 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Занятие 13.Альдегиды. Кетоны. Задачи и упражнения на альдегиды и кетоны
АЛЬДЕГИДЫ. КЕТОНЫ. План: 1. Карбонильные соединения (оксосоединения) – альдегиды и кетоны. 2. Строение альдегидной группы. 3. Классификация карбонильных соединений. 4. Изомерия альдегидов и кетонов (углеродной цепи, межвидовая, положения карбонильной группы), номенклатура (на примере изомеров). 5. Физические свойства карбонильных соединений. 6. Химические свойства альдегидов и кетонов: а) реакции присоединения (гидрирование, гидратация, присоединение гидросульфита натрия, присоединение спиртов) б) реакции окисления (мягкими и сильными окислителями, окисление кетонов) в) реакции полимеризации (линейная и циклическая) г) реакции поликонденсации (образование фенолформальдегидных смол, конденсация кетонов) 7. Получение: а) общие способы получения (окисление спиртов, дегидрирование спиртов, гидролиз дигалогеналканов, гидроформилирование алкенов, процесс Вакера, декарбоксилирование солей карбоновых кислот) б) специфические способы получения (получение формальдегида каталитическим окислением метана, получение ацетальдегида реакцией Кучерова).
Альдегиды (от лат. al cohol dehyd rogenatus – спирт, от которого отняли водород) и кетоны являются представителями карбонильных соединений (оксосоединений). Карбонильные соединения – это производные УВ, содержащие в молекуле карбонильную группу >С=О. В молекуле альдегидов карбонильная группа связана с УВ радикалом и атомом водорода. Она носит название альдегидной группы. В молекуле кетонов карбонильная группа связана с двумя УВ радикалами. Приведите примеры альдегида и кетона, укажите функциональные группы:
Таким образом, альдегиды – это производные УВ, молекулы которых содержат альдегидную группу; кетоны – это производные УВ, молекулы которых содержат карбонильную группу. Атом углерода в альдегидной группе находится в состоянии sp2-гибридизации, поэтому атомы углерода, кислорода и водорода, непосредственно связанные с ним, находятся в одной плоскости. Атом кислорода в альдегидной группе имеет частичный отрицательный заряд (вследствие более высокой электроотрицательности), а атом углерода – частичный положительный заряд. В зависимости от характера радикала альдегиды и кетоны могут быть алифатическими, алициклическими, ароматическими и смешанными. Заполните таблицу, вписав структурные формулы и названия соответствующих карбонильных соединений:
Наиболее распространены алифатические предельные альдегиды и кетоны. При составлении названий альдегидов используют как номенклатуру ИЮПАК, так и тривиальную номенклатуру. По номенклатуре ИЮПАК называют радикалы, указывая цифрой их местоположение, основную углеродную цепочку, в конце названия добавляя суффикс «аль». Составьте структурные формулы следующих альдегидов: метаналь, этаналь, бутаналь, пропеналь, бензальдегид, 2-метилпропаналь: Тривиальные названия альдегидов часто происходят от названий получаемых из них карбоновых кислот (метаналь – муравьиный или формальдегид, этаналь – уксусный или ацетальдегид, пропаналь – пропионовый, бутаналь – масляный альдегид, пентаналь – валериановый альдегид, гексаналь – капроновый альдегид). Названия кетонов состоят из названий углеродных остатков в алфавитном порядке и суффикса «кетон». Некоторые кетоны сохранили тривиальные названия. Составьте структурные формулы следующих кетонов: ацетон, изопропилэтилкетон, бутанон-2:
Для альдегидов и кетонов характерна изомерия углеродной цепи, обусловленная различным строением радикала. Составьте структурные формулы бутаналя и 2-метилпропаналя:
Межвидовая изомерия; обусловленная одинаковой общей формулой гомологических рядов альдегидов и кетонов. Составьте структурные формулы пропаналя и пропанона:
Для кетонов, кроме того, возможна изомерия положения карбонильной группы. Составьте структурные формулы гексанона-2 и гексанона-3:
Физ. свойства: Метаналь – газ, остальные карбонильные соединения – жидкости или твердые вещества. Низшие альдегиды имеют резкий запах, от С8 – душистые вещества, широко используемые в парфюмерии. Карбонильные соединения имеют более низкие температуры кипения, чем соответствующие спирты, что свидетельствует об отсутствии водородных связей между молекулами. Температуры кипения кетонов обычно несколько выше температур кипения изомерных альдегидов. С увеличением числа атомов углерода в молекуле увеличивается температура кипения и уменьшается растворимость в воде. Из альдегидов хорошо растворимы в воде только метаналь, этаналь и пропаналь. Все альдегиды хорошо растворимы в органических растворителях. Химические свойства: карбонильная группа является одной из наиболее реакционноспособных функциональных групп. Для альдегидов и кетонов характерны реакции присоединения, окисления, полимеризации и поликонденсации. Кетоны в хим. реакциях менее активны, чем изомерные им альдегиды Реакции присоединения: протекают по месту разрыва двойной связи С=О, которая сильно поляризована и переходит в простую связь при действии полярных агентов. Гидрирование (восстановление) с образованием спиртов. Альдегиды восстанавливаются до первичных, а кетоны - до вторичных спиртов. Напишите уравнения реакций восстановления уксусного альдегида и ацетона:
Присоединение гидросульфита натрия NaHSO3: реакция используется для очистки альдегидов и кетонов и выделения их из смесей, поскольку образующиеся гидросульфитные соединения легко гидролизуются как в кислой, так и в щелочной среде. Составьте уравнение реакции этаналя и гидросульфита натрия:
Гидратация: формальдегид присоединяет воду уже при комнатной температуре. Гидраты альдегидов не получены в свободном состоянии, но гидраты кетонов можно выделить в свободном состоянии. Приведите пример реакции гидратации формальдегида:
Присоединение спиртов: легко образуются полуацетали, при нагревании которых с избытком спирта в присутствии соляной кислоты получают ацетали – полные простые эфиры гидратных форм. Составьте уравнение реакции уксусного альдегида и этилового спирта:
Реакции окисления: в молекуле альдегидов атом углерода, имеющий частичный положительный заряд, притягивает к себе электроны связи С-Н, вследствие чего атом водорода становится более подвижным и реакционноспособным. Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот с тем же числом атомов углерода в молекуле. Окисление слабыми окислителями – аммиачным раствором оксида серебра (реактив Толленса) или свежеосажденным раствором гидроксида меди (реактив Фелинга – смесь растворов сульфата меди, гидроксида калия и соли винной кислоты и щелочных металлов). Это качественные реакции на альдегиды, хотя в реакцию с реактивом Фелинга не вступает ацетальдегид и ароматические альдегиды. Запишите уравнения реакций окисления формальдегида и уксусного альдегида реактивом Толленса; пропионового альдегида – реактивом Фелинга:
Окисление сильными окислителями. Используя электронно-ионный баланс, составьте уравнение реакции окисления ацетальдегида перманганатом калия в сернокислой среде:
Кетоны окисляются только сильными окислителями в жестких условиях. При этом происходит разрыв углерод-углеродной связи в молекуле и образуется смесь продуктов (кислот и кетонов) с меньшим числом углеродных атомов. Реакции полимеризации: характерны для низших альдегидов. Линейная полимеризация. Напишите уравнения реакций полимеризации формальдегида до параформа и полиформальдегида, укажите условия проведения реакций:
Циклическая полимеризация (тримеризация, тетрамеризация). Проиллюстрируйте на примере этаналя:
Реакции поликонденсации: протекают с образованием побочных низкомолекулярных продуктов. Образование фенолформальдегидных смол. Напишите уравнение реакции, укажите условия ее проведения:
Конденсация кетонов. Составьте уравнение димеризации ацетона:
Методы получения альдегидов и кетонов можно разделить на общие и специфические. Общие методы получения: Окисление спиртов. При окислении первичных спиртов образуются альдегиды, при окислении вторичных – кетоны. Напишите уравнения получения формальдегида и диметилкетона:
Каталитическое дегидрирование спиртов. Используя данный метод, получите ацетальдегид:
Гидролиз дигалогеналканов, содержащих два атома галогена у одного углеродного атома. Напишите уравнения гидролиза 1,1-дихлорэтана и 2,2-дихлорпропана:
Гидроформилирование алкенов (взаимодействие алкенов с синтез-газом). Получите таким методом пропионовый альдегид:
Каталитическое окисление алкенов кислородом воздуха – процесс Вакера (промышленный способ получения альдегидов). Напишите уравнение реакции окисления этилена до уксусного альдегида:
Декарбоксилирование солей карбоновых кислот. Это общий способ получения кетонов, хотя используя формиаты, можно получить формальдегид. Проиллюстрируйте указанный метод на примере реакций декарбоксилирования ацетата кальция и формиата кальция:
Специфические методы получения формальдегида и ацетальдегида: Получение формальдегида каталитическим окислением метана и метанола. Напишите уравнения указанных реакций:
Получение ацетальдегида реакцией Кучерова. Напишите уравнение реакции: ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ НА АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ Цепочки превращений:
Упражнения на ОВР:
Задачи: Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 9288 | Нарушение авторских прав |