T Omsk Universitate de stat
departament Chimie organica
Aldehide și cetone

Aldehidele și cetonele diferă prin prezența unei grupări carbonil >C=O.

Gruparea carbonil este legată polarizată C-O:

Aldehidele și cetonele pot fi considerate derivați alcani, care au unul dintre metil (-CH3) sau grupări metilen ( -CH 2 - ) este înlocuită cu o grupare carbonil:

Cetonele au doi radicali alchil ca substituenți în grupa carbonil, în timp ce aldehidele au un substituent. b- o grupare alchil, cealaltă este un hidrogen. Această diferență duce la diferențe semnificative în proprietăți chimice (cm. de mai jos).

Nomenclatură

NomenclaturăIUPAC

La denumirea aldehidelor și cetonelor, conform regulilor nomenclaturii IUPAC, se selectează cel mai lung lanț de carbon, care include o grupare carbonil. Numerotarea atomilor de carbon din acest lanț se efectuează de la marginea în care gruparea carbonil este mai apropiată, iar la formarea numelui la numele hidrocarburii corespunzătoare numărului de atomi de carbon din lanțul principal (1-metan, 2- etan, 3-propan, 4-butan, 5 - pentan etc.) se adaugă terminația -A eh (pentru aldehide) sau -El pentru cetone.

Poziția grupării carbonil pe cetone este indicată printr-o liniuță dacă sunt posibili mai mulți izomeri. Poziția grupei carbonil a aldehidelor nu este indicată printr-un număr, deoarece în toate cazurile este la primul număr:

Nomenclatura rațională

Cetonele sunt adesea numite după radicali legați printr-o grupare carbonil, cu adăugarea cuvântului cetonă. De exemplu, hexanona-3 sau metiletil cetonă , acetonă sau dimetil keto n.

Aldehidele pot fi numite derivate etanal sau acetaldehida:

Alt nume e - trimetiletanal.

Proprietățile chimice ale compușilor carbonilici

Toate reacțiile compușilor carbonilici pot fi împărțite în grupuri:

Reacții la grupa carbonil (adăugare)

Reacții asupra scheletului de carbon

Reacții de oxidare

Reacții de recuperare

Reacții de adiție la grupa carbonil (adaos de reactivi nucleofili)

1. racord de apă

Cele emergente bijuterie-diole instabil și echilibrul în această reacție este puternic deplasat spre stânga. Excepțiile sunt aldehidele și cetonele cu grupări atrăgătoare de electroni, de exemplu, cloral sau hexafluoracetonă, care există în mediul acvatic sub formă bijuterie-diole:

2. adaos de bisulfit

Atașarea trece prin atomul de sulf mai nucleofil, nu prin oxigen, deși are o sarcină negativă. Se formează derivatele acizi alcansulfonici(sare acid alcoxisulfonic).

Cele emergente aducti insolubil în soluție saturată de bisulfit de sodiu sau în alcooli și precipită sub formă de cristale. Deci, este posibil să se separe compușii carbonilici dintr-un amestec cu alcooli. Compusul carbonil este izolat sub formă liberă de aduct când este tratată cu acid.

Când reacţionează cu cetonele, bisulfiţii se adaugă numai la metil cetone CH3-CO-R.

3. adaos de cianuri

Reacția este catalizată de cianura de potasiu sau de sodiu. Cele emergente oxinitrili(sau cianohidrine) poate fi hidrolizat inainte de oxicarboxilic acizi:

4. adaos de alcooli

Când se adaugă prima moleculă de alcool, hemiacetale. Reacția este catalizată de acizi sau baze:

Adăugarea unei a doua molecule de alcool duce la formare acetalii. Educaţie acetalii catalizat numai în mediu acid:

Acetalistabile în medii neutre și alcaline, astfel încât pot fi utilizate pentru protecția temporară a grupărilor aldehide. Acetali larg uzualîn natură.

5. conectarea reactivilor Grignard

Interacțiunea compușilor organometalici de tip R-Mg-X(reactivi Grignard), unde X \u003d halogen, cu grupări carbonil (adăugarea nucleofilă la o legătură multiplă CU=O):

Interacţiune formaldehidă, aldehide, cetone Și - conduce la alcooli primari, secundari, respectiv terțiari.

Alcoolii terțiari se obțin din cetone. Da, de la metil etil cetonă(butanonă-2) se obţine 2-metilbutanol-2. Aldehidele într-o reacție similară dau alcooli secundari. Din propionic aldehidă ( propanală) rezultă butanol-2:

Alcoolii primari se formează din formaldehidă. Când interacţionează reactivii Grignard Cu halogenuri acide acizii carboxilici și esterii formează alcooli terțiari, care au doi substituenți alchil identici. Aceasta consumă doi moli de reactiv Grignard:

6. Adăugarea de amoniac și amine

Aminele primare se adaugă la aldehide și cetone pentru a se formaimine (temeiuri Schiff :

O reacție similară a aminelor secundare cu compușii carbonilici dă enamine :

Hidrazina și derivații săi pot interacționa, de asemenea, cu compușii carbonilici pentru a se forma hidrazone:

Hidroxilamine se adaugă la aldehide și cetone pentru a se forma aldoximeȘi ketoxime:

7. Aldol-crotonic condensare

Condensul poate apărea atât în ​​medii acide, cât și în medii alcaline.

Condens catalizat acid

intra in condensare enolȘi protonat gruparea carbonil a celei de-a doua molecule a compusului:

condensare catalizata de baza

Educaţie ion enolat, generatoare carbanion, se derulează conform schemei:

Mai departe carbanion se atașează de gruparea carbonil a celei de-a doua molecule și continuă C-alchilare, Spre deosebire de termodinamic dezavantajos DESPRE- alchilare:

Cele emergente alcool aldehidic (aldol) pierde cu ușurință apă în prezența cantităților catalitice de baze sau acizi, precum și cu o încălzire ușoară, cu formarea a, b - compus carbonil nesaturat, acest lucru completează reacția de condensare (R, X \u003d alchil sau H):

Astfel, în reacția aldolnică O- condensare croton (inclusiv autocondensare) pot intra atât aldehide cât şi cetone având carbon alfa atomi de hidrogen. În cazul cetonelor, poziția de echilibru este nefavorabilă pentru formarea produșilor, totuși, efectuând reacția în conditii speciale(de exemplu, prin evitarea contactului produsului cu un catalizator bazic) se pot obţine randamente substanţiale. Reacțiile încrucișate dintre aldehide și cetone nu sunt de uz de laborator deoarece se formează greu de separat un amestec de patru produse și nereacționat compuși originali. Mai des, în scopuri sintetice, se realizează o reacție între doi compuși carbonilici, dintre care unul este o sursă de carbanioni ( componenta metilenică ), iar celălalt servește component carbonil (nu are carbon alfa atomi de hidrogen). De obicei, formaldehida, aldehide aromatice, esterii acizilor carbonic, oxalic și formic sunt utilizate ca component carbonil. Ca component de metilen, ele sunt utilizate, printre altele, acizi C-Hși chiar derivați ai hidrocarburilor acetilenice cu o legătură triplă terminală.

