ساختار آلدهیدها و کتون ها

آلدهیدها- مواد آلی که مولکول های آنها حاوی گروه کربونیل:

به یک اتم هیدروژن و یک رادیکال هیدروکربنی پیوند دارد. فرمول کلی آلدئیدها به صورت زیر است:

در ساده‌ترین آلدئید، نقش رادیکال هیدروکربن توسط اتم هیدروژن دیگر ایفا می‌شود:

فرمالدئید

گروه کربونیل متصل به اتم هیدروژن اغلب به عنوان نامیده می شود آلدهید:

کتون ها مواد آلی هستند که در مولکول های آنها گروه کربونیل به دو رادیکال هیدروکربنی متصل است. بدیهی است که فرمول کلی کتون ها به صورت زیر است:

گروه کربونیل کتون ها نامیده می شود گروه کتو.

در ساده ترین کتون، استون، گروه کربونیل به دو رادیکال متیل پیوند دارد:

نامگذاری و ایزومریسم آلدهیدها و کتونها

بسته به ساختار رادیکال هیدروکربنی مرتبط با گروه آلدئیدی، وجود دارد آلدئیدهای اشباع، غیر اشباع، معطر، هتروسیکلیک و سایر آلدئیدها:

مطابق با نامگذاری IUPAC، نام آلدئیدهای اشباع از نام یک آلکان با همان تعداد اتم کربن از مولکول با استفاده از پسوند تشکیل شده است. -ال. مثلا:

شماره گذاریاتم های کربن زنجیره اصلی از اتم کربن گروه آلدهید شروع می شوند. بنابراین، گروه آلدهید همیشه در اولین اتم کربن قرار دارد و نیازی به نشان دادن موقعیت آن نیست.

همراه با نامگذاری سیستماتیک، از نام های بی اهمیت آلدئیدهای پرکاربرد نیز استفاده می شود. این نام ها معمولاً از نام اسیدهای کربوکسیلیک مربوط به آلدئیدها گرفته می شود.

برای عنوان کتون هابا توجه به نامگذاری سیستماتیک، گروه کتو با پسوند نشان داده می شود -اوو عددی که تعداد اتم کربن گروه کربونیل را نشان می دهد (شماره گذاری باید از انتهای زنجیره نزدیک به گروه کتو شروع شود).

مثلا:

برای آلدئیدهافقط یک نوع ایزومری ساختاری مشخص است - ایزومریسم اسکلت کربنی، که با بوتانال امکان پذیر است و برای کتون ها- همچنین ایزومری موقعیت کربونیل. علاوه بر این، آنها نیز مشخص می شوند ایزومریسم بین طبقاتی(پروپانال و پروپانون).

خواص فیزیکی آلدئیدها و کتونها

در یک مولکول آلدهید یا کتون، به دلیل الکترونگاتیوی بیشتر اتم اکسیژن در مقایسه با اتم کربن، پیوند C=O به شدت قطبی شده استبه دلیل تغییر چگالی الکترونی پیوند π به اکسیژن:

آلدهیدها و کتون ها مواد قطبی با چگالی الکترون اضافی روی اتم اکسیژن. اعضای پایینی سری آلدهیدها و کتون ها (فرمالدئید، استالدهید، استون) بی نهایت در آب محلول هستند. نقطه جوش آنها کمتر از الکل های مربوطه است. این به این دلیل است که در مولکول های آلدئیدها و کتون ها، بر خلاف الکل ها، اتم های متحرک هیدروژن وجود ندارد و به دلیل پیوندهای هیدروژنی پیوندی تشکیل نمی دهند.

آلدئیدهای پایین دارای بوی تند هستند. آلدئیدهای حاوی چهار تا شش اتم کربن در زنجیره دارای بوی نامطبوع هستند. آلدئیدها و کتون های بالاتر بوی گل دارند و در عطرسازی استفاده می شوند.

وجود یک گروه آلدئیدی در یک مولکول، خواص مشخصه آلدهیدها را تعیین می کند.

واکنش های بازیابی

1. افزودن هیدروژنبه مولکول های آلدهید در پیوند دوگانه در گروه کربونیل رخ می دهد:

محصول هیدروژنه شدن آلدئیدها الکلهای اولیه و کتونها الکلهای ثانویه هستند.

بنابراین، هنگامی که استالدئید روی یک کاتالیزور نیکل هیدروژنه می شود، اتیل الکل تشکیل می شود و هنگامی که استون هیدروژنه می شود، پروپانول-2 تشکیل می شود.

2. هیدروژناسیون آلدئیدها- واکنش کاهش، که در آن درجه اکسیداسیون اتم کربن موجود در گروه کربونیل کاهش می یابد.

واکنش های اکسیداسیون

آلدهیدها نه تنها قابل احیا هستند، بلکه اکسیده می شوند. آلدئیدها وقتی اکسید می شوند اسیدهای کربوکسیلیک تشکیل می دهند. به طور شماتیک، این فرآیند را می توان به صورت زیر نشان داد:

1. اکسیداسیون توسط اکسیژن اتمسفر.به عنوان مثال، اسید پروپیونیک از پروپیالدئید (پروپانال) تشکیل می شود:

2. اکسیداسیون با عوامل اکسید کننده ضعیف(محلول آمونیاک اکسید نقره). به شکل ساده شده، این فرآیند را می توان با معادله واکنش بیان کرد:

مثلا:

به طور دقیق تر، این فرآیند توسط معادلات منعکس می شود:

اگر سطح ظرفی که در آن واکنش انجام می شود قبلاً چربی زدایی شده باشد، نقره تشکیل شده در طی واکنش آن را با یک لایه نازک یکنواخت می پوشاند. بنابراین به این واکنش واکنش «آینه نقره ای» می گویند. به طور گسترده ای برای ساخت آینه، تزئینات نقره ای و تزئینات کریسمس استفاده می شود.

3. اکسیداسیون با هیدروکسید مس تازه رسوب شده (II).با اکسید شدن آلدئید، Cu 2+ به Cu + کاهش می یابد. مس (I) هیدروکسید CuOH تشکیل شده در طی واکنش بلافاصله به اکسید مس قرمز (I) و آب تجزیه می شود.

این واکنش، مانند واکنش آینه نقره ای" برای تشخیص آلدئیدها استفاده می شود.

کتون ها نه توسط اکسیژن اتمسفر یا توسط یک عامل اکسید کننده ضعیف مانند محلول آمونیاک اکسید نقره اکسید نمی شوند.

خواص شیمیایی آلدهیدها و اسیدها - چکیده

نمایندگان منفرد آلدئیدها و معنای آنها

فرمالدئید(متانال، فرمیک آلدهید HCHO) گازی بی رنگ با بوی تند و نقطه جوش 21- درجه سانتی گراد است که به راحتی در آب حل می شود. فرمالدئید سمی است! محلول فرمالدئید در آب (40%) فرمالین نام دارد و برای ضدعفونی فرمالدئید و استیک استفاده می شود. در کشاورزی، فرمالین برای پانسمان دانه ها، در صنعت چرم - برای پردازش چرم استفاده می شود. برای ساختن از فرمالدئید استفاده می شود اوروتروپین- ماده دارویی گاهی اوقات به شکل بریکت فشرده می شود، اوروتروپین به عنوان سوخت (الکل خشک) استفاده می شود. مقدار زیادی فرمالدئید در تولید رزین های فنل فرمالدئیدی و برخی مواد دیگر مصرف می شود.

استیک آلدهید(اتانال، استالدئید CH 3 CHO) - مایعی با بوی تند و ناخوشایند و نقطه جوش 21 درجه سانتیگراد، به خوبی در آب حل می کنیم. اسید استیک و تعدادی مواد دیگر از استالدئید در مقیاس صنعتی به دست می‌آید و برای تولید انواع پلاستیک و الیاف استات استفاده می‌شود. استیک آلدهید سمی است!

گروهی از اتم ها -

تماس گرفت گروه کربوکسیلیا کربوکسیل

اسیدهای آلی حاوی یک گروه کربوکسیل در مولکول هستند تک پایه.

فرمول کلی این اسیدها RCOOH است، به عنوان مثال:

اسیدهای کربوکسیلیک حاوی دو گروه کربوکسیل نامیده می شوند دو پایه. به عنوان مثال، اسیدهای اگزالیک و سوکسینیک عبارتند از:

نیز وجود دارد چند پایهاسیدهای کربوکسیلیک حاوی بیش از دو گروه کربوکسیل. به عنوان مثال، اسید سیتریک تری بازیک عبارتند از:

بسته به ماهیت رادیکال هیدروکربنی، اسیدهای کربوکسیلیک به دو دسته تقسیم می شوند حاشیه ای، غیر اشباع، معطر.

محدود کردناسیدهای کربوکسیلیک، یا اسیدهای اشباع شده، به عنوان مثال، اسید پروپانیک (پروپیونیک) هستند:

یا قبلاً برای ما اسید سوکسینیک آشنا است.

