Powrót do przodu
Uwaga! Podglądy slajdów służą wyłącznie celom informacyjnym i mogą nie odzwierciedlać wszystkich funkcji prezentacji. Jeśli jesteś zainteresowany ta praca, pobierz pełną wersję.
Cel lekcji: scharakteryzować skład, strukturę, klasyfikację, właściwości fizyczne i chemiczne, otrzymywanie i zastosowanie aldehydów. Ustalanie relacji pomiędzy badanymi klasami związki organiczne. Zna jakościowe reakcje na aldehydy.
Wszędzie w naszym życiu spotykamy się z chemią organiczną: jemy produkty przemysłu chemicznego, ubieramy się bezpośrednio w jej skutkach: jedwab octanowy, sztuczna wełna, wyroby ze skóry ekologicznej i wiele innych, dzięki chemii możemy wykonywać skomplikowane operacje (znieczulenie), leczyć ból gardła i po prostu dajemy zastrzyki, gdzie jako środek antyseptyczny wybieramy alkohol etylowy.
Dziś przedstawimy Was klasie materia organiczna– aldehydy. Dziś na naszej lekcji udowodnimy, że życie bez aldehydów jest niemożliwe. Zastanówmy się, jak dobrze odnieść się do tego tematu znane substancje: wanilina, detergenty, formaldehyd, plastik, lustro, kwas octowy
Zatem aldehydy są związkami organicznymi zawierającymi w swoich cząsteczkach polarną grupę karbonylową. W zależności od podstawników związanych z grupą okso, substancje te dzielą się na aldehydy i ketony. W aldehydach grupa karbonylowa jest połączona z rodnikiem węglowodorowym i atomem wodoru, podczas gdy w ketonach węgiel karbonylowy jest połączony z dwoma rodnikami węglowodorowymi.
Ogólny wzór nasyconych związków karbonylowych C n H 2n O
Nazwy aldehydów według trywialnej nomenklatury często pochodzą od nazw odpowiednich kwasów monokarboksylowych. Według racjonalnej nomenklatury za pochodne aldehydu octowego uważa się aldehydy o rozgałęzionych łańcuchach węglowodorowych. Przez nomenklatura systematyczna nazwy omawianych związków pochodzą od odpowiednich alkanów z dodatkiem przyrostka - al.
Metody otrzymywania aldehydów. Głównymi metodami wytwarzania aldehydów są katalityczne odwodornienie alkoholi, uwodnienie alkinów i utlenianie alkoholi.
Właściwości fizyczne.
Pierwszy członek homologicznej serii aldehydów nasyconych НСО – bezbarwny gaz, kilka kolejnych aldehydów jest cieczami. Wyższe aldehydy – ciała stałe. Grupa karbonylowa powoduje wysoką reaktywność aldehydów. Temperatura wrzenia aldehydów wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej. Gotują się w niższej temperaturze niż odpowiednie alkohole, na przykład aldehyd propionowy w 48,8 0 C i alkohol propylowy w 97,8 0 C.
Gęstość aldehydów jest mniejsza niż jedność. Aldehydy mrówkowy i octowy są dobrze rozpuszczalne w wodzie, natomiast poniższe są mniej rozpuszczalne. Niższe aldehydy mają ostry, nieprzyjemny zapach, podczas gdy niektóre wyższe aldehydy mają przyjemny zapach.
Reaktywność aldehydów wynika z obecności aktywnej grupy karbonylowej. Wysoka elektroujemność atomu tlenu sprzyja silnej polaryzacji wiązania podwójnego w grupie karbonylowej i przemieszczeniu ruchomych elektronów α w stronę atomu tlenu.
Właściwości chemiczne aldehydów:
1. Reakcje dodawania:
A) reakcja uwodornienia
B) reakcja addycji NaHSO 3
2. Reakcje utleniania:
A) reakcja srebrnego lustra
B) reakcja na sygnalizację świetlną
3. Reakcja polikondensacji
4. Reakcja polimeryzacji
Jakościowa reakcja na grupę karboksylową - reakcja utleniania aldehydów wodorotlenkiem miedzi (II) - sygnalizacja świetlna.
НСО + 2Cu(OH) 2 = HCOOH +Cu 2 O +2H 2 O
„Reakcja srebrnego lustra”
Czy wyobrażasz sobie życie bez lustra? Budzisz się rano i nie widzisz swojego odbicia? Wydaje się to bzdurą, drobnostką. Ale jaki dyskomfort psychiczny! Nie bez powodu postacie z bajek zostały za karę pozbawione odbicia. Co to jest lustro? Jaka jest jego siła? Skąd się to wzięło? Jak to jest zrobione?
Jak już wiemy, pierwszymi prawdziwymi lustrami były metalowe płytki wykonane z miedzi, złota i srebra, wypolerowane na połysk. Jednak takie lustra miały duża wada– w powietrzu szybko ciemniały i przygasały. Jakie wyjście z tej sytuacji znalazłeś? Liczne eksperymenty wykazały, że błyszczącą warstwę metalu można nałożyć również na szkło. Tak więc w I wieku. OGŁOSZENIE zaczął produkować lustra szklane - płyty szklane łączone z płytkami ołowiowymi lub cynowymi. Robiono to w ten sposób: umyto szkło alkoholem, wyczyszczono talkiem, a następnie mocno dociśnięto blachę do powierzchni. Na wierzch wylano rtęć i po odstawieniu nadmiar zlano. Powstałą warstwę amalgamatu uszczelniono lub zamalowano. Lustra takie okazały się znacznie trwalsze od metalowych, dlatego warsztaty rzemieślnicze przestawiły się na produkcję luster szklanych, których powierzchnię odbijającą wykonano z amalgamatu cyny (roztwór cyny Sn w rtęci Hg). Ponieważ jednak opary rtęci są bardzo trujące, produkcja luster rtęciowych była bardzo szkodliwa, a same lustra zawierały rtęć. Trzymanie luster rtęciowych w pomieszczeniach mieszkalnych było niebezpieczne.
Dlatego naukowcy nadal poszukiwali zamiennika rtęci. Została znaleziona Francuski chemik Francois Ptizhan i wielki niemiecki naukowiec Justus Liebig. Liebig zaproponował wykonanie luster szklanych z powłoką srebrną. Opracowana przez niego metoda składała się z następujących operacji. Najpierw do wodnego roztworu azotanu srebra dodano AgNO3 roztwór wodny wodorotlenek potasu KOH, co doprowadziło do wytrącenia czarnobrązowego osadu tlenku srebra Ag 2 O.
2AgNO3 + 2KOH = Ag2O + 2KNO3 + H2O.
Osad odsączono i zmieszano z wodnym roztworem amoniaku NH3.
Ag2O + 4NH3 + H2O = 2 (OH).)