8. Reacția Cannizzaro

Aldehide care nu au carbon alfa atomii de hidrogen, atunci când sunt încălziți cu baze puternice, intră într-o reacție de oxidare-reducere, când una dintre molecule este redusă la alcool datorită oxidării celei de-a doua molecule la un acid carboxilic. Astfel de reacții se numesc Reacții Cannizzaroși procedați conform schemei:

Reacțiile de oxidare-reducere intramoleculare sunt, de asemenea, cunoscute:

Cu un tip particular de oxidare-reducere intramoleculară este benzii rearanjare :

Reacții pe scheletul de carbon al aldehidelor și cetonelor

Reacțiile care afectează scheletul de carbon includ:

Tautomerismul ceto-enol al aldehidelor și cetonelor;

Halogenare (reacția haloformă și înlocuirea a - atomilor de hidrogen de carbon)

1. Tautomerism ceto-enol

Compușii carbonilici pot coexista sub două forme - cetonă și enol:

Transformarea aldehidelor și cetonelor în enoli (alcooli nesaturați) are loc atât spontan, cât și cu cataliza de către acizi și baze. Deși formele de enol sunt prezente în aldehide și cetone în concentrații nesemnificative, ele joacă un rol semnificativ în reactivitatea lor. Prin formarea enolilor au loc o serie de reacții importante ale aldehidelor și cetonelor. Să luăm în considerare mecanismele de tranziție a formelor cetonice la enoli care apar sub acțiunea catalitică a acizilor și bazelor.

Enolizarea catalizat acid

Formarea enolului poate fi catalizată acid conform schemei de mai jos (R"=alchil sau H):

Reacția începe cu protonarea atomului de oxigen al grupării carbonil și se termină cu eliminarea unui proton deja din carbon alfa atom. Astfel, formal, protonul joacă rolul unui catalizator.

Enolizarea , catalizat bază

Formarea ionului enolat are loc conform schemei:

În formarea enolilor în timpul catalizarii bazelor, aciditatea atomilor de hidrogen alfa-carbon joacă un rol important. Aciditatea crescută a acestora este asociată cu apropierea de grupa carbonil și cu efectul inductiv negativ al acesteia, retragerea electronilor. Conexiuni S-N si facilitand astfel eliminarea unui proton. Cu alte cuvinte, eliminarea protonilor este facilitată deoarece carbanionul rezultat este stabilizat prin delocalizarea sarcinii negative pe gruparea carbonil.

Halogenii sunt adăugați la enolii formați la legătura multiplă C=C. Spre deosebire de alchene, unde o astfel de adăugare este finalizată prin legarea completă a halogenului, în aldehide și cetone se adaugă un singur atom de halogen (la carbonul adiacent grupării carbonil). Al doilea atom de halogen (pe gruparea carbonil) nu se atașează, iar reacția se termină cu eliminarea unui proton și regenerarea grupării carbonil:

Într-un mediu acid, reacția se oprește acolo. Înlocuirea celui de-al doilea atom de hidrogen cu un halogen nu are loc. Dar într-un mediu alcalin, are loc o reacție de substituție rapidă a celui de-al doilea și o reacție și mai rapidă de substituție a celui de-al treilea atom de carbon cu un halogen (o creștere a numărului de atomi de halogen la carbon crește brusc aciditatea hidrogenului său):

În cele din urmă, toți cei trei atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu halogeni, urmați de eliminarea grupului CX 3 ca anion, urmat de schimb imediat de protoni:

Ca urmare, a trihalometan, numit haloform (iodoform CHJ 3, bromoform CHBr 3, cloroform CHCl 3) și un anion al unui acid carboxilic. Și procesul în sine se numește reacție haloformă. Orice metil cetone sunt supuse reacției haloform. Haloformele precipită sub formă de precipitat colorat (iodoform galben), au un miros specific și pot servi ca reacție calitativă la prezența metil cetonelor. Reacția haloformă este dată și de alcooli, a căror oxidare poate forma metil cetone (de exemplu, izopropanol). Oxidarea se realizează printr-o cantitate în exces de halogen.

Oxidarea aldehidelor și cetonelor

Aldehidele sunt ușor oxidate la acizii corespunzători:

Cetonele se oxidează cu dificultate, în condiții dure. Oxidarea este însoțită de ruperea legăturii C-C în vecinătatea grupării carbonil. Rezultatul este un set de produse de oxidare - acizi carboxilici cu lungimi diferite ale lanțului de carbon:

Metode primind

1. Oxidare primar alcooli se obțin aldehide, iar alcoolii secundari dau cetone:

Oxidarea poate fi efectuată prin metode „uscate” și „umede”. Primul este de a trece vaporii de alcool printr-un încălzit la 300-350 CU oxid de cupru CuO. Metoda „umedă” este oxidarea alcoolilor cu o soluție acidificată de bicromat de potasiu sau de sodiu:

Când este oxidată prin metoda „umedă”, aldehida rezultată trebuie distilată din sfera de reacție, altfel este ușor oxidată în continuare, la un acid carboxilic:

2. Aldehide și cetone obtinut cu hidroliză gem-dihaloalcani

În primul rând, doi atomi de halogen sunt înlocuiți cu grupări hidroxil. Dar instabil bijuterie-diole rearanjați rapid în compuși carbonilici cu eliminarea unei molecule de apă:

3. Ozonoliza alchene

duce la formarea amestecurilor de aldehide si cetone, in functie de structura initialului alchenă:

În prima etapă a ozonării se obține ozonidă, la descompunerea căreia cu apă se formează compuși carbonilici și peroxid de hidrogen. Pentru a preveni ca peroxidul să provoace oxidarea în continuare a aldehidelor, în apă se adaugă praf de zinc în timpul descompunerii ozonidelor. Ozonarea cu alchene vizează nu atât sinteza aldehidelor și cetonelor, cât și determinarea locației legăturii multiple:

4. Adăugarea apei la alchine

Adăugarea de apă la o legătură triplă în prezența sărurilor de mercur duce în cazul acetilenei la acetaldehidă, iar în cazul acetilenelor substituite la cetone. Apăse unește după regula lui Markovnikov:

Structura aldehidelor și cetonelor

Aldehide- substanţe organice ale căror molecule conţin grupare carbonil:

legat de un atom de hidrogen și un radical de hidrocarbură. Formula generală pentru aldehide este:

În cea mai simplă aldehidă, rolul radicalului de hidrocarbură este jucat de un alt atom de hidrogen:

Formaldehidă

Gruparea carbonil atașată la atomul de hidrogen este adesea denumită aldehidă:

Cetonele sunt substanțe organice în moleculele cărora gruparea carbonil este legată de doi radicali hidrocarburi. În mod evident, formula generală pentru cetone este:

Gruparea carbonil a cetonelor se numește grup ceto.