بدیهی است که اسیدهای کربوکسیلیک اشباع شده حاوی پیوند π در رادیکال هیدروکربنی نیستند.

در مولکول های کربوکسیلیک اسیدهای غیر اشباع، گروه کربوکسیل به یک رادیکال هیدروکربنی غیر اشباع و غیراشباع پیوند می زند، به عنوان مثال، در مولکول های اکریلیک (پروپن)

CH 2 \u003d CH-COOH

یا اولئیک

CH 3 - (CH 2) 7 -CH \u003d CH-(CH 2) 7 -COOH

و سایر اسیدها

همانطور که از فرمول اسید بنزوئیک پیداست، این است معطراز آنجایی که حاوی یک حلقه معطر (بنزن) در مولکول است:

نام یک اسید کربوکسیلیک از نام آلکان مربوطه (آلکانی با تعداد اتم های کربن یکسان در مولکول) با اضافه کردن پسوند تشکیل شده است. -ov— ، پایان دادن به -و منو کلمات اسید. شماره گذاری اتم های کربن با یک گروه کربوکسیل شروع می شود. مثلا:

تعداد گروه های کربوکسیل در نام با پیشوند مشخص می شود دی-، سه-، تترا-:

بسیاری از اسیدها نیز از نظر تاریخی نام‌های پیش پاافتاده یا بی‌اهمیت دارند.

ترکیب اسیدهای کربوکسیلیک مونوبازیک محدود کننده با فرمول کلی بیان می شود C n H 2n O 2، یا C n H 2n + 1 COOH، یا RCOOH.

خواص فیزیکی اسیدهای کربوکسیلیک

اسیدهای پایین تر، یعنی اسیدهایی با وزن مولکولی نسبتاً کوچک، حاوی حداکثر چهار اتم کربن در یک مولکول، مایعاتی با بوی تند مشخص (مثلاً بوی اسید استیک) هستند. اسیدهای حاوی 4 تا 9 اتم کربن مایعات روغنی چسبناک با بوی نامطبوع هستند. حاوی بیش از 9 اتم کربن در یک مولکول - جامداتی که در آب حل نمی شوند. نقطه جوش اسیدهای کربوکسیلیک مونوبازیک محدود کننده با افزایش تعداد اتم های کربن در مولکول و در نتیجه با افزایش وزن مولکولی نسبی افزایش می یابد. بنابراین، نقطه جوش اسید فرمیک 100.8 درجه سانتیگراد، اسید استیک - 118 درجه سانتیگراد، اسید پروپیونیک - 141 درجه سانتیگراد است.

ساده ترین اسید کربوکسیلیک، HCOOH فرمیک، با وزن مولکولی نسبی کوچک (M r (HCOOH) = 46)، در شرایط عادی مایعی با نقطه جوش 100.8 درجه سانتیگراد است. در عین حال، بوتان (M r (C 4 H 10) \u003d 58) در شرایط یکسان گازی است و دارای نقطه جوش -0.5 درجه سانتیگراد است. این اختلاف بین نقاط جوش و وزن‌های مولکولی نسبی توسط توضیح داده می‌شود تشکیل دایمرهای اسیدهای کربوکسیلیککه در آن دو مولکول اسید توسط دو مولکول به هم پیوند می خورند پیوند های هیدروژنی:

با در نظر گرفتن ساختار مولکول های کربوکسیلیک اسید، وقوع پیوندهای هیدروژنی مشخص می شود.

مولکول های کربوکسیلیک اسیدهای تک باز اشباع حاوی یک گروه قطبی از اتم ها هستند - کربوکسیل

و عملا رادیکال هیدروکربنی غیر قطبی. گروه کربوکسیل به مولکول های آب جذب می شود و با آنها پیوند هیدروژنی تشکیل می دهد:

اسیدهای فرمیک و استیک بی نهایت در آب محلول هستند. بدیهی است که با افزایش تعداد اتم ها در رادیکال هیدروکربنی، حلالیت اسیدهای کربوکسیلیک کاهش می یابد.

خواص شیمیایی اسیدهای کربوکسیلیک

خصوصیات کلی کلاس اسیدها (اعم از آلی و معدنی) به دلیل حضور در مولکول های یک گروه هیدروکسیل حاوی پیوند قطبی قوی بین اتم های هیدروژن و اکسیژن است. اجازه دهید این خواص را با استفاده از مثال اسیدهای آلی محلول در آب در نظر بگیریم.

1. تفکیکبا تشکیل کاتیون های هیدروژن و آنیون های باقی مانده اسید:

به طور دقیق تر، این فرآیند با معادله ای توصیف می شود که مشارکت مولکول های آب در آن را در نظر می گیرد:

تعادل تفکیک اسیدهای کربوکسیلیک به سمت چپ منتقل می شود. اکثریت قریب به اتفاق آنها الکترولیت های ضعیف هستند. با این حال، طعم ترش، به عنوان مثال، اسیدهای استیک و فرمیک به دلیل تجزیه به کاتیون های هیدروژن و آنیون های باقی مانده های اسیدی است.

بدیهی است که وجود هیدروژن «اسیدی»، یعنی هیدروژن گروه کربوکسیل، در مولکول‌های کربوکسیلیک اسیدها، ویژگی‌های مشخصه دیگری را نیز تعیین می‌کند.

2. تعامل با فلزاتایستاده در سری الکتروشیمیایی ولتاژ تا هیدروژن:

بنابراین، آهن هیدروژن اسید استیک را کاهش می دهد:

3. برهمکنش با اکسیدهای اساسیبا تشکیل نمک و آب:

4. برهمکنش با هیدروکسیدهای فلزیبا تشکیل نمک و آب (واکنش خنثی سازی):

5. برهمکنش با نمک های اسیدهای ضعیف تربا تشکیل دومی. بنابراین، اسید استیک جایگزین اسید استئاریک از استئارات سدیم و اسید کربنیک از کربنات پتاسیم می شود:

6. برهمکنش اسیدهای کربوکسیلیک با الکل هابا تشکیل استرها - واکنش استری شدن (یکی از مهمترین واکنش های مشخصه اسیدهای کربوکسیلیک):

برهمکنش کربوکسیلیک اسیدها با الکل ها توسط کاتیون های هیدروژن کاتالیز می شود.

واکنش استری شدن برگشت پذیر است. در حضور عوامل آب‌گیری و هنگامی که استر از مخلوط واکنش خارج می‌شود، تعادل به سمت تشکیل استر تغییر می‌کند.

در واکنش استریفیکاسیون معکوس که به آن هیدرولیز استر (واکنش استر با آب) می گویند، یک اسید و یک الکل تشکیل می شود:

بدیهی است که الکل های پلی هیدریک، به عنوان مثال، گلیسرول، همچنین می توانند با اسیدهای کربوکسیلیک واکنش دهند، یعنی وارد یک واکنش استری شدن شوند:

تمام اسیدهای کربوکسیلیک (به جز فرمیک)، همراه با یک گروه کربوکسیل، حاوی یک باقیمانده هیدروکربن در مولکول های خود هستند. البته، این نمی تواند بر خواص اسیدها تأثیر بگذارد، که توسط ماهیت باقیمانده هیدروکربن تعیین می شود.

7. واکنش های افزودن پیوند چندگانه- اسیدهای کربوکسیلیک غیر اشباع وارد آنها می شود. برای مثال، واکنش افزودن هیدروژن، هیدروژناسیون است. برای اسیدی که دارای یک پیوند n در رادیکال است، معادله را می توان به شکل کلی نوشت:

بنابراین، هنگامی که اسید اولئیک هیدروژنه می شود، اسید استئاریک اشباع تشکیل می شود:

کربوکسیلیک اسیدهای غیر اشباع، مانند سایر ترکیبات غیراشباع، هالوژن ها را به پیوند دوگانه اضافه می کنند. به عنوان مثال، اسید اکریلیک آب برم را بی رنگ می کند:

8. واکنش های جایگزینی (با هالوژن)- کربوکسیلیک اسیدهای اشباع شده قادر به ورود به آنها هستند. به عنوان مثال، با واکنش اسید استیک با کلر، می توان مشتقات کلر مختلفی از اسیدها را به دست آورد:

خواص شیمیایی اسیدهای کربوکسیلیک - کامپندیوم

نمایندگان منفرد اسیدهای کربوکسیلیک و اهمیت آنها

اسید فرمیک (متان) HCOOH- مایعی با بوی تند و نقطه جوش 100.8 درجه سانتی گراد، بسیار محلول در آب.

اسید فرمیک سمی است و در صورت تماس با پوست باعث سوختگی می شود! مایع گزنده ترشح شده از مورچه ها حاوی این اسید است.

اسید فرمیک خاصیت ضدعفونی کنندگی دارد و به همین دلیل در صنایع غذایی، چرم و صنایع دارویی و پزشکی کاربرد دارد. در رنگرزی پارچه و کاغذ کاربرد دارد.

