12718 (761407), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

(2-метил-3-пентанон) б кислота ОН кетон

Различное отношение к действию слабых окислителей используют для качественного открытия альдегидов в отличие от кетонов.

Качественная реакция на альдегиды с аммиачным раствором оксида серебра

Альдегиды окисляются оксидом серебра:

R—C—H + Ag2O R—C—OH + 2Ag

II II

О О

альдегид кислота

В качестве реактива берут бесцветный раствор оксида серебра в водном аммиаке, содержащий комплексное соединение [Ag(NH3)2]OH. При нагревании его с альдегидом, а иногда и на холоду выпадает серебро, образующее на поверхности стеклянного сосуда зеркальный слой (реакция серебряного зеркала).

Кетоны не окисляются оксидом серебра и этой реакции не дают.

Качественные реакции на альдегиды с соединениями меди

Свежеосажденный голубого цвета осадок гидрата оксида меди Cu(OH)2 при нагревании с альдегидами в результате окисления последних и восстановления оксида меди, превращается в осадок закиси меди кирпично-красного цвета:

R—C—H + 2Cu(OH)2 R—C—OH + Cu2O + 2H2O

II II

альдегид О О кислота

Обычно для реакции берут так называемую жидкость Фелинга, которую готовят смешением раствора сульфата меди со щелочным раствором соли винной кислоты. При нагревании с альдегидом интенсивный синий цвет реактива исчезает и из раствора выпадает осадок оксид меди (I). Кетоны этих реакций не дают.

Реакции присоединения к карбонильной группе

За счет двойной связи карбонильной группы альдегиды и кетоны вступают в различные реакции присоединения. И в этом случае альдегиды обычно более активны, чем кетоны.

Восстановление альдегидов и кетонов (присоединение водорода)

Водород в момент выделения присоединяется к карбонильной группе альдегидов и кетонов. В присутствии катализаторов (например, Ni) возможно присоединение и обычного газообразного водорода (Н2). Альдегиды восстанавливаются в первичные, а кетоны – во вторичные спирты. Например:

СН3—С—Н Н СН3—СН2

II +

уксусный О Н Ni ОН этиловый спирт

альдегид (первичный)

СН3 СН3

СН3—С Н СН3—СН

II + Ni изопропиловый спирт

ацетон (кетон) О Н ОН (вторичный)

Присоединение синильной кислоты

Альдегиды и кетоны присоединяют к карбонильной группе синильную кислоту-HCN (в присутствии следов щелочи). При этом образуется так называемые -оксинитрилы (нитрилы -оксикислот; циангидрины). В них оксигруппа (—ОН) находится при углероде, соседнем с нитрильной группой (остатком синильной кислоты —СN), т.е. в -положении. Например:

СН3—С—Н СN CH3—CH—CN

уксусный II + синильная

альдегид О Н кислота ОН -оксинитрил

СН3 CH3

CH3—C СN CH3—C—CN

II + синильная

ацетон О Н кислота ОН -оксинитрил

Важно отметить, что углеродный скелет оксинитрила содержит на один углеродный атом больше, чем исходный альдегид или кетон, т.е. при этой реакции происходит наращивание углеродной цепи.

Присоединение воды

Альдегиды могут присоединять молекулы воды, образуя гидраты. Водород воды присоединяется к карбонильному кислороду, а гидроксил – к углероду:

R—CH OH R—CH—OH

II +

O H OH гидрат альдегида

Образующийся гидрат альдегида представляет собой не что иное, как двухатомный спирт с двумя гидроксилами при одном углероде. Но мы уже знаем, что такие спирты неустойчивы: образуясь при реакциях, они выделяют воду и превращаются в соединения с карбонильной группой. Поэтому гидраты альдегидов существуют, за редким исключением, лишь в водном растворе. Приведенная реакция обратима, причем в зависимости от характера связанного с альдегидной группой радикала равновесие смещено в ту или иную сторону. Например, для раствора муравьиного альдегида оно почти полностью смещено вправо. Раствор уксусного альдегида тоже содержит значительное количество гидрата, а в случае высших альдегидов равновесие сильно смещено влево. [Интересным примером альдегида, прочно удерживающего молекулу воды, является трихлоруксусный альдегид, или хлораль, образующий устойчивый кристаллогидрат, именуемый хлоральгидратом:

CCl3—CH + OH CCl3—CH—OH

хлораль II хлоральгидрат

(жидкость О Н ОН (кристаллическое

с Ткип. 98 оС) вещество с Тпл. 57 оС)

В этом случае два гидроксила удерживаются при одном углероде благодаря влиянию атомов хлора при соседнем углероде. Хлоральгидрат вновь отщепляет молекулу воды и образует хлораль лишь при действии серной кислоты или при кипячении.]

Кетоны не образуют гидратов.

Взаимодействие со спиртами (образование полуацеталей и ацеталей)

Спирты – производные воды, также присоединяются к альдегидам. При этом вначале образуются полуацетали:

R—CH O—R R—CH—O—R

II +

альдегид О Н ОН полуацеталь

Полуацетали – не что иное, как неполные простые эфиры рассмотренных выше гидратов альдегидов, т.е. не существующих в свободном виде двухатомных спиртов; они тоже неустойчивы: разлагаются на исходные спирт и альдегид, и реакция их образования обратима. При нагревании альдегидов со спиртами в присутствии следов сухого хлористого водорода (катализатор) первоначально образовавшиеся полуацетали реагируют с еще одной молекулой спирта и, выделяя воду, превращаются в полные простые эфиры гидратов альдегидов – в так называемые ацетали:

R—CH—O—R R—CH—O—R

OH + HO—R O—R + H2O

полуацеталь спирт ацеталь

Ацетали устойчивы и могут быть выделены в чистом виде. Это обычно приятно пахнущие, труднорастворимые в воде жидкости. В отличие от простых эфиров простых спиртов ацетали в присутствии кислот гидролизуются, образуя исходный спирт и альдегид; под действием щелочей их гидролиз не происходит.

В качестве примера приведем реакцию образования ацеталя из уксусного альдегида и этилового спирта:

СН3—СН СН3СН2ОН СН3—СН—О—СН2—СН3 СН3СН2ОН

уксусный II

альдегид О ОН полуацеталь

СН3—СН—О—СН2—СН3

+ Н2О

О—СН2—СН3

диэтилацеталь уксусного альдегида

Как душистые вещества, ацетали используются в парфюмерии. Небольшое количество ацеталей (50-200 мг/г) образуется в виноградных винах в процессе их "созревания" и "старения" – в результате взаимодействия содержащихся в винах спиртов (главным образом этилового) с альдегидами (образующихся в вине в качестве продуктов окисления этих спиртов). В числе других веществ ацетали создают характерный аромат ("букет") вин.

Бисульфитная реакция

Альдегиды присоединяют молекулу бисульфита натрия NaHSO3, образуя кристаллические бисульфитные производные:

R—CH SO3Na R—CH—SO3Na

II +

О Н ОН бисульфитное

альдегид производное

Кетоны также дают эту реакцию, но не все, преимущественно лишь те, у которых при карбонильной группе есть хотя бы одна метильная группа. Реакцию с бисульфитом применяют для выделения альдегидов и кетонов из различных смесей. Образующееся бисульфитное производное можно отделить, а затем разложить кислотой или щелочью; при этом вновь выделяется альдегид или кетон.

Реакция на альдегиды с фуксинсернистой кислотой

Краситель красного цвета – фуксин, при насыщении его раствора газообразным сернистым ангидридом (SO2) образует бесцветные раствор фуксинсернистой кислоты. Этот реактив при взаимодействии с альдегидами дает красно-фиолетовое окрашивание, что является качественной реакцией на альдегидную группу. Кетоны этой реакции не дают.

Реакции замещения кислорода карбонильной группы.