Tlenek srebra rozpuszczono w wodzie amoniakalnej, tworząc złożony związek (tlenek amonu lub amina) - wodorotlenek diaminowo-srebrowy(I). Następnie w otrzymanym przezroczystym roztworze zanurzono taflę szkła, której jedną z powierzchni dokładnie odtłuszczono i dodano formaldehyd HCHO.
2(OH) + HCHO = 2Ag + HCOONH4 + 3NH3 + H2O.)
Formaldehyd zredukował srebro, które osadzało się na czyszczonej powierzchni szkła, pokrywając ją błyszczącą, lustrzaną powłoką.
Zastosowanie aldehydów i ketonów.
Formaldehyd. Pierwszym członkiem homologicznej serii nasyconych aldehydów jest formaldehyd HCOH. Nazywam go również metanalem i formaldehydem. Jest to bezbarwny gaz o charakterystycznym ostrym zapachu. Powszechnie stosowany jest wodny roztwór zawierający 0,4 lub 40% metanu w ułamkach masowych. Nazywa się to formaldehydem. Formaldehyd (formalina), klarowna, bezbarwna ciecz o specyficznym ostrym zapachu. Stosowany jako środek dezynfekujący i dezodoryzujący do mycia rąk, przemywania skóry podczas nadmiernego pocenia się (0,5–1%), do dezynfekcji narzędzi (0,5%), do podmywania (1:2000–1:3000). Część lizoformu.
Jego zastosowanie opiera się również na zdolności do zwijania białek. Na przykład przy produkcji skór efekt garbowania formaliny tłumaczy się koagulacją białek, w wyniku czego skóra twardnieje i nie gnije. Na tej samej właściwości opiera się zastosowanie formaldehydu do konserwacji preparatów biologicznych. Formaldehyd jest czasami używany do dezynfekcji i obróbki nasion. Metanal wykorzystywany jest do produkcji niektórych substancji leczniczych i barwników. Duża liczba metanol służy do produkcji żywicy fenolowo-formaldehydowej, którą otrzymuje się w wyniku reakcji metanolu z fenolem. Żywica ta jest niezbędna do produkcji różnych tworzyw sztucznych.
Tworzywa sztuczne wykonane z żywicy fenolowo-formaldehydowej w połączeniu z różnymi wypełniaczami nazywane są fenolami. Rozpuszczając żywicę fenolowo-formaldehydową w acetonie lub alkoholu otrzymuje się różne lakiery.
Kiedy metanal oddziałuje z mocznikiem CO(NH) 2, otrzymuje się żywicę mocznikową, z której powstają aminoplasty. Tworzywa te wykorzystywane są do produkcji materiałów mikroporowatych dla elektrotechniki (przełączniki, gniazdka), materiałów meblowych i wyposażenia wnętrz, płyt wiórowych, sztucznego marmuru. Materiały porowate izolujące ciepło i dźwięk.
Aldehyd octowy CH 3 - SON jest bezbarwną cieczą o ostrym, duszącym zapachu. Stosowany do produkcji octanów celulozy, kwasów octowego i nadoctowego, bezwodnika octowego, octanu etylu, glioksalu, alkiloamin, butanolu, chloralu. Podobnie jak formaldehyd wchodzi w reakcje polikondensacji z aminami, fenolem i innymi substancjami, tworząc żywice syntetyczne szeroko stosowane w przemyśle.
Benzaldehyd C 6 H 5 C (H) = O o zapachu gorzkich migdałów występuje w olejku migdałowym i olejku eukaliptusowym. Syntetyczny benzaldehyd stosuje się w esencjach smakowych i kompozycjach zapachowych do żywności.
Aldehyd alifatyczny CH 3 (CH 2) 7 C (H) = O (trywialna nazwa - aldehyd pelargonowy) występuje w olejki eteryczne roślin cytrusowych, ma zapach pomarańczy, stosowany jest jako aromat spożywczy.
Aromatyczny aldehyd wanilina występująca w owocach tropikalnej rośliny wanilii, obecnie coraz częściej stosuje się wanilinę syntetyczną - powszechnie znany dodatek smakowy do wyrobów cukierniczych.
Citral C 10 H 15 O (3,7-dimetylo - 2,6-oktadienal) o zapachu cytryny stosowany jest w chemii gospodarczej.
Aldehyd krotonowy. Silny środek łzawiący, stosowany do produkcji butanolu, kwasu sorbinowego i masłowego. Zawarty w oleju sojowym. Zastosowanie aldehydów w medycynie.
Aldehyd cynamonowy znajduje się w olejku cynamonowym i jest otrzymywany poprzez destylację kory drzewa cynamonowego. Stosowany w kuchni w postaci paluszków lub proszku
Heksatropina (CH 2) 6 N 4 (heksametylenotetramina), bezbarwne, bezwonne kryształy, łatwo rozpuszczalne w wodzie. Roztwory wodne mają reakcja alkaliczna. Ma działanie antyseptyczne. Stosowany głównie w procesach zakaźnych dróg moczowych (zapalenie pęcherza moczowego, zapalenie miednicy). Działanie opiera się na zdolności leku do rozkładu w kwaśnym środowisku z utworzeniem formaldehydu. Lek jest przepisywany na pusty żołądek. Wskazaniami do jego stosowania są zapalenie pęcherzyka żółciowego, zapalenie dróg żółciowych, choroby alergiczne skóry i oczu (zapalenie rogówki, zapalenie tęczówki i rzęs itp.). Lek może powodować podrażnienie miąższu nerek; w przypadku wystąpienia takich objawów należy przerwać stosowanie leku.
Akroleina. Stosowany do produkcji bardzo twardych tworzyw sztucznych. Akroleina i jej sole sodowe są emulgatorami nadającymi strukturę zabrudzeniom; jej pochodne laktonowe poprawiają właściwości papieru i tekstyliów.
Generalizacja i systematyzacja wiedzy. Podsumowanie lekcji.
Zatem zdolność aldehydów i ketonów do udziału w różnych przemianach zdeterminowała ich główne zastosowanie jako związków wyjściowych do syntezy różnych substancji organicznych: alkoholi, kwasów karboksylowych i ich bezwodników, leków (urotropina), produktów polimerowych (żywice fenolowo-formaldehydowe, poliformaldehydy ), przy produkcji wszelkiego rodzaju substancji zapachowych (na bazie benzaldehydu) i barwników.
Praca domowa.
Struktura aldehydów i ketonów
Aldehydy- substancje organiczne, których cząsteczki zawierają grupa karbonylowa:
połączony z atomem wodoru i rodnikiem węglowodorowym. Ogólny wzór aldehydów to:
W najprostszym aldehydzie inny atom wodoru pełni rolę rodnika węglowodorowego:
Formaldehyd Często nazywana jest grupa karbonylowa związana z atomem wodoru aldehydowy:
Ketony to substancje organiczne, w których cząsteczkach grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami węglowodorowymi. Oczywiście ogólny wzór na ketony to:
Grupa karbonylowa ketonów nazywa się grupa ketonowa.
