Лекция 24 карбонильные соединения

Схема лекции.

1. Классификация и номенклатура.

2. Способы получения альдегидов и кетонов.

3. Физические свойства альдегидов и кетонов.

4. Химические свойства альдегидов и кетонов.

4.1. Строение карбонильной группы.

4.2. Реакции нуклеофильного присоединения к карбонильной группе.

Насыщенные альдегиды и кетоны

Альдегиды и кетоны относятся к карбонильным соединениям (содержат группу >С=О) и имеют общую формулу

для альдегидов R₁=Н, R=Alk, для кетонов R=R₁=Alk

Изомерия альдегидов связана со строением радикалов. Альдегиды называют или по названию тех кислот, в которые они превращаются при окислении (тривиальная номенклатура) или, выбрав за основу самую длинную цепь углеродных атомов, включающую альдегидную группу, прибавляют к ее названию окончание -аль (номенклатура IUPAC).

Когда альдегидная группа младшая она обозначается префиксом – оксо.

Изомерия кетонов связана со строением радикалов и с положением карбонильной группы в углеродной цепи. Кетоны называют по заместительной номенклатуре ИЮПАК аналогично альдегидам, но прибавляют окончание -он. Кетоны называют также по радикально-функциональной номенклатуре ИЮПАК. Кроме того, широко используются исторически сформировавшиеся (тривиальные) названия:

Способы получения альдегидов и кетонов

Альдегиды и кетоны могут быть получены окислением алкенов (кислородом в присутствии солей палладия и озоном), спиртов и гидратацией алкинов.

Промышленное значение имеет метод гидроформилирования алкенов (оксосинтез).

1. Из спиртов. Дегидрированием спиртов получают многие альдегиды и кетоны, но в настоящее время процесс сохранил свое значение только для получения формальдегида (катализатор Cu):

Промышленным способом получения является окисление спиртов. В качестве окислителей применяют K₂Cr₂O₇/разб. H₂SO₄, Cr₂O₃/разб. H₂SO₄. Окислением первичных спиртов получают альдегиды, вторичных – кетоны.

2. Гидроформилирование алкенов (оксосинтез)

Реакция открыта Реленом в 1938 г. (100-200^оС, 100-250 атм СО, катализатор - ThO₂+mgo на кизельгуре). Процесс (оксосинтез) катализируется дикобальтоктакарбонилом [Co(CО)₄]₂.

Практическое значение имеют пропионовый, н- и изомасляный альдегиды, получаемые гидроформилированием этилена и пропилена.

3. Восстановление карбоновых кислот и их производных. Прямое восстановление карбоновых кислот для получения альдегидов не применимо, так как альдегиды восстанавливаются легче, чем соответствующие кислоты. Альдегиды можно получать восстановлением хлорангидридов карбоновых кислот (реакция Розенмунда):

Активность катализатора снижается добавкой контактных ядов, например тетраметилтиомочевины (ТМТМ).

Одним из лучших методов восстановления хлорангидридов кислот является восстановление три-трет-бутоксиалюмогидридом лития при -78°С. Специфический восстановитель и низкая температура исключают дальнейшее восстановление альдегида до спирта.

Восстановитель получают при взаимодействии 1 моля галогенидов лития с 3 молями трет-бутилового спирта.