În cea mai simplă cetonă, acetona, gruparea carbonil este legată de doi radicali metil:

Nomenclatura și izomeria aldehidelor și cetonelor

În funcție de structura radicalului de hidrocarbură asociat grupării aldehide, există aldehide saturate, nesaturate, aromatice, heterociclice și alte aldehide:

În conformitate cu nomenclatura IUPAC, denumirile aldehidelor saturate sunt formate din numele unui alcan cu același număr de atomi de carbon din moleculă folosind sufixul -al. De exemplu:

Numerotare atomii de carbon ai lanțului principal pornesc de la atomul de carbon al grupării aldehide. Prin urmare, gruparea aldehidă este întotdeauna situată la primul atom de carbon și nu este necesar să se indice poziția sa.

Alături de nomenclatura sistematică, sunt folosite și denumiri banale ale aldehidelor utilizate pe scară largă. Aceste denumiri sunt de obicei derivate din denumirile acizilor carboxilici corespunzători aldehidelor.

Pentru titlu cetone conform nomenclaturii sistematice, grupul ceto este notat prin sufix -Elși un număr care indică numărul atomului de carbon al grupării carbonil (numerotarea ar trebui să înceapă de la capătul lanțului cel mai apropiat de gruparea ceto).

De exemplu:

Pentru aldehide un singur tip de izomerie structurală este caracteristic - izomeria scheletului de carbon, care este posibil cu butanal, și pentru cetone- de asemenea izomeria poziției carbonilului. În plus, sunt și caracterizați izomerie interclasă(propanal și propanonă).

Proprietățile fizice ale aldehidelor și cetonelor

Într-o moleculă de aldehidă sau cetonă, datorită electronegativității mai mari a atomului de oxigen în comparație cu atomul de carbon, legătura C=O este foarte polarizat datorită deplasării densității electronice a legăturii π la oxigen:

Aldehide și cetone substanțe polare cu exces de densitate de electroni pe atomul de oxigen. Membrii inferiori ai seriei de aldehide și cetone (formaldehidă, acetaldehidă, acetonă) sunt infinit solubili în apă. Punctele lor de fierbere sunt mai mici decât cele ale alcoolilor corespunzători. Acest lucru se datorează faptului că în moleculele de aldehide și cetone, spre deosebire de alcooli, nu există atomi mobili de hidrogen și nu formează asociați datorită legăturilor de hidrogen.

Aldehidele inferioare au un miros înțepător; aldehidele care conțin de la patru până la șase atomi de carbon în lanț au un miros neplăcut; aldehidele și cetonele superioare au mirosuri florale și sunt folosite în parfumerie.

Prezența unei grupări aldehide într-o moleculă determină proprietățile caracteristice ale aldehidelor.

reacții de recuperare.

1. Adaos de hidrogen la moleculele de aldehidă are loc la legătura dublă din grupa carbonil:

Produsul hidrogenării aldehidelor sunt alcooli primari, cetonele sunt alcooli secundari.

Deci, atunci când acetaldehida este hidrogenată pe un catalizator de nichel, se formează alcool etilic, iar când acetona este hidrogenată, se formează propanol-2.

2. Hidrogenarea aldehidelor- reacție de reducere, în care gradul de oxidare al atomului de carbon inclus în grupa carbonil scade.

Reacții de oxidare.

Aldehidele nu pot fi doar reduse, ci și oxidate. Când sunt oxidate, aldehidele formează acizi carboxilici. Schematic, acest proces poate fi reprezentat astfel:

1. Oxidarea prin oxigenul atmosferic. De exemplu, acidul propionic se formează din propionaldehidă (propanal):

2. Oxidare cu agenți oxidanți slabi(soluție de amoniac de oxid de argint). Într-o formă simplificată, acest proces poate fi exprimat prin ecuația reacției:

De exemplu:

Mai precis, acest proces este reflectat de ecuațiile:

Dacă suprafața vasului în care se efectuează reacția a fost degresată în prealabil, atunci argintul format în timpul reacției o acoperă cu o peliculă uniformă subțire. Prin urmare, această reacție se numește reacția „oglindă de argint”. Este utilizat pe scară largă pentru realizarea de oglinzi, decorațiuni de argint și decorațiuni de Crăciun.

3. Oxidare cu hidroxid de cupru (II) proaspăt precipitat. Oxidând aldehida, Cu 2+ este redus la Cu+. Hidroxidul de cupru (I) CuOH format în timpul reacției se descompune imediat în oxid roșu de cupru (I) și apă.

Această reacție, ca și reacția oglinda argintie”, este folosit pentru a detecta aldehidele.

Cetonele nu sunt oxidate nici de oxigenul atmosferic, nici de un agent oxidant atât de slab precum o soluție de amoniac de oxid de argint.

Proprietățile chimice ale aldehidelor și acizilor - abstract

Reprezentanți individuali ai aldehidelor și semnificația lor

Formaldehidă(metanal, aldehidă formică HCHO) este un gaz incolor cu un miros înțepător și un punct de fierbere de -21 ° C, ne vom dizolva ușor în apă. Formaldehida este otrăvitoare! O soluție de formaldehidă în apă (40%) se numește formol și este utilizată pentru dezinfecția cu formaldehidă și acetic. ÎN agricultură formalina este folosită pentru îmbrăcarea semințelor, în industria pielii - pentru prelucrarea pieilor. Formaldehida este folosită pentru a face urotropină- substanta medicamentoasa. Uneori comprimată sub formă de brichete, urotropina este folosită ca combustibil (alcool uscat). O cantitate mare de formaldehidă este consumată în producția de rășini fenol-formaldehidă și a altor substanțe.

Aldehidă acetică(etanal, acetaldehidă CH 3 CHO) - un lichid cu un miros ascuțit, neplăcut și un punct de fierbere de 21 ° C, vom dizolva bine în apă. Acidul acetic și o serie de alte substanțe sunt obținute din acetaldehidă la scară industrială, este folosit pentru producerea diferitelor materiale plastice și fibre de acetat. Aldehida acetică este otrăvitoare!

Un grup de atomi -

numit grupare carboxil sau carboxil.

Acizii organici care conțin o grupare carboxil în moleculă sunt monobază.

Formula generală pentru acești acizi este RCOOH, de exemplu:

Se numesc acizi carboxilici care conțin două grupări carboxil dibazic. Acestea includ, de exemplu, acizii oxalic și succinic:

Există, de asemenea polibazică acizi carboxilici care conțin mai mult de două grupări carboxil. Acestea includ, de exemplu, acid citric tribazic:

În funcție de natura radicalului de hidrocarbură, acizii carboxilici sunt împărțiți în marginal, nesaturat, aromat.

limitare acizii carboxilici sau saturați sunt, de exemplu, acidul propanoic (propionic):

sau deja familiar pentru noi acid succinic.

Evident, acizii carboxilici saturați nu conțin legături π în radicalul de hidrocarbură.