W najprostszym ketonie, acetonie, grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami metylowymi:
Nazewnictwo i izomeria aldehydów i ketonów
W zależności od budowy rodnika węglowodorowego związanego z grupą aldehydową istnieją nasycone, nienasycone, aromatyczne, heterocykliczne i inne aldehydy:
Zgodnie z nomenklaturą IUPAC nazwy aldehydów nasyconych tworzy się od nazwy alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce za pomocą przyrostka -glin. Na przykład:
Numeracja Atomy węgla głównego łańcucha zaczynają się od atomu węgla grupy aldehydowej. Dlatego grupa aldehydowa zawsze znajduje się przy pierwszym atomie węgla i nie ma potrzeby wskazywania jej położenia.
Oprócz nazewnictwa systematycznego stosowane są także trywialne nazwy powszechnie stosowanych aldehydów. Nazwy te zwykle pochodzą od nazw kwasów karboksylowych odpowiadających aldehydom.
Za tytuł ketony zgodnie z nomenklaturą systematyczną grupa ketonowa jest oznaczona przyrostkiem -On oraz liczbę wskazującą numer atomu węgla grupy karbonylowej (numeracja powinna zaczynać się od końca łańcucha najbliższego grupie ketonowej).
Na przykład:
Dla aldehydy tylko jeden typ jest typowy izomeria strukturalna - Izomeria szkieletu węglowego, co jest możliwe w przypadku butanalu, i dla ketony- Również izomeria pozycji grupy karbonylowej. Ponadto są również charakteryzowane izomeria międzyklasowa(propanal i propanon).
Właściwości fizyczne aldehydów i ketonów
W cząsteczce aldehydu lub ketonu, ze względu na większą elektroujemność atomu tlenu w porównaniu z atomem węgla, wiązanie C=O jest silnie spolaryzowane w wyniku przesunięcia gęstości elektronowej wiązania π z tlenem:
Aldehydy i ketony - substancje polarne o nadmiernej gęstości elektronowej na atomie tlenu. Dolne składniki szeregu aldehydów i ketonów (formaldehyd, aldehyd octowy, aceton) są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Ich temperatury wrzenia są niższe niż w przypadku odpowiednich alkoholi. Wynika to z faktu, że w cząsteczkach aldehydów i ketonów, w odróżnieniu od alkoholi, nie ma ruchomych atomów wodoru i nie tworzą one asocjatów na skutek wiązań wodorowych.
Niższe aldehydy mają ostry zapach; aldehydy zawierające od czterech do sześciu atomów węgla w łańcuchu mają nieprzyjemny zapach; Wyższe aldehydy i ketony mają zapach kwiatowy i są stosowane w przemyśle perfumeryjnym.
Określa obecność grupy aldehydowej w cząsteczce charakterystyczne właściwości aldehydy.
Reakcje odzyskiwania.
1. Dodatek wodoru do cząsteczek aldehydu następuje poprzez podwójne wiązanie w grupie karbonylowej:
Produktem uwodornienia aldehydów są alkohole pierwszorzędowe, a ketony alkohole drugorzędowe.
Tak więc podczas uwodorniania aldehydu octowego na katalizatorze niklowym powstaje alkohol etylowy, a podczas uwodorniania acetonu powstaje 2-propanol.
2. Uwodornienie aldehydów- reakcja redukcji, w której zmniejsza się stopień utlenienia atomu węgla wchodzącego w skład grupy karbonylowej.
Reakcje utleniania.
Aldehydy można nie tylko redukować, ale także utleniać. Po utlenieniu aldehydy tworzą kwasy karboksylowe. Proces ten można schematycznie przedstawić w następujący sposób:
1. Utlenianie tlenem z powietrza. Na przykład kwas propionowy powstaje z aldehydu propionowego (propanalu):
2. Utlenianie słabymi utleniaczami(amoniakalny roztwór tlenku srebra). W uproszczonej formie proces ten można wyrazić równaniem reakcji:
Na przykład:
Proces ten dokładniej odzwierciedlają równania:
Jeżeli powierzchnia naczynia, w którym prowadzona jest reakcja, została wcześniej odtłuszczona, wówczas powstałe w czasie reakcji srebro pokrywa ją gładko. cienki film. Dlatego reakcję tę nazywa się reakcją „srebrnego lustra”. Znajduje szerokie zastosowanie do wyrobu luster, srebrzenia ozdób i ozdób choinkowych.
3. Utlenianie świeżo wytrąconym wodorotlenkiem miedzi(II). Przez utlenienie aldehydu Cu 2+ redukuje się do Cu +. Wodorotlenek miedzi (I) CuOH powstały podczas reakcji natychmiast rozkłada się na czerwony tlenek miedzi (I) i wodę.
Ta reakcja, podobnie jak reakcja” srebrne lustro", służy do wykrywania aldehydów.
Ketonów nie utlenia się ani tlenem atmosferycznym, ani tak słabym środkiem utleniającym, jak amoniakalny roztwór tlenku srebra.
Właściwości chemiczne aldehydów i kwasów – podsumowanie
Poszczególni przedstawiciele aldehydów i ich znaczenie
Formaldehyd(metanal, aldehyd mrówkowy HCHO) to bezbarwny gaz o ostrym zapachu i temperaturze wrzenia -21°C, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Formaldehyd jest trujący! Roztwór formaldehydu w wodzie (40%) nazywany jest formaldehydem i służy do dezynfekcji formaldehydem i octem. W rolnictwo Formalina stosowana jest do zaprawiania nasion, a w przemyśle skórzanym do zaprawiania skóry. Do produkcji wykorzystuje się formaldehyd metenamina- substancja lecznicza. Czasami jako paliwo wykorzystuje się metenaminę sprasowaną w postaci brykietów (suchy alkohol). Dużą ilość formaldehydu zużywa się przy produkcji żywic fenolowo-formaldehydowych i niektórych innych substancji.
Aldehyd octowy(etanal, aldehyd octowy CH 3 CHO) - ciecz o ostrym, nieprzyjemnym zapachu i temperaturze wrzenia 21 ° C, dobrze rozpuszczalna w wodzie. Z aldehydu octowego na skalę przemysłową wytwarza się kwas octowy i szereg innych substancji, wykorzystuje się go do produkcji różnych tworzyw sztucznych i włókien octanowych. Aldehyd octowy jest trujący!
Grupa atomów -
Zwany grupa karboksylowa lub karboksyl.
Kwasy organiczne zawierające w cząsteczce jedną grupę karboksylową to kwasy organiczne jednozasadowy.
