알데히드와 케톤의 구조

알데하이드- 분자에 포함된 유기 물질 카르보닐기:

수소 원자와 탄화수소 라디칼에 결합. 알데히드의 일반식은 다음과 같습니다.

가장 단순한 알데히드에서 탄화수소 라디칼의 역할은 또 다른 수소 원자에 의해 수행됩니다.

포름알데히드

수소 원자에 결합된 카르보닐기는 종종 알데히드:

케톤은 카르보닐기가 두 개의 탄화수소 라디칼에 결합된 분자 내의 유기 물질입니다. 분명히 케톤의 일반 공식은 다음과 같습니다.

케톤의 카르보닐기는 케토 그룹.

가장 단순한 케톤인 아세톤에서 카보닐 그룹은 두 개의 메틸 라디칼에 결합됩니다.

알데히드와 케톤의 명명법과 이성질체

알데히드 그룹과 관련된 탄화수소 라디칼의 구조에 따라 다음이 있습니다. 포화, 불포화, 방향족, 헤테로사이클 및 기타 알데히드:

IUPAC 명명법에 따라 포화 알데히드의 이름은 접미사를 사용하여 분자에서 동일한 수의 탄소 원자를 가진 알칸의 이름에서 형성됩니다. -알. 예를 들어:

넘버링주 사슬의 탄소 원자는 알데하이드 그룹의 탄소 원자에서 시작합니다. 따라서 알데하이드 그룹은 항상 첫 번째 탄소 원자에 위치하며 그 위치를 표시할 필요는 없습니다.

체계적인 명명법과 함께 널리 사용되는 알데히드의 사소한 이름도 사용됩니다. 이러한 이름은 일반적으로 알데하이드에 해당하는 카르복실산의 이름에서 파생됩니다.

제목 케톤체계적인 명명법에 따르면 케토 그룹은 접미사로 표시됩니다. -그및 카르보닐기의 탄소 원자의 수를 나타내는 숫자(숫자는 케토기에 가장 가까운 사슬의 끝에서 시작해야 함).

예를 들어:

을 위한 알데히드한 가지 유형의 구조 이성질체만이 특징적입니다. 탄소 골격의 이성질체, butanal로 가능하며 케톤- 또한 카르보닐 위치 이성질체. 또한, 그들은 또한 특징입니다 클래스간 이성질체(프로판 및 프로파논).

알데히드와 케톤의 물리적 특성

알데히드 또는 케톤 분자에서 탄소 원자에 비해 산소 원자의 더 큰 전기 음성도 때문에 결합 C=O는 고도로 극성화됨π-결합의 전자 밀도가 산소로 이동하기 때문에:

알데히드와 케톤 산소 원자에 과도한 전자 밀도를 가진 극성 물질. 일련의 알데히드 및 ​​케톤(포름알데히드, 아세트알데히드, 아세톤) 계열의 하위 구성원은 물에 무한히 용해됩니다. 그들의 끓는점은 해당 알코올의 끓는점보다 낮습니다. 이는 알데하이드와 케톤 분자에는 알코올과 달리 이동성 수소 원자가 없고 수소 결합으로 인해 회합체를 형성하지 않기 때문입니다.

저급 알데히드는 자극적인 냄새가 납니다. 사슬에 4~6개의 탄소 원자를 포함하는 알데히드는 불쾌한 냄새가 납니다. 고급 알데히드와 케톤은 꽃 냄새가 나며 향수에 사용됩니다.

분자 내 알데하이드 그룹의 존재는 알데하이드의 특성을 결정합니다.

회복 반응.

1. 수소 첨가카르보닐기의 이중 결합에서 알데하이드 분자가 발생합니다.

알데히드의 수소화 생성물은 1차 알코올이고, 케톤은 2차 알코올입니다.

그래서 아세트알데하이드를 니켈 촉매에 수소화하면 에틸알코올이, 아세톤을 수소화하면 프로판올-2가 생성된다.