În moleculele de acizi carboxilici nesaturați, gruparea carboxil este legată de un radical de hidrocarbură nesaturat, nesaturat, de exemplu, în molecule acrilice (propenă).

CH 2 \u003d CH-COOH

sau oleic

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

și alți acizi.

După cum se poate vedea din formula acidului benzoic, este aromatice, deoarece conține un inel aromatic (benzen) în moleculă:

Denumirea unui acid carboxilic se formează din numele alcanului corespunzător (un alcan cu același număr de atomi de carbon în moleculă) cu adăugarea sufixului -ov— , se încheie -și eu si cuvinte acid. Numerotarea atomilor de carbon începe cu o grupare carboxil. De exemplu:

Numărul de grupări carboxil este indicat în nume prin prefixe di-, tri-, tetra-:

Mulți acizi au, de asemenea, nume dezvoltate istoric sau banale.

Compoziția acizilor carboxilici monobazici limitatori va fi exprimată prin formula generală CnH2nO2, sau CnH2n+1 COOH, sau RCOOH.

Proprietățile fizice ale acizilor carboxilici

Acizii inferiori, adică acizii cu o greutate moleculară relativ mică, care conțin până la patru atomi de carbon într-o moleculă, sunt lichide cu un miros înțepător caracteristic (de exemplu, miros de acid acetic). Acizii care conțin de la 4 până la 9 atomi de carbon sunt lichide uleioase vâscoase cu miros neplăcut; care conțin mai mult de 9 atomi de carbon într-o moleculă - solide care nu se dizolvă în apă. Punctele de fierbere ale acizilor carboxilici monobazici limitanți cresc odată cu creșterea numărului de atomi de carbon din moleculă și, în consecință, cu creșterea greutății moleculare relative. Deci, punctul de fierbere al acidului formic este de 100,8 °C, acid acetic - 118 °C, acid propionic - 141 °C.

Cel mai simplu acid carboxilic, HCOOH formic, având o greutate moleculară relativă mică (M r (HCOOH) = 46), în condiții normale este un lichid cu punctul de fierbere de 100,8 °C. În același timp, butanul (M r (C 4 H 10) \u003d 58) este gazos în aceleași condiții și are un punct de fierbere de -0,5 ° C. Această discrepanță între punctele de fierbere și greutățile moleculare relative se explică prin formarea de dimeri ai acizilor carboxiliciîn care două molecule de acid sunt legate prin două legături de hidrogen:

Apariția legăturilor de hidrogen devine clară atunci când se analizează structura moleculelor de acid carboxilic.

Moleculele de acizi carboxilici monobazici saturați conțin un grup polar de atomi - carboxil

Și practic radical hidrocarburic nepolar. Gruparea carboxil este atrasă de moleculele de apă, formând cu ele legături de hidrogen:

Acizii formic și acetic sunt infinit solubili în apă. Evident, odată cu creșterea numărului de atomi din radicalul hidrocarbură, solubilitatea acizilor carboxilici scade.

Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici

Proprietățile generale caracteristice clasei de acizi (atât organici, cât și anorganici) se datorează prezenței în molecule a unei grupări hidroxil care conține o legătură polară puternică între atomii de hidrogen și oxigen. Să luăm în considerare aceste proprietăți folosind exemplul acizilor organici solubili în apă.

1. Disociere cu formarea de cationi de hidrogen și anioni ai reziduului acid:

Mai precis, acest proces este descris de o ecuație care ia în considerare participarea moleculelor de apă la el:

Echilibrul de disociere a acizilor carboxilici este deplasat spre stânga; marea majoritate a acestora sunt electroliți slabi. Cu toate acestea, gustul acru al, de exemplu, acizilor acetic și formic se datorează disocierii în cationi de hidrogen și anioni ai reziduurilor acide.

Evident, prezența hidrogenului „acid”, adică hidrogenul grupării carboxil, în moleculele de acizi carboxilici determină și alte proprietăți caracteristice.

2. Interacțiunea cu metalele aflate în seria electrochimică a tensiunilor până la hidrogen:

Deci, fierul reduce hidrogenul din acidul acetic:

3. Interacțiunea cu oxizii bazici cu formarea de sare și apă:

4. Interacțiunea cu hidroxizi metalici cu formarea de sare și apă (reacție de neutralizare):

5. Interacțiunea cu sărurile acizilor mai slabi odată cu formarea acestuia din urmă. Astfel, acidul acetic înlocuiește acidul stearic din stearat de sodiu și acidul carbonic din carbonatul de potasiu:

6. Interacțiunea acizilor carboxilici cu alcoolii cu formarea de esteri - reacția de esterificare (una dintre cele mai importante reacții caracteristice acizilor carboxilici):

Interacțiunea acizilor carboxilici cu alcoolii este catalizată de cationii de hidrogen.

Reacția de esterificare este reversibilă. Echilibrul se deplasează către formarea esterului în prezența agenților de deshidratare și când esterul este îndepărtat din amestecul de reacție.

În reacția de esterificare inversă, care se numește hidroliza esterului (reacția unui ester cu apa), se formează un acid și un alcool:

Evident, alcoolii polihidroxilici, de exemplu, glicerolul, pot reacționa și cu acizii carboxilici, adică pot intra într-o reacție de esterificare:

Toți acizii carboxilici (cu excepția formicului), împreună cu o grupare carboxil, conțin un reziduu de hidrocarbură în moleculele lor. Desigur, acest lucru nu poate decât să afecteze proprietățile acizilor, care sunt determinate de natura reziduului de hidrocarbură.

7. Reacții de adiție de legături multiple- in ele patrund acizi carboxilici nesaturati. De exemplu, reacția de adiție a hidrogenului este hidrogenare. Pentru un acid care conține o legătură n în radical, ecuația poate fi scrisă în formă generală:

Deci, atunci când acidul oleic este hidrogenat, se formează acid stearic saturat:

Acizii carboxilici nesaturați, ca și alți compuși nesaturați, adaugă halogeni la legătura dublă. De exemplu, acidul acrilic decolorează apa cu brom:

8. Reacții de substituție (cu halogeni)- acizii carboxilici saturați sunt capabili să intre în ei. De exemplu, prin reacția acidului acetic cu clorul, se pot obține diferiți derivați de clor ai acizilor:

Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici - compendiu

Reprezentanți individuali ai acizilor carboxilici și semnificația lor

Acid formic (metan) HCOOH- lichid cu miros înțepător și un punct de fierbere de 100,8 ° C, foarte solubil în apă.

Acidul formic este otrăvitor și provoacă arsuri dacă intră în contact cu pielea! Lichidul înțepător secretat de furnici conține acest acid.

Acidul formic are o proprietate dezinfectantă și, prin urmare, își găsește aplicarea în industria alimentară, a pielii și în industria farmaceutică, precum și în medicină. Este folosit la vopsirea textilelor și hârtiei.

