Aldehüüdide ja ketoonide erinevus. Aldehüüdid ja ketoonid – nomenklatuur, valmistamine, keemilised omadused

Sissejuhatus

Need on ühendid, mis sisaldavad karbonüülrühma \u003d C \u003d O. Aldehüüdides on karbonüülrühm seotud radikaali ja vesinikuga. Aldehüüdide üldvalem:

Ketoonides on karbonüülrühm seotud kahe radikaaliga. Ketoonide üldvalem:

Aldehüüdid on aktiivsemad kui ketoonid (ketoonides blokeerivad karbonüülrühma mõlemalt poolt radikaalid).

Classfifikatsioon

1. süsivesinikradikaaliga (piiratud, küllastumata, aromaatne, tsükliline).

2. karbonüülrühmade arvu järgi (üks, kaks jne)

Isomerism ja nomenklatuur

Aldehüüdide isomeeria on tingitud süsiniku skeleti isomeeriast. Ketoonides täheldatakse lisaks süsinikskeleti isomeeriale ka karbonüülrühma asukoha isomeeria. Triviaalse nomenklatuuri järgi nimetatakse aldehüüde karboksüülhapete järgi, millesse nad oksüdatsiooni käigus lähevad. Teadusliku nomenklatuuri järgi moodustatakse aldehüüdide nimetused vastavate süsivesinike nimedest, lisades al-lõpu. Aldehüüdrühma süsinikuaatom määrab numeratsiooni alguse. Empiirilise nomenklatuuri järgi on ketoon oma nime saanud karboksüülrühmaga seotud radikaalide järgi, millele on lisatud sõna ketoon. Teadusliku nomenklatuuri järgi koostatakse ketoonide nimetused vastavate süsivesinike nimedest, millele on lisatud lõpp OH, lõppu pannakse süsinikuaatomi number, mille juures karbonüülrühm seisab. Nummerdamine algab ketoonirühmale lähimast ahela lõpust.

Piiravate aldehüüdide esindajad. CnH2n+1C=O

Ketoonide piiramise esindajad

viisidsaamine

1) Alkoholide oksüdeerimisel. Primaarsed alkoholid toodavad aldehüüde, sekundaarsed alkoholid ketoone. Alkoholide oksüdatsioon toimub tugevate oksüdeerivate ainete (kroomisegu) toimel vähese kuumutamisega. Tööstuses kasutatakse õhuhapnikku oksüdeerimiseks katalüsaatori - vase (Cu) juuresolekul temperatuuril t0 = 300-5000C

CH3 - CH2 - CH2 - OH + O K2Cr2O7 CH3 - CH2 - C \u003d O + HOH

propanool -1 H

propanaal

CH3 - CH - CH3 + O K2Cr2O7 CH3 - C - CH3

propanool -2 propanoon

2) Karboksüülhapete kaltsiumisoolade termiline lagunemine, pealegi, kui võtame sipelghappe soola, tekivad aldehüüdid ja kui muud happed, siis ketoonid.

Atsetaldehüüdi kohta

O - Ca kaltsineerimine CaCO3 + CH3 - C \u003d O

CH3-C-O CH3

Need on laboratoorsed meetodid.

3) Kucherovi reaktsiooni järgi (alküünidest ja veest on katalüsaatoriks elavhõbedasoolad happelises keskkonnas). Atsetüleenaldehüüdidest moodustuvad, muudest alküünidest - ketoonid.

CH \u003d CH + HOH CH2 \u003d CH - OH CH3 - C \u003d O

atsetüleenvinüül CH3

alkohol atseetaldehüüd

CH3 - C \u003d CH + HOH CH3 - C = CH2 CH3 - C = O

propüün OH CH3

propenool - 2 atsetoon

4) Oksosüntees. See on alkeenide otsene interaktsioon vesigaasiga (СО + Н2) koobalti või nikli katalüsaatorite juuresolekul rõhul 100-200 atmosfääri temperatuuril t0 = 100-2000C. See meetod toodab aldehüüde.

CH3 - CH2 - CH2 - C \u003d O

butanaal H

CH3 - CH = CH2 + CO + H2

CH3 - CH - C \u003d O

2-metüülpropanaal

5) Dihalogeeni derivaatide hüdrolüüs. Kui mõlemad halogeenid on primaarse süsinikuaatomi juures, moodustub aldehüüd, kui sekundaarses - ketoon.

CH3 - CH2 - C - CL2 + HOH 2HCL + CH3 - CH2 - C \u003d O

1,1-dikloropropeenpropenaal

CH3 - C - CH3 + HOH 2HCL + CH3 - C \u003d O

2,2-dikloropropaanpropanoon

Sipelgaldehüüd on gaas, teised madalamad aldehüüdid ja ketoonid on vees kergesti lahustuvad vedelikud; Aldehüüdidel on lämmatav lõhn, mis tugeval lahjendamisel muutub meeldivaks (õieliseks või puuviljaseks). Ketoonid lõhnavad päris hästi. Seetõttu on karbonüül = C = O lõhnakandja, seetõttu kasutatakse parfüümitööstuses aldehüüde ja ketoone. aldehüüdide ja ketoonide keemistemperatuur tõuseb molekulmassi suurenedes.

Karbonüülrühma olemus

Enamik aldehüüdide ja ketoonide reaktsioone on tingitud karbonüülrühma olemasolust. kaaluge karbonüüli olemust = C = O. Näiteks,

1. süsinik ja hapnik karbonüülis on seotud kaksiksidemega: üks sigma on side, teine on pii-side. Aldehüüdides ja ketoonides oleva P-sideme katkemise tõttu toimuvad (nukleofiilset tüüpi) liitumisreaktsioonid:

R - C = O R - C - O:

Hapnik on elektronegatiivsem kui süsinik ja seetõttu on hapnikuaatomi elektrontihedus suurem kui süsinikuaatomi oma. Lisaks reaktsioonidele lisatakse reagendi nukleofiilne osa süsinikule ja elektrofiilne osa hapnikule.

2. asendusreaktsioonid võivad asendada karbonüülhapnikku. See katkestab kaksiksideme C ja O vahel.

3. karbonüül mõjutab C - H sidemeid radikaalis, nõrgendades neid, eriti alfa-asendis, see tähendab karbonüülrühma kõrval.

H - ?C -? C - ?C - C = O

Vabade halogeenide toimel asendatakse vesinik süsiniku radikaalis alfa-süsiniku aatomi juures.

CH3 - CH2 - CH2 - C \u003d O + CL2 CH3 - CH2 - CH - C \u003d O + HCL

Klorovõihappe aldehüüd

Keemilised omadused

Kõigist orgaaniliste ühendite klassidest on aldehüüdid ja ketoonid kõige reageerivamad. Pealegi on aldehüüdid keemiliselt aktiivsemad kui ketoonid. Neid iseloomustavad järgmised reaktsioonid: oksüdatsioon, lisamine, asendamine, polümerisatsioon, kondenseerumine. Ketoonid ei läbi polümerisatsioonireaktsioone.

Oksüdatsioonireaktsioonid

Aldehüüdid oksüdeeruvad kergesti, isegi nõrkade oksüdeerivate ainetega HBrO, OH, Fehlingi lahus. Aldehüüdid oksüdeeritakse, moodustades karboksüülhappeid.