2. 알데히드의 수소화- 카르보닐기에 포함된 탄소 원자의 산화 정도가 감소하는 환원 반응.

산화 반응.

알데히드는 환원될 뿐만 아니라 산화될 수도 있습니다. 산화되면 알데히드는 카르복실산을 형성합니다. 개략적으로 이 프로세스는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

1. 대기 산소에 의한 산화.예를 들어, 프로피온산은 프로피온알데하이드(프로판알)로부터 형성됩니다.

2. 약한 산화제로의 산화(산화은의 암모니아 용액). 단순화된 형태로 이 과정은 다음 반응식으로 표현될 수 있습니다.

예를 들어:

보다 정확하게는 이 프로세스는 다음 방정식에 반영됩니다.

반응이 수행되는 용기의 표면이 미리 탈지된 경우 반응 중에 형성된 은이 균일한 박막으로 덮습니다. 따라서 이 반응을 "은거울" 반응이라고 합니다. 그것은 거울, 은도금 장식 및 크리스마스 장식을 만드는 데 널리 사용됩니다.

3. 갓 침전된 수산화구리(II)로 산화.알데히드를 산화시키면 Cu 2+가 Cu + 로 환원됩니다. 반응 중에 형성된 수산화 구리(I) CuOH는 즉시 적색 산화 구리(I)와 물로 분해됩니다.

이 반응, 반응처럼 실버 미러”, 알데히드를 검출하는 데 사용됩니다.

케톤은 대기 산소 또는 산화은의 암모니아 용액과 같은 약한 산화제에 의해 산화되지 않습니다.

알데히드와 산의 화학적 성질 - 요약

알데히드의 개별 대표자와 그 의미

포름알데히드(메탄알, 포름산알데하이드 HCHO)는 자극적인 냄새가 나고 끓는점이 -21 °C인 무색 기체로 물에 쉽게 용해됩니다. 포름알데히드는 유독합니다! 물(40%)에 포름알데히드가 용해된 용액을 포르말린이라고 하며 포름알데히드 및 ​​아세트산 소독에 사용됩니다. 농업에서 포르말린은 가죽 가공을 위해 가죽 산업에서 종자 드레싱에 사용됩니다. 만드는 데 사용되는 포름알데히드 유로트로핀- 의약 물질. 때때로 연탄 형태로 압축된 유로트로핀은 연료(마른 알코올)로 사용됩니다. 많은 양의 포름알데히드는 페놀-포름알데히드 수지 및 기타 물질의 생산에 소비됩니다.

아세트산 알데히드(에타날, 아세트알데히드 CH 3 CHO) - 날카롭고 불쾌한 냄새가 나고 끓는점이 21 ° C인 액체로 물에 잘 녹습니다. 아세트산 및 기타 여러 물질은 산업 규모의 아세트알데히드에서 얻어지며 다양한 플라스틱 및 아세테이트 섬유 생산에 사용됩니다. 아세트알데히드는 독성이 있습니다.!

원자 그룹 -

~라고 불리는 카르복실기, 또는 카르복실기.

분자 내에 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산은 일염기성.

이러한 산의 일반식은 RCOOH입니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

두 개의 카르복실기를 포함하는 카르복실산을 카르복실산이라고 합니다. 이염기성. 여기에는 예를 들어 옥살산 및 숙신산이 포함됩니다.

또한 있습니다 다염기성두 개 이상의 카르복실기를 포함하는 카르복실산. 여기에는 예를 들어 삼염기성 구연산이 포함됩니다.

탄화수소 라디칼의 성질에 따라 카르복실산은 다음과 같이 나뉩니다. 한계, 불포화, 방향족.

제한또는 포화 카르복실산은 예를 들어 프로판산(프로피온산)이다:

또는 이미 숙신산에 익숙합니다.

분명히 포화 카르복실산은 탄화수소 라디칼에 π 결합을 포함하지 않습니다.

불포화 카르복실산 분자에서 카르복실기는 불포화, 불포화 탄화수소 라디칼, 예를 들어 아크릴(프로펜) 분자에 결합됩니다.