Acid acetic (etanoic) CH 3 COOH- un lichid incolor cu miros înțepător caracteristic, miscibil cu apa în orice raport. Soluțiile apoase de acid acetic intră în vânzare sub denumirea de oțet (soluție 3-5%) și esență de oțet (soluție 70-80%) și sunt utilizate pe scară largă în industria alimentară. Acidul acetic este un solvent bun pentru mulți materie organică si de aceea este folosit in vopsitorie, in industria pielii, in industria vopselelor si lacurilor. În plus, acidul acetic este o materie primă pentru producerea multor compuși organici importanți din punct de vedere tehnic: de exemplu, este folosit pentru a obține substanțe folosite pentru combaterea buruienilor - erbicide. Acidul acetic este componenta principală a oțetului de vin, al cărui miros caracteristic se datorează acestuia. Este un produs al oxidării etanolului și se formează din acesta atunci când vinul este depozitat în aer.

Cei mai importanți reprezentanți ai acizilor monobazici cu cea mai mare limitare sunt acizi palmitic C 15 H 31 COOH și stearic C 17 H 35 COOH. Spre deosebire de acizii inferiori, aceste substanțe sunt solide, slab solubile în apă.

Cu toate acestea, sărurile lor - stearații și palmitații - sunt foarte solubile și au efect detergent, motiv pentru care se mai numesc și săpunuri. Este clar că aceste substanțe sunt produse pe scară largă.

Din acizi carboxilici superiori nesaturați cea mai mare valoare Are acid oleic C 17 H 33 COOH sau CH 3 - (CH 2) 7 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 COOH. Este un lichid asemănător uleiului, fără gust sau miros. Sărurile sale sunt utilizate pe scară largă în tehnologie.

Cel mai simplu reprezentant al acizilor carboxilici dibazici este acid oxalic (etandioic). HOOC-COOH, ale căror săruri se găsesc în multe plante, cum ar fi măcrișul și oxalisul. Acidul oxalic este o substanță cristalină incoloră, foarte solubilă în apă. Este folosit la lustruirea metalelor, in industria prelucrarii lemnului si a pielii.

Material de referință pentru promovarea testului:

Masa lui Mendeleev

Tabel de solubilitate

Primul grup de proprietăți este reacțiile de adiție. În grupul carbonil, între carbon și oxigen, există o legătură dublă, care, după cum vă amintiți, constă dintr-o legătură sigma și o legătură pi. Pe lângă reacții, legătura pi se rupe și se formează două legături sigma, una cu carbon, cealaltă cu oxigen. Carbonul are o sarcină parțială pozitivă, iar oxigenul are o sarcină parțială negativă. Prin urmare, o particulă încărcată negativ a reactivului, un anion, este atașată de carbon, iar o parte a moleculei încărcată pozitiv este atașată la oxigen.

Primul proprietate hidrogenare, adăugare de hidrogen.

Reacția are loc la încălzire. Se folosește catalizatorul de hidrogenare deja cunoscut, nichelul. Alcoolii primari se obțin din aldehide, alcoolii secundari din cetone.

În alcoolii secundari, gruparea hidroxo este legată de un atom de carbon secundar.

Al doilea hidratare proprietăți, adaos de apă. Această reacție este posibilă numai pentru formaldehidă și acetaldehidă. Cetonele nu reacţionează deloc cu apa.

Toate reacțiile de adunare se desfășoară în așa fel încât plus să ajungă la minus și minus la plus.

După cum vă amintiți din videoclipul despre alcooli, prezența a două grupări hidroxo pe un atom este o situație aproape imposibilă, astfel de substanțe sunt extrem de instabile. Deci, mai precis, aceste două cazuri formaldehidă hidrat și acetaldehidă sunt posibile, deși ele există doar în soluție.

Nu este necesar să cunoaștem reacțiile în sine. Cel mai probabil, întrebarea de la examen poate suna ca o declarație de fapt, de exemplu, ei reacționează cu apa și sunt enumerate substanțele. Printre lista lor pot fi metanal sau etanal.

Al treilea adaos de proprietate a acidului cianhidric.

Din nou, plus se duce la minus și minus la plus. Se obțin substanțe numite hidroxinitrili. Din nou, reacția în sine nu este obișnuită, dar trebuie să știți despre această proprietate.

Al patrulea adaos de proprietate a alcoolilor.

Din nou, nu trebuie să cunoașteți ecuația reacției pe de rost, trebuie doar să înțelegeți că o astfel de interacțiune este posibilă.

Ca de obicei în reacțiile de adăugare la o grupare carbonil, plus la minus și minus la plus.

a cincea reacție de proprietate cu hidrosulfit de sodiu.

Și din nou, reacția este destul de complicată, este puțin probabil să o înveți, dar aceasta este una dintre reacțiile calitative pentru aldehide, deoarece sarea de sodiu rezultată precipită. Adică, de fapt, ar trebui să știți că aldehidele reacţionează cu hidrosulfitul de sodiu, acest lucru va fi suficient.

Astfel se încheie primul grup de reacții. Al doilea grup este reacțiile de polimerizare și policondensare.

2. Polimerizarea și policondensarea aldehidelor

Sunteți familiarizat cu polimerizarea: cauciucurile de polietilenă, butadienă și izopren, clorură de polivinil sunt produse ale combinării mai multor molecule (monomeri) într-un singur lanț polimeric mare. Adică se obține un singur produs. În timpul policondensării se întâmplă același lucru, dar pe lângă polimer se obțin și produse cu greutate moleculară mică, precum apa. Adică există două produse.

Asa de, şaselea polimerizarea proprietatii. Cetonele nu intră în aceste reacții; doar polimerizarea formaldehidei este de importanță industrială.

Legătura pi se rupe și se formează două legături sigma cu monomerii vecini. Se dovedește poliformaldehidă, numită și paraformă. Cel mai probabil, întrebarea de la examen poate suna astfel: substanțele intră în reacția de polimerizare. Și este dată o listă de substanțe, printre care poate fi formaldehidă.

A șaptea proprietate este policondensarea. Încă o dată: în timpul policondensării, pe lângă polimer, se obține și un compus cu molecularitate scăzută, de exemplu, apă. Formaldehida intră într-o astfel de reacție cu fenolul. Pentru claritate, scriem mai întâi ecuația cu două molecule de fenol.

Ca rezultat, se obține un astfel de dimer și se desprinde o moleculă de apă. Acum scriem ecuația reacției în formă generală.

Produsul de policondensare este rășina fenol-formaldehidă. Ea descoperă aplicare largă de la adezivi și lacuri până la componente din materiale plastice și PAL.

Acum al treilea grup de proprietăți reacții de oxidare.

3. Oxidarea aldehidelor și cetonelor

Al optulea reacție în lista generala este o reacție calitativă la oxidarea grupării aldehide cu o soluție de amoniac de oxid de argint. Reacția oglinzii argintii. Voi spune imediat că cetonele nu intră în această reacție, ci doar aldehide.

Gruparea aldehidă este oxidată la o grupare carboxil acidă, dar în prezența amoniacului, care este o bază, are loc imediat o reacție de neutralizare și se obține o sare, acetat de amoniu. Argintul precipită, acoperind interiorul tubului și creând o suprafață asemănătoare oglinzii. Această reacție apare la examen tot timpul.

