Тема 5. Альдегіди, кетони та карбонові кислоти.

Лекція 1.

Альдегіди

Визначення:

Альдегіди – це складні органічні речовини, у яких вуглеводневий радикал поєднаний з функціональною альдегідною групою – карбонільною групою:

O

R −C

H

Скорочено альдегідну групу позначають –СНО. Загальна формула насичених альдегідів С_nH_2nO.

Гомологічний ряд альдегідів:

Формула альдегіда СnH2nO	Назва за номенклатурою IUPAC	Тривіальна (історична) назва
НСНО	Метаналь	Мурашиний альдегід, формальдегід
СН3СНО	Етаналь	Оцтовий альдегід, ацетальдегід
С2Н5СНО	Пропаналь	Пропіоновий альдегід
С3Н7СНО	Бутаналь	Масляний альдегід
С4Н9СНО	Пентаналь	Валеріановий альдегід

Будова:

М іж атомами Карбону й Оксигену в молекулах альдегідів утворюється подвійний зв'язок.

Атом Карбону карбонільної групи перебуває у стані

Sp²-гібридизації і за рахунком Sp²-гібридизованих хмар

утворюються три ς -зв’язки, а одна π -електронна

хмара цього атома Карбону перекривається з π-орбіталлю

атома Оксигену й утворює π-зв’язок.

Оскільки атом Оксигену більш електронегативний, ніж атом Карбону, то подвійний зв’язок карбонільної групи є високо поляризованим і на атомі Оксигену є надлишок електронної густини, тобто частковий заряд δ^-, а на атомі Карбону нестача густини, тобто частковий заряд δ⁺. Алкільний радикал має електронно-донорні властивості властивості і зменшує негативний заряд Оксигену карбонільної групи. Таким чином С=О стає менш полярним і тому активність зменшується.

Фізичні властивості:

Метаналь або формальдегід – газ, наступні гомологи – рідини, а починаючи з пальмітинового С₁₆Н₃₁-СОН – тверді речовини. Метаналь і етаналь добре розчинні в воді. Метаналь – отруйна речовина.

Хімічні властивості:

1. Горіння. Альдегіди повністю окиснюються до вуглекислого газу і води.

СН₂О+О₂CO₂+H₂O

2. Часткове окиснення. Продуктами часткового окиснення альдегідів є карбонові кислоти .

1. Альдегіди вступають у реакції окиснення з купрум(ІІ) гідроксидом, при цьому утворюється жовтий осад купрум(І) гідроксиду, що відразу розкладається на купрум(І) оксид червоного кольору і воду:

б. Реакція окиснення амоніачним розчином аргентум(І) оксиду відбувається за схемою:

Цю реакцію називають "реакцією срібного дзеркала", оскільки на стінках посуду, в якому проводять реакцію, осідає металічне срібло.

3. Приєднання. За подвійним зв'язком в альдегідній групі відбувається приєднання водню, при цьому альдегіди відновлюються до спиртів.

• СН₃СНО+Н₂CH₃-CH₂OH (за умовою t, Ni)

• 

• 

4. Полімеризація та поліконденсація. Якщо сполучаються три молекули ацетальдегіду, то утворюється метальдегід, відомий як "сухий спирт":

На відміну від реакції полімеризації внаслідок реакції поліконденсації не лише утворюється полімер, а й виділяється низькомолекулярна речовина. Поліконденсацією формальдегіду і фенолу добувають цінний полімер – фенолоформальдегідну смолу.

5. Реакції заміщення:

А)

Б ) СН₃-CHO + Cl₂ ^hv СН₃-COCl + HCl 

Добування

1.Важливим методом добування ацетальдегіду є гідратація ацетилену за методом Кучерова Реакція відбувається за участю каталізатора – суміші сульфатної кислоти і меркурій(ІІ) сульфату та з утворенням проміжного продукту реакції:

2. каталітична дегідрогенізація первинних спиртів

3. окислення первинних спиртів

4. Гідроліз дігалогенопохідних

С Н₃–СН₂–СН–CI₂ + HOH 2HCl + CH₃ – CH₂ – CH = O

Застосування:

А) Формальдегід

Застосовують у виробництві термореактивних пластмас, феноло – формальдегідних та сечовино – формальдегідних смол. Формальдегід є біологічно активною речовиною: під його впливом відбувається згортання (денатурація) білка. На цьому ґрунтується його (точніше його водного розчину - формаліну) застосування як засобу для дезінфекції, як дубильного засобу та консерванта для анатомічних препаратів. Формаліном називають 37 – 40% водний розчин формальдегіду, до якого як інгібітор полімеризації додають 6-15% метанолу. У медицині також використовують похідні формальдегіду – уротропін.

Б) Ацетальдегід

Найважливіші застосування оцтового альдегіду ґрунтуються на використанні його реакцій окиснення та відновлення. За допомогою першої з них добувають оцтову кислоту, за допомогою другої – етанол (у деяких країнах). Основне застосування оцтового альдегіду – добування оцтової кислоти.

Інші альдегіди в промисловості застосовують не так часто. Деякі альдегіди, які мають приємний запах, використовують у парфумерії та косметиці.

Лекція 2.

Кетони

Визначення:

К етони - органічні речовини, в яких карбонільна група зв'язана з двома вуглеводневими радикалами

Загальна формула:

Номенклатура: Обирають найдовший ланцюг, атоми нумерують так, щоб атом Карбону карбонільної групи отримай найменший номер.

Фізичні властивості:

Ацетон – безбарвна рідина з характерним запахом і t_{кипіння}=56^оС, добре розчиняється у воді й переважній більшості органічних розчинників. Ацетон та його гомологи до С₄Н₉-С-С₄Н₉ включно – рідини, далі – тверді речовини.

Хімічні властивості:

Зумовлені наявністю карбонільної групи. Завдяки цьому між атомами карбону й оксигену полярного подвійного зв’язку кетони вступають в реакції приєднання внаслідок розриву π-зв’язку карбонільної групи. Однак у молекулах кетонів, внаслідок впливу на карбонільну групу 2х вуглеводневих радикалів. Величина заряду δ⁺ на атомі карбону карбонільної групи менша, ніж у молекулі альдегіду. Тому карбонільна група кетонів хімічно значно менш активна ніж карбонільна група альдегідів.

1. приєднання водню

2. реакції окислення для кетонів протікають лише під дією дуже сильних окислювачів і супроводжуються розривом вуглецевого ланцюга. кетони не дають реакцію срібного дзеркала і не окислюються гідроксидом Купруму(ІІ).

3. OH CH₃—CO—CH₃  + HCN CH₃ – C – CH₃

C≡N

4. OH CH₃—CO—CH₃  + NaHSO₃ CH₃ – C – CH₃

SO₃Na

Добування кетонів

1. окислення вторинних спиртів

5. Гідроліз дігалогенпохідних

С Н₃ – СCl₂ – CH₃ + HOH 2HCL + CH₃ – CO – CH₃

3. Дегідратація вторинних спиртів: CH₃—CH(OH)—CH₃   CH₃—CO—CH₃ + H₂

Лекція 3.