Ogólny wzór tych kwasów to RCOOH, na przykład:
Nazywa się kwasy karboksylowe zawierające dwie grupy karboksylowe dwuzasadowy. Należą do nich na przykład kwasy szczawiowy i bursztynowy:
Istnieje również wielozasadowy kwasy karboksylowe zawierające więcej niż dwie grupy karboksylowe. Należą do nich na przykład trójzasadowy kwas cytrynowy:
W zależności od charakteru rodnika węglowodorowego kwasy karboksylowe Są podzielone na nasycone, nienasycone, aromatyczne.
Limit lub nasycone kwasy karboksylowe to na przykład kwas propionowy (propionowy):
lub znany już kwas bursztynowy.
Jest oczywiste, że nasycone kwasy karboksylowe nie zawierają wiązań π w rodniku węglowodorowym.
W cząsteczkach nienasyconych kwasów karboksylowych grupa karboksylowa jest związana z nienasyconym, nienasyconym rodnikiem węglowodorowym, na przykład w cząsteczkach akrylu (propenu)
CH2=CH-COOH
lub oleinowy
CH 3-(CH 2) 7 -CH=CH-(CH 2) 7 -COOH
i inne kwasy.
Jak widać ze wzoru kwasu benzoesowego, tak aromatyczny, ponieważ zawiera w cząsteczce pierścień aromatyczny (benzen):
Nazwa kwasu karboksylowego pochodzi od nazwy odpowiedniego alkanu (alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce) z dodatkiem przyrostka -S— , końcówki -i ja i słowa kwas. Numeracja atomów węgla zaczyna się od grupy karboksylowej. Na przykład:
Liczba grup karboksylowych jest podana w nazwie przedrostkami di-, tri-, tetra-:
Wiele kwasów ma również historycznie ustalone lub trywialne nazwy.
Skład nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych będzie wyrażony wzorem ogólnym CnH2nO2, Lub CnH2n+1COOH, Lub RCOOH.
Właściwości fizyczne kwasów karboksylowych
Niższe kwasy, czyli kwasy o stosunkowo małej masie cząsteczkowej, zawierające do czterech atomów węgla w cząsteczce, to ciecze o charakterystycznym ostrym zapachu (np. zapachu kwasu octowego). Kwasy zawierające od 4 do 9 atomów węgla są lepkimi oleistymi cieczami o nieprzyjemnym zapachu; zawierające więcej niż 9 atomów węgla w cząsteczce - ciała stałe, które nie rozpuszczają się w wodzie. Temperatury wrzenia nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych rosną wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w cząsteczce, a co za tym idzie ze wzrostem względnej masy cząsteczkowej. A więc temperatura wrzenia kwas mrówkowy s jest równe 100,8°C, octowy – 118°C, propionowy – 141°C.
Najprostszym kwasem karboksylowym jest mrówkowy HCOOH, mający małą względną masę cząsteczkową (M r (HCOOH) = 46), w normalnych warunkach jest cieczą o temperaturze wrzenia 100,8 ° C. Jednocześnie butan (M r (C 4 H 10) = 58) w tych samych warunkach jest gazowy i ma temperaturę wrzenia -0,5 ° C. Jest to rozbieżność między temperaturą wrzenia a temperaturą względną masy cząsteczkowe wyjaśnione tworzenie dimerów kwasów karboksylowych, w którym dwie cząsteczki kwasu są połączone przez dwie wiązania wodorowe:
Występowanie wiązań wodorowych staje się jasne, gdy weźmiemy pod uwagę strukturę cząsteczek kwasu karboksylowego.
Cząsteczki nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych zawierają polarną grupę atomów - karboksylowy
I praktycznie niepolarny rodnik węglowodorowy. Grupa karboksylowa jest przyciągana do cząsteczek wody, tworząc z nimi wiązania wodorowe:
Kwas mrówkowy i octowy są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Oczywiste jest, że wraz ze wzrostem liczby atomów rodnika węglowodorowego zmniejsza się rozpuszczalność kwasów karboksylowych.
Właściwości chemiczne kwasów karboksylowych
Ogólne właściwości charakterystyczne dla klasy kwasów (zarówno organicznych, jak i nieorganicznych) wynikają z obecności w cząsteczkach grupy hydroksylowej zawierającej silny połączenie polarne pomiędzy atomami wodoru i tlenu. Rozważmy te właściwości na przykładzie rozpuszczalnych w wodzie kwasów organicznych.
1. Dysocjacja z utworzeniem kationów wodoru i anionów reszty kwasowej:
Dokładniej proces ten opisuje równanie uwzględniające udział w nim cząsteczek wody:
Równowaga dysocjacji kwasów karboksylowych jest przesunięta w lewo; jest ich zdecydowana większość słabe elektrolity. Jednakże kwaśny smak na przykład kwasu octowego i mrówkowego wynika z dysocjacji reszt kwasowych na kationy wodoru i aniony.
Jest oczywiste, że obecność „kwaśnego” wodoru w cząsteczkach kwasów karboksylowych, czyli wodoru grupy karboksylowej, determinuje także inne charakterystyczne właściwości.
2. Interakcja z metalami, stojąc w szeregu napięcia elektrochemicznego do wodoru:
W ten sposób żelazo redukuje wodór z kwasu octowego:
3. Interakcja zasadowe tlenki z tworzeniem się soli i wody:
4. Interakcja z wodorotlenkami metali z utworzeniem soli i wody (reakcja neutralizacji):
5. Oddziaływanie z solami słabszych kwasów z powstaniem tego ostatniego. Zatem kwas octowy wypiera kwas stearynowy ze stearynianu sodu i kwas węglowy z węglanu potasu:
6. Oddziaływanie kwasów karboksylowych z alkoholami z tworzeniem się estrów - reakcja estryfikacji (jedna z najbardziej ważne reakcje, charakterystyczne dla kwasów karboksylowych):
Oddziaływanie kwasów karboksylowych z alkoholami jest katalizowane przez kationy wodoru.
Reakcja estryfikacji jest odwracalna. Równowaga przesuwa się w stronę edukacji ester w obecności środków odwadniających i przy usuwaniu eteru z mieszaniny reakcyjnej.
W odwrotnej reakcji estryfikacji, zwanej hydrolizą estrów (reakcja estru z wodą), powstają kwas i alkohol:
Jest oczywiste, że mogą reagować z kwasami karboksylowymi, czyli wchodzić w reakcję estryfikacji. alkohole wielowodorotlenowe np. gliceryna:
Wszystkie kwasy karboksylowe (z wyjątkiem kwasu mrówkowego) wraz z grupą karboksylową zawierają w swoich cząsteczkach resztę węglowodorową. Oczywiście nie może to nie wpłynąć na właściwości kwasów, które są określone przez charakter reszty węglowodorowej.