CH3 - C \u003d O + O CH3 - C = O - äädikhape

Kui oksüdeerija on OH, siis eraldub vaba hõbe ("hõbepeegli" reaktsioon on aldehüüdide kvalitatiivne reaktsioon).

CH3 - C \u003d O + 2OH CH3 - C = O + 2 Ag + 4 NH3 + H2O

Ketoonide oksüdeerimine on palju raskem ja ainult tugevate oksüdeerivate ainetega. Oksüdatsiooniproduktid on karboksüülhapped. Ketooni oksüdeerumisel tekib alkoholiketoon, seejärel diketoon, mis lagunedes moodustab happed.

CH3 - CH2 - C - CH2 - CH3 + O CH3 - CH - C - CH2 - CH -H2O + O CH3 - C - C - CH2 - CH3 + O + H2O

O O O O O

dietüülketoon alkohol ketoondiketoon

CH3 - C \u003d O + O \u003d C - CH2 - CH3

äädikhape propioonhape

Segaketooni puhul toimub oksüdatsioon Popov-Wagneri reegli järgi ehk reaktsiooni põhisuunaks on karbonüülrühmaga külgneva vähima hüdrogeenitud süsinikuaatomi oksüdeerimine. Kuid lisaks põhisuunale toimub ka reaktsiooni külgsuund, see tähendab, et karbonüülrühma teisel poolel olev süsinikuaatom oksüdeerub. Sel juhul moodustub erinevate karboksüülhapete segu.

CH3 - C - CH - CH3 - alkoholketoon + O - H2O

CH3 - C - CH2 - CH3 OH O

O CH2 - C - CH2 - CH3 + O - H2O

Butanoon-2 alkoholketoon

CH3 - C - C - CH3 + O + H2O 2 CH3 - C \u003d O

diketoon-äädikhape

CH-C - CH2 - CH3 + O + H2O HC \u003d O + CH3 - CH2 - C \u003d O

diketoon sipelghape propioonhape

Reaktsioonidühinemine

Nad lõhuvad pi-sideme karbonüülis. Need on nukleofiilsed liitumisreaktsioonid, see tähendab, et esiteks lisatakse positiivselt laetud karbonüülsüsinikule reagendi nukleofiilne osa vaba elektronpaariga (see kulgeb aeglaselt):

C + \u003d O - +: X - \u003d C - O -

Teine etapp on prootoni või mõne muu katiooni lisamine moodustunud anioonile (see toimub kiiresti):

C - O - + H + \u003d C - OH

1. Vesiniku kinnitamine.

Sel juhul saadakse primaarsed alkoholid aldehüüdidest ja sekundaarsed ketoonidest. Reaktsioon kulgeb Ni, Pt jne katalüsaatorite juuresolekul.

CH3 - C \u003d O + H+: H - CH3 - C - H

atseetaldehüüd etanool

CH3 - C - CH3 + H+: H - CH3 - CH - CH3

propanoon propanool -2

2. Naatriumvesiniksulfaadi (hüdrosulfaadi) kinnitamine:

R - C = O + HSO3Na R - C - SO3Na

Sel juhul moodustuvad bisulfiidi derivaadid. Seda reaktsiooni kasutatakse aldehüüdide ja ketoonide puhastamiseks ning nende eraldamiseks lisanditest.

3. Vesiniktsüaniidhappe liitumine. Sel juhul moodustuvad α-oksünitriilid, mis on hüdroksühapete, aminohapete sünteesi vaheproduktid:

R - C = O + HCN R - C - C = N

oksünitriil

4. Ammoniaagi NH3 liitumine. Sel juhul moodustuvad hüdroksüamiinid.

R - C = O + H - NH2 CH3 - CH - NH2

Oksamiin

5. Magneesiumi halogenorgaaniliste ühendite lisamine (Grignardi reaktiiv). Reaktsiooni kasutatakse alkoholide saamiseks.

6. Alkoholide (veevabade) liitumine. Sel juhul moodustuvad algselt poolatsetaalid (tavalise lisamisreaktsioonina). Seejärel tekivad liigse alkoholiga kuumutamisel atsetaalid (eetritena).

R - C \u003d O + CH3 - OH R - CH - O - CH3 + CH3OH R - CH - O - CH3

H OH O - CH3

poolatsetaal atsetaal

Looduses on palju poolatsetaali ja atsetaali ühendeid, eriti süsivesikute (suhkrute) hulgas.

Asendusreaktsioonid

Karbonüülrühmade hapniku võib asendada halogeenide ja mõnede lämmastikku sisaldavate ühenditega.

1. Asendamine halogeenidega. Tekib siis, kui aldehüüdid ja ketoonid puutuvad kokku halogeenide PCL3 ja PCL5 fosforiühenditega. Vabade halogeenide toimel asendatakse vesinik süsivesiniku radikaalis α-süsiniku aatomi juures.

PCL5 CH3 - CH2 - CH -CL2 + POCL3

CH3 - CH2 - C \u003d O 1,1-dikloropopiin (fosforoksükloriid)

H + CL2 CH3 - CH - CH \u003d O + HCL

propanaal CL

Monokloropropioonaldehüüd

2. Reaktsioon hüdroksüamiiniga NH2OH. Sel juhul moodustuvad aldehüüdide (aldoksüülide) ja ketoonide (ketoksiinid) oksiidid.

CH3 - CH \u003d O + H2N - OH CH3 - CH - N - OH + H2O

atseetaldehüüd hüdroksüetanaal

Seda reaktsiooni kasutatakse karboksüülühendite kvantitatiivseks määramiseks.

3. Reaktsioon hüdrasiiniga NH2 - NH2. Reaktsiooniproduktid on hüdrasiinid (kui reageerib üks aldehüüdi või ketooni molekul) ja asiinid (kui reageerivad kaks molekuli).

CH3 - CH \u003d O + NH2 - NH2 CH3 - CH \u003d N - NH2

etanaal hüdrasiin hüdrasiin etanaal

CH3 - CH \u003d N - NH2 + O \u003d CH - CH3 CH3 - CH \u003d N - N \u003d HC - CH3

asiinetanaal (aldasiin)

4. Reaktsioonid fenüülhüdrasiiniga. C6H5 - NH - NH2. Reaktsiooniproduktid on fenüülhüdrasiinid.

CH3 - CH \u003d O + H2N - NH - C6H5 CH3 - CH \u003d N - NH - C6H5

Fenüülhüdrasoonetaanaal

Oksiidid, hüdrasiinid, asiinid, fenüülhüdrasiinid on tahked kristalsed ained, millel on iseloomulikud sulamistemperatuurid, mis määravad karbonüülühendi olemuse (struktuuri).

polümerisatsioonireaktsioonid

Ainult aldehüüdidele iseloomulik. Kuid isegi siis läbivad polümerisatsiooni ainult gaasilised ja lenduvad aldehüüdid (sipelghape, äädikhape). See on nende aldehüüdide hoidmisel väga mugav. sipelghappe aldehüüd polümeriseerub väävelhappe või vesinikkloriidhappe juuresolekul normaaltemperatuuril. Polümerisatsioonikoefitsient n=10-50. Polümerisatsiooniprodukt on tahke aine, mida nimetatakse polüoksümetüleeniks (formaliin).

