vann for å danne en α,β-umettet karbonylforbindelse. Dette skjer vanligvis ved høye temperaturer. I dette tilfellet kalles reaksjonen som helhet krotonkondensering.

Kondensasjonsreaksjoner kan også forekomme i en blandet versjon, ved bruk av forskjellige karbonylforbindelser, og en av dem kan ikke inneholde et CH-syresenter, som formaldehyd og benzaldehyd i følgende reaksjoner:

Aldolkondensasjon er en reversibel reaksjon; den omvendte prosessen kalles aldol splitting(eller retroaldol-reaksjon). Begge reaksjonene forekommer i mange biokjemiske prosesser.

5.5. Gjenvinning og oksidasjon

Gjenopprettingaldehyder og ketoner utføres ved bruk av komplekse metallhydrider LiAlH 4 , NaBH 4 . Reaksjonen involverer et nukleofilt angrep på karbonylkarbonet av et hydridion.

Ved påfølgende hydrolyse av det resulterende alkoholatet oppnås primær eller sekundær alkohol.

Oksidasjonaldehyder til karboksylsyrer utføres under påvirkning av de fleste oksidasjonsmidler, inkludert atmosfærisk oksygen. Ketoner oksiderer ikke under milde forhold.

Sølvoksid i form av et ammoniakkkompleks 2 OH (Tollens reagens) oksiderer aldehyder til karboksylsyrer, mens metallisk sølv frigjøres. Derav navnet - reaksjon "Sølvspeil"

Aldehyder oksideres også lett av kobber(II)hydroksid i et alkalisk medium.

Begge disse reaksjonene brukes ofte som kvalitative for påvisning av aldehydgruppen, selv om de ikke er spesifikke for aldehyder: for eksempel blir flerverdige fenoler, aminofenoler, aromatiske aminer, hydroksyketoner og andre lett oksiderende forbindelser utsatt for oksidasjon med angitte reagenser.