Apropo, aceeași reacție este calitativă pentru alte substanțe care au o grupă aldehidă, de exemplu, acidul formic și sărurile sale, precum și glucoza.

nouălea reacția este de asemenea calitativă pentru oxidarea grupării aldehide cu hidroxid de cupru proaspăt precipitat doi. Și aici observ că cetonele nu intră în această reacție.

Vizual, se va observa mai întâi formarea unui precipitat galben, care apoi devine roșu. În unele manuale, se găsește informații că mai întâi se formează numai hidroxid de cupru, care are o culoare galbenă, care apoi se descompune în oxid de cupru roșu singur și apă. Deci acest lucru nu este adevărat conform ultimelor date, în procesul de precipitare, dimensiunea particulelor de oxid de cupru se modifică, care în cele din urmă ajung la dimensiuni care sunt colorate exact în roșu. Aldehida este oxidată la acidul carboxilic corespunzător. Reacția apare la examen foarte des.

A zecea reacție este oxidarea aldehidelor cu o soluție acidificată de permanganat de potasiu atunci când sunt încălzite.

Are loc decolorarea soluției. Gruparea aldehidă este oxidată la o grupare carboxil, adică aldehida este oxidată la acidul corespunzător. Pentru cetone, această reacție nu are sens practic, deoarece are loc distrugerea moleculei și rezultatul este un amestec de produse.

Este important de menționat că aldehida formică, formaldehida, se oxidează la dioxid de carbon, deoarece acidul formic corespunzător în sine nu este rezistent la agenții oxidanți puternici.

Ca rezultat, carbonul trece de la starea de oxidare 0 la starea de oxidare +4. Permiteți-mi să vă reamintesc că metanolul, de regulă, în astfel de condiții se oxidează la maximum la CO 2, sărind atât etapa aldehidei cât și a acidului. Această caracteristică trebuie reținută.

Unsprezecelea combustie reactie, oxidare completa. Atât aldehidele, cât și cetonele ard în dioxid de carbon și apă.

Să scriem ecuația reacției în formă generală.

Conform legii conservării masei, ar trebui să existe atâția atomi în stânga câte atomi sunt în dreapta. Pentru că de fapt reacții chimice atomii nu merg nicăieri, dar ordinea legăturilor dintre ei pur și simplu se schimbă. Deci vor exista tot atâtea molecule de dioxid de carbon câte atomi de carbon există într-o moleculă a unui compus carbonil, deoarece molecula conține un atom de carbon. Adică n molecule de CO2. Vor fi jumătate din câte molecule de apă decât atomii de hidrogen, adică 2n / 2, ceea ce înseamnă doar n.

Există același număr de atomi de oxigen în stânga și în dreapta. În dreapta, sunt 2n dintre ei din dioxid de carbon, deoarece fiecare moleculă are doi atomi de oxigen, plus n apă, pentru un total de 3n. În stânga, există același număr de atomi de oxigen 3n, dar unul dintre atomi se află în molecula aldehidă, ceea ce înseamnă că trebuie scăzut din total pentru a obține numărul de atomi pe oxigen molecular. Se dovedește că 3n-1 atomi conțin oxigen molecular, ceea ce înseamnă că există de 2 ori mai puține molecule, deoarece o moleculă conține 2 atomi. Adică (3n-1)/2 molecule de oxigen.

Astfel, am compilat ecuația pentru arderea compușilor carbonilici într-o formă generală.

Și, în sfârșit al doisprezecelea proprietate legată de reacțiile de substituție halogenarea la atomul de carbon alfa. Să ne întoarcem încă o dată la structura moleculei de aldehidă. Oxigenul trage densitatea electronică pe sine, creând o sarcină pozitivă parțială asupra carbonului. Gruparea metil încearcă să compenseze această sarcină pozitivă prin deplasarea electronilor de la hidrogen la el de-a lungul unui lanț de legături sigma. Legătura carbon-hidrogen devine mai polară, iar hidrogenul se rupe mai ușor atunci când este atacat cu un reactiv. Acest efect se observă doar pentru atomul de carbon alfa, adică atomul care urmează grupării aldehide, indiferent de lungimea radicalului hidrocarbură.

Astfel, este posibil să se obțină, de exemplu, 2-cloracetaldehidă. Este posibilă înlocuirea suplimentară a atomilor de hidrogen cu tricloroetan.

Aldehidele și cetonele sunt derivați ai hidrocarburilor care conțin o grupare carbonil în moleculele lor. Aldehidele diferă ca structură de cetonele în poziția grupării carbonil. DESPRE proprietăți fizice aldehide și cetone, precum și clasificarea și nomenclatura lor, vorbim în acest articol.

Proprietăți fizice

Spre deosebire de alcooli și fenoli, aldehidele și cetonele nu se caracterizează prin formarea de legături de hidrogen, motiv pentru care punctele lor de fierbere și de topire sunt mult mai scăzute. Deci, formaldehida este un gaz, acetaldehida fierbe la o temperatură de 20,8 grade, în timp ce metanolul fierbe la o temperatură de 64,7 grade. În mod similar, fenolul este o substanță cristalină, iar benzaldehida este un lichid.

Formaldehida este un gaz incolor cu un miros înțepător. Membrii rămași ai seriei aldehidelor sunt lichide, în timp ce aldehidele superioare sunt solide. Membrii inferiori ai seriei (formaldehida, acetaldehida) sunt solubili in apa si au un miros intepator. Aldehidele superioare sunt foarte solubile în majoritatea solvenților organici (alcooli, eteri), aldehidele C 3 -C 8 au un miros foarte neplăcut, iar aldehidele superioare sunt folosite în parfumerie din cauza mirosurilor florale.

Orez. 1. Clasificarea tabelului a aldehidelor și cetonelor.

Formula generală pentru aldehide și cetone este următoarea:

• formula aldehidelor este R-COH
• formula cetonelor este R-CO-R

Clasificare și nomenclatură

Aldehidele și cetonele diferă prin tipul de lanț de carbon în care se află gruparea carbonil. Luați în considerare compușii grași și aromatici:

• aciclic, limitativ. Primul membru al seriei omoloage de aldehide este aldehida formică (formaldehidă, metanal) - CH 2 \u003d O.

Aldehida formică este folosită ca antiseptic. Cu ajutorul său dezinfectarea spațiilor, se efectuează pregătirea semințelor.

Al doilea membru al seriei aldehidelor este acetaldehida (acetaldehidă, etanal). Este folosit ca intermediar în sinteza acidului acetic și a alcoolului etilic din acetilenă.

Orez. 2. Formula acetaldehidă.