H - C \u003d O - C - O - C - O - ...- C - ... - C - O -

H H H H H n

Polüoksümetüleen

See on tahke aine, kuid seda saab muuta sipelghappe aldehüüdiks, lahjendades veega ja soojendades veidi.

Äädikhappe aldehüüd moodustab hapete mõjul vedela tsüklilise trimeeri - paraldoosi ja tahke tetrameeri - metaldoosi ("kuiv alkohol").

3 CH3 - CH \u003d O O

CH3 - HC CH - CH3

paraldehüüd

4 CH3 - CH \u003d O CH3 - HC O

Metaldehüüd

Kondensatsioonireaktsioonid

1. Aldehüüdid nõrgalt aluselises keskkonnas (kaaliumatsetooni, kaaliumkloriidi, kaaliumsulfaadi juuresolekul) läbivad aldoolkondensatsiooni, mille tulemusena moodustuvad aldehüüdalkoholid, lühendatult aldoolid. Selle reaktsiooni töötas välja keemik A.P. Borodin (kes on ka helilooja). Üks molekul osaleb reaktsioonis oma karbonüülrühmaga ja teine molekul vesinikuga süsinikuaatomi juures.

CH3 - CH \u003d O + HCH2 - CH \u003d O CH3 - CH - CH2 - CH \u003d O

OH aldol

(3 - hüdroksübutaan või a-hüdroksübutüüraldehüüd)

CH3 - CH - CH2 - CH \u003d O + HCH2 - CH \u003d O CH3 - CH - CH2 - CH - CH2 -CH \u003d O

heksentsiool-3,5-al

OH-rühmade arv suureneb iga korraga. Aldehüüdvaik saadakse suure hulga molekulide tihendamisel.

2. Krotoni kondenseerumine. aldehüüdide puhul on see aldooli kondensatsiooni jätk, st kuumutamisel eraldub aldool veest, moodustades küllastumata aldehüüdi.

CH3 - CH - CH2 - CH = O CH3 - CH = CH - C = O

krotonaldehüüd

Kaaluge neid reaktsioone ketoonide puhul.

CH3 - C \u003d O + HCH2 - C \u003d O CH3 - C - CH2 - C = O CH3 - C = CH - C = O

CH3 CH3 OH CH3 CH3 CH3 CH3

4-hüdroksü-4-metüülpentanoon-2 4-metüülpentaan-3-oon-2

3. Estri kondensatsioon. Ainult aldehüüdidele iseloomulik. Välja töötanud V.E.Tishchenko. toimub alumiiniumalkoholaatkatalüsaatorite (CH3 - CH2 - O)3 AL juuresolekul.

CH3 - CH \u003d O + O \u003d HC - CH3 CH3 - CH2 - O - C = O

etüülatsetaat

1,CH2 \u003d CH - CH \u003d O - propeen-2-al - akrüülaldehüüd või akroleiin

2.CH3 - CH \u003d CH - CH \u003d O - buteen - 2 - al - krotooniline aldehüüd

Akroleiini nimetatakse ka Tšaadiks, seda saadakse rasvade põletamisel kuumutamisel. Keemiliselt on küllastumata aldehüüdidel kõik karbonüülrühmas piiravate aldehüüdide omadused ja tänu radikaalis olevale kaksiksidemele võivad nad astuda liitumisreaktsioonidesse.

Nendel aldehüüdidel on konjugeeritud kaksiksidemete süsteem, seega erinevad nad keemiliselt liitumisreaktsioonide poolest. Vesiniku, halogeenide, vesinikhalogeniidide lisamine toimub konjugeeritud süsteemi otstes.

Elektroni tihedus nihutatakse hapnikule ja sellele suunatakse reaktiivi positiivselt laetud osa ning reaktiivi negatiivne osa suunatakse positiivselt polariseeritud süsinikule.

CH2+ \u003d CH- - CH + \u003d O- + H +: Br- CH2 - CH \u003d CH - OH CH2 - CH2 - CH \u003d O

3-bromopropanaal

Saadud aldehüüdi enoolvorm muundatakse kohe stabiilsemaks karbonüülvormiks. Seega läheb vesinikhalogeniidide lisamine radikaalile vastuollu Markovnikovi reegliga.

Aromaatsed aldehüüdid

C6H5 -CH \u003d O - bensoealdehüüdi esindajad. See on mõru mandli lõhnaga vedelik, mida leidub ploomide, kirsside, metsaprikooside ja muude puuviljade kaevudes.

KOOSkasutatud kirjanduse loetelu

1) Granberg I.I. Orgaaniline keemia. - M., 2002

2) Kim A.M. Orgaaniline keemia. - Novosibirsk, 2007

Aldehüüdid ja ketoonid on süsivesinike derivaadid, mis sisaldavad funktsionaalset karbonüülrühma NII. Aldehüüdides on karbonüülrühm seotud vesinikuaatomi ja ühe radikaaliga ning ketoonides kahe radikaaliga.

Üldvalemid:

Nende klasside tavaliste ainete nimetused on toodud tabelis. 10.

Metanaal on terava lämmatava lõhnaga värvitu gaas, mis lahustub vees hästi (40% lahuse traditsiooniline nimetus on formaliin), mürgine. Aldehüüdide homoloogse seeria järgnevad liikmed on vedelikud ja tahked ained.

Lihtsaim ketoon on propanoon-2, paremini tuntud kui atsetoon, toatemperatuuril - puuviljalõhnaga värvitu vedelik, t bp = 56,24 ° C. Seguneb hästi veega.

Aldehüüdide ja ketoonide keemilised omadused tulenevad nendes sisalduvast CO karbonüülrühmast; nad astuvad kergesti liitumis-, oksüdatsiooni- ja kondenseerumisreaktsioonidesse.

Tulemusena ühinemine vesinik kuni aldehüüdid moodustatud primaarsed alkoholid:

Kui redutseerida vesinikuga ketoonid moodustatud sekundaarsed alkoholid:

Reaktsioon ühinemine naatriumvesiniksulfiti kasutatakse aldehüüdide eraldamiseks ja puhastamiseks, kuna reaktsioonisaadus lahustub vees vähe:

(lahjendatud hapete toimel muudetakse sellised tooted aldehüüdideks).

Oksüdatsioon aldehüüdid läbivad kergesti õhuhapniku toimel (produktid on vastavad karboksüülhapped). Ketoonid on suhteliselt vastupidavad oksüdatsioonile.

Aldehüüdid on võimelised reaktsioonides osalema kondensatsioon. Seega toimub formaldehüüdi kondenseerumine fenooliga kahes etapis. Esiteks moodustub vaheprodukt, mis on samaaegselt fenool ja alkohol:

Vaheühend reageerib seejärel teise fenooli molekuliga, et saada produkt polükondensatsioon –fenool-formaldehüüdvaik:

Kvalitatiivne reaktsioon aldehüüdrühmal - "hõbepeegli" reaktsioon, st C (H) O rühma oksüdeerimine hõbe (I) oksiidiga ammoniaakhüdraadi juuresolekul:

Reaktsioon Cu (OH) 2-ga kulgeb sarnaselt; kuumutamisel ilmub vaskoksiidi (I) Cu 2 O punane sade.

