Способы получения.

1. Окисление спиртов:

[О]

СН₃СН₂ОН  СН₃СНО + Н₂О

СН₃СН(ОН)СН₃  СН₃С(О)СН₃ + Н₂О

Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные – до кетонов.

2. Каталитическое дегидрирование спиртов:

Cu, 300⁰С

СН₃СН₂ОН  СН₃СНО + Н₂

3. Гидратация алкинов:

Hg²⁺

1. СНСН + Н₂О  СН₃СНО

Hg²⁺

СН₃ССН + Н₂О  СН₃С(О)СН₃

4. Гидроформилирование алкенов:

СН₂=СН₂ + СО + Н₂  СН₃СН₂СНО

этен пропаналь

В промышленности реакцию проводят при температуре 100-200⁰С и под давлением 2035 Мпа.

5. Пиролиз карбоновых кислот:

О О kt, 400-500⁰C O

НС СН  HC + CO₂ + H₂O

1. ОН НО H

Kt = ZnO, CaO, MnO₂.

6. Пиролиз кальциевых и бариевых солей карбоновых кислот:

СН₃С=О

1. О 300⁰С

Са  СН₃С(О)СН₃ + СаСО₃

2. О

СН₃С=О

Электронное строение и химические свойства.

Двойная связь функциональной группы по своей физической природе сходна с двойной связью между атомами углерода в алкенах, и представляет собой комбинацию - и -связей. Существенным отличием ее от двойной углерод-углеродной связи является высокая полярность.

Высокая электроотрицательность атома кислорода способствует сильной поляризации двойной связи в С=О и смещению подвижных -электронов в сторону атома кислорода. Сильная поляризация приводит к перераспределению заряда. Положительно заряженный углерод карбонильной группы оттягивает к себе электроны других атомов углерода, тем самым облегчая реакции замещения.

++ + 

ССО

 

В молекулах карбонильных соединений имеется несколько реакционных центров:

+ n-основный центр (р-ции присоединения)

 СН  С = О:

СН-кислотный центр  Н (R) электрофильный центр

(р-ции замещения) Н (р-ции присоединения)

• Электрофильный центр – карбонильный атом углерода, участвует в реакциях нуклеофильного присоединения.

• Основный центр – атом кислорода с неподеленными парами электронов, осуществляет кислотный катализ в реакциях присоединения, а также в процессе енолизации.

• -СН-кислотный центр, осуществляет реакции замещения, в частности реакции конденсации.

• Связь С-Н в альдегидной группе разрывается в реакциях окисления.

Наиболее характерная реакция карбонильных соединений – нуклеофильное присоединение. Эта реакция может идти по двум механизмам.

1) Атакующая частица анион:

Н ⁺А^ Н⁺ + А^

+  + H⁺

RC=O + A^  RCО^  RCОH

 медленно  A быстро  A

R R R

2) Атакующая частица катион:

+  ₊ + А^

RC=O + Н⁺  RCОН  RCОH

 быстро  медленно  A

R R R

В обоих случаях медленной стадией является стадия присоединения нуклеофила. Большинство реакций нуклеофильного присоединения обратимы.

Чем больше частичный положительный заряд на карбонильном атоме углерода, тем легче он атакуется нуклеофильной частицей, поэтому электроноакцепторные заместители повышают реакционную способность альдегидов и кетонов, а электронодонорные снижают. Кетоны в целом менее реакционноспособны, чем альдегиды.

Стерические факторы также оказывают определенное влияние на реакционную способность карбонильных соединений: объемные радикалы затрудняют подход нуклеофила к карбонильному атому углерода и, следовательно, снижают скорость реакции.