CH 2 \u003d CH-COOH

또는 올레산

CH3-(CH2)7-CH \u003d CH-(CH2)7-COOH

및 기타 산.

벤조산의 공식에서 알 수 있듯이, 향긋한, 분자에 방향족(벤젠) 고리가 포함되어 있기 때문에:

카르복실산의 이름은 접미사가 추가된 해당 알칸(분자 내 동일한 수의 탄소 원자를 가진 알칸)의 이름에서 형성됩니다. -ov— , 엔딩 -그리고 나그리고 말 산. 탄소 원자의 번호 매기기 카르복실기로 시작. 예를 들어:

카르복실기의 수는 접두사로 이름에 표시됩니다. 디-, 트리-, 테트라-:

또한 많은 산에는 역사적으로 발달했거나 사소한 이름이 있습니다.

제한 일염기 카르복실산의 조성은 다음 일반식으로 표현됩니다. CnH2nO2, 또는 C n H 2n+1 COOH, 또는 RCOOH.

카르복실산의 물리적 특성

저급 산, 즉 상대적으로 분자량이 작고 분자 내에 최대 4개의 탄소 원자를 포함하는 산은 특유의 자극적인 냄새(예: 아세트산 냄새)가 있는 액체입니다. 4~9개의 탄소 원자를 포함하는 산은 불쾌한 냄새가 나는 점성 유성 액체입니다. 분자 내에 9개 이상의 탄소 원자를 포함하는 - 물에 녹지 않는 고체. 제한 일염기 카르복실산의 끓는점은 분자의 탄소 원자 수가 증가함에 따라 증가하고 결과적으로 상대 분자량이 증가합니다. 따라서 포름산의 끓는점은 100.8 °C, 아세트산 - 118 °C, 프로피온산 - 141 °C입니다.

가장 단순한 카복실산인 포름산 HCOOH는 상대 분자량이 작으며(M r (HCOOH) = 46) 정상 조건에서 끓는점이 100.8 °C인 액체입니다. 동시에 부탄 (M r (C 4 H 10) \u003d 58)은 동일한 조건에서 기체 상태이며 끓는점이 -0.5 ° C입니다. 끓는점과 상대 분자량 사이의 이러한 불일치는 다음과 같이 설명됩니다. 카르복실산의 이량체 형성두 개의 산 분자가 두 개로 결합된 수소 결합:

수소 결합의 발생은 카르복실산 분자의 구조를 고려할 때 명확해진다.

포화 일염기 카르복실산의 분자는 원자의 극성 그룹을 포함합니다 - 카르복실기

그리고 실질적으로 비극성 탄화수소 라디칼. 카르복실기는 물 분자에 이끌려 물 분자와 수소 결합을 형성합니다.

포름산과 아세트산은 물에 무한히 용해됩니다. 분명히 탄화수소 라디칼의 원자 수가 증가하면 카르복시산의 용해도가 감소합니다.

카르복실산의 화학적 성질

산 종류(유기 및 무기 모두)의 일반적인 특성은 분자 내에 수소와 산소 원자 사이에 강한 극성 결합을 포함하는 수산기 그룹이 존재하기 때문입니다. 수용성 유기산의 예를 사용하여 이러한 특성을 고려해 봅시다.

1. 분리산 잔류물의 수소 양이온 및 음이온 형성:

보다 정확하게는이 과정은 물 분자의 참여를 고려한 방정식으로 설명됩니다.

카르복실산의 해리 평형은 왼쪽으로 이동합니다. 대부분은 약한 전해질입니다. 그러나 예를 들어 아세트산과 포름산의 신맛은 산성 잔기의 수소 양이온과 음이온으로 해리되기 때문입니다.

분명히, "산성" 수소의 존재, 즉 카르복실기의 수소는 카르복실산 분자에서 또한 다른 특성을 결정합니다.

2. 금속과의 상호 작용수소까지의 전압의 전기화학적 시리즈:

따라서 철은 아세트산에서 수소를 감소시킵니다.