Kviitung: üldine meetod aldehüüdide ja ketoonide jaoks - dehüdrogeenimine alkoholide (oksüdatsioon). Dehüdrogeenimisel esmane saadakse alkoholid aldehüüdid ja sekundaarsete alkoholide dehüdrogeenimisel - ketoonid. Tavaliselt toimub dehüdrogeenimine kuumutamisel (300 °C) peenjahvatatud vase kohal:

Primaarsete alkoholide oksüdeerimisel tugev oksüdeerivad ained (kaaliumpermanganaat, kaaliumdikromaat happelises keskkonnas) protsessi on aldehüüdide saamise etapis raske peatada; aldehüüdid oksüdeeruvad kergesti vastavateks hapeteks:

Sobivam oksüdeerija on vask(II)oksiid:

atseetaldehüüd sees tööstusele saadud Kucherovi reaktsiooniga (vt 19.3).

Kõige laialdasemalt kasutatavad aldehüüdid on metanaal ja etanaal. Metall kasutatakse plastide (fenoolplastide), lõhkeainete, lakkide, värvide, ravimite tootmiseks. Ethanal- kõige olulisem vaheühend äädikhappe ja butadieeni sünteesil (sünteetilise kautšuki tootmine). Lihtsamat ketooni atsetooni kasutatakse erinevate lakkide, tselluloosatsetaatide, kilede ja lõhkeainete valmistamisel lahustina.

Esimene omaduste rühm on liitumisreaktsioonid. Karbonüülrühmas süsiniku ja hapniku vahel on kaksikside, mis, nagu mäletate, koosneb sigma- ja pi-sidemest. Lisaks reaktsioonidele katkeb pi-side ja tekib kaks sigma sidet – üks süsinikuga, teine hapnikuga. Süsinikul on osaliselt positiivne laeng ja hapnikul on osaline negatiivne laeng. Seetõttu on reagendi negatiivselt laetud osake, anioon, seotud süsinikuga ja molekuli positiivselt laetud osa hapnikuga.

Esiteks omadus - hüdrogeenimine, vesiniku lisamine.

Reaktsioon toimub kuumutamisel. Kasutatakse teile juba tuntud hüdrogeenimiskatalüsaatorit niklit. Primaarsed alkoholid saadakse aldehüüdidest, sekundaarsed alkoholid ketoonidest.

Sekundaarsetes alkoholides on hüdroksorühm seotud sekundaarse süsinikuaatomiga.

Teiseks omadus - hüdratsioon, vee lisamine. See reaktsioon on võimalik ainult formaldehüüdi ja atseetaldehüüdi korral. Ketoonid ei reageeri veega üldse.

Kõik liitmisreaktsioonid kulgevad nii, et pluss läheb miinusesse ja miinus plussiks.

Nagu alkoholide videost mäletate, on kahe hüdroksorühma olemasolu ühel aatomil peaaegu võimatu olukord, sellised ained on äärmiselt ebastabiilsed. Seega on need kaks juhtumit - formaldehüüd ja atseetaldehüüdhüdraat - võimalikud, kuigi need eksisteerivad ainult lahuses.

Reaktsioone endid pole vaja teada. Tõenäoliselt võib küsimus eksamil kõlada faktiväitena, näiteks reageerivad nad veega ja ained on loetletud. Nende hulgas võib olla metanaal või etanaal.

Kolmandaks omadus - vesiniktsüaniidhappe lisamine.

Jällegi, pluss läheb miinusesse ja miinus plussiks. Saadakse aineid, mida nimetatakse hüdroksünitriilideks. Jällegi, reaktsioon ise ei ole tavaline, kuid peate selle omaduse kohta teadma.

Neljandaks omadus - alkoholide lisamine.

Siingi ei pea reaktsioonivõrrandit peast teadma, vaid tuleb lihtsalt aru saada, et selline koostoime on võimalik.

Nagu tavaliselt karbonüülrühma lisamise reaktsioonides - pluss miinus ja miinus plussile.

Viiendaks omadus - reaktsioon naatriumvesiniksulfitiga.

Ja jällegi on reaktsioon üsna keeruline, seda tõenäoliselt ei õpita, kuid see on üks aldehüüdide kvalitatiivseid reaktsioone, kuna tekkiv naatriumsool sadestub. See tähendab, et tegelikult peaksite teadma, et aldehüüdid reageerivad naatriumvesiniksulfitiga, sellest piisab.

Sellega lõpetatakse esimene reaktsioonide rühm. Teine rühm on polümerisatsiooni- ja polükondensatsioonireaktsioonid.

2. Aldehüüdide polümerisatsioon ja polükondensatsioon

Polümerisatsioon on teile tuttav: polüetüleen-, butadieen- ja isopreenkummid, polüvinüülkloriid on paljude molekulide (monomeeride) ühendamise saadused üheks suureks, üheks polümeeriahelaks. See tähendab, et saadakse üks toode. Polükondensatsiooni käigus juhtub sama, kuid lisaks polümeerile saadakse ka madala molekulmassiga tooteid, näiteks vett. See tähendab, et on kaks toodet.

Niisiis, kuues omadus - polümerisatsioon. Ketoonid ei osale nendes reaktsioonides, tööstusliku tähtsusega on ainult formaldehüüdi polümerisatsioon.

Pi-side katkeb ja naabermonomeeridega moodustub kaks sigma sidet. Selgub, polüformaldehüüd, mida nimetatakse ka paraformiks. Tõenäoliselt võib eksami küsimus kõlada järgmiselt: ained sisenevad polümerisatsioonireaktsiooni. Ja on toodud ainete loetelu, mille hulgas võib olla formaldehüüdi.

Seitsmes omadus on polükondensatsioon. Veel kord: polükondensatsiooni käigus saadakse lisaks polümeerile ka madalmolekulaarne ühend, näiteks vesi. Formaldehüüd astub sellisesse reaktsiooni fenooliga. Selguse huvides kirjutame kõigepealt võrrandi kahe fenooli molekuliga.

Selle tulemusena saadakse selline dimeer ja veemolekul eraldub. Nüüd kirjutame reaktsioonivõrrandi üldkujul.

Polükondensatsiooniprodukt on fenoolformaldehüüdvaik. Sellel on lai valik rakendusi alates liimidest ja lakkidest kuni plastide ja puitlaastplaatide komponentideni.

Nüüd on kolmas omaduste rühm oksüdatsioonireaktsioonid.

3. Aldehüüdide ja ketoonide oksüdeerimine

Kaheksas reaktsioon üldnimekirjas on kvalitatiivne reaktsioon aldehüüdrühmale - oksüdeerimine hõbeoksiidi ammoniaagilahusega. Hõbepeegli reaktsioon. Ütlen kohe, et sellesse reaktsiooni ei sisene ketoonid, vaid ainult aldehüüdid.

Aldehüüdrühm oksüdeeritakse karboksüül-, happeliseks rühmaks, kuid ammoniaagi, mis on alus, juuresolekul toimub koheselt neutraliseerimisreaktsioon ja saadakse sool - ammooniumatsetaat. Hõbe sadestub, kattes toru sisemuse ja luues peeglitaolise pinna. See reaktsioon ilmneb eksamil kogu aeg.

Muide, sama reaktsioon on kvalitatiivne ka muude ainete puhul, millel on aldehüüdrühm, näiteks sipelghape ja selle soolad, aga ka glükoos.

üheksas reaktsioon on kvalitatiivne ka aldehüüdrühma jaoks - oksüdatsioon värskelt sadestunud vaskhüdroksiidiga kaks. Ka siin märgin, et ketoonid sellesse reaktsiooni ei sisene.