اسید استیک (اتانوئیک) CH 3 COOH- مایعی بی رنگ با بوی تند مشخص، قابل اختلاط با آب به هر نسبت. محلول های آبی اسید استیک با نام سرکه (محلول 5-3 درصد) و اسانس سرکه (محلول 70-80 درصد) به فروش می رسد و در صنایع غذایی کاربرد فراوانی دارد. اسید استیک یک حلال خوب برای بسیاری از مواد آلی است و به همین دلیل در رنگرزی، در صنعت چرم سازی و در صنعت رنگ و لاک استفاده می شود. علاوه بر این، اسید استیک یک ماده خام برای تولید بسیاری از ترکیبات آلی مهم فنی است: به عنوان مثال، برای به دست آوردن مواد مورد استفاده برای کنترل علف های هرز - علف کش ها استفاده می شود. اسید استیک جزء اصلی سرکه شراب است که بوی خاص آن به دلیل آن است. این محصول از اکسیداسیون اتانول است و هنگامی که شراب در هوا ذخیره می شود از آن تشکیل می شود.

مهمترین نمایندگان اسیدهای مونوبازیک با بالاترین حد محدود هستند اسیدهای پالمیتیک C 15 H 31 COOH و استئاریک C 17 H 35 COOH. بر خلاف اسیدهای پایین تر، این مواد جامد هستند و در آب کم محلول هستند.

با این حال، نمک های آنها - استئارات ها و پالمیتات ها - بسیار محلول هستند و خاصیت شوینده دارند و به همین دلیل به آنها صابون نیز می گویند. واضح است که این مواد در مقیاس وسیع تولید می شوند.

از اسیدهای کربوکسیلیک بالاتر غیراشباع بالاترین ارزشاین دارد اسید اولئیک C 17 H 33 COOH، یا CH 3 - (CH 2) 7 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 COOH. این یک مایع روغن مانند بدون طعم و بو است. نمک های آن به طور گسترده ای در فناوری استفاده می شود.

ساده ترین نماینده اسیدهای کربوکسیلیک دوبازیک است اسید اگزالیک (اتاندیوئیک). HOOC-COOH که نمک های آن در بسیاری از گیاهان مانند خاکشیر و اگزالیس یافت می شود. اسید اگزالیک یک ماده کریستالی بی رنگ است که در آب بسیار محلول است. در صیقل دادن فلزات، در صنایع چوب و چرم استفاده می شود.

مواد مرجع برای قبولی در آزمون:

جدول تناوبی

جدول حلالیت

آلدهیدها و کتون هارجوع شود کربونیلترکیبات آلی

ترکیبات کربونیلمواد آلی نامیده می شود که در مولکول های آنها یک گروه\u003e C \u003d O (گروه کربونیل یا اکسو) وجود دارد.

فرمول کلی ترکیبات کربونیل:

بسته به نوع جایگزین X، این ترکیبات به موارد زیر تقسیم می شوند:

آلدئیدها (X = H)؛

کتون ها (X = R, R")؛

اسیدهای کربوکسیلیک (X = OH) و مشتقات آنها (X = OR، NH 2، NHR، Hal و غیره).

آلدهیدها و کتون ها- با حضور در مولکول مشخص می شود کربونیل گروه ها،یا یک رادیکال کربونیل، >C=O. در آلدئیدها، کربن این رادیکال حداقل به یک اتم هیدروژن متصل می شود، به طوری که یک رادیکال تک ظرفیتی به دست می آید که به آن می گویند. گروه آلدهیددر کتون ها، گروه کربونیل به دو رادیکال هیدروکربنی متصل است و همچنین نامیده می شود گروه کتویا گروه اکسو

سری همولوگ آلدئیدها و نامگذاری آنها

آلدهیدها- ترکیبات آلی که در مولکولهای آنها اتم کربن گروه کربونیل (کربنیل کربن) به اتم هیدروژن پیوند دارد.

فرمول کلی: R–CH=Oیا

گروه عاملی –CH=O را آلدهید می نامند.

آلدئیدها را همچنین می‌توان به عنوان موادی که از جایگزینی در هیدروکربن‌های پارافینی یک اتم هیدروژن برای یک گروه آلدئیدی به دست می‌آیند، به‌عنوان مشتقات تک جایگزین هیدروکربن‌های سری همولوگ متان در نظر گرفت. بنابراین، در اینجا همسانی و ایزومری مانند سایر مشتقات تک جایگزین هیدروکربن های اشباع است.

نام آلدئیدها از نام های بی اهمیت اسیدهایی با تعداد اتم های کربن یکسان در مولکول گرفته شده است. بنابراین، aldehydeCH 3 -CHO نامیده می شود استالدئیدیا استالدئید، CH 3 CH 2 -CHO - پروپیالدئید، CH 3 CH 2 CH 2 -CHO - نرمال بوتیریک آلدئیدیا بوتیرآلدئید،(CH 3) 2 CH-CHO - ایزوبوتیریک آلدئید،آلدهیدهای C 4 H 9 -CHO - والریک آلدئیدهاو غیره.

با توجه به نامگذاری ژنو، نام آلدئیدها از نام هیدروکربن هایی که تعداد اتم های کربن یکسانی دارند، با افزودن هم پایانی گرفته شده است. enهجا al، مثلا متانال H-CHO، اتانال CH 3 -CHO، 2 -متیل پروپانال CH 3 CH (CH 3) -CHO و غیره

سری همولوگ کتونها و نامگذاری آنها

کتون ها- مواد آلی که مولکول های آنها حاوی یک گروه کربونیل متصل به دو رادیکال هیدروکربنی است.

فرمول های کلی: آر 2 C=O، R–CO–R"یا

ساده ترین کتون ها دارای ساختار CH 3 -CO-CH 3 است و نامیده می شود دی متیل کتونیا استوناز استون، یک سری همولوگ را می توان با جایگزینی پی در پی اتم های هیدروژن به جای متیل تولید کرد. بنابراین، همولوگ زیر از استون - متیل اتیل کتوندارای ساختار CH 3 -CO-CH 2 -CH 3 است.

نام کتون ها و همچنین نام آلدئیدها در نامگذاری ژنو از نام هیدروکربن هایی با تعداد اتم های کربن یکسان گرفته شده است، با افزودن هم انتهایی. enهجا اوو با افزودن عددی که محل اتم کربن گروه کربونیل را نشان می دهد، از ابتدای زنجیره کربنی معمولی شمارش می شود؛ بنابراین استون نامیده می شود. پروپانون،دی اتیل کتون - پنتانون- 3, متیل ایزوپروپیل کتون - 2 -متیل بوتانونو غیره

آلدئیدها و کتون ها با تعداد اتم های کربن یکسان در یک مولکول نسبت به یکدیگر ایزومر هستند. فرمول کلی سری همولوگ آلدئیدها و کتونهای اشباع: C n H 2 n O.

کتون های آلدهید حاوی همان گروه کربونیل در مولکول هستند که باعث ایجاد بسیاری از خواص معمولی می شود. بنابراین، هم در روش های به دست آوردن و هم در واکنش های شیمیایی هر دو دسته از این مواد مرتبط، اشتراکات زیادی وجود دارد. وجود یک اتم هیدروژن متصل به یک گروه کربونیل در آلدئیدها باعث ایجاد تعدادی تفاوت بین این دسته از مواد و کتون ها می شود.

مثال ها:

خواص شیمیایی آلدئیدها و کتونهابا ویژگی های گروه کربونیل >C=O که دارای قطبیت است، تعیین می شوند - چگالی الکترون بین اتم های C و O به طور نابرابر توزیع شده است، به اتم O الکترونگاتیو تر منتقل می شود. در نتیجه، گروه کربونیل واکنش پذیری بیشتری پیدا می کند. ، که خود را در واکنش های مختلف افزودن پیوند دوگانه نشان می دهد. در همه موارد، کتون ها نسبت به آلدئیدها واکنش کمتری دارند، به ویژه، به دلیل موانع فضایی ایجاد شده توسط دو گروه آلی R، فرمالدئید H 2 C=O به راحتی در واکنش ها دخالت دارد.

1. افزودن به پیوند دوگانه C=O.هنگام تعامل با الکل ها، آلدئیدها همی استال ها را تشکیل می دهند - ترکیباتی که شامل گروه های آلکوکسی و هیدروکسی روی یک اتم کربن هستند: >C(OH)OR. سپس همی استال ها می توانند با مولکول دیگری از الکل واکنش دهند و استال های کامل را تشکیل دهند - ترکیباتی که در آن یک اتم کربن دارای دو گروه RO به طور همزمان است: >C (OR) 2. واکنش توسط اسیدها و بازها کاتالیز می شود. در مورد کتون ها، افزودن الکل ها به پیوند دوگانه در C=O مشکل است.

به طور مشابه، آلدئیدها و کتون ها با اسید هیدروسیانیک HCN واکنش می دهند و هیدروکسی نیتریل ها را تشکیل می دهند - ترکیبات حاوی یک گروه OH و CN در یک اتم کربن: >C (OH) C  N. این واکنش از این جهت قابل توجه است که به شما امکان می دهد زنجیره کربنی را افزایش دهید (پیوند C-C جدیدی ایجاد می شود).

