165605 (Альдегиды и кетоны)
Описание файла
Документ из архива "Альдегиды и кетоны", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "165605"
Текст из документа "165605"
Введение
Это единения, содержащие карбонильную группу = С = О . У альдегидов карбонил связан радикалом и водородом. Общая формула альдегидов:
R – C = O
H
У кетонов карбонил связан с двумя радикалами. Общая формула кетонов:
R 1– C = O
R2
Альдегиды являются более активными, чем кетоны (у кетонов карбонил как бы блокирован радикалами с обеих сторон).
Классификация
1.по углеводородному радикалу (предельные, непредельные, ароматические, циклические).
2.по числу карбонильных групп (одна, две и тд.)
Изомерия и номенклатура
Изомерия альдегидов обусловлена изомерией углеродного скелета. У кетонов помимо изомерии углеродного скелета наблюдается изомерия положения карбонильной группы. По тривиальной номенклатуре альдегиды называют соответственно карбоновым кислотам, в которые они переходят при окислении. По научной номенклатуре названия альдегидов складываются из названий соответствующих углеводородов с добавлением окончания аль. Атом углерода альдегидной группы определяет начало нумерации. По эмпирической номенклатуре кетон называют по радикалам, связанным с карбоксилом с добавлением слова кетон. По научной номенклатуре названия кетонов складываются из названий соответствующих углеводородов с добавлением окончания ОН, в конце ставят номер углеродного атома, при котором стоит карбонил. Нумерацию начинают от ближайшего к кетонной группе конца цепи.
П редставители предельных альдегидов. CnH2n+1C=O
H
Формула | Тривиальное название | Научное название |
Н – С = О Н | Муравьиный Формальдегид | метаналь |
С Н3 – С = О Н | Уксусный Ацетальдегид | Этаналь |
С Н3 – СН2 – С = О Н | Пропионовый | Пропаналь |
С Н3 – СН2 – СН2 – С = О Н | Масляный | Бутаналь |
С Н3 – (СН2)3 – С = О Н | Валериановый | Пентаналь |
С Н3 – (СН2)4 – С = О Н | Капроновый | Гексаналь |
Представители предельных кетонов
Формула | Эмпирическое название | Научное название |
С Н3 – С = О СН3 | Диметилкетон | Пропанон |
С Н3 – С = О СН2 – СН3 | Метилэтилкетон | Бутенон |
С Н3 – С = О СН2 – СН2 – СН3 | Метилпропилкетон | Пентанон -2 |
С Н3 – СН2 – С = О СН2 – СН3 | Диэтилкетон | Пентанон -3 |
С Н3 – С = О СН – СН3 СН3 | метилпропилкетон | 3-метилбутанон-2 |
Способы получения
1) Путем окисления спиртов. Из первичных спиртов получаются альдегиды, из вторичных кетоны. Окисление спиртов происходит при действии сильных окислителей (хромовая смесь) при небольшом нагревании. В промышленности в качестве окисления используют кислород воздуха в присутствии катализатора – меди (Cu) при t0= 300-5000С
С Н3 – СН2 – СН2 – ОН + О К2Cr2O7 CH3 – CH2 – C =O + HOH
пропанол -1 H
пропаналь
С Н3 – СН – СН3 + О К2Cr2O7 СН3 – С – СН3
ОН О
пропанол -2 пропанон
2) Термическое разложение кальциевых солей карбоновых кислот, причем, если взть соль муравьиной кислоты, то образуются альдегиды, а если других кислот, то кетоны.
С Н3 – С = О
О – Са прокаливание СаСО3 + СН3 – С = О
Н –С – О Н
О уксусный альдегид
СН3 – С = О
О – Са прокаливание СаСО3 + СН3 – С = О
С Н3 –С – О СН3
О ацетон
Это лабораторные способы получения.
3) По реакции Кучерова (из алкинов и воды, катализатор – соли ртути в кислой среде). Из ацетилена образуются альдегиды, из любых других алкинов – кетоны.
С Н = СН + НОН СН2 = СН – ОН СН3 – С = О
ацетилен виниловый СН3
спирт уксусный альдегид
С Н3 – С = СН + НОН СН3 – С = СН2 СН3 – С = О
пропин ОН СН3
пропенол – 2 ацетон
4) Оксосинтез. Это прямое взаимодействие алкенов с водным газом (СО+Н2) в присутствии кобальтового или никелевого катализаторов под давлением 100- 200 атмосфер при t0 = 100-2000С. По этому способу получают альдегиды
СН3 – СН2 – СН2 – С = О
бутаналь Н
С Н3 – СН = СН2 + СО + Н2
СН3 – СН – С = О
СН3 Н
2-метилпропаналь
5) Гидролиз дигалогенпроизводных. Если оба галогена находятся при первичном углеродном атоме, то образуется альдегид, если при вторичном – кетон.
