Механизм реакции
Аналогично взаимодействуют и производные аминов – гидроксиламин, гидразин, фенилгидразины и т.д. Одной из качественных реакций на ацетон является образование оксима ацетона.
ацетон гидроксил амин
оксим ацетона
Взаимодействие с фенилгидразином
фенилгидразин
фенилгидразин
уксусного альдегида
Большое значение в биологическом плане имеет реакция карбонильных соединений (альдегидов и кетонов) с аммиаком, при этом образуются имины (основания Шиффа), очень неустойчивые, легкогидролизующиеся соединения.
Имины являются промежуточными продуктами в некотоорых ферментативных реакциях, при синтезе аминов из альдегидов и кетонов.
имин
амин
Например, в организме по такой схеме синтезируются некоторые α-аминокислоты.
Взаимодействие аммиака с альдегидами может осложняться возможной циклизацией. Так, из формальдегида А.М. Бутлеров впервые получил медицинский препарат – гексаметилентетраамин (уротропин), получивший широкое применение в качестве антисептического средства.
уротропин
5. Присоединение синильной кислоты (НCN)
Механизм реакции
возврат
катализатора
6. Реакция альдольной конденсации возможна только для тех карбонильных соединений, молекулах которых имеется α-СН-кислотный центр (подвижные атомы водорода у α-углеродного атома). В присутствии оснований на первой стадии реакции происходит кислотно-основное взаимодействие, поэтому в реакцию могут вступать две молекулы размеченных альдегидов, кетонов.
альдоль
3-гидроксибутаналь
1стадия
2 стадия
Реакция альдольной конденсации часто сопровождается дальнейшим отщеплением молекулы воды с образованием α,β-ненасыщенных карбонильных соединений (устойчивые сопряженные системы). Эта конденсация получила название кротоновой конденсации.
Рассмотрим альдольную конденсацию для пропионового альдегида.
Реакция альдольной конденсации, а также обратная ее реакция - альдольное расщепление в клетках растений и животных осуществляются при участии ферментов. По типу альдольной конденсации в организме происходит взаимодействие α-кетокислот с ацетилферментом А.
Примером такой реакции является образование лимонной кислоты из ЩУК и ацетилКоА.
Альдольная конденсация протекает в клетках растений в процессе фотосинтеза, в присутствии основных катализаторов при взаимодействии фосфорилированного диоксиацетона и глицеринового альдегида. Результатом является образование гексозы, а далее поликонденсацией – полисахаридов.
7. Окислительно-восстановительная реакция альдегидов (реакция диспропорционирования или реакция дисмутации). В результате этой реакции одна молекула альдегида окисляется за счет восстановления другой. В органической химии эта реакция именная – Канниццаро-Тищенко.
В реакцию Канниццаро-Тищенко вступают альдегиды, не имеющие водородного атома у α-углеродного атома, т.е. ароматические альдегиды, формальдегид и альдегиды, имеющие в α-положении четвертичный атом углерода типа:
8. Реакции полимеризации характерны для альдегидов. Образование полимеров можно рассматривать как результат нуклеофильной атаки кислородным атомом одной молекулы альдегида карбонильного атома углерода другой молекулы альдегида.
40% формалин при стоянии полимеризуется в полиформальдегид – парафин.
Реакции окисления и восстановления органических соединений
Реакции окисления и восстановления имеют большое значение в процессе метаболизма (катаболизма), в цепи переноса электронов и окислительном фосфорилировании, что составляет основу клеточного дыхания. В результате окисления веществ выделяется энергия, которая запасается в форме высокоэнергетических соединений, таких как АТФ, а затем расходуется в процессе анаболизма. Реакция окисления способствует детоксикации и выведению ксенобиотиков.
Химические реакции, в процессе которых происходит перенос электронов от одной молекулы к другой, называются окислительно-восстановительными. Под окислением понимают процесс отдачи электронов молекулой, а под восстановлением – приобретение электронов.
Восстановители – доноры электронов, окислители – акцепторы электронов.
В органической химии под окислением понимают реакции, при которых происходит удаление из молекулы атомов водорода или образование более полярных связей из менее полярных.
Пример такого ОВ ряда.
Примерами реакций окисления и восстановления являются реакции дегидрирования и гидрирования. Например, на одной из стадий ЦТК происходит окисление янтарной кислоты до фумаровой
Реакция катализируется ферментом, а коферментом этой реакции является ФАД (флавинадениндинуклеотид). ФАД принимает два атома водорода и превращается в ФАД·Н2.