به همین ترتیب (باز شدن پیوند دوگانه C=O)، آمونیاک و آمین ها با آلدهیدها و کتون ها واکنش می دهند، محصولات افزودنی ناپایدار بوده و با آزاد شدن آب و تشکیل پیوند دوگانه C=N متراکم می شوند. در مورد آمونیاک، ایمین ها به دست می آیند و از آمین ها، به اصطلاح بازهای شیف - ترکیبات حاوی قطعه >C=NR - تشکیل می شوند. محصول برهمکنش فرمالدئید با آمونیاک تا حدودی متفاوت است - این نتیجه چرخه شدن سه مولکول میانی است که در نتیجه یک ترکیب چارچوبی هگزامتیلن تترامین ایجاد می شود که در پزشکی به عنوان دارویی به نام هگزامین استفاده می شود.

2. واکنش های تراکم.برای آلدئیدها و کتونها، تراکم بین دو مولکول از یک ترکیب ممکن است. با چنین تراکم آلدئیدها، پیوند دوگانه یکی از مولکول ها باز می شود، ترکیبی تشکیل می شود که شامل یک آلدئید و یک گروه OH است که آلدول (الکل آلدئید) نامیده می شود. تراکم حاصل به ترتیب آلدول نامیده می شود، این واکنش توسط بازها کاتالیز می شود. آلدول حاصل می تواند بیشتر متراکم شود و یک پیوند دوگانه C=C تشکیل دهد و آب متراکم را آزاد کند. نتیجه یک آلدهید غیر اشباع است. چنین تراکمی به نام اولین ترکیب از سری آلدئیدهای غیر اشباع، کروتونیک نامیده می شود. کتون ها همچنین می توانند در تراکم آلدول شرکت کنند و مرحله دوم یعنی تراکم کروتونیک برای آنها دشوار است. مولکول های آلدئیدهای مختلف، و همچنین آلدهید و کتون، می توانند به طور مشترک در تراکم آلدول شرکت کنند؛ در همه موارد، زنجیره کربن دراز است. آلدئید کروتونیک به دست آمده در آخرین مرحله (شکل 4 الف)، با داشتن تمام خواص آلدئیدها، می تواند در تعامل با بخش بعدی استالدئید، که از آن به دست آمده، در آلدول و تراکم کروتونیک شرکت کند. به این ترتیب می توان زنجیره هیدروکربنی را طولانی کرد و ترکیباتی را به دست آورد که در آن پیوندهای منفرد و دوگانه متناوب هستند: –CH=CH–CH=CH–.

تراکم آلدئیدها و کتون ها با فنل ها با حذف اتم کربونیل O (به شکل آب) اتفاق می افتد و گروه متیلن CH 2 یا گروه متیلن جایگزین (CHR یا CR2) بین دو مولکول فنل قرار می گیرد. این واکنش بیشترین کاربرد را برای به دست آوردن رزین های فنل فرمالدئید دارد.

3. پلیمریزاسیونترکیبات کربونیل با باز شدن پیوند دوگانه C=O پیش می‌روند و عمدتاً مشخصه آلدئیدها است. هنگامی که محلول های آبی فرمالدئید در خلاء تبخیر می شوند، مخلوطی از ترکیبات حلقوی (عمدتا تری اکسی متیلن) ​​و محصولات خطی با طول زنجیره ناچیز n = 8-12 (پارافرم ها) تشکیل می شود. پلیمریزاسیون محصول حلقوی باعث تولید پلی فرمالدئید می شود، پلیمری با استحکام بالا و خواص عایق الکتریکی خوب که به عنوان یک ماده ساختاری در ماشین سازی و ابزارسازی استفاده می شود.

4. بازیابی و اکسیداسیون.آلدهیدها و کتون‌ها ترکیبات واسطه‌ای بین الکل‌ها و اسیدهای کربوکسیلیک هستند: کاهش منجر به الکل‌ها و اکسیداسیون به اسیدهای کربوکسیلیک می‌شود. تحت تأثیر H 2 (در حضور کاتالیزور پلاتین یا نیکل) یا سایر معرف های کاهنده، به عنوان مثال، LiAlH 4، آلدئیدها کاهش می یابند و الکل های اولیه و کتون ها، الکل های ثانویه تشکیل می شوند.

اکسیداسیون آلدئیدها به اسیدهای کربوکسیلیک به راحتی در حضور O 2 یا تحت اثر عوامل اکسید کننده ضعیف مانند محلول آمونیاک هیدروکسید نقره انجام می شود. این واکنش دیدنی با تشکیل یک آینه نقره ای در سطح داخلی دستگاه واکنش (بیشتر یک لوله آزمایش معمولی) همراه است، از آن برای تشخیص کیفی گروه آلدهید استفاده می شود. برخلاف آلدئیدها، کتون‌ها در برابر اکسیداسیون مقاوم‌تر هستند؛ هنگامی که آنها در حضور عوامل اکسید کننده قوی، به عنوان مثال KMnO 4 گرم می‌شوند، مخلوط‌هایی از اسیدهای کربوکسیلیک تشکیل می‌شوند که دارای زنجیره هیدروکربنی کوتاه‌تر (در مقایسه با کتون اصلی) هستند.

یک تأیید اضافی که آلدئیدها موقعیت میانی بین الکل ها و اسیدها را اشغال می کنند واکنش است که در نتیجه آن یک الکل و یک اسید کربوکسیلیک از دو مولکول آلدئید به دست می آیند. یک مولکول آلدهید اکسید و دیگری احیا می شود. در برخی موارد، دو ترکیب حاصل - الکل و اسید کربوکسیلیک - بیشتر با یکدیگر واکنش داده و یک استر را تشکیل می دهند.

به دست آوردن آلدهیدها و کتون ها.

جهانی ترین روش اکسیداسیون الکل ها است، در حالی که آلدهیدها از الکل های اولیه و کتون ها از الکل های ثانویه تشکیل می شوند. اینها واکنش هایی هستند که مخالف واکنش ها هستند. اگر معرف فعال (عامل اکسید کننده به جای عامل کاهنده) و کاتالیزور تغییر کنند، واکنش معکوس می شود؛ یک کاتالیزور مس در اکسیداسیون الکل ها موثر است.

در صنعت، استالدئید با اکسیداسیون اتیلن به دست می آید، در مرحله میانی الکلی تشکیل می شود که در آن گروه OH "مجاور" با پیوند دوگانه (وینیل الکل)، چنین الکل هایی ناپایدار هستند و بلافاصله به ترکیبات کربونیل ایزومریزه می شوند. راه دیگر هیدراتاسیون کاتالیزوری استیلن است که ترکیب میانی آن وینیل الکل است. اگر به جای استیلن متیل استیلن مصرف کنید، استون دریافت می کنید. یک روش صنعتی برای تولید استون، اکسیداسیون کیومن است. کتون های معطر مانند استوفنون با افزودن کاتالیزوری یک گروه استیل به یک هسته معطر تولید می شوند.

استفاده از آلدهیدها و کتون ها.

فرمالدئید H 2 C=O (محلول آبی آن فرمالین نامیده می شود) به عنوان یک عامل برنزه کننده پوست و یک نگهدارنده برای آماده سازی بیولوژیکی استفاده می شود.

استون (CH 3) 2 C=O یک استخراج کننده و حلال پرکاربرد برای لاک و لعاب است.

بنزوفنون کتون معطر (C 6 H 5) 2 C=O با بوی شمعدانی، در ترکیبات عطرسازی و برای معطر کردن صابون استفاده می شود.

برخی از آلدئیدها ابتدا در ترکیب یافت شدند روغن ضروریگیاهان، و بعداً به طور مصنوعی سنتز شدند.

آلدئید آلیفاتیک CH 3 (CH 2) 7 C (H) \u003d O (نام بی اهمیت - آلدهید پلارگونیک) در اسانس گیاهان مرکبات یافت می شود ، بوی پرتقال دارد ، از آن به عنوان طعم دهنده غذا استفاده می شود.

وانیل آلدهید معطر در میوه های گیاه وانیل استوایی یافت می شود، در حال حاضر وانیلین مصنوعی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد - یک افزودنی طعم دهنده شناخته شده در شیرینی پزی.

وانیل

بنزالدئید C 6 H 5 C (H) \u003d O با بوی بادام تلخ در روغن بادام و اسانس اکالیپتوس یافت می شود. بنزآلدئید مصنوعی در اسانس های خوشبو کننده مواد غذایی و در ترکیبات عطر استفاده می شود.

بنزوفنون (C 6 H 5) 2 C=O و مشتقات آن قادر به جذب اشعه ماوراء بنفش است که استفاده از آنها را در کرم ها و لوسیون های ضد آفتاب مشخص کرد، به علاوه برخی از مشتقات بنزوفنون دارای فعالیت ضد میکروبی بوده و به عنوان نگهدارنده استفاده می شوند. بنزوفنون بوی مطبوعی از شمعدانی دارد و به همین دلیل در ترکیبات عطر و طعم دهنده صابون ها استفاده می شود.