Visuaalselt täheldatakse esmalt kollase sademe moodustumist, mis seejärel muutub punaseks. Mõnedes õpikutes on teavet selle kohta, et kõigepealt tekib vaskhüdroksiid üksi, millel on kollane värvus, mis seejärel laguneb ainult punaseks vaskoksiidiks ja veeks. Nii et see ei vasta tõele – viimastel andmetel muutub sademete käigus vaskoksiidi osakeste suurus, mis lõpuks jõuavad täpselt punaseks värvitud suuruseni. Aldehüüd oksüdeeritakse vastavaks karboksüülhappeks. Reaktsioon ilmneb eksamil väga sageli.

Kümnes reaktsioon on aldehüüdide oksüdeerimine kuumutamisel hapendatud kaaliumpermanganaadi lahusega.

Lahuse värvus muutub. Aldehüüdrühm oksüdeeritakse karboksüülrühmaks, see tähendab, et aldehüüd oksüdeeritakse vastavaks happeks. Ketoonide puhul pole sellel reaktsioonil praktilist tähendust, kuna toimub molekuli hävimine ja tulemuseks on toodete segu.

Oluline on märkida, et sipelghape, formaldehüüd, oksüdeerub süsinikdioksiidiks, kuna vastav sipelghape ise ei ole vastupidav tugevatele oksüdeerivatele ainetele.

Selle tulemusena läheb süsinik oksüdatsiooniastmest 0 oksüdatsiooniastmesse +4. Tuletan meelde, et metanool oksüdeerub sellistes tingimustes reeglina maksimaalselt CO 2 -ks, jättes vahele nii aldehüüdi kui ka happe etapi. Seda funktsiooni tuleb meeles pidada.

Üheteistkümnes reaktsioon - põlemine, täielik oksüdatsioon. Nii aldehüüdid kui ka ketoonid põlevad süsinikdioksiidiks ja veeks.

Kirjutame reaktsioonivõrrandi üldkujul.

Massi jäävuse seaduse järgi peaks vasakul olema sama palju aatomeid, kui on aatomeid paremal. Sest lõppude lõpuks ei kao keemilistes reaktsioonides aatomid kuhugi, vaid nendevaheliste sidemete järjekord lihtsalt muutub. Seega on süsinikdioksiidi molekule sama palju kui süsinikuaatomeid karbonüülühendi molekulis, kuna molekul sisaldab ühte süsinikuaatomit. See on n CO 2 molekule. Veemolekule on poole vähem kui vesinikuaatomeid, see tähendab 2n / 2, mis tähendab lihtsalt n.

Vasakul ja paremal on sama palju hapnikuaatomeid. Paremal on neid 2n süsihappegaasist, sest igas molekulis on kaks hapnikuaatomit pluss n vett, kokku 3n. Vasakul on sama palju hapnikuaatomeid - 3n, kuid üks aatomitest on aldehüüdi molekulis, mis tähendab, et see tuleb lahutada koguarvust, et saada aatomite arv molekulaarse hapniku kohta. Selgub, et 3n-1 aatomit sisaldavad molekulaarset hapnikku, mis tähendab, et molekule on 2 korda vähem, kuna ühes molekulis on 2 aatomit. See on (3n-1)/2 hapnikumolekuli.

Seega oleme koostanud karbonüülühendite põlemise võrrandi üldkujul.

Ja lõpuks kaheteistkümnes asendusreaktsioonidega seotud omadus on halogeenimine alfa-süsiniku aatomi juures. Pöördume veel kord aldehüüdi molekuli struktuuri juurde. Hapnik tõmbab elektrontiheduse enda peale, tekitades süsinikule osalise positiivse laengu. Metüülrühm üritab seda positiivset laengut kompenseerida, nihutades elektrone vesinikust sinna piki sigma sidemete ahelat. Süsinik-vesinik side muutub polaarsemaks ja vesinik katkeb reagendiga rünnates kergemini. Seda efekti täheldatakse ainult alfa-süsinikuaatomi puhul, st aldehüüdrühmale järgneva aatomi puhul, sõltumata süsivesiniku radikaali pikkusest.

Seega on võimalik saada näiteks 2-kloroatsetaldehüüdi. Vesinikuaatomite edasine asendamine trikloroetaaniga on võimalik.

Sõna aldehüüd võeti kasutusele kui lühend ladinakeelsest alkoholist dehydrogenatus - dehüdrogeenitud alkohol, populaarseim aldehüüd on formaldehüüd, sellest valmistatakse vaiku, sünteesitakse ravimeid ja säilitusainena. Aldehüüdi valem on R-CHO, ühend, milles karbonüülrühm on seotud vesiniku ja radikaaliga.

Sõna ketoon pärineb sõnast atsetoon, mis on ketoonide perekonna väikseim ühend. Ketoone kasutatakse lahustitena, ravimitena ja polümeeride sünteesiks. Ketooni valem on R-C(O)-R, ühend, milles karbonüülrühm on seotud kahe radikaaliga.

Karbonüülrühma struktuur ja omadused

Karbonüülrühm põhineb süsinikuaatomi ja hapnikuaatomi sidumisel α- ja π-sidemete kaudu. Rühma resonantsstruktuur määrab ühendi kõrge polaarsuse ja elektronpilv nihkub hapniku poole: C δ+ =O δ- . Elektronegatiivsete elementide sisestamine sidemesse vähendab sideme polaarsust, suurendades molekuli positiivset laengut. Nukleofiilsed asendajad suurendavad hapniku negatiivset laengut.

Karbonüülrühma süsinikuaatom on tugev elektrofiil (kinnitab elektrone), mistõttu enamik aldehüüdide ja ketoonide reaktsioone viiakse läbi nukleofiilsete reaktiivide (Lewise alused) abil. Loogiliselt võttes on hapnikuaatom tugev nukleofiil ja reaktsioonid hapnikuaatomiga on võimalikud elektrofiilide (Lewise happed) abil.

Karbonüülrühma reaktsioon Lewise alusega
(R)(R)C 8+ =O 8- + B: → (R)(R)C(B)-O
Karbonüülrühma reaktsioon Lewise happega
(R)(R)C 8+ =O 8- + Y: → (R)(R)C-O-Y

Lisaks annavad hapniku jagamata elektronid sellele nõrga aluse omadused, nii et vees lahustumatud aldehüüdid ja tsetoonid lahustuvad kontsentreeritud väävelhappes.

Karbonüülrühma füüsikalised omadused

C=O sideme kõrge polaarsus moodustab kõrge dipoolmomendi, mille tõttu on karboksüülrühma kandjatel kõrgem keemistemperatuur kui süsivesinikel.

Jagamata elektronid hapnikuaatomis moodustavad veemolekulidega vesiniksideme, seetõttu on aldehüüdid ja ketoonid, alates viiest süsinikuaatomist radikaalides, vees halvasti lahustuvad või ei lahustu üldse.

Kuni 12 süsinikuaatomiga aldehüüdid ja ketoonid on vedelikud. Karbonüülrühmaga alifaatsete ühendite tihedus on umbes 0,8, seetõttu ujuvad nad veepinnal, tsükloheksanooni tihedus on ligikaudu ühtlane, aromaatsete aldehüüdide ja ketoonide tihedus on veidi suurem kui vee tihedus.