7. Reakcje wielokrotnej addycji- zawierają nienasycone kwasy karboksylowe. Na przykład reakcją dodawania wodoru jest uwodornienie. Dla kwasu zawierającego jedno wiązanie n w rodniku równanie można zapisać w ogólnej postaci:
Zatem podczas uwodornienia kwasu oleinowego powstaje nasycony kwas stearynowy:
Nienasycone kwasy karboksylowe, podobnie jak inne związki nienasycone, dodają halogeny poprzez podwójne wiązanie. Na przykład kwas akrylowy odbarwia wodę bromową:
8. Reakcje podstawienia (z halogenami)- mogą do nich wchodzić nasycone kwasy karboksylowe. Na przykład w reakcji kwasu octowego z chlorem można otrzymać różne chlorowane kwasy:
Właściwości chemiczne kwasów karboksylowych – podsumowanie
Poszczególni przedstawiciele kwasów karboksylowych i ich znaczenie
Kwas mrówkowy (metanowy) HCOOH- ciecz o ostrym zapachu i temperaturze wrzenia 100,8 °C, dobrze rozpuszczalna w wodzie.
Kwas mrówkowy jest trujący i powoduje oparzenia w przypadku kontaktu ze skórą! Kwas ten zawiera parzący płyn wydzielany przez mrówki.
Kwas mrówkowy ma właściwości dezynfekujące, dlatego znajduje zastosowanie w przemyśle spożywczym, skórzanym, farmaceutycznym i medycynie. Stosowany jest do barwienia tkanin i papieru.
Kwas octowy (etanowy) CH 3 COOH- bezbarwna ciecz o charakterystycznym ostrym zapachu, mieszalna z wodą w dowolnym stosunku. Wodne roztwory kwasu octowego sprzedawane są pod nazwą ocet (roztwór 3-5%) i esencja octowa (roztwór 70-80%) i są szeroko stosowane w Przemysł spożywczy. Kwas octowy jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji organicznych i dlatego stosuje się go do barwienia, produkcja skóry, w branży farb i lakierów. Ponadto kwas octowy jest surowcem do produkcji wielu ważnych technicznie związków organicznych: otrzymuje się z niego m.in. substancje stosowane do zwalczania chwastów – herbicydy. Kwas octowy to główny składnik octu winnego, któremu zawdzięcza charakterystyczny zapach. Jest produktem utleniania etanolu i powstaje z niego podczas przechowywania wina w powietrzu.
Najważniejszymi przedstawicielami wyższych nasyconych kwasów jednozasadowych są Kwasy palmitynowy C 15 H 31 COOH i stearynowy C 17 H 35 COOH. W przeciwieństwie do niższych kwasów, substancje te są stałe i słabo rozpuszczalne w wodzie.
Jednak ich sole – stearyniany i palmityniany – są dobrze rozpuszczalne i mają działanie detergentowe, dlatego nazywane są również mydłami. Wiadomo, że substancje te produkowane są na dużą skalę.
Z nienasyconych wyższych kwasów karboksylowych najwyższa wartość To ma kwas oleinowy C 17 H 33 COOH lub CH 3 - (CH 2) 7 - CH = CH - (CH 2) 7 COOH. Jest to ciecz przypominająca olej, bez smaku i zapachu. Jego sole znajdują szerokie zastosowanie w technice.
Najprostszym przedstawicielem dwuzasadowych kwasów karboksylowych jest kwas szczawiowy (etanodiowy). HOOC-COOH, którego sole występują w wielu roślinach, takich jak szczaw i szczaw. Kwas szczawiowy jest bezbarwną substancją krystaliczną, dobrze rozpuszczalną w wodzie. Znajduje zastosowanie w polerowaniu metali, przemyśle drzewnym i skórzanym.
Materiał referencyjny do przystąpienia do testu:
Tablica Mendelejewa
Tabela rozpuszczalności
Prawie wszystko substancje chemiczne otaczające nas, są testowane przez człowieka, w oparciu o jego prośby i potrzeby. Każdy związek ma unikalny zestaw charakterystycznych dla niego cech i właściwości, spośród których wybierane są te, które są dla nas przydatne i niezbędne w życiu. Życie codzienne. Aldehydy, o których porozmawiamy, również nie są wyjątkiem.
Skromne dziecko chemii organicznej
Wśród związków węgla powszechnie nazywanych organicznymi znajdują się te dobrze znane, które, jak mówią, „są na ustach wszystkich”. Na przykład glukoza, alkohol etylowy lub tworzywa sztuczne. Aldehydy nie mają pod tym względem szczęścia. Wiadomo tylko o nich wąskich specjalistów, a nawet uczniowie szkół średnich, którzy intensywnie studiują chemię przed przyjęciem na uniwersytet. W rzeczywistości takie związki (takie jak aldehyd octowy) Właściwości chemiczne który rozważymy, jest szeroko stosowany zarówno w produkcja przemysłowa i w życiu codziennym.
Jabłko niezgody
Niestety, odkrycia w nauce dość często nie zdarzają się bez chmur. Aldehydy, ich struktura chemiczna i właściwości odkryto w wyniku długich debat i dyskusji wśród naukowców XIX wiek. A tak znani chemicy jak Liebig i Döbereiner nawet poważnie się pokłócili, dowiadując się, kto właściwie należy do palmy w pozyskiwaniu i izolowaniu czysta forma aldehyd octowy. Został on wyekstrahowany z oparów alkohol etylowy przepuszczano przez platynową siatkę służącą jako katalizator reakcji. Jedyną rzeczą, która mogła pogodzić przeciwników, była bezwarunkowa akceptacja przez wszystkich chemików nazwy nowej klasy substancji - aldehydów, co dosłownie oznacza „alkohole bezwodorowe”. Wskazuje sposób otrzymywania ich z alkoholi poprzez eliminację dwóch atomów wodoru.
Nie da się z niczym pomylić
Biorąc pod uwagę właściwości fizyczne i chemiczne aldehydów, łatwo zauważyć, że są one dość specyficzne. Zatem formaldehyd, który jest gazem toksycznym, ma ostry, duszący zapach. Jego 40% wodny roztwór, zwany formaliną, powoduje specyficzny zapach w laboratoriach anatomicznych i kostnicach, gdzie jest stosowany jako środek przeciwgniotliwy, konserwujący białka narządów i tkanek.
I aldehyd octowy, który jest następny szereg homologiczny, jest bezbarwną cieczą, dobrze rozpuszczalną w wodzie, o nieprzyjemnym zapachu zgniłych jabłek. Aldehydy, których właściwości chemiczne charakteryzują się reakcjami utleniania i addycji, można przekształcić w substancje o podobnych genetycznie klasach: kwasy karboksylowe lub alkohole. Przyjrzyjmy się im na konkretnych przykładach.