توانایی آلدئیدها و کتون ها برای شرکت در دگرگونی های مختلف، کاربرد اصلی آنها را به عنوان ترکیبات شروع کننده برای سنتز مواد آلی مختلف تعیین کرد: الکل ها، اسیدهای کربوکسیلیک و انیدریدهای آنها، داروها (اوروتروپین)، محصولات پلیمری (رزین های فنل فرمالدئید، پلی فرمالدئید)، در تولید انواع مواد معطر (بر پایه بنزآلدئید) و رنگها.

منابع: Nesmeyanov A.N., Nesmeyanov N.A. آغاز شیمی آلی.

اولین گروه از خواص، واکنش های افزایشی است. در گروه کربونیل، بین کربن و اکسیژن، یک پیوند دوگانه وجود دارد که همانطور که به یاد دارید از یک پیوند سیگما و یک پیوند پی تشکیل شده است. علاوه بر این واکنش ها، پیوند پی شکسته می شود و دو پیوند سیگما تشکیل می شود - یکی با کربن، دومی با اکسیژن. کربن دارای بار مثبت جزئی و اکسیژن دارای بار منفی جزئی است. بنابراین، یک ذره با بار منفی از معرف، یک آنیون، به کربن و یک بخش با بار مثبت از مولکول به اکسیژن متصل می شود.

اولینخاصیت - هیدروژناسیون، افزودن هیدروژن.

این واکنش هنگام گرم شدن صورت می گیرد. کاتالیزور هیدروژناسیون که قبلاً برای شما شناخته شده است، نیکل، استفاده می شود. الکل های اولیه از آلدهیدها و الکل های ثانویه از کتون ها به دست می آیند.

در الکل های ثانویه، گروه هیدروکسو به یک اتم کربن ثانویه پیوند دارد.

دومینخاصیت - هیدراتاسیون، اضافه کردن آب. این واکنش فقط برای فرمالدئید و استالدهید امکان پذیر است. کتون ها به هیچ وجه با آب واکنش نمی دهند.

همه واکنش های جمع به گونه ای پیش می روند که مثبت به منفی و منفی به مثبت می رود.

همانطور که از ویدیو در مورد الکل ها به یاد دارید، وجود دو گروه هیدروکسو روی یک اتم یک وضعیت تقریبا غیرممکن است، چنین موادی بسیار ناپایدار هستند. بنابراین، به طور خاص، این دو مورد - فرمالدئید و هیدرات استالدهید - ممکن است، اگرچه آنها فقط در محلول وجود دارند.

لازم نیست خود واکنش ها را بدانیم. به احتمال زیاد، سؤال در امتحان ممکن است مانند یک بیانیه واقعیت به نظر برسد، به عنوان مثال، آنها با آب واکنش می دهند و مواد ذکر شده است. در میان فهرست آنها که ممکن است متانال یا اتانال باشد.

سومخاصیت - افزودن اسید هیدروسیانیک.

باز هم، مثبت به منفی و منهای به مثبت می رود. موادی به نام هیدروکسی نیتریل به دست می آید. باز هم، خود واکنش رایج نیست، اما باید در مورد این ویژگی بدانید.

چهارمخاصیت - افزودن الکل ها.

در اینجا نیز نیازی نیست که معادله واکنش را از روی قلب بدانید، فقط باید درک کنید که چنین تعاملی امکان پذیر است.

طبق معمول در واکنش های افزودن به یک گروه کربونیل - مثبت به منفی و منفی به مثبت.

پنجمخاصیت - واکنش با هیدروسولفیت سدیم.

و دوباره، واکنش بسیار پیچیده است، بعید است که آن را یاد بگیرد، اما این یکی از واکنش های کیفی برای آلدئیدها است، زیرا نمک سدیم حاصل رسوب می کند. یعنی در واقع باید بدانید که آلدئیدها با هیدروسولفیت سدیم واکنش می دهند، این کافی خواهد بود.

این اولین گروه از واکنش ها را به پایان می رساند. گروه دوم واکنش های پلیمریزاسیون و چند تراکمی است.

2. پلیمریزاسیون و پلی تراکم آلدئیدها

شما با پلیمریزاسیون آشنا هستید: لاستیک های پلی اتیلن، بوتادین و ایزوپرن، پلی وینیل کلراید محصولاتی هستند که از ترکیب بسیاری از مولکول ها (مونومرها) در یک زنجیره بزرگ پلیمری به وجود می آیند. یعنی یک محصول به دست می آید. در حین پلی تراکم، همین اتفاق می افتد، اما علاوه بر پلیمر، محصولاتی با وزن مولکولی کم مانند آب نیز به دست می آید. یعنی دو محصول وجود دارد.

بنابراین، ششمخاصیت - پلیمریزاسیون. کتون ها وارد این واکنش ها نمی شوند، تنها پلیمریزاسیون فرمالدئید از اهمیت صنعتی برخوردار است.

پیوند پی شکسته می شود و دو پیوند سیگما با مونومرهای همسایه تشکیل می شود. به نظر می رسد پلی فرمالدئید که پارافورم نیز نامیده می شود. به احتمال زیاد، سؤال در امتحان ممکن است اینگونه باشد: مواد وارد واکنش پلیمریزاسیون می شوند. و لیستی از مواد ارائه شده است که در میان آنها ممکن است فرمالدئید وجود داشته باشد.

هفتمین خاصیت پلی تراکم است. بار دیگر: در حین پلی تراکم، علاوه بر پلیمر، یک ترکیب کم مولکولی نیز به دست می آید، مثلاً آب. فرمالدئید با فنل وارد چنین واکنشی می شود. برای وضوح، ابتدا معادله را با دو مولکول فنل می نویسیم.

در نتیجه، چنین دایمری به دست می آید و یک مولکول آب جدا می شود. حالا معادله واکنش را به صورت کلی می نویسیم.

محصول پلی تراکم رزین فنل فرمالدئید است. طیف گسترده ای از کاربردها از چسب و لاک گرفته تا پلاستیک و قطعات تخته خرده چوب را شامل می شود.

در حال حاضر گروه سوم از خواص واکنش های اکسیداسیون است.

3. اکسیداسیون آلدهیدها و کتون ها

هشتمواکنش در لیست کلی یک واکنش کیفی به گروه آلدهید است - اکسیداسیون با محلول آمونیاک اکسید نقره. واکنش آینه نقره ای من بلافاصله می گویم که کتون ها وارد این واکنش نمی شوند، فقط آلدهیدها.

گروه آلدهید به یک گروه کربوکسیل و اسیدی اکسید می شود، اما در حضور آمونیاک، که یک پایه است، بلافاصله یک واکنش خنثی سازی رخ می دهد و یک نمک - استات آمونیوم به دست می آید. نقره رسوب می کند، داخل لوله را می پوشاند و سطحی آینه مانند ایجاد می کند. این واکنش همیشه در امتحان رخ می دهد.

به هر حال، همین واکنش برای سایر موادی که دارای گروه آلدهید هستند، به عنوان مثال، اسید فرمیک و نمک های آن و همچنین گلوکز کیفی است.

نهمواکنش نیز برای گروه آلدهید کیفی است - اکسیداسیون با هیدروکسید مس تازه رسوب داده شده دو. در اینجا نیز متذکر می شوم که کتون ها وارد این واکنش نمی شوند.

از نظر بصری ابتدا تشکیل یک رسوب زرد رنگ مشاهده می شود که سپس قرمز می شود. در برخی از کتب درسی اطلاعاتی وجود دارد مبنی بر اینکه هیدروکسید مس ابتدا به تنهایی تشکیل می شود که این امر به وجود آمده است رنگ زرد، که سپس به اکسید مس قرمز به تنهایی و آب تجزیه می شود. بنابراین این درست نیست - طبق آخرین داده ها، در فرآیند بارش، اندازه ذرات اکسید مس تغییر می کند که در نهایت به اندازه هایی می رسد که دقیقاً به رنگ قرمز رنگ آمیزی شده است. آلدهید به اسید کربوکسیلیک مربوطه اکسید می شود. این واکنش اغلب در امتحان رخ می دهد.

دهمین واکنش اکسیداسیون آلدئیدها با محلول اسیدی شده پرمنگنات پتاسیم هنگام گرم شدن است.

تغییر رنگ محلول رخ می دهد. گروه آلدهید به یک گروه کربوکسیل اکسید می شود، یعنی آلدهید به اسید مربوطه اکسید می شود. برای کتون ها، این واکنش معنای عملی ندارد، زیرا تخریب مولکول رخ می دهد و نتیجه مخلوطی از محصولات است.

توجه به این نکته مهم است که فرمالدئید، فرمالدئید، به دی اکسید کربن اکسید می شود، زیرا اسید فرمیک مربوطه خود در برابر عوامل اکسید کننده قوی مقاوم نیست.