3. 기본 산화물과의 상호 작용소금과 물의 형성:

4. 금속 수산화물과의 상호 작용소금과 물의 형성(중화 반응):

5. 약산 염과의 상호 작용후자의 형성과 함께. 따라서 아세트산은 스테아르산나트륨에서 스테아르산을, 탄산칼륨에서 탄산을 대체합니다.

6. 카복실산과 알코올의 상호 작용에스테르 형성 - 에스테르화 반응(카르복실산의 가장 중요한 반응 특성 중 하나):

카르복실산과 알코올의 상호작용은 수소 양이온에 의해 촉매됩니다.

에스테르화 반응은 가역적입니다. 평형은 탈수제가 존재하고 에스테르가 반응 혼합물에서 제거될 때 에스테르 형성 쪽으로 이동합니다.

에스테르 가수분해(에스테르와 물의 반응)라고 하는 역에스테르화 반응에서 산과 알코올이 형성됩니다.

분명히 다가 알코올, 예를 들어 글리세롤도 카르복실산과 반응할 수 있습니다. 즉, 에스테르화 반응에 들어갈 수 있습니다.

모든 카복실산(포름산 제외)은 카복실 그룹과 함께 분자 내에 탄화수소 잔기를 포함합니다. 물론 이것은 탄화수소 잔류 물의 특성에 따라 결정되는 산의 특성에 영향을 미칠 수밖에 없습니다.

7. 다중 결합 추가 반응- 불포화 카르복실산이 들어갑니다. 예를 들어, 수소 첨가 반응은 수소화입니다. 라디칼에 하나의 n-결합을 포함하는 산의 경우 방정식은 일반적인 형식으로 작성할 수 있습니다.

따라서 올레산이 수소화되면 포화 스테아르산이 형성됩니다.

다른 불포화 화합물과 마찬가지로 불포화 카르복실산은 이중 결합에 할로겐을 추가합니다. 예를 들어, 아크릴산은 브롬수를 탈색시킵니다.

8. 치환 반응(할로겐으로)- 포화 카르복실산이 들어갈 수 있습니다. 예를 들어, 아세트산과 염소를 반응시켜 산의 다양한 염소 유도체를 얻을 수 있습니다.

카르복실산의 화학적 특성 - 개론

카복실산의 개별 대표자와 그 중요성

포름산(메탄)산 HCOOH- 자극적인 냄새와 끓는점 100.8 ° C의 액체로 물에 잘 녹습니다.

포름산은 유독하며 피부에 닿으면 화상을 입습니다! 개미가 분비하는 쏘는 액체에는 이 산이 포함되어 있습니다.

포름산은 소독 특성이 있으므로 식품, 가죽 및 제약 산업, 의약품에 적용됩니다. 섬유 및 종이 염색에 사용됩니다.

아세트산(에탄산) CH 3 COOH- 특유의 톡 쏘는 냄새가 나는 무색 액체로 물과 어떤 비율로든 섞일 수 있습니다. 아세트산 수용액은 식초(3-5% 용액)와 식초 에센스(70-80% 용액)라는 이름으로 시판되고 있으며 식품 산업에서 널리 사용되고 있다. 아세트산은 많은 유기 물질에 좋은 용매이므로 염색, 가죽 산업, 페인트 및 광택 산업에 사용됩니다. 또한 아세트산은 기술적으로 중요한 많은 유기 화합물 생산을 위한 원료입니다. 예를 들어 잡초 방제에 사용되는 물질인 제초제를 얻는 데 사용됩니다. 아세트산은 와인 식초의 주성분이며 특유의 냄새는 그것 때문입니다. 그것은 에탄올의 산화 생성물이며 와인이 공기 중에 저장될 때 에탄올로부터 형성됩니다.

최고 제한 일염기산의 가장 중요한 대표자는 다음과 같습니다. 팔미트산 C 15 H 31 COOH 및 스테아르산 C 17 H 35 COOH 산. 저급 산과 달리 이러한 물질은 단단하고 물에 잘 녹지 않습니다.