Замещение кислорода галогеном

При действии PCl5 или PBr5 на альдегиды или кетоны кислород карбонильной группы замещается двумя атомами галогена. Например:

СН3—СН2—СН=О + РСl5 СН3—СН2—СНCl2 + POCl3

пропиловый альдегид 1,1-дихлорпропан хлорокись фосфора

СН3—С—СН3 + PBr5 CH3—CBr2—CH3 + POBr3

II диметил 2,2-дибромпропан

О кетон (ацетон)

При этом образуются дигалогенпроизводные, в которых оба атома галогена находятся при одном углеродном атоме.

Действие аммиака

Альдегиды реагируют с аммиаком, образуя кристаллические соединения – так называемые альдегидаммиаки. Вначале молекула альдегида взаимодействует с одной молекулой аммиака; при этом выделяется вода и карбонильный кислород замещается на двухвалентный остаток аммиака – иминогруппу >NH; образующиеся вещества называются альдиминами:

R—CH=O + H2NH R—CH=NH + H2O

альдегид аммиак альдимин

Затем в результате соединения трех молекул альдимина (с разрывом в них двойных связей) получается альдегидаммиаки, имеющие циклическое строение:

NH NH

II

R—CH CH—R R—HC CH—R

+ II

NH NH HN NH

II

CH CH

альдегидаммиак

R R

Альдегидаммиаки разлагаются при действии разбавленных минеральных кислот, вновь выделяя исходные альдегиды.

Кетоны с аммиаком претерпевают другие сложные превращения.

Реакция с гидроксиламином

Альдегиды и кетоны реагируют с гидроксиламином ((NH2—OH); в результате с выделением воды карбонильный кислород замещается оксииминогруппой N—OH и образуется так называемые оксимы альдегидов (альдоксимы) и кетонов (кетоксимы)

R—CH=O + H2N—OH R—CH=N—OH + H2O

альдегид гидроксиламин альдоксим

R R

C=O + H2N—OH C=N—OH + H2O

кетон R гидроксиламин R кетоксим

Оксимы обычно хорошо кристаллизуются; для каждого альдегида или кетона характерен оксим с определенной температурой плавления; это имеет большой значение для выделения и идентификации альдегидов и кетонов. Оксимы гидролизуются в присутствии минеральных кислот, выделяя исходный альдегид ил кетон.

Реакция с фенилгидразином

Аналогично гидроксиламину с альдегидами и кетонами реагирует фенилгидразин (NH2—NH—C6H5); при этом выделяется вода и образуется фенилгидразоны альдегидов и кетонов:

R—CH=O + H2N—NH—C6H5 R—CH=N—NH—C6H5 + H2O

альдегид фенилгидразин фенилгидразон альдегида

R R

C=O + H2N—NH—C6H5 CH=N—NH—C6H5 + H2O

R кетон фенилгидразин R фенилгидразон кетона

Фенилгидразоны – кристаллические вещества с характерными температурами плавления, поэтому их также применяют при выделении и идентификации альдегидов и кетонов. При гидролизе в присутствии минеральных кислот фенилгидразоны образуют исходные карбонильные соединения.

Реакции, в которых участвуют углеводородные радикалы альдегидов и кетонов

Альдегиды и кетоны вступают в реакции не только при участии их карбонильной группы, но и при участии связанных с ней углеводородных радикалов. Карбонильная группа оказывает определенное влияние на течение этих реакций. Так, в предельных альдегидах и кетонах под влиянием карбонильной группы особую подвижность приобретают атомы водорода при углеродных атомах, соседних с этой группой, или, как говорят иначе, в -положении к карбонильной группе, они особенно легко подвергаются замещению, а также участвуют в ряде других реакций. Карбонильная группа влияет и на некоторые реакции присоединения непредельных альдегидах и кетонах.

Замещение водорода в радикале на галоген

Водородные атомы в радикалах альдегидов и кетонов замещаются на галоген легче, чем в предельных углеводородах; при этом в первую очередь галоген замещает подвижные атомы водорода, в -положении к карбонильной группе. Например:

Cl2

СН3—СН2—СН2—СН=О CH3—CH2—CH—CH=O + HCl

Cl

масляный альдегид -хлормасляный альдегид

Подвижность атомов водорода в -положении к карбонильной группе связана с вызываемыми ею электронными смещениями:

Н

Характеристики

Список файлов статьи