در نتیجه کربن از حالت اکسیداسیون 0 به حالت اکسیداسیون +4 می رود. اجازه دهید یادآوری کنم که متانول، به عنوان یک قاعده، در چنین شرایطی به حداکثر اکسیده می شود و به CO 2 می رسد و از مرحله آلدهید و اسید عبور می کند. این ویژگی را باید به خاطر بسپارید.

یازدهمواکنش - احتراق، اکسیداسیون کامل. هم آلدهیدها و هم کتون ها به دی اکسید کربن و آب می سوزند.

اجازه دهید معادله واکنش را به صورت کلی بنویسیم.

طبق قانون بقای جرم، باید به تعداد اتم های سمت راست در سمت چپ اتم وجود داشته باشد. زیرا در واقع واکنش های شیمیاییاتم ها به جایی نمی روند، اما ترتیب پیوند بین آنها به سادگی تغییر می کند. بنابراین به تعداد اتم های کربن در یک مولکول یک ترکیب کربونیل، مولکول دی اکسید کربن وجود خواهد داشت، زیرا مولکول حاوی یک اتم کربن است. این n مولکول CO 2 است. نصف مولکول های آب به اندازه اتم های هیدروژن وجود خواهد داشت، یعنی 2n / 2، که به معنای فقط n است.

تعداد اتم های اکسیژن در سمت چپ و راست یکسان است. در سمت راست، 2n از آنها از دی اکسید کربن وجود دارد، زیرا هر مولکول دارای دو اتم اکسیژن، به اضافه n آب، در مجموع 3n است. در سمت چپ، همان تعداد اتم اکسیژن وجود دارد - 3n، اما یکی از اتم ها در مولکول آلدهید است، به این معنی که باید از کل کم شود تا تعداد اتم های هر اکسیژن مولکولی بدست آید. معلوم می شود که اتم های 3n-1 حاوی اکسیژن مولکولی هستند، به این معنی که مولکول های آن 2 برابر کمتر است، زیرا یک مولکول حاوی 2 اتم است. یعنی (3n-1)/2 مولکول اکسیژن.

بنابراین، ما معادله احتراق ترکیبات کربونیل را به صورت کلی جمع آوری کرده ایم.

و در نهایت دوازدهمیکی از ویژگی های مربوط به واکنش های جانشینی، هالوژناسیون در اتم کربن آلفا است. اجازه دهید یک بار دیگر به ساختار مولکول آلدهید بپردازیم. اکسیژن چگالی الکترون را به سمت خود می کشد و یک بار مثبت جزئی روی کربن ایجاد می کند. گروه متیل سعی می کند این بار مثبت را با انتقال الکترون ها از هیدروژن به آن در طول زنجیره ای از پیوندهای سیگما جبران کند. پیوند کربن-هیدروژن قطبی تر می شود و هیدروژن در هنگام حمله با یک معرف راحت تر می شکند. این اثر تنها برای اتم کربن آلفا، یعنی اتمی که از گروه آلدهیدی پیروی می کند، صرف نظر از طول رادیکال هیدروکربنی مشاهده می شود.

بنابراین، می توان به عنوان مثال، 2-کلرواستالدئید را به دست آورد. جایگزینی بیشتر اتم های هیدروژن به تری کلرواتان امکان پذیر است.

آلدهیدها- مواد آلی که مولکول های آنها دارای یک گروه کربونیل است C=O، به یک اتم هیدروژن و یک رادیکال هیدروکربنی متصل است.
فرمول کلی آلدئیدها به صورت زیر است:

در ساده ترین آلدئید، فرمالدئید، نقش رادیکال هیدروکربن توسط اتم هیدروژن دیگر ایفا می شود:

گروه کربونیل متصل به اتم هیدروژن اغلب به عنوان نامیده می شود آلدهید:

کتون ها- مواد آلی در مولکول های آنها که گروه کربونیل به دو رادیکال هیدروکربنی پیوند دارد. بدیهی است که فرمول کلی کتون ها به صورت زیر است:

گروه کربونیل کتون ها نامیده می شود گروه کتو.
در ساده ترین کتون، استون، گروه کربونیل به دو رادیکال متیل پیوند دارد:

نامگذاری و ایزومریسم آلدهیدها و کتونها

بسته به ساختار رادیکال هیدروکربنی مرتبط با گروه آلدهید، آلدئیدهای محدود کننده، غیر اشباع، معطر، هتروسیکلیک و سایر آلدئیدها متمایز می شوند:

مطابق با نامگذاری IUPAC، نام آلدئیدهای اشباع از نام یک آلکان با همان تعداد اتم کربن در مولکول با استفاده از پسوند تشکیل شده است. -ال.مثلا:

شماره گذاری اتم های کربن زنجیره اصلی از اتم کربن گروه آلدهید شروع می شود. بنابراین، گروه آلدهید همیشه در اولین اتم کربن قرار دارد و نیازی به نشان دادن موقعیت آن نیست.

همراه با نامگذاری سیستماتیک، از نام های بی اهمیت آلدئیدهای پرکاربرد نیز استفاده می شود. این نام ها معمولاً از نام اسیدهای کربوکسیلیک مربوط به آلدئیدها گرفته می شود.

برای نام کتون ها با توجه به نامگذاری سیستماتیک، گروه کتو با پسوند نشان داده می شود. -اوو عددی که تعداد اتم کربن گروه کربونیل را نشان می دهد (شماره گذاری باید از انتهای زنجیره نزدیک به گروه کتو شروع شود). مثلا:

برای آلدئیدها فقط یک نوع ایزومری ساختاری مشخص است - ایزومری اسکلت کربن که از بوتانال امکان پذیر است و برای کتون ها نیز ایزومری موقعیت گروه کربونیل. علاوه بر این، آنها همچنین با ایزومری بین طبقاتی (پروپانال و پروپانون) مشخص می شوند.

خواص فیزیکی آلدئیدها

در یک مولکول آلدهید یا کتون، به دلیل الکترونگاتیوی بیشتر اتم اکسیژن در مقایسه با اتم کربن، پیوند C=Oبه دلیل تغییر چگالی الکترون به شدت قطبی شده است π -پیوند به اکسیژن:

آلدهیدها و کتون ها مواد قطبی با چگالی الکترون اضافی روی اتم اکسیژن هستند. اعضای پایینی سری آلدهیدها و کتون ها (فرمالدئید، استالدهید، استون) بی نهایت در آب محلول هستند. نقطه جوش آنها کمتر از الکل های مربوطه است. این به این دلیل است که در مولکول های آلدئیدها و کتون ها، بر خلاف الکل ها، اتم های متحرک هیدروژن وجود ندارد و به دلیل پیوندهای هیدروژنی پیوندی تشکیل نمی دهند. آلدئیدهای پایین دارای بوی تند هستند. آلدئیدهای حاوی چهار تا شش اتم کربن در زنجیره دارای بوی نامطبوع هستند. آلدئیدها و کتون های بالاتر بوی گل دارند و در عطرسازی استفاده می شوند .

خواص شیمیایی آلدئیدها و کتونها

وجود یک گروه آلدئیدی در یک مولکول، خواص مشخصه آلدهیدها را تعیین می کند.

1. واکنش های بهبودی.

افزودن هیدروژن به مولکول های آلدهید از طریق پیوند دوگانه در گروه کربونیل اتفاق می افتد. محصول هیدروژنه شدن آلدئیدها الکلهای اولیه و کتونها الکلهای ثانویه هستند. بنابراین، هنگامی که استالدئید روی یک کاتالیزور نیکل هیدروژنه می شود، اتیل الکل تشکیل می شود و هنگامی که استون هیدروژنه می شود، پروپانول-2 تشکیل می شود.

هیدروژناسیون آلدئیدها- واکنش کاهش، که در آن درجه اکسیداسیون اتم کربن موجود در گروه کربونیل کاهش می یابد.

2. واکنش های اکسیداسیون. آلدئیدها نه تنها قادر به بازیابی هستند، بلکه می توانند اکسید کردن. آلدئیدها وقتی اکسید می شوند اسیدهای کربوکسیلیک تشکیل می دهند.

اکسیداسیون اکسیژن هوا. به عنوان مثال، اسید پروپیونیک از پروپیالدئید (پروپانال) تشکیل می شود:

اکسیداسیون با عوامل اکسید کننده ضعیف(محلول آمونیاک اکسید نقره).

اگر سطح ظرفی که واکنش در آن انجام می شود قبلاً چربی زدایی شده باشد، نقره تشکیل شده در طی واکنش روی آن را با یک لایه نازک و یکنواخت می پوشاند. به نظر می رسد یک آینه نقره ای فوق العاده است. بنابراین به این واکنش واکنش «آینه نقره ای» می گویند. به طور گسترده ای برای ساخت آینه، تزئینات نقره ای و تزئینات کریسمس استفاده می شود.