그러나 이들의 염(스테아레이트 및 팔미트산염)은 용해도가 높고 세제 효과가 있어 비누라고도 합니다. 이러한 물질이 대규모로 생산된다는 것은 분명합니다.

불포화 고급 카복실산에서 최고 가치그것은 가지고있다 올레산 C17H33COOH 또는 CH3-(CH2)7-CH \u003d CH-(CH2)7COOH. 맛이나 냄새가 없는 기름 같은 액체입니다. 그 염은 기술에서 널리 사용됩니다.

이염기 카르복실산의 가장 간단한 대표는 옥살산(에탄디오산) HOOC-COOH, 그 염은 밤색과 oxalis와 같은 많은 식물에서 발견됩니다. 옥살산은 무색의 결정성 물질로 물에 잘 녹습니다. 목공 및 가죽 산업에서 금속 연마에 사용됩니다.

테스트 통과를 위한 참고 자료:

멘델레예프 표

용해도 표

알데히드와 케톤인용하다 카르보닐유기 화합물.

카르보닐 화합물그룹\u003e C \u003d O (카르보닐 또는 옥소 그룹)가있는 분자에 유기 물질이라고합니다.

일반 공식 카르보닐 화합물:

치환기 X의 유형에 따라 이러한 화합물은 다음과 같이 나뉩니다.

 알데하이드(X = H);

 케톤(X = R, R");

 카복실산(X = OH) 및 그 유도체(X = OR, NH 2 , NHR, Hal 등).

알데히드와 케톤- 분자에 존재하는 것이 특징 카르보닐 여러 떼,또는 카르보닐 라디칼, >C=O. 알데히드에서 이 라디칼의 탄소는 적어도 하나의 수소 원자에 결합되어 1가 라디칼을 얻습니다. 알데히드 그룹.케톤에서 카르보닐기는 두 개의 탄화수소 라디칼에 결합되어 있으며 케톤이라고도 합니다. 케토 그룹또는 옥소그룹.

알데히드의 상동 계열 및 명명법

알데하이드- 카르보닐기(카르보닐 탄소)의 탄소 원자가 수소 원자에 결합된 분자 내의 유기 화합물.

일반 공식: R–CH=O또는

관능기 –CH=O를 알데히드라고 합니다.

알데히드는 또한 파라핀계 탄화수소에서 수소 원자가 알데히드 그룹으로 치환된 것, 즉 메탄 동족 계열의 탄화수소의 단일치환된 유도체로부터 유도된 물질로 간주될 수 있습니다. 따라서 여기에서 상동성과 이성질체는 포화 탄화수소의 다른 단일치환 유도체와 동일합니다.

알데히드의 이름은 분자 내 탄소 원자 수가 같은 산의 사소한 이름에서 파생됩니다. 따라서 aldehydeCH 3 -CHO는 아세트알데히드또는 아세트알데히드, CH3CH2-CHO- 프로피온알데히드, CH 3 CH 2 CH 2 -CHO - 정상 부티르산 알데히드또는 부티르알데히드,(CH3)2CH-CHO - 이소부티르산 알데히드,알데히드C 4 H 9 -CHO - 발레르산 알데히드등.

Genevan 명명법에 따르면, 알데히드의 이름은 동일한 수의 탄소 원자를 갖는 탄화수소의 이름에서 파생되며 공동 끝에 추가됩니다. ko음절 알, 예를 들어 메탄알 H-CHO, 에타날 CH3-CHO, 2 -메틸프로판알 CH3CH(CH3)-CHO 등

케톤의 상동 계열 및 명명법

케톤- 두 개의 탄화수소 라디칼에 연결된 카르보닐기를 포함하는 분자의 유기 물질.