Wizytówka aldehydów
W chemii organicznej, a także w chemii nieorganicznej istnieje takie pojęcie jak „ reakcja jakościowa" Można to porównać do latarni sygnalizującej, że mamy do czynienia z substancjami określonej klasy, np. aldehydami. Właściwości chemiczne aldehydów potwierdzają reakcje z roztwór amoniaku tlenek srebra i wodorotlenek miedzi po podgrzaniu (reakcja srebrnego lustra)
Produktem reakcji będzie czyste srebro uwolnione w postaci lustrzanej warstwy na ściankach probówki.
W wyniku reakcji tworzy się osad kolor cegły- tlenek miedzi.
Substancje bliźniacze
Nadszedł czas, aby zająć się takim zjawiskiem, charakterystycznym dla wszystkich substancji organicznych, w tym aldehydów, jak izomeria. Jest całkowicie nieobecna na świecie chemia nieorganiczna. Tam wszystko jest proste: jedno wzór chemiczny odpowiada tylko jednemu konkretnemu związkowi z jego nieodłącznymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Na przykład wzór HNO 3 odpowiada jednej substancji zwanej kwasem azotanowym, która ma temperaturę wrzenia 86 ° C, ostry zapach i jest bardzo higroskopijna.
W królestwie chemii organicznej żyją i żyją substancje izomeryczne, których formuły są takie same, ale ich właściwości są inne. Na przykład wzór C 4 H 8 O zawiera dwa zupełnie różne aldehydy: butanal i 2-metylopropanal.
Ich formuły:
Aldehydy izomeryczne, których właściwości chemiczne zależą od ich składu i struktury, stanowią doskonały dowód genialnej teorii struktury związków organicznych stworzonej przez rosyjskiego naukowca M. Butlerowa. Jego odkrycie ma tak samo fundamentalne znaczenie dla chemii jak prawo okresowe D Mendelejew.
Unikalny węgiel
Doskonałym dowodem potwierdzającym teorię M. Butlerowa są właściwości chemiczne aldehydów. Chemia organiczna, dzięki badaniom rosyjskiego naukowca, w końcu udało się odpowiedzieć na pytanie, które swoją złożonością dręczyło niejedną generację naukowców, a mianowicie: jak wyjaśnić zadziwiającą różnorodność związków organicznych, która opiera się na zjawisku izomerii . Rozważmy strukturę cząsteczek dwóch izomerów aldehydów: butanalu i 2-metylopropanalu, które mają to samo formuła molekularna- C 4 H 8 O, ale różnią się strukturą, a zatem różnią się od siebie właściwościami fizycznymi i chemicznymi.
Zwróćmy uwagę na dwa najważniejsze cechy atom węgla, które jako postulaty wprowadzono do teorii M. Butlerowa:
1. Węgiel w związkach organicznych jest zawsze czterowartościowy.
2. Atomy węgla potrafią się ze sobą łączyć i tworzyć różne konfiguracje przestrzenne: proste i rozgałęzione łańcuchy lub cykle.
Na nich, według wartościowości, atomy innych pierwiastki chemiczne: wodór, tlen, azot, tworząc w ten sposób cały gigantyczny arsenał istniejących związków organicznych (a jest ich ponad 10 milionów). Ponadto ich liczba stale rośnie za sprawą nowych substancji otrzymywanych w chemii syntezy organicznej.
Im bardziej polarny, tym lepiej
Kontynuując badanie aldehydów, ich struktury chemicznej i właściwości, zastanowimy się nad zjawiskiem polarności atomów tworzących cząsteczki aldehydów. W ten sposób atom węgla grupy aldehydowej w cząsteczce aldehydu octowego zyskuje część ładunek dodatni, a atom tlenu jest częściowo ujemny. Przyczyna ich wystąpienia jest następująca: gęstość elektronów Wiązanie π jest bardziej mobilne niż wiązanie σ.
We wzorze ogólnym aldehydów, gdzie R oznacza rodnik węglowodorowy związany z grupą aldehydową, na atomie tlenu powstaje cząstka ładunek ujemny, a na atomie węgla jest częściowo dodatni. Zatem grupa funkcyjna aldehydów staje się silnie spolaryzowana, co powoduje większą reaktywność te substancje. Mówiąc najprościej, im bardziej spolaryzowane są atomy w cząsteczce substancji, tym lepiej i szybciej wchodzi ona w reakcje chemiczne. Szybka siła utleniająca atomu wodoru w grupa aldehydowa a reaktywność grupy karbonylowej zapewnia aldehydom ich charakterystyczne reakcje addycji i polimeryzacji.
Życie w plastikowym świecie
To aldehydy, których właściwości chemiczne determinowane są zdolnością do ulegania reakcjom polikondensacji i polimeryzacji, stały się przodkami fenoplasty i aminoplastów – podstawowych materiałów współczesnego przemysłu polimerowego. Surowcami dla jej przedsiębiorstw są formaldehyd i aldehyd octowy. I tak żywice fenolowo-formaldehydowe wykorzystywane są do produkcji tworzyw fenolowych – najważniejszych zamienników metali żelaznych i nieżelaznych. Formaldehyd powstaje w wyniku utleniania metanu po podgrzaniu do temperatury 600°C w mieszaninie z powietrzem, a także w wyniku utleniania metanolu ogrzanego do temperatury 300°C w obecności katalizatora miedziowego. Zatem rozważane przez nas aldehydy, preparat i właściwości chemiczne są ważny surowiec w reakcjach syntezy organicznej.
Wyciągać wnioski
Jak widać, historia aldehydów zawiera całkiem sporo niezbędnych i ważne substancje, takie jak na przykład formaldehyd i aldehydy octowe, których właściwości chemiczne ludzie z powodzeniem wykorzystują różne pola Twojego życia.
Wykład nr 11
ALDEHYDY I KETONY
Plan
1. Metody odbioru.
2. Właściwości chemiczne.
2.1. Reakcje nukleofilowe
przystąpienie.
2.2. Reakcje A -atom węgla.
2.3.
Wykład nr 11
ALDEHYDY I KETONY
Plan
1. Metody odbioru.
2. Właściwości chemiczne.
2.1. Reakcje nukleofilowe
przystąpienie.
2.2. Reakcje A -atom węgla.
2.3. Reakcje utleniania i redukcji.
Aldehydy i ketony zawierają grupę karbonylową
C=O. Ogólna formuła:
1. Metody otrzymywania.
2. Chemiczny
nieruchomości.
Aldehydy i ketony należą do najbardziej reaktywnych klas
związki organiczne. O ich właściwościach chemicznych decyduje obecność
grupa karbonylowa. Ze względu na dużą różnicę elektroujemności
węgiel i tlen oraz wysoka polaryzowalność p -wiązania Wiązanie C=O ma znaczną polarność
( m C=O =2,5-2,8 D). Karbonylowy atom węgla
grupa niesie efektywny ładunek dodatni i jest obiektem ataku
nukleofile. Głównym typem reakcji aldehydów i ketonów jest reakcje
addycja nukleofilowa Ad N. Ponadto wpływa grupa karbonylowa
reaktywność wiązania C-H A -pozycja, zwiększając jej kwasowość.