• nelimitat. Este necesar să menționăm o astfel de aldehidă nesaturată precum acroleina (propenală). Această aldehidă se formează în timpul descompunerii termice a glicerolului și a grăsimilor, din care glicerolul este parte integrantă.
• aromatice. Primul membru al seriei omoloage de aldehide aromatice este benzaldehida (benzaldehida). De remarcată este și o aldehidă de origine vegetală, cum ar fi vanilina (3-metoxi-4-hidroxibenzaldehida).

Orez. 3. Formula de vanilină.

Cetonele pot fi pur aromatice sau grăsimi aromatice. Pur aromatică este, de exemplu, difenilcetona (benzofenona). Grăsimile aromatice sunt, de exemplu, metil-fenilcetona (acetofenona)

Ce am învățat?

La lecțiile de chimie de clasa a X-a, cea mai importantă sarcină este să studiezi aldehidele și cetonele. În aldehide, atomul de carbon carbonil este primar, în timp ce în cetone este secundar. Prin urmare, în aldehide, gruparea carbonil este întotdeauna legată de un atom de hidrogen. Gruparea aldehidă este mai reactivă decât gruparea cetonă, în special în reacțiile de oxidare.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.2. Evaluări totale primite: 166.

5.1. caracteristici generale

Clasele înrudite de aldehide și cetone conțin o grupare carbonil funcțională și sunt denumite ca compuși carbonilici. Ei folosesc, de asemenea, numele comun compuși oxo,întrucât grupul = O se numește grup oxo.

Aldehidele sunt compuși în care gruparea carbonil este legată de un radical organic și de un atom de hidrogen; cetone - compuși carbonilici cu doi radicali organici.

Gruparea -CH=O, care face parte din aldehide, se numește aldehidă, respectiv un grup în cetone - cetonă, sau grup ceto.

În funcție de natura radicalilor organici, îi pot aparține aldehidele și cetonele alifatic sau aromatice rând; cetonele sunt amestecat(Tabelul 5.1).

Spre deosebire de alcooli, aldehidele și cetonele nu au atomi mobili de hidrogen legați de atomi de oxigen. În acest sens, aldehidele și cetonele nu sunt asociate datorită formării legăturilor de hidrogen, dar tind să formeze legături de hidrogen cu moleculele de apă și, prin urmare, se dizolvă bine în aceasta (în special primii membri ai seriei omoloage).

Tabelul 5.1.Aldehide și cetone

5.2. Centrele de reacție ale aldehidelor și cetonelor

sp 2 -Atomul de carbon hibridizat al grupării carbonil formează trei legături σ situate în același plan și o legătură π cu atomul de oxigen datorită orbitalului p nehibridat. Datorită diferenței de electronegativitate a atomilor de carbon și oxigen, legătura π dintre ei este puternic polarizată (Fig. 5.1). Ca rezultat, o sarcină parțială pozitivă δ+ apare pe atomul de carbon al grupării carbonil, iar o sarcină negativă parțială δ- apare pe atomul de oxigen. Deoarece atomul de carbon are deficit de electroni, acesta reprezintă un centru pentru atacul nucleofil.

Distribuția densității electronice în moleculele de aldehide și cetone, ținând cont de transferul influenței electronice a electronului

Orez. 5.1.Structura electronică a grupării carbonil

atomul de carbon deficitar al grupării carbonil în legăturile σ este prezentat în Schema 5.1.

Schema 5.1.Centri de reacție în molecula de aldehide și cetone

Există mai multe centre de reacție în moleculele de aldehide și cetone:

Centrul electrofil - atomul de carbon al grupării carbonil - predetermină posibilitatea unui atac nucleofil;

Centrul principal - un atom de oxigen - determină posibilitatea unui atac de către un proton;

Centrul CH-acid, al cărui atom de hidrogen are o mobilitate slabă a protonilor și poate fi, în special, atacat de o bază puternică.

În general, aldehidele și cetonele sunt foarte reactive.

5.3. Adăugarea nucleofilă

Pentru aldehide și cetone, reacțiile de adiție nucleofile sunt cele mai caracteristice A N.

Descrierea generală a mecanismului de adiție nucleofilă A N

Ușurința atacului nucleofil asupra atomului de carbon al grupării carbonil a unei aldehide sau cetone depinde de magnitudinea parțială.

sarcina pozitivă asupra atomului de carbon, disponibilitatea sa spațială și proprietățile acido-bazice ale mediului.

Luând în considerare efectele electronice ale grupărilor asociate atomului de carbon carbonil, valoarea sarcinii parțiale pozitive δ+ asupra acestuia în aldehide și cetone scade în următoarele serii:

Disponibilitatea spațială a atomului de carbon carbonil scade atunci când hidrogenul este înlocuit cu radicali organici mai voluminosi, astfel încât aldehidele sunt mai reactive decât cetonele.

Schema generală a reacțiilor de adiție nucleofile A N la gruparea carbonil implică un atac nucleofil asupra carbonului carbonil urmat de adăugarea unui electrofil la atomul de oxigen.

Într-un mediu acid, activitatea grupării carbonil, de regulă, crește, deoarece din cauza protonării atomului de oxigen, apare o sarcină pozitivă asupra atomului de carbon. Cataliza acidă este utilizată de obicei atunci când nucleofilul atacator are activitate scăzută.

Conform mecanismului de mai sus, sunt efectuate o serie de reacții importante ale aldehidelor și cetonelor.

În organism apar multe reacții caracteristice aldehidelor și cetonelor, aceste reacții sunt prezentate în secțiunile ulterioare ale manualului. Acest capitol va discuta cele mai importante reacții ale aldehidelor și cetonelor, care sunt rezumate în Schema 5.2.

adaos de alcooli. Alcoolii, atunci când interacționează cu aldehidele, se formează ușor hemiacetale. Hemiacetalii nu sunt de obicei izolați din cauza instabilității lor. Cu un exces de alcool într-un mediu acid, hemiacetalii se transformă în acetalii.

Utilizarea unui catalizator acid în conversia hemiacetalului în acetal este clară din mecanismul de reacție de mai jos. Locul central în acesta este ocupat de formarea unui carbocation (I), stabilizat datorită participării perechii singure de electroni a atomului de oxigen vecin (efectul + M al grupării C 2 H 5 O).

Reacțiile de formare a hemiacetalilor și acetalilor sunt reversibile; prin urmare, acetalii și hemiacetalii sunt ușor hidrolizați prin excesul de apă într-un mediu acid. Într-un mediu alcalin, hemiacetalii sunt stabili, deoarece alcoxidarea este o grupare de plecare mai dificilă decât ionul hidroxid.

Formarea acetalilor este adesea folosită ca protecție temporară a grupării aldehide.

Conexiune la apă. Adăugarea de apă la o grupare carbonil - hidratare- reacție reversibilă. Gradul de hidratare al unei aldehide sau cetone într-o soluție apoasă depinde de structura substratului.

Produsul hidratării, de regulă, nu poate fi izolat prin distilare într-o formă liberă, deoarece se descompune în componentele sale originale. Formaldehida într-o soluție apoasă este hidratată cu mai mult de 99,9%, acetaldehida este aproximativ jumătate, iar acetona practic nu este hidratată.