일반 공식: 아르 자형 2 C=O, R–CO–R"또는

가장 단순한 케톤은 CH 3 -CO-CH 3 구조를 가지며 다음과 같이 불립니다. 디메틸 케톤또는 아세톤.아세톤에서 메틸을 수소 원자로 연속적으로 치환하여 상동 계열을 생성할 수 있습니다. 따라서 다음과 같은 아세톤 동족체 - 메틸에틸케톤구조는 CH 3 -CO-CH 2 -CH 3 입니다.

Genevan 명명법에서 케톤의 이름과 알데히드의 이름은 같은 수의 탄소 원자를 가진 탄화수소의 이름에서 파생되며 공동 끝에 추가됩니다. ko음절 그정상 탄소 사슬의 시작 부분부터 카보닐기의 탄소 원자 위치를 나타내는 숫자를 추가하여 아세톤이라고 합니다. 프로파논,디에틸 케톤 - 펜타논- 3, 메틸이소프로필케톤 - 2 -메틸부타논등

분자 내 탄소 원자 수가 같은 알데히드와 케톤은 서로 이성질체입니다. 포화 알데하이드와 케톤의 동족 계열에 대한 일반식: C N H2 N에 대한.

알데하이드 케톤은 분자 내에 동일한 카르보닐기를 함유하고 있어 많은 일반적인 특성을 나타냅니다. 따라서 이러한 관련 부류의 물질을 얻는 방법과 화학 반응에는 공통점이 많습니다. 알데히드의 카르보닐기에 결합된 수소 원자의 존재는 이 종류의 물질과 케톤 사이에 많은 차이를 유발합니다.

예:

알데히드와 케톤의 화학적 성질극성을 갖는 >C=O 카르보닐기의 특성에 의해 결정됩니다 - C와 O 원자 사이의 전자 밀도가 고르지 않게 분포되어 전기음성도가 더 큰 O 원자로 이동하여 결과적으로 카르보닐기는 증가된 반응성을 획득하며 이는 다양한 이중 결합 부가 반응에서 나타납니다. 모든 경우에 케톤은 알데하이드보다 반응성이 낮으며, 특히 두 개의 유기 그룹 R에 의해 생성된 입체 장애로 인해 포름알데하이드 H 2 C=O가 가장 쉽게 반응에 관여합니다.

1. C=O 이중 결합에 추가.알코올과 상호 작용할 때 알데하이드는 동일한 탄소 원자에 알콕시와 하이드록시 그룹을 모두 포함하는 화합물인 헤미아세탈(>C(OH)OR)을 형성합니다. 그런 다음 헤미아세탈은 다른 알코올 분자와 반응하여 전체 아세탈을 형성할 수 있습니다. 하나의 탄소 원자가 동시에 두 개의 RO 그룹을 갖는 화합물: >C(OR) 2. 반응은 산과 염기에 의해 촉매된다. 케톤의 경우 C=O의 이중결합에 알코올을 첨가하는 것은 어렵다.

마찬가지로 알데히드와 케톤은 시안화수소산 HCN과 반응하여 하이드록시니트릴을 형성합니다. 하나의 탄소 원자에 OH 및 CN 그룹을 포함하는 화합물: >C(OH)C  N. 반응은 탄소 사슬을 증가시킬 수 있다는 점에서 주목할 만합니다(새로운 C-C 결합이 발생함).

같은 방식(C=O 이중 결합 개방)에서 암모니아와 아민은 알데하이드 및 케톤과 반응하고, 부가 생성물은 불안정하며 물의 방출 및 C=N 이중 결합의 형성과 함께 응축됩니다. 암모니아의 경우 이민이 얻어지고 아민으로부터 소위 쉬프 염기(Schiff 염기)가 형성됩니다. 단편 >C=NR을 포함하는 화합물입니다. 포름알데히드와 암모니아의 상호 작용 생성물은 다소 다릅니다. 이것은 3개의 중간 분자가 고리화되어 헥사민이라는 약물로 의학에서 사용되는 프레임 화합물인 헥사메틸렌테트라민을 생성한 결과입니다.

2. 응축 반응.알데히드와 케톤의 경우 동일한 화합