Aldehüüdide ja ketoonide reaktsioonid

Veeühendus

Vee reageerimisel aldehüüdide ja ketoonidega tekivad dioolid (glükoolid, kahehüdroksüülsed alkoholid). Reaktsioon toimub katalüsaatori - happe või aluse - abil ja on kahepoolne:

RR-CO + H-OH ↔ R R\ C /OH-OH

Nukleofiilsete süsinike lisamine

Olulised aldehüüdide ja ketoonidega reageerivad nukleofiilsed ühendid on metallorgaanilised ühendid (orgaanilised ühendid, milles on side metalliaatomi ja süsinikuaatomi(te) vahel). Üks metallorgaaniliste ühendite esindajatest - Grignardi reaktiivid (üldvalem - R-Mg-X), moodustavad reaktsioonides aldehüüdide ja ketoonidega alkohole:

RH-C \u003d O + R-C - H2 -Mg + -Cl - → RH-C- (O-MgCl) (CH 2 -R)
RH-C-(O-MgCl)(CH 2 -R) + H-OH → RH-C-CH 2R + OH-Mg-Cl

Aldehüüdide ja ketoonide oksüdatsioon

Oksüdeerumisel on aldehüüdid alkoholide ja karboksüülhapete vaheühendid:

Vesiniku ja hapniku juuresolekul:
R-CH2-OH ↔ R-C(=O)-H ↔ R-COOH

Aldehüüdid oksüdeeruvad kergesti, võimaldades kasutada leebemaid oksüdante kui tavaline hapnik. Aromaatsed aldehüüdid oksüdeeruvad kergemini kui alifaatsed. Aldehüüdide oksüdatsiooni probleem on kõrvalsaaduste teke.

Ketoone on raske oksüdeerida, ketoonide oksüdeerimiseks on vaja tugevaid oksüdeerivaid aineid ja palju soojust. Oksüdatsiooni tulemusena katkeb C-C side ja moodustub hape (on erand):

KMnO 4, H ja suure soojushulga juuresolekul :
CH3-C (= O) -CH2CH3 → CH3-C (=O) -OH + CH3CH2-C (= O) -OH

Erandiks on oksüdeerimine seleendioksiidiga, SeO 2 , karbonüülrühmale järgnev metüülrühm oksüdeeritakse, muutudes teiseks karbonüülrühmaks. Näiteks metüületüülketoon oksüdeeritakse diatsetüüliks:

Metüületüülketooni oksüdeerimine diatsetüüliks:
CH3 CH2-C (= O) -CH3 + SeO2 → CH3 -C (= O) -C (= O) -CH3 + H2O + Se

Aldehüüdide oksüdeerumise lihtsus muudab nende eristamise ketoonidest lihtsaks, selleks kasutatakse nõrgaid oksüdeerivaid aineid, näiteks: Tollensi reaktiiv (diammiinhõbehüdroksiid, Ag (NH 3) 2 OH), Fehlingi reaktiiv (leeliseline lahus). vaseoonide Cu Rochelle'i soolas KNaC 4 H 6 O 6 4H 2 O) ja Benedicti lahus (vaseioonid tsitraadi ja naatriumkarbonaadiga). Aromaatsed aldehüüdid reageerivad Tollensi reaktiiviga, kuid mitte Benedicti ja Fehlingi reaktiividega, mida kasutatakse alifaatsete ja aromaatsete aldehüüdide kvantifitseerimiseks.

Aldehüüdide polümerisatsioon

Paraldehüüd

Atseetaldehüüdi keemistemperatuur on 20°C, mistõttu on selle säilitamine ja kasutamine raskendatud. Kui atseetaldehüüdi töödeldakse happega madalal temperatuuril, ühineb atseetaldehüüd tsükliliseks kolmikmolekuliks - paraldehüüdiks, mille keemistemperatuur on 120 °C. Paraldehüüd depolümeriseerub kergel kuumutamisel, vabastades kolm atseetaldehüüdi molekuli.

Formaldehüüd

Transportimise ja ladustamise hõlbustamiseks müüakse formaldehüüdi mitte gaasi, vaid formaliini kujul - vesilahus, mis sisaldab 37–40% paraformaldehüüdi, OH (CH 2 O) n H, keskmise väärtusega n = 30. Paraformaldehüüd on valge amorfne tahke aine, mis saadakse formaliini aeglasel aurustamisel madalal rõhul. Polümerisatsioon toimub formaldehüüdi molekulide üksteisele lisamise tõttu:

CH 2 \u003d O + H 2 O ↔
+ n→ HO-(CH20)n + 1-H

Derlini polümeer (polüoksümetüleen) on hea lineaarne suure molekulmassiga plast, Derlinil on suurepärased tugevus- ja elastsusomadused.

Aldehüüdidel ja ketoonidel on karbonüülrühm >C=O ja need kuuluvad karbonüülühendite klassi. Neid nimetatakse ka oksoühenditeks. Hoolimata asjaolust, et need ained kuuluvad samasse klassi, jagunevad need oma struktuuriomaduste tõttu siiski kahte suurde rühma.

Ketoonides on süsinikuaatom rühmast> C \u003d O ühendatud kahe identse või erineva süsivesinikradikaaliga, tavaliselt on neil vorm: R-CO-R. Seda karbonüülrühma vormi nimetatakse ka ketorühmaks või oksorühm.Aldehüüdides on karbonüülsüsinik ühendatud ainult ühe süsivesinikradikaaliga ja ülejäänud valentsi hõivab vesinikuaatom: R-CH. Sellist rühma nimetatakse tavaliselt aldehüüdiks.Nende struktuurierinevuste tõttu on aldehüüdid ja ketoonid käituvad samade ainetega suhtlemisel veidi erinevalt.

karbonüülrühm

Selle rühma C- ja O-aatomid on sp 2 hübridiseerunud olekus. Sp 2 -hübriidorbitaalidest tingitud süsinikul on 3 σ-sidet, mis paiknevad samal tasapinnal ligikaudu 120-kraadise nurga all.

Hapnikuaatomi elektronegatiivsus on palju suurem kui süsinikuaatomil ja seetõttu tõmbab see >C=O rühmas oleva π-sideme liikuvad elektronid enda külge. Seetõttu ilmub O-aatomile liigne elektrontihedus δ - ja C-aatomil δ + see vastupidi väheneb. See selgitab aldehüüdide ja ketoonide omaduste omadusi.

C=O kaksikside on tugevam kui C=C, kuid samas reaktiivsem, mis on seletatav süsiniku- ja hapnikuaatomite elektronegatiivsuse suure erinevusega.

Nomenklatuur

Nagu kõigi teiste orgaaniliste ühendite klasside puhul, on aldehüüdide ja ketoonide nimetamisel erinevad lähenemisviisid. Vastavalt IUPAC nomenklatuuri sätetele tähistatakse karbonüülrühma aldehüüdvormi olemasolu järelliide abil -al, aga ketooni - tema. Kui karbonüülrühm on vanim, määrab see põhiahela C-aatomite nummerdamisjärjestuse. Aldehüüdis on karbonüülaatom esimene ja ketoonides nummerdatakse C-aatomid alates ahela sellest otsast, millele >C=O rühm on lähemal. Sellega on seotud vajadus määrata karbonüülrühma asukoht ketoonides. Nad teevad seda, kirjutades vastava numbri järelliite -on.