С Н3 – СН2 – С – CL2 + HOH 2HCL + CH3 – CH2 – C = O
H H
1,1-дихлорпропен пропеналь
С Н3 – С – CH3 + HOH 2HCL + CH3 – C = O
CL CL CH3
2,2-дихлорпропан пропанон
Муравьиный альдегид – газ, другие низшие альдегиды и кетоны – жидкости, легко растворимые в воде; альдегиды обладают удушливым запахом, который при сильном разведении становится приятным(цветочным или фруктовым). Кетоны пахнут довольно приятно. Следовательно карбонил = С =О носитель запаха, поэтому альдегиды и кетоны применяются в парфюмерной промышленности. температура кипения альдегидов и кетонов возрастает по мере увеличения молекулярного веса.
Природа карбонильной группы
Б ольшинство реакций альдегидов и кетонов обусловлено присутствием карбонильной группы. рассмотрим природу карбонила = С =О. например,
R – C = O
H
1.углерод с кислородом в карбониле связаны двойной связью : одна сигма - связь, другая пи – связь. За счет разрыва П- связи у альдегидов и кетонов идут реакции присоединения (нуклеофильного типа):
R – C = O R – C – O :
H H
Кислород является более электроотрицательным элементом, чем углерод, и поэтому электронная плотность у атома кислорода больше, чем у атома углерода. При реакциях присоединения к углероду будет присоединяться нуклеофильная часть реагента, к кислороду – электрофильная часть.
2.приреакциях замещения может замещаться кислород карбонила. При этом происходит разрыв двойной связи между С и О
3.карбонил влияет на связи С – Н в радикале, ослабляя их, особенно в альфа-положении, то есть рядом с карбонильной группой.
Н Н Н
Н – αС –β С – γС – С = О
Н Н Н Н
При действии свободных галогенов будет замещаться водород в углеродном радикале при альфа- углеродном атоме.
С Н3 – СН2 – СН2 – С = О + СL2 CH3 – CH2 – CH – C = O + HCL
ОН CL OH
α–хлормасляный альдегид
Химические свойства
Из всех классов органических соединений альдегиды и кетоны самые реакционноспособные. Причем в химическом отношении альдегиды более активны, чем кетоны. Для них характерны следующие реакции: окисления, присоединения, замещения, полимеризации, конденсации. Для кетонов не характерны реакции полимеризации.
Реакции окисления
Альдегиды окисляются легко, даже слабыми окислителями HBrO, [Ag(NH3)2]OH, раствор Фелинга. При окислении альдегидов образуются карбоновые кислоты.
С Н3 – С = О + О СН3 – С = О – уксусная кислота
Н ОН
Если окислителем является [Ag(NH3)2]OH , то выделяется свободное серебро (реакция «серебряного зеркала» - это качественная реакция на альдегиды).
С Н3 – С = О + 2[Ag(NH3)2]OH СН3 – С = О + 2 Ag + 4 NH3 + Н2О
Н ОН
Окисление кетонов происходит гораздо труднее и только сильными окислителями. Продуктами окисления являются карбоновые кислоты. При окислении кетона образуется спиртокетон, затем дикетон, который, разрываясь, образует кислоты.
С Н3 – СН2 – С – СН2 – СН3 + О СН3 – СН – С – СН2 – СН -Н2О+О СН3 – С – С – СН2 – СН3 +О +Н2О
О ОН О О О
диэтилкетон спиртокетон дикетон
СН3 – С = О + О = С – СН2 – СН3
ОН ОН
уксусная к-та пропионовая к-та
В случае смешанного кетона окисление протекает по правилу Попова – Вагнера, то есть главное направление реакции – окисление соседнего с карбонилом наименее гидрированного атома углерода. Но помимо с главным направлением будет и побочное направление реакции, то есть окислится углеродный атом с другой стороны карбонила. При этом образуется смесь различных карбоновых кислот.
СН3 – С – СН – СН3 – спиртокетон +О - Н2О
О ОН
С Н3 – С – СН2 – СН3 ОН О
О СН2 – С – СН2 – СН3 + О – Н2О
Бутанон-2 спиртокетон
СН3 – С – С – СН3 +О +Н2О 2 СН3 – С = О