Formaldehida (formaldehida) are capacitatea de a coagula proteinele. 40% lui soluție de apă, numit formol, folosit în medicină ca dezinfectant și conservant al preparatelor anatomice.

Aldehida tricloroacetică (cloral) este complet hidratată. Gruparea triclorometil atrăgătoare de electroni stabilizează hidratul de cloral într-o asemenea măsură încât această substanță cristalină desprinde apa numai în timpul distilării în prezența substanțelor de deshidratare - acid sulfuric etc.

În centrul efectului farmacologic al hidratului de cloral CC1 s CH(OH)2 constă efectul specific asupra corpului grupei aldehide, care determină proprietățile dezinfectante. Atomii de halogen îi sporesc acțiunea, iar hidratarea grupării carbonil reduce toxicitatea substanței în ansamblu.

Adăugarea de amine și derivați ai acestora. Amine și alți compuși care conțin azot cu formula generală NH 2 X (X = R, NHR) reacționează cu aldehidele și cetonele în două etape. În primul rând, se formează produse de adiție nucleofile, care apoi, din cauza instabilității, desprind apa. În acest sens, acest proces este în general clasificat ca o reacție ataşament-detaşare.

În cazul aminelor primare, substituite imine(numit si bazele Schiff).

Iminele sunt intermediari în multe procese enzimatice. Prepararea iminelor are loc prin formarea de aminoalcooli, care sunt relativ stabili, de exemplu, în reacția formaldehidei cu α-aminoacizi (vezi 12.1.4).

Iminele sunt intermediari în producerea de amine din aldehide și cetone prin aminare reductivă. Acest mod general constă în refacerea unui amestec dintr-un compus carbonil cu amoniac (sau o amină). Procesul se desfășoară conform schemei de adiție-clivaj cu formarea unei imine, care este apoi redusă la o amină.

Când aldehidele și cetonele reacţionează cu derivaţii de hidrazină, hidrazone. Această reacție poate fi utilizată pentru a izola aldehidele și cetonele din amestecuri și identificarea lor cromatografică.

Bazele lui Schiff și alți compuși similari sunt ușor hidrolizați prin soluții apoase de acizi minerali pentru a forma produsele inițiale.

În majoritatea cazurilor, reacțiile aldehidelor și cetonelor cu bazele azotate necesită cataliză acidă, care accelerează deshidratarea produsului de adiție. Cu toate acestea, dacă aciditatea mediului este crescută prea mult, atunci reacția va încetini ca urmare a conversiei bazei azotate în acidul conjugat nereactiv XNH 3+.

reacții de polimerizare. Aceste reacții sunt caracteristice în principal aldehidelor. Când sunt încălziți cu acizi minerali, polimerii aldehidici se descompun în produsele inițiale.

Formarea polimerilor poate fi privită ca rezultatul unui atac nucleofil al unui atom de oxigen al unei molecule de aldehidă asupra atomului de carbon carbonil al altei molecule. Deci, când formalina stă în picioare, un polimer de formaldehidă, paraformă, precipită sub formă de precipitat alb.

5.4. Reacții de condensare

Prezența unui centru CH-acid într-o moleculă de aldehidă sau cetonă duce la faptul că atomii de hidrogen α ai acestor compuși carbonil au o anumită mobilitate a protonilor. Sub acțiunea bazelor, astfel de protoni pot fi despărțiți odată cu formarea carbanionilor corespunzători. Carbanionii joacă rolul de nucleofili în raport cu substratul carbonil. Acest lucru face posibilă efectuarea de reacții în care o moleculă, ca nucleofil, este adăugată la gruparea carbonil a unei alte molecule a unui compus carbonil neutru. Astfel de procese sunt denumite reacții de condensare.

Condensarea este o reacție care duce la apariția unei noi legături carbon-carbon și din două sau mai multe molecule relativ simple se formează o moleculă nouă, mai complexă.

Deci, într-un mediu alcalin, două molecule de acetaldehidă formează hidroxaldehidă cu numărul de atomi de carbon de două ori mai mare.

Produsul de reacție care conține grupări hidroxil și aldehidă se numește aldol(din cuvinte ald egida si alcool ol), iar reacția însăși se numește condensare aldolica, sau adaos de aldoli.

Mecanismul de condensare aldolică. Sub acțiunea unei baze într-un compus carbonil, un proton este scindat din poziția α și se formează un carbanion (I), în care sarcina negativă este delocalizată cu participarea grupării carbonil.

Anionul (I) este un nucleofil puternic (prezentat în culoare în următoarea etapă a mecanismului) care se atașează la a doua moleculă (neionizată) a compusului carbonil. Ca rezultat al acestei interacțiuni, un nou Conexiune C-Cşi se formează un ion alcoxid intermediar (II). Într-un mediu apos, acest anion este stabilizat prin separarea unui proton dintr-o moleculă de apă și se transformă în produsul final, aldolul.

Reacția de adiție aldolică este prezentată folosind propanal ca exemplu (molecula care se adaugă la grupa C=O a altei molecule este evidențiată în culoare); o reacție similară este prezentată folosind acetona ca exemplu.

Produsul de condensare, aldolul, este capabil să despartă apa pentru a forma un compus carbonil α,β-nesaturat. Acest lucru se întâmplă de obicei la temperaturi ridicate. În acest caz, reacția în ansamblu se numește condens croton.

Reacțiile de condensare pot avea loc și într-o versiune mixtă, folosind diferiți compuși carbonilici, iar unul dintre ei poate să nu conțină un centru CH-acid, cum ar fi formaldehida și benzaldehida în următoarele reacții:

Condensarea aldolica este o reacție reversibilă; se numeste procesul invers scindarea aldolica(sau reactie retroaldolica). Ambele reacții apar în multe procese biochimice.

5.5. Recuperare și oxidare

Recuperarealdehide și cetone se realizează folosind hidruri metalice complexe LiAlH4, NaBH4. Reacția implică un atac nucleofil asupra carbonului carbonil de către un ion hidrură.

La hidroliza ulterioară a alcoolatului rezultat, se obține alcool primar sau secundar.

Oxidarealdehide la acizi carboxilici se realizează sub acțiunea majorității agenților oxidanți, inclusiv a oxigenului atmosferic. Cetonele nu se oxidează în condiții blânde.

Oxidul de argint sub formă de complex de amoniac 2 OH (reactiv Tollens) oxidează aldehidele în acizi carboxilici, în timp ce argintul metalic este eliberat. De aici și numele - reacție "Oglinda de argint"

Aldehidele sunt, de asemenea, ușor oxidate de hidroxid de cupru (II) într-un mediu alcalin.

Ambele reacții sunt adesea folosite ca reacții calitative pentru detectarea grupării aldehide, deși nu sunt specifice aldehidelor: de exemplu, fenolii polihidroxilici, aminofenolii, aminele aromatice, hidroxicetonele și alți compuși ușor oxidabili sunt supuși oxidării cu reactivii indicați.