3. واکنش پلیمریزاسیون:

n CH 2 \u003d O → (-CH 2 -O-) n پارافرم n \u003d 8-12

به دست آوردن آلدهیدها و کتون ها

استفاده از آلدهیدها و کتون ها

فرمالدئید(متانال، آلدهید فرمیک) H 2 C=O:
الف) برای به دست آوردن رزین های فنل فرمالدئید؛
ب) به دست آوردن رزین های اوره فرمالدئید (اوره)؛
ج) پلیمرهای پلی اکسی متیلن؛
د) سنتز داروها(اوروتروپین)؛
ه) ضد عفونی کننده؛
و) نگهدارنده آماده سازی های بیولوژیکی (به دلیل توانایی تا زدن پروتئین).

استیک آلدهید(اتانال، استالدئید) CH 3 CH \u003d O:
الف) تولید اسید استیک؛
ب) سنتز آلی.

استون CH 3 -CO-CH 3:
الف) حلال برای لاک ها، رنگ ها، استات های سلولز؛
ب) مواد خام برای سنتز مواد آلی مختلف.

فرمول کلی کتون ها: R 1 -CO-R 2.

بر اساس نامگذاری IUPAC، نام کتون ها با افزودن پسوند "he" به نام هیدروکربن های مربوطه یا کلمه "کتون" به نام رادیکال های مرتبط با گروه کتو C=O تشکیل می شود. در حضور گروه ارشدگروه کتو با پیشوند "oxo" نشان داده می شود. به عنوان مثال، ترکیبات CH 3 -CH 2 -CO-CH 2 -CH 2 -CH 3 3-هگزانون یا اتیل پروپیل کتون نامیده می شوند، ترکیبات CH 3 -CO-CH 2 -CH 2 -COOH - 4-oxopentanoic اسید. برخی از کتون ها نام های بی اهمیتی دارند.

در میان سایر ترکیبات کربونیل، وجود دقیقاً دو اتم کربن در کتونها که مستقیماً به گروه کربونیل پیوند دارند، آنها را از اسیدهای کربوکسیلیک و مشتقات آنها و همچنین آلدئیدها متمایز می کند.

دسته خاصی از دیکتون های غیراشباع حلقوی کینون ها هستند.

مشخصات فیزیکی

ساده ترین کتون ها مایعات بی رنگ و فراری هستند که در آب حل می شوند. کتون ها بوی مطبوعی دارند. کتون های بالاتر مواد جامد و کم ذوب هستند. هیچ کتون گازی وجود ندارد، زیرا ساده ترین آنها (استون) در حال حاضر مایع است. زیاد خواص شیمیاییمشخصه آلدهیدها در کتونها نیز آشکار می شود.

توتومریسم کتو-انول

توتومریسم نوعی ایزومر است که در آن یک تبدیل سریع خود به خود برگشت پذیر ایزومرهای ساختاری - توتومرها وجود دارد. فرآیند تبدیل توتومرها را توتومریزاسیون می گویند.

کتون هایی که حداقل یک اتم هیدروژن آلفا دارند تحت توتومریزاسیون کتو-انول قرار می گیرند.

برای ترکیبات اکسو که یک اتم هیدروژن در موقعیت α نسبت به گروه کربونیل دارند، بین اشکال توتومری تعادل وجود دارد. برای اکثریت قریب به اتفاق ترکیبات اکسو، این تعادل به سمت فرم کتو تغییر می کند. فرآیند انتقال از فرم کتو به فرم انول را انولیزاسیون می گویند. این اساس توانایی چنین کتون هایی برای واکنش به عنوان C- یا O-نوکلئوفیل است. غلظت فرم انول به ساختار کتون ها بستگی دارد و (در درصد): 0.0025 (استون)، 2 (سیکلوهگزانون)، 80 (استیل استون). سرعت انولیزاسیون در حضور اسیدها و بازها افزایش می یابد.

خواص شیمیایی

با توجه به درجه اکسیداسیون، کتون ها مانند آلدئیدها، موقعیت میانی بین الکل ها و اسیدها را اشغال می کنند که تا حد زیادی خواص شیمیایی آنها را تعیین می کند.
1. کتون ها با هیدریدهای فلزی، به عنوان مثال LiAlH 4 یا NaBH 4، هیدروژن (cat. Ni, Pd)، ایزوپروپانول در حضور الکلات Al (واکنش Meerwein-Ponndorf-Werley) به الکل های ثانویه احیا می شوند.

R 2 CO + 2H → R 2 CH(OH)

2. در حین احیای کتون ها با سدیم یا الکتروشیمیایی (احیای کاتدی) پیناکون ها تشکیل می شوند.

2R 2 CO + 2H → R 2 CH(OH)-CR 2 (OH)

3. هنگامی که کتون ها با روی ترکیب شده و HCl غلیظ (واکنش کلمنسن) یا با هیدرازین در یک محیط قلیایی (واکنش کیژنر-ولف) برهم کنش می کنند، گروه C=O به CH 2 کاهش می یابد.

4. اکسیداسیون کتون ها

بر خلاف آلدئیدها، بسیاری از کتون ها در طول ذخیره سازی در برابر اکسیژن پایدار هستند. کتون های حاوی یک گروه آلفا-متیلن توسط SeO 2 به 1،2-دیکتون اکسید می شوند، برای مثال با عوامل اکسید کننده پر انرژی تر. KMnO 4 - به مخلوطی از اسیدهای کربوکسیلیک. کتون های حلقوی، هنگام تعامل با HNO 3 یا KMnO 4، تحت تجزیه اکسیداتیو حلقه قرار می گیرند، به عنوان مثال، اسید آدیپیک از سیکلوهگزانون تشکیل می شود. کتون های خطی توسط پراسیدها به استرها و کتون های حلقوی به لاکتون ها اکسید می شوند (واکنش بایر-ویلیگر).

برای مثال، اگر از مخلوط کروم (مخلوطی از اسید سولفوریک غلیظ و محلول دی کرومات پتاسیم اشباع شده) به عنوان یک عامل اکسید کننده استفاده شود، هنگامی که حرارت داده می شود. اکسیداسیون کتون ها همیشه با شکستن پیوندهای کربن و کربن همراه است؛ در نتیجه بسته به ساختار کتون اولیه، مخلوطی از اسیدها و کتون ها با تعداد کمتری اتم کربن تشکیل می شود. اکسیداسیون طبق این طرح انجام می شود:

اول از همه، کربن در موقعیت α با توجه به گروه کربونیل، به عنوان یک قاعده، حداقل هیدروژنه اکسید می شود. اگر کتون متیل کتون باشد، یکی از محصولات اکسیداسیون آن خواهد بود دی اکسید کربن. پیوند بین کربن های کربونیل همسایه به راحتی شکسته می شود و در نتیجه:

اکسیداسیون کتون ها به اسیدهای کربوکسیلیک نمی تواند بدون شکافتن اسکلت کربن اتفاق بیفتد و به شرایط سخت تری نسبت به اکسیداسیون آلدئیدها نیاز دارد. A. N. Popov که اکسیداسیون کتون ها را مطالعه کرد، نشان داد که هر چهار اسید کربوکسیلیک ممکن را می توان از یک کتون نامتقارن در طی اکسیداسیون تشکیل داد (قانون پوپوف):

اگر کتون حاوی یک اتم کربن سوم در موقعیت α باشد، در نتیجه اکسیداسیون، سه اسید کربوکسیلیک و یک کتون جدید تشکیل می‌شود که بسته به شرایط، می‌تواند تحت اکسیداسیون بیشتر قرار گیرد یا بدون تغییر باقی بماند:

5. تراکم آلدول و کرتون

کتون ها محصولات جانشینی اتم های α-H را بر اثر هالوژنه شدن با عمل Br2، N-bromosuccinimide، SO 2 Cl 2 بر اثر تییلاسیون با دی سولفیدها تشکیل می دهند. در طی آلکیلاسیون و آسیلاسیون انولات های کتون، یا محصولات جایگزینی اتم های α-H در کتون ها یا مشتقات O از انول ها تشکیل می شوند. تراکم آلدول و کرتون در سنتز آلی اهمیت زیادی دارند، به عنوان مثال:

هنگامی که با آلدهیدها متراکم می شوند، کتون ها عمدتاً به صورت اسیدهای CH واکنش نشان می دهند، به عنوان مثال، کتون های غیراشباع α، β از کتون ها و CH 2 O در حضور یک باز به دست می آیند:

RCOCH 3 + CH 2 O → RCOCH \u003d CH 2 + H 2 O

به دلیل قطبیت گروه کربونیل

کتون‌ها می‌توانند به‌عنوان الکتروفیل C واکنش نشان دهند، برای مثال، هنگامی که با مشتقات اسیدهای کربوکسیلیک متراکم شوند (تراکم استوب، واکنش دارزان و غیره):

(CH 3) 2 CO + (C 2 H 5 OOCCH 2) 2 + (CH 3) 3 COK → (CH 3) 2 \u003d C (COOC 2 H 5)CH 2 COOK + C 2 H 5 OH + (CH 3) 3COH

کتون های غیر اشباع α، β به ویژه به راحتی توسط هسته دوست ها مورد حمله قرار می گیرند، اما در این مورد پیوند دوگانه مورد حمله قرار می گیرد (واکنش مایکل)، به عنوان مثال:

6. برهمکنش با یلیدها

کتون ها هنگام برهم کنش با یلیدهای P (آلکیلدن فسفوران ها)، اتم O را با یک گروه آلکیلیدین مبادله می کنند (واکنش ویتیگ):

R 2 C = O + Ph 3 P = CHR " → R 2 C = CHR " + Ph 3 PO

7. با سیکلوپنتادین، کتون ها فولون ها را تشکیل می دهند، به عنوان مثال:

8. هنگامی که کتون ها با هیدروکسیل آمین متراکم می شوند، کتوکسیم های R 2 C = NOH به دست می آیند، با هیدرازین - هیدرازون R 2 C = N-NH 2 و آزین R 2 C = N-N = CR 2، با آمین های اولیه - بازهای شیف R 2 C = NR "، با آمین های ثانویه - انامین ها.