Zatem cząsteczki aldehydów i ketonów
zawierają dwa główne centra reakcji - wiązanie C=O i Połączenie C-H V pozycja:
2.1. Reakcje nukleofilowe
przystąpienie.
Aldehydy i ketony łatwo dodają odczynniki nukleofilowe do wiązania C=O.
Proces rozpoczyna się od ataku nukleofila na atom węgla karbonylu. Następnie
Czworościenny związek pośredni utworzony w pierwszym etapie dodaje proton i
daje produkt dodawania:
Aktywność związków karbonylowych w
Ogłoszenie N –reakcje zależą od wielkości
efektywny ładunek dodatni na atomie węgla karbonylu i objętości
podstawniki w grupie karbonylowej. Podstawniki dostarczające elektrony i nieporęczne
komplikują reakcję, podstawniki odciągające elektrony zwiększają reakcję
zdolność związku karbonylowego. Dlatego aldehydy w
Ogłoszenie N -reakcje są bardziej aktywne niż
ketony.
Aktywność związków karbonylowych wzrasta w
obecność katalizatorów kwasowych, które zwiększają ładunek dodatni o
karbonylowy atom węgla:
Aldehydy i ketony dodają wodę, alkohole,
tiole, kwas cyjanowodorowy, wodorosiarczyn sodu, związki takie jak
N.H. 2 X. Wszystkie reakcje addycji
wejdź szybko łagodne warunki jednak powstałe produkty są zazwyczaj
termodynamicznie niestabilny. Dlatego reakcje przebiegają odwracalnie, a zawartość
produkty dodawania w mieszaninie równowagowej mogą być niskie.
Podłączenie wody.
Aldehydy i ketony dodają wodę
tworzenie hydratów. Reakcja jest odwracalna. Tworzenie hydratów
termodynamicznie niestabilny. Bilans przesunięty jest w stronę produktów
dodatek tylko w przypadku aktywnych związków karbonylowych.
Produkt hydratacji aldehydu trójchlorooctowego
Wodzian chloralu jest stabilnym związkiem krystalicznym stosowanym w
lek jako środek uspokajający i nasenne.
Dodatek alkoholi i
tiole.
Aldehydy łączą się z alkoholami, tworząc półacetale. W nadmiarze alkoholu i w obecności katalizatora kwasowego
reakcja przebiega dalej - aż do powstania acetale
Reakcja tworzenia półacetalu przebiega jako
addycja nukleofilowa i jest przyspieszana w obecności kwasów lub
fusy.
Proces tworzenia acetalu przebiega następująco:
podstawienie nukleofilowe grupy OH w półacetalu i jest możliwe tylko pod pewnymi warunkami
kataliza kwasowa, gdy grupa OH jest przekształcana w dobrą grupę opuszczającą
(H 2O).
Tworzenie się acetali jest procesem odwracalnym. W
W środowisku kwaśnym półacetale i acetale łatwo ulegają hydrolizie. W środowisku zasadowym
hydroliza nie zachodzi. Odgrywają rolę reakcje tworzenia i hydrolizy acetali ważna rola V
chemia węglowodanów.
Ketony w podobne warunkiżadnych ketali
dawać.
Tiole są silniejszymi nukleofilami niż alkohole
tworzą produkty addycji zarówno z aldehydami, jak i ketonami.
Dołączanie cyjanowodoru
kwasy
Kwas cyjanowodorowy dodaje się do związku karbonylowego w określonych warunkach
zasadowa kataliza z wytworzeniem cyjanohydryn.
Reakcja ma wartość preparatywną i
stosowany w syntezie a-hydroksy- i a -aminokwasy (patrz wykład nr 14). Owoce niektórych roślin
(np. gorzkie migdały) zawierają cyjanohydryny. Wyróżnia się, gdy oni
Po rozkładzie kwas cyjanowodorowy ma działanie trujące.
Dodatek wodorosiarczynu
sód
Aldehydy i ketony metylowe dodają wodorosiarczyn sodu NaHSO 3 z powstawaniem pochodnych wodorosiarczynu.
Wodorosiarczynowe pochodne związków karbonylowych
– substancje krystaliczne, nierozpuszczalny w nadmiarze roztworu wodorosiarczynu sodu.
Reakcja służy do izolowania związków karbonylowych z mieszanin. Karbonyl
związek można łatwo zregenerować przez obróbkę pochodnej wodorosiarczynu
kwas lub alkaliczne.
Interakcja ze wspólnymi połączeniami
wzór NH 2 X.
Reakcje przebiegają wg ogólny schemat jako proces
eliminacja przywiązania. Addukt powstały w pierwszym etapie nie jest
stabilny i łatwo usuwa wodę.
Zgodnie z podanym schematem z karbonylem
związki reagują z amoniakiem, aminami pierwszorzędowymi, hydrazyną, podstawionymi hydrazynami,
hydroksyloamina.
Powstałe pochodne są
substancje krystaliczne stosowane do izolacji i identyfikacji
związki karbonylowe.
Iminy (zasady Schiffa) są pośrednie
produktów w wielu procesach enzymatycznych (transaminacja pod wpływem
koenzym fosforan pirydoksalu; redukcyjne aminowanie ketokwasów w
udział koenzymu NADN). W wyniku katalitycznego uwodornienia imin powstaje
aminy Proces ten służy do syntezy amin z aldehydów i ketonów
zwane aminacją redukcyjną.
Redukcyjne aminowanie zachodzi in vivo
podczas syntezy aminokwasów (patrz wykład nr 16)
2.2. Reakcje wg A -atom węgla.
Tautomeria ketonowo-enolowa.
Wodór w A -pozycja do grupy karbonylowej jest kwasowa
właściwości, ponieważ anion powstający podczas jego eliminacji jest stabilizowany przez
rachunek rezonansowy.
Wynik ruchliwości protonów atomu wodoru
V A -pozycja
to zdolność związków karbonylowych do tworzenia form enolowych w wyniku
migracja protonów z A - pozycja względem atomu tlenu grupy karbonylowej.
Keton i enol są tautomery.
Tautomery to izomery, które mogą szybko i odwracalnie przekształcać się w siebie
w związku z migracją dowolnej grupy (do w tym przypadku– proton). Równowaga pomiędzy
nazywane są ketonem i enolem tautomeryzm ketonowo-enolowy.
Proces enolizacji jest katalizowany przez kwasy i
powodów. Enolizację pod wpływem zasady można przedstawić jako
z następującym schematem:
Istnieje większość związków karbonylowych
głównie w formie ketonowej. Zawartość formy enolowej wzrasta wraz ze wzrostem
wzrost kwasowości związku karbonylowego, a także w przypadku
dodatkowa stabilizacja formy enolowej dzięki wiązanie wodorowe albo na koszt
łączenie w pary.