Kui karbonüülrühm ei ole vanim, siis vastavalt IUPAC reeglitele tähistab selle olemasolu eesliide -okso aldehüüdide ja -okso (-keto) ketoonide jaoks.

Aldehüüdide puhul kasutatakse laialdaselt triviaalseid nimetusi, mis on tuletatud nende hapete nimedest, milleks nad on võimelised oksüdatsiooni käigus muutuma, asendades sõna "hape" sõnaga "aldehüüd":

CH3-SON atseetaldehüüd;
CH3-CH2-SON propioonaldehüüd;
CH3-CH2-CH2-SON butüüraldehüüd.

Ketoonide puhul on levinud radikaalselt funktsionaalsed nimetused, mis koosnevad karbonüüli süsinikuaatomiga ühendatud vasaku ja parema radikaali nimedest ja sõnast "ketoon":

CH3-CO-CH3dimetüülketoon;
CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3 etüülpropüülketoon;
C605-CO-CH2-CH2-CH3propüülfenüülketoon.

Klassifikatsioon

Sõltuvalt süsivesinikradikaalide olemusest jagatakse aldehüüdide ja ketoonide klass järgmisteks osadeks:

piir - C aatomid on omavahel seotud ainult üksiksidemetega (propanaal, pentanoon);
küllastumata – C-aatomite vahel on kaksik- ja kolmiksidemed (propenaal, penten-1-oon-3);
aromaatsed - sisaldavad oma molekulis benseenitsüklit (bensaldehüüd, atsetofenoon).

Karbonüüli arvu ja teiste funktsionaalrühmade olemasolu järgi eristatakse:

monokarbonüülühendid - sisaldavad ainult ühte karbonüülrühma (heksanaal, propanoon);
dikarbonüülühendid - sisaldavad kahte karbonüülrühma aldehüüdi ja/või ketooni kujul (glüoksaal, diatsetüül);
karbonüülühendid, mis sisaldavad ka teisi funktsionaalrühmi, mis omakorda jagunevad halokarbonüül-, hüdroksükarbonüül-, aminokarbonüül- jne.

isomeeria

Aldehüüdidele ja ketoonidele on kõige iseloomulikum struktuurne isomeeria. Ruumiline on võimalik, kui süsivesinikradikaalis esineb asümmeetriline aatom, aga ka kaksikside erinevate asendajatega.

Süsiniku skeleti isomeeria. Seda täheldatakse mõlemat tüüpi karbonüülühendites, kuid see algab butanaaliga aldehüüdides ja pentanoon-2-ga ketoonides. Niisiis, butanaalil CH 3 -СН 2 -СН 2 -СОН on üks isomeer 2-metüülpropanaal СН 3 -СН (СН 3) -СОН. Ja pentanoon-2CH3-CO-CH2-CH2-CH3 on isomeerne 3-metüülbutanoon-2CH3-CO-CH(CH3)-CH3 suhtes.
Klassidevaheline isomeeria. Sama koostisega oksoühendid on üksteisega isomeersed. Näiteks kompositsioon C 3H 6 O vastab propanaalile CH3-CH2-SON ja propanoonile CH3-CO-CH3. Ja aldehüüdide ja ketoonide molekulvalem C 4 H 8 O sobib butanaaliga CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH ja butanooniga CH 3 -CO-CH 2 -CH 3.

Ka karboksüülühendite klassidevahelised isomeerid on tsüklilised oksiidid. Näiteks etanaal ja etüleenoksiid, propanoon ja propüleenoksiid. Lisaks võib küllastumata alkoholidel ja eetritel olla ka ühine koostis ja oksoühendid. Niisiis, molekulaarvalem C3H6O on:

СΗ 3 -СН 2 -SON - propanaal;
CH2=CH-CH2-OH-;
CH2=CH-O-CH3-metüülvinüüleeter.

Füüsikalised omadused

Hoolimata asjaolust, et karbonüülainete molekulid on polaarsed, ei sisalda aldehüüdid ja ketoonid erinevalt alkoholidest liikuvat vesinikku ega moodusta seetõttu assotsiatsioone. Järelikult on nende sulamis- ja keemistemperatuur mõnevõrra madalam kui vastavatel alkoholidel.

Kui võrrelda sama koostisega aldehüüde ja ketoone, siis viimaste t kip on veidi kõrgem. Molekulmassi suurenemisega suureneb loomulikult oksoühendite t sula ja t kip.

Madalamad karbonüülühendid (atsetoon, formaldehüüd, atseetaldehüüd) lahustuvad vees hästi, kõrgemad aldehüüdid ja ketoonid aga lahustuvad orgaanilistes ainetes (alkoholid, eetrid jne).

Oksoühendid lõhnavad hoopis teisiti. Nende madalamatel esindajatel on terav lõhn. Kolme kuni kuut C-aatomit sisaldavad aldehüüdid lõhnavad väga ebameeldivalt, kuid nende kõrgemad homoloogid on lillearoomidega ja neid kasutatakse isegi parfümeerias.

Lisamisreaktsioonid

Aldehüüdide ja ketoonide keemilised omadused tulenevad karbonüülrühma struktuurilistest iseärasustest. Tänu sellele, et C=O kaksikside on tugevalt polariseeritud, muutub see polaarsete ainete toimel kergesti lihtsaks üksiksidemeks.

1. Koostoime vesiniktsüaniidhappega. HCN lisamine leeliste jälgede juuresolekul toimub koos tsüanohüdriinide moodustumisega. CN-ioonide kontsentratsiooni suurendamiseks lisatakse leelist:

R-CH + NCN -> R-CH(OH)-CN

2. Vesiniku lisamine. Karbonüülühendeid saab kergesti redutseerida alkoholideks, lisades kaksiksidemele vesinikku. Sel juhul saadakse primaarsed alkoholid aldehüüdidest ja sekundaarsed alkoholid ketoonidest. Nikli poolt katalüüsitavad reaktsioonid:

H 3 C-SON + H 2 -> H 3 C-CΗ 2 -ОH

H3C-CO-CH3 + H2―> H3C-CH(OH)-CH3

3. Hüdroksüülamiinide lisamine. Neid aldehüüdide ja ketoonide reaktsioone katalüüsivad happed:

H 3 C-SON + NH 2 OH -> Η 3 C-CΗ \u003d N-OH + H 2 O

4. Niisutamine. Veemolekulide lisamine oksoühenditele viib väärisdioolide moodustumiseni, s.o. need kahehüdroksüülsed alkoholid, milles kaks hüdroksüülrühma on seotud ühe süsinikuaatomiga. Sellised reaktsioonid on aga pöörduvad, tekkivad ained lagunevad kohe koos lähteainete moodustumisega. Elektrone eemaldavad rühmad nihutavad sel juhul reaktsioonide tasakaalu toodete suunas:

>C \u003d O + Η 2<―>>C(OH)2

5. Alkoholide lisamine. Selle reaktsiooni käigus võib saada erinevaid tooteid. Kui aldehüüdiga on seotud kaks alkoholimolekuli, tekib atsetaal ja kui ainult üks, siis poolatsetaal. Reaktsiooni tingimus on segu kuumutamine happe või veetustava ainega.