9. چسبندگی در گروه کربونیل

کتون ها می توانند آب، الکل ها، بی سولفیت سدیم، آمین ها و سایر هسته دوست ها را به گروه کربونیل اضافه کنند، اگرچه این واکنش ها به راحتی در مورد آلدئیدها انجام نمی شود.

از آنجایی که در محلول های الکلی تعادل بین کتون و همیکتال آن به شدت به سمت چپ منتقل می شود، بدست آوردن کتال ها از کتون ها و الکل ها دشوار است:

RCOR" + R"OH ↔ RR"C(OH)OR"

برای این منظور از واکنش کتون ها با استرهای اسید ارتوفرمیک استفاده می شود. کتون ها با C-نوکلئوفیل ها، به عنوان مثال با ترکیبات لیتیوم، روی یا منیزیم، و همچنین با استیلن ها در حضور بازها (واکنش فاورسکی)، الکل های سوم را تشکیل می دهند:

در حضور بازها، HCN به کتون ها اضافه می شود و α-هیدروکسی نیتریل ها (سیانوهیدرین ها) را می دهد:

R 2 C \u003d O + HCN → R 2 C (OH) CN

هنگامی که توسط اسیدها کاتالیز می شوند، کتون ها به عنوان C-الکتروفیل با ترکیبات معطر واکنش می دهند، به عنوان مثال:

افزودن همولیتیک کتون‌ها به الفین‌ها منجر به کتون‌های جایگزین آلکیل آلکیل می‌شود، برای مثال، فتوسایکلودافزودن به اکستان‌ها:

گرفتن کتون

1. اکسیداسیون الکل ها

کتون ها را می توان با اکسیداسیون الکل های ثانویه به دست آورد. عامل اکسید کننده ای که معمولاً برای این منظور در آزمایشگاه ها استفاده می شود، اسید کرومیک است که اغلب به شکل "مخلوط کرومیک" (مخلوطی از بی کرومات پتاسیم یا سدیم با اسید سولفوریک) استفاده می شود. گاهی از پرمنگنات فلزات مختلف یا پراکسید منگنز و اسید سولفوریک نیز استفاده می شود.

2. هیدروژن زدایی (دهیدروژناسیون) الکل های ثانویه

هنگامی که بخار الکل از لوله های گرم شده با مس فلزی ریز خرد شده با هیدروژن احیا شده عبور می کند، الکل های ثانویه به کتون و هیدروژن تجزیه می شوند. این واکنش در حضور نیکل، آهن یا روی تا حدودی بدتر است.

3. از اسیدهای کربوکسیلیک مونوبازیک

کتون ها را می توان با تقطیر خشک نمک های کلسیم و باریم اسیدهای مونوبازیک به دست آورد. برای همه اسیدها به جز فرمیک، واکنش به صورت زیر انجام می شود:

اغلب، نه خود اسیدها، بلکه مشتقات آنها، به عنوان مثال، کلریدهای اسیدی بازسازی می شوند:

CH 3 -CO-Cl + 2H → CH 3 -CHO + HCl

یعنی یک کتون با دو رادیکال یکسان و کربنات کلسیم تشکیل می شود.

اگر مخلوطی از نمک دو اسید یا نمک مخلوطسپس همراه با واکنش قبلی، واکنشی نیز بین مولکول‌های نمک‌های مختلف رخ می‌دهد:

به جای تقطیر خشک نمک های آماده، از روش تماسی نیز استفاده می شود، به اصطلاح واکنش کتونیزاسیون اسیدی، که شامل عبور بخارات اسید در دمای بالا از روی کاتالیزورها است که به عنوان کربنات کلسیم یا باریم، اکسید منگنز استفاده می شود. اکسید توریم، اکسید آلومینیوم و غیره.

در اینجا ابتدا نمک های اسیدهای آلی تشکیل می شوند که سپس تجزیه می شوند و موادی را که کاتالیزور هستند بازسازی می کنند. در نتیجه، واکنش، به عنوان مثال، برای اسید استیک مطابق با معادله زیر ادامه می یابد:

2CH 3 -COOH → CH 3 -CO-CH 3 + H 2 O + CO 2

4. اثر آب بر دی هالیدها

کتون ها را می توان با واکنش با ترکیبات دی هالوئیدی آب حاوی هر دو اتم هالوژن در یک اتم کربن به دست آورد. در این مورد، می توان انتظار مبادله اتم های هالوژن با هیدروکسیل ها و تولید الکل های دی هیدروکسیل را داشت که در آن هر دو گروه هیدروکسیل روی یک اتم کربن قرار دارند، به عنوان مثال:

اما چنین الکل‌های دی‌هیدریک در شرایط عادی وجود ندارند، آنها یک مولکول آب را جدا می‌کنند و کتون‌ها را تشکیل می‌دهند:

5. اثر آب بر روی هیدروکربن های استیلن (واکنش کوچروف)

هنگامی که آب بر روی همولوگ های استیلن در حضور نمک های اکسید جیوه اثر می کند، کتون ها به دست می آیند:

CH 3 -C≡CH + H 2 O → CH 3 -CO-CH 3

6. بدست آوردن با کمک ترکیبات منیزیم و ارگانوزینک

هنگامی که مشتقات کربوکسیلیک اسید با برخی از ترکیبات آلی فلزی برهمکنش می کنند، افزودن یک مولکول از یک ترکیب آلی فلزی به گروه کربونیل طبق این طرح انجام می شود:

اگر ترکیبات حاصل تحت تأثیر آب قرار گیرند، با آن واکنش داده و کتون تشکیل می دهند:

تحت تأثیر دو مولکول یک ترکیب ارگانومیزیم روی یک اسید آمید و سپس آب، کتون‌ها بدون تشکیل الکل‌های ثالثی به دست می‌آیند:

7. اثر ترکیبات ارگانوکادمیوم روی کلریدهای اسیدی

ترکیبات ارگانوکادمیوم با کلریدهای اسید متفاوت از منیزیم یا ترکیبات ارگانوزینک برهمکنش دارند:

R-CO-Cl + C 2 H 5 CdBr → R-CO-C 2 H 5 + CdClBr

از آنجایی که ترکیبات ارگانوکادمیوم با کتون ها واکنش نمی دهند، الکل های سوم را نمی توان در اینجا به دست آورد.

استفاده از کتون ها

در صنعت از کتون ها به عنوان حلال، داروسازی و برای ساخت پلیمرهای مختلف استفاده می شود. مهم ترین کتون ها استون، متیل اتیل کتون و سیکلوهگزانون هستند.

عمل فیزیولوژیکی

سمی. آنها یک اثر تحریک کننده و موضعی دارند، به پوست نفوذ می کنند، به ویژه آلیفاتیک غیر اشباع. برخی از مواد دارای اثر سرطان زا و جهش زا هستند. مشتقات هالوژن کتون ها باعث تحریک شدید غشاهای مخاطی و سوختگی در تماس با پوست می شوند. کتون های آلی سیکلیک مخدر هستند.

کتون ها نقش مهمی در متابولیسم مواد موجود در موجودات زنده دارند. بنابراین، یوبی کینون در واکنش های ردوکس تنفس بافتی نقش دارد. ترکیبات حاوی یک گروه کتون شامل برخی مونوساکاریدهای مهم (فروکتوز و غیره)، ترپن ها (منتون، کارون)، اجزای اسانس (کافور، جاسمون)، رنگ های طبیعی (نیل، آلیزارین، فلاون ها)، هورمون های استروئیدی (کورتیزون، پروژسترون) است. ، مشک (muscone)، آنتی بیوتیک تتراسایکلین.

در فرآیند فتوسنتز، 1،5-دی فسفات-D-اریتروپنتولوز (کتوپنتوز فسفریله) یک کاتالیزور است. اسید استواستیک یک واسطه در چرخه کربس است.

وجود کتون در ادرار و خون انسان نشان دهنده هیپوگلیسمی، اختلالات متابولیک مختلف یا کتواسیدوز است.