Tabela 8. Zawartość form enolowych i
kwasowość związków karbonylowych
Na przykład w związkach 1,3-dikarbonylowych
ruchliwość protonów grupy metylenowej gwałtownie wzrasta z powodu
efekt odciągania elektronów przez dwie grupy karbonylowe. Ponadto enol
forma jest ustabilizowana dzięki obecności w niej układu koniugatu P -wiązania i wewnątrzcząsteczkowe
wiązanie wodorowe.
Jeśli związek w postaci enolowej jest
jest systemem sprzężonym z wysokiej energii stabilizacja, a następnie forma enolowa
przeważa. Na przykład fenol występuje tylko w postaci enolowej.
Enolizacja i tworzenie anionów enolanowych
zachodzące pierwsze etapy reakcji związków karbonylowych A -atom węgla. Najważniejsze
z których są halogenowanie I aldolowo-krotonowy
kondensacja
.
Halogenowanie.
Aldehydy i ketony łatwo reagują z halogenami (Cl2,
Br 2, I 2 ) z edukacją
wyłącznie A -pochodne halogenowe.
Reakcja jest katalizowana przez kwasy lub
powodów. Szybkość reakcji nie zależy od stężenia i charakteru halogenu.
Proces przebiega poprzez utworzenie formy enolowej (etap powolny), która
następnie reaguje z halogenem (szybki etap). Zatem halogen nie jest
zaangażowany w prędkość—etap definiujący
proces.
Jeśli związek karbonylowy zawiera kilka A -wodór
atomów, wówczas wymiana każdego kolejnego następuje szybciej niż poprzedniego,
na skutek wzrostu ich kwasowości pod wpływem działania odciągającego elektrony
fluorowiec. W środowisku zasadowym dają aldehyd octowy i ketony metylowe
pochodne trihalogenowe, które są następnie rozkładane przez nadmiar alkaliów
powstawanie trihalometanów ( reakcja haloformowa)
.
W wyniku reakcji następuje rozkład trijodoacetonu
podstawienie nukleofilowe. Grupy CI 3 — anion wodorotlenkowy, jak S N -reakcje w grupie karboksylowej (patrz wykład nr 12).
Jodoform wytrąca się z mieszaniny reakcyjnej w postaci
jasnożółty krystaliczny osad o charakterystycznym zapachu. Jodoform
reakcja jest stosowana celach analitycznych do wykrywania połączeń takich jak
CH 3 -CO-R, w tym
laboratoria kliniczne do diagnostyki cukrzycy.
Reakcje kondensacji.
W obecności katalitycznych ilości kwasów
lub alkalia zawierające związki karbonylowe A -atomy wodoru,
ulegają kondensacji i tworzą się B -związki hydroksykarbonylowe.
W edukacji Połączenia SS zaangażowany karbonyl
atom węgla jednej cząsteczki ( składnik karbonylowy) I A -atom węgla jest inny
Cząsteczki ( składnik metylenowy). Ta reakcja nazywa się kondensacja aldolowa(pod nazwą produktu kondensacji aldehydu octowego -
aldol).
Gdy mieszanina reakcyjna jest ogrzewana, produkt łatwo
odwadnia się, tworząc a, b -nienasycony karbonyl
znajomości.
Ten rodzaj kondensacji nazywa się kroton(pod nazwą produktu kondensacji aldehydu octowego - krotonu
aldehyd).
Rozważmy mechanizm kondensacji aldolowej w
środowisko alkaliczne. W pierwszym etapie anion wodorotlenkowy oddziela proton A -pozycja karbonylowa
związki tworzące anion enolanowy. Następnie anion enolanowy jako nukleofil
atakuje atom węgla karbonylu innej cząsteczki związku karbonylowego.
Powstały tetraedryczny związek pośredni (anion alkoholanowy) jest mocny
zasadą i dalej oddziela proton od cząsteczki wody.
Podczas kondensacji aldolowej dwóch różnych
możliwe związki karbonylowe (kondensacja krzyżowa aldolowa).
utworzenie 4 różnych produktów. Można tego jednak uniknąć, jeśli jeden z
nie zawiera związków karbonylowych A -atomy wodoru (na przykład aldehydy aromatyczne
lub formaldehyd) i nie może działać jako składnik metylenowy.
Jako składnik metylenowy w reakcjach
kondensacją mogą być nie tylko związki karbonylowe, ale także inne
Kwasy C-H. Reakcje kondensacji mają wartość preparatywną, ponieważ na to pozwalają
przedłużyć łańcuch atomów węgla. W zależności od rodzaju kondensacji aldolowej i
rozkład retroaldolu ( proces odwrotny) zachodzi wiele procesów biochemicznych
procesy: glikoliza, synteza kwasu cytrynowego w cyklu Krebsa, synteza kwasu neuraminowego
kwasy.
2.3. Reakcje utleniania i
powrót do zdrowia
Powrót do zdrowia
Związki karbonylowe są redukowane do
alkohole w wyniku uwodornienia katalitycznego lub pod wpływem
środki redukujące będące donorami anionów wodorkowych.
[H]: H2 /Kot kot. – Ni, Pt,
Pd;
LiAlH4; NaBH4.
Redukcja związków karbonylowych
złożone wodorki metali obejmują atak nukleofilowy grupy karbonylowej
anion wodorkowy. W wyniku hydrolizy powstaje alkohol.
Powrót do zdrowia następuje w ten sam sposób
grupę karbonylową in vivo pod wpływem koenzymu NADN., czyli
donor jonu wodorkowego (patrz wykład nr 19).
Utlenianie
Aldehydy bardzo łatwo się utleniają
wszelkie środki utleniające, nawet tak słabe, jak tlen i związki zawarte w powietrzu
srebro (I) i miedź(II).
Dwie ostatnie reakcje są używane jako
jakościowo dla grupy aldehydowej.
W obecności zasad, aldehydów, których nie zawierają A -atomy wodoru
nieproporcjonalne, tworząc alkohol i kwas (reakcja Cannizzaro).
2HCHO + NaOH® HCOONA + CH3OH
To jest powód, dla którego roztwór wodny
formaldehyd (formalina) podczas długotrwałego przechowywania staje się kwaśny
reakcja.
Ketony są odporne na środki utleniające
neutralne środowisko. W kwaśnym i środowiska alkaliczne pod wpływem silnego
utleniacze(KMnO 4 ) Oni
utleniają się poprzez rozerwanie wiązania C-C. Szkielet węglowy jest rozkładany przez
podwójne wiązanie węgiel-węgiel form enolowych związku karbonylowego, podobne do
utlenianie wiązania podwójne w alkenach. W ten sposób powstaje mieszanina produktów
zawierające kwasy karboksylowe lub kwasy karboksylowe i ketony.