R-SON + HO-R" ―> R-CH(HO)-O-R"

R-SON + 2HO-R" ―> R-CH(O-R") 2

Pika süsivesinikahelaga aldehüüdid on altid molekulisisesele kondenseerumisele, mille tulemusena tekivad tsüklilised atsetaalid.

Kvalitatiivsed reaktsioonid

On selge, et erineva karbonüülrühmaga aldehüüdides ja ketoonides on ka nende keemia erinev. Mõnikord on vaja mõista, millisesse neist kahest tüübist saadud oksoühend kuulub. lihtsam kui ketoonid, juhtub see isegi hõbeoksiidi või vask(II)hüdroksiidi toimel. Sel juhul muutub karbonüülrühm karboksüülrühmaks ja moodustub karboksüülhape.

Hõbepeegli reaktsiooni nimetatakse tavaliselt aldehüüdide oksüdeerimiseks hõbeoksiidi lahusega ammoniaagi juuresolekul. Tegelikult moodustub lahuses kompleksühend, mis toimib aldehüüdrühmale:

Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O -> 2ОΗ

СΗ 3 -СОН + 2ОН -> CH 3 -СОО-NH 4 + 2Ag + 3NH 3 + Н 2 О

Sagedamini registreeritakse käimasoleva reaktsiooni olemus lihtsamas skeemis:

СΗ 3 -СОOH + Ag 2 O -> СН 3 -СООН + 2Ag

Reaktsiooni käigus redutseeritakse oksüdeerija metalliliseks hõbedaks ja sadestub. Sel juhul moodustub reaktsioonianuma seintele peeglit meenutav õhuke hõbedasade. Selle reaktsiooni jaoks sai see oma nime.

Teine kvalitatiivne reaktsioon, mis näitab aldehüüdide ja ketoonide struktuuri erinevust, on värske Cu(OΗ) 2 toime -CH rühmale. Seda valmistatakse kahevalentsete vasesoolade lahustele leeliste lisamisega. Sel juhul moodustub sinine suspensioon, mis aldehüüdidega kuumutamisel muutub vask(I)oksiidi moodustumise tõttu punakaspruuniks:

R-SON + Cu(OH) 2 -> R-COOH + Cu 2 O + H 2 O

Oksüdatsioonireaktsioonid

Oksoühendeid saab happelises keskkonnas kuumutamisel oksüdeerida KMnO 4 lahusega. Ketoonid aga hävivad, kui moodustub segu toodetest, millel pole praktilist väärtust.

Keemilise reaktsiooniga, mis peegeldab seda aldehüüdide ja ketoonide omadust, kaasneb roosaka reaktsioonisegu värvimuutus. Samal ajal saadakse karboksüülhappeid enamikust aldehüüdidest:

CH 3 -SON + KMnO 4 + H 2 SO 4 -> CH 3 -SON + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Formaldehüüd oksüdeeritakse selle reaktsiooni käigus sipelghappeks, mis oksüdeerivate ainete toimel laguneb süsinikdioksiidiks:

H-SON + KMnO 4 + H 2 SO 4 -> CO 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Aldehüüde ja ketoone iseloomustab täielik oksüdeerumine põlemisreaktsioonide käigus. See tekitab CO 2 ja vett. Formaldehüüdi põlemisvõrrand on järgmine:

HSON + O 2 ―> CO 2 + H 2 O

Kviitung

Sõltuvalt toodete mahust ja nende kasutamise eesmärgist jaotatakse aldehüüdide ja ketoonide tootmise meetodid tööstuslikeks ja laboratoorseteks. Keemias tootmine karbonüülühendeid saadakse alkaanide ja alkeenide (naftasaaduste) oksüdeerimisel, primaarsete alkoholide dehüdrogeenimisel ja dihaloalkaanide hüdrolüüsil.

1. Formaldehüüdi saamine metaanist (kuumutamisel temperatuurini 500 °C katalüsaatori juuresolekul):

CH 4 + O 2 -> HSON + H 2 O.

2. Alkeenide oksüdeerimine (katalüsaatori juuresolekul ja kõrgel temperatuuril):

2CH 2 \u003d CH 2 + O 2 -\u003e 2CH 3 -CH

2R-CH = CH2 + O2 -> 2R-CH2-COH

3. Vesiniku eemaldamine primaarsetest alkoholidest (katalüüsib vask, vajalik kuumutamine):

СΗ 3 -СН 2 -OH -> CH 3 -SON + Η 2

R-CH2-OH ―> R-SON + H2

4. Dihaloalkaanide hüdrolüüs leelistega. Eeltingimuseks on mõlema halogeeniaatomi liitumine sama süsinikuaatomiga:

СΗ 3 -C(Cl) 2 H + 2NaOH -> СН 3 -СОН + 2NaCl + Н 2 О

Väikestes kogustes sisse laboratoorsed tingimused karbonüülühendid saadakse alküünide hüdraatimisel või primaarsete alkoholide oksüdeerimisel.

5. Vee lisamine atsetüleenidele toimub happelises keskkonnas (Kucherovi reaktsioon):

ΗС≡СΗ + Η 2 O ―> CH 3 -COΗ

R-С≡СΗ + Η 2O -> R-CO-CH3

6. Terminaalse hüdroksüülrühmaga alkoholide oksüdeerimine toimub metallilise vase või hõbeda, vask(II)oksiidi, samuti kaaliumpermanganaati või dikromaadiga happelises keskkonnas:

R-CH2-OH + O2 -> R-CH + H2O

Aldehüüdide ja ketoonide kasutamine

See on vajalik fenool-formaldehüüdvaikude tootmiseks, mis saadakse selle kondensatsiooni reaktsioonil fenooliga. Saadud polümeerid on omakorda vajalikud mitmesuguste plastide, puitlaastplaatide, liimide, lakkide ja palju muu tootmiseks. Seda kasutatakse ka ravimite (urotropiini), desinfektsioonivahendite saamiseks ja bioloogiliste preparaatide säilitamiseks.

Põhiosa etanaalist kasutatakse äädikhappe ja teiste orgaaniliste ühendite sünteesiks. Teatud koguses atseetaldehüüdi kasutatakse ravimitootmises.

Atsetooni kasutatakse laialdaselt paljude orgaaniliste ühendite, sealhulgas lakkide ja värvide, teatud tüüpi kummide, plastide, looduslike vaikude ja õlide lahustamiseks. Sel eesmärgil kasutatakse seda mitte ainult puhtal kujul, vaid ka segus teiste orgaaniliste ühenditega kaubamärkide R-648, R-647, R-5, R-4 jne lahustite koostises. kasutatakse pindade rasvatustamiseks erinevate osade ja mehhanismide valmistamisel. Farmatseutilise ja orgaanilise sünteesi jaoks on vaja suuri koguseid atsetooni.

Paljudel aldehüüdidel on meeldiv aroom ja seetõttu kasutatakse neid parfüümitööstuses. Nii on tsitraal sidrunilõhnaline, bensaldehüüd mõrumandlilõhnaline, fenüüläädikaldehüüd toob kompositsiooni hüatsindi aroomi.

Tsükloheksanooni on vaja paljude sünteetiliste kiudude tootmiseks. Sellest saadakse adipiinhapet, mida omakorda kasutatakse kaprolaktaami, nailoni ja nailoni toorainena. Seda kasutatakse ka rasvade, looduslike vaikude, vaha ja PVC lahustina.