Карбонильные соединения (оксосоединения)

1.

КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (ОКСОСОЕДИНЕНИЯ)

2.

КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (ОКСОСОЕДИНЕНИЯ)
-это органические соединения,
молекулы которых содержат карбонильную группу (оксогруппу):
альдегиды
- это производные углеводородов, в молекулах которых
карбонильная группа связана с
углеводородным радикалом и
атомом водорода:
CnH2nO
предельные альдегиды
кетоны
- это производные углеводородов, в молекулах которых
карбонильная группа атомов
связана с двумя углеводородными радикалами:
CnH2nO
предельные кетоны

3.

Номенклатура альдегидов
В соответствии с номенклатурой ИЮПАК названия предельных
альдегидов образуются из названия алкана с тем же числом атомов
углерода в молекуле с помощью суффикса -аль. Например:
3
метаналь
этаналь
2
1
пропаналь
4
3
2
1
3-метилбутаналь
Нумерацию атомов углерода главной цепи начинают с атома углерода
альдегидной группы. Поэтому альдегидная группа всегда располагается
при первом атоме углерода, и указывать её положение цифрой нет
необходимости.
Наряду с систематической номенклатурой
используют и тривиальные названия широко
применяемых альдегидов. Эти названия, как
правило, образованы от названий карбоновых
кислот, соответствующих альдегидам.

4.

Номенклатура альдегидов

5.

Химические формулы и названия альдегидов
линейные
альдегиды
разветвлённые непредельные ароматические
альдегиды
альдегиды
альдегиды
метаналь
(муравьиный
альдегид, или
формальдегид)
2-метилпропаналь
(изомасляный
альдегид)
пропен-2-аль
(акролеин)
(бензойный альдегид)
бензальдегид
этаналь (уксусный
альдегид, или
ацетальдегид)
4-хлор-3-метилбутаналь
2-метилпропен-2-аль
4-метилбензальдегид
(метакриловый альдегид)
(п-толуиловый альдегид)
пропаналь
4-метилпентаналь
бутен-2-аль
(пропионовый
альдегид)
(изовалериановый
альдегид)
(кротоновый
альдегид)
4-гидрокси-3-метоксибензальдегид (ванилин)

6.

КЛАССИФИКАЦИЯ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ОКСОСОЕДИНЕНИЙ)

7.

Химические свойства альдегидов

8.

Номенклатура кетонов
Для названия кетонов по систематической номенклатуре
кетогруппу обозначают суффиксом -он и цифрой, которая
указывает номер атома углерода карбонильной группы
(нумерацию следует начинать от ближайшего к кетогруппе конца
цепи). Например:
1
2
3
пентанон-2
4
5
5
4
3
2
1
2-метилпентанон-3
Часто используются тривиальные названия,
что допускается для наиболее
распространённых кетонов. Например, мало кто
называет ацетон пропаноном, предпочитая
историческое название.

9.

Номенклатура кетонов
O
CH3 C
O
CH3
пропанон,
диметилкетон
(ацетон)
O
C6H5 C C6H5
дифенилкетон
(бензофенон)
CH3CH2 C
CH3
бутанон
метилэтилкетон
O
CH3CH2CH2 C C6H5
пропилфенилкетон

10.

Изомерия альдегидов и кетонов
изомерия углеродного скелета
характерна для альдегидов и кетонов
бутаналь
(масляный альдегид)
2-метилпропаналь
(изомасляный альдегид)
изомерия положения карбонильной группы
пентанон-2
характерна для кетонов
пентанон-3
межклассовая изомерия между альдегидами и кетонами
пропаналь
С3Н6О
CnH2nO
пропанон (ацетон)
С3Н6О

11.

Изомерия альдегидов и кетонов
межклассовая изомерия
с непредельными спиртами и простыми эфирами
CnH2nO
пропаналь
С3Н6О
CН2=СН-CН2-ОН
аллиловый спирт
С3Н6О
пропанон (ацетон)
С3Н6О
CН2=СН─О─CН3
метилвиниловый эфир
С3Н6О

12.

Альдегиды и кетоны, встречающиеся в природе
ванилин
(в бобах ванили)
4-гидрокси-3-метоксибензальдегид (ванилин)
бензальдегид
(в миндальных
косточках)
бензойный
альдегид
коричный
альдегид
(в корице)
жасмон
(в жасмине)

13. Физические свойства альдегидов определяются строением карбонильной группы >C=O.

Физические свойства альдегидов
Физические свойства альдегидов определяются
строением карбонильной группы >C=O.
t кип < tкип спиртов
С1 - газ
С2– С5 – жидкости
С6 – твердые.

14.

Физические свойства альдегидов
Формальдегид - альдегид
муравьиной кислоты (от лат. fоrmica «муравей»).
Формальдегид - газ с резким запахом,
единственный газообразный представитель
альдегидов. Он вызывает раздражение
слизистых тканей и оказывает сильное
действие на центральную нервную систему.
Формальдегид опасен для здоровья! В воде
хорошо растворим. Обычно он используется
в виде водного раствора. Водный раствор
его называют формалином. В нем обычно
содержится около 40 % формальдегида.

15.

Физические свойства альдегидов
Ацетальдегид является
альдегидом уксусной кислоты (от лат.
асеtит - «уксус»). Поэтому его еще
называют уксусным альдегидом.
Этот альдегид - легкокипящая жидкость
с резким запахом зелёной листвы.
Хорошо растворим в воде.
Очень токсичен! Он гораздо более
активен, чем этанол, по отношению к
широкому спектру веществ,
участвующих в биохимических реакциях,
протекающих в организме человека,
способен соединяться с белками и
другими органическими соединениями,
подавляет дыхательные процессы в
клетках.

16.

Физические свойства кетонов
Ацетон (диметилкетон, пропанон) –
это бесцветная легкоподвижная летучая
жидкость с характерным запахом.
Ацетон полностью смешивается с водой и
большинством органических
растворителей.
Ацетон хорошо растворяет многие
органические вещества (ацетилцеллюлозу
и нитроцеллюлозу, жиры, воск, резину и
др.), а также ряд солей (хлорид кальция,
иодид калия).
Является одним из метаболитов,
производимых человеческим организмом.

17.

Способы получения альдегидов и кетонов
1) Каталитическое дегидрирование
спиртов (отщепление водорода):
Аль–де–гид
алкоголь дегидрированный
Спирт, у которого отняли водород:
спирт
альдегид

18.

а) первичные спирты превращаются в альдегиды
первичный
спирт
альдегид
Например:
этанол
этаналь
(ацетальдегид)

19.

б) вторичные спирты в этой реакции дают кетоны
вторичный
спирт
кетон
Например:
пропанол-2
ацетон
(пропанон)

20.

2) Окисление первичных и вторичных спиртов
(окислители: CuO, H2O2, KMnO4 и т.д.):
а) первичные спирты превращаются в альдегиды
первичный
спирт
альдегид
Например:
этанол
этаналь
(ацетальдегид)

21.

б) вторичные спирты в этой реакции дают кетоны
вторичный
спирт
кетон
Например:
пропанол-2
ацетон
(пропанон)

22.

3) Реакция М.Г. Кучерова (гидратация алкинов)
этин
(ацетилен)
этаналь
(ацетальдегид)
! Гомологи ацетилена по правилу В.В. Марковникова гидратируются в кетоны
пропин
ацетон
(пропанон)

23.

4) Оксосинтез – взаимодействие алкенов с СО и Н2 :
этилен
пропаналь

24.

5) Получение метаналя (формальдегида)
а) из метана:
метан
метаналь
(формальдегид)
б) из метанола:
метанол
метаналь
(формальдегид)

25.

6) Получение этаналя (ацетальдегида) из этилена:
этилен
этаналь
(ацетальдегид)

26.

7) Щелочной гидролиз дигалогеналканов, содержащих два
атома галогена при одном атоме углерода:
1,1-дихлорэтан
двухатомный спирт
этаналь
(ацетальдегид)

27.

Химические свойства альдегидов и кетонов
1) Реакции гидрирования (присоединения водорода)
а) восстановление альдегидов (получаются первичные спирты)
альдегид
первичный
спирт
Например:
этаналь
(ацетальдегид)
этанол
этиловый спирт

28.

б) восстановление кетонов (получаются вторичные спирты)
кетон
вторичный
спирт
Например:
ацетон
(пропанон)
пропанол-2

29.

2) Присоединение циановодорода (синильной кислоты)
При присоединении синильной кислоты в
присутствии следов щелочей к альдегидам и
кетонам образуются оксинитрилы (циангидрины):
этаналь
(ацетальдегид)
Синильная
кислота ядовита!
оксинитрил
(циангидрин)
Циангидрин в природе содержится в ядрах
косточек вишен, слив, абрикосов.

30.

3) Присоединение гидросульфита натрия NaHSO3
Альдегиды и метилкетоны вступают в реакцию
присоединения с гидросульфитом натрия:
этаналь
(ацетальдегид)
Образующиеся при этом гидросульфитные производные альдегидов и кетонов при нагревании с минеральными кислотами или
содой разлагаются с образованием первоначальных карбонильных соединений:

31.

4) Окисление в жёстких условиях (при поджигании)

32.

5) Окисление альдегидов (! кетоны окисляются
с большим трудом, не дают реакции «серебряного
зеркала» и не реагируют с гидроксидом меди(II) )
Реакция «серебряного зеркала» - это качественная реакция на
альдегидную группу – взаимодействие с аммиачным раствором
гидроксида серебра (реактивом Толленса):
в упрощённом виде:
этаналь
(ацетальдегид)
этановая
(уксусная) кислота
более точно этот процесс отражает уравнение:
альдегид
реактив
Толленса
Выделяющееся серебро тонким слоем
покрывает внутренние стенки пробирки

33.

6) Реакция с гидроксидом меди (II) - это качественная
реакция на альдегидную группу
итоговое уравнение:

34.

7) Качественная реакция на альдегиды
с фуксинсернистой кислотой
Одной из качественных реакций,
позволяющих определить присутствие
альдегидов, является реакция с
фуксинсернистой кислотой (реактивом
Шиффа):
В пробирку с раствором формальдегида
приливаем бесцветный раствор
фуксинсернистой кислоты. Постепенно
появляется фиолетовое окрашивание.

35.

8) Реакция полимеризации формальдегида –
образование полиоксиметилена (параформа):
метаналь
(формальдегид)
параформ
(полиоксиметилен)
Параформ - это белое кристаллическое вещество с
острым запахом формалина, довольно легко
растворяется в воде или других растворителях.
Плавится при температуре 120—150 °С.
Находит достаточно широкое применение в
дезинфекционной практике.

36.

9) Тримеризация формальдегида –
образование триоксиметилена:
метаналь
(формальдегид)
триоксиметилен
(триоксан)

37.

10) Реакция поликонденсации - взаимодействие
формальдегида с фенолом:
фенолформальдегидная смола - пластмасса

38.

11) Реакции замещения в алкильном радикале –
реакция галогенирования:
атом водорода при втором
атоме углерода более подвижен
Например:
этаналь
(ацетальдегид)
хлоруксуный альдегид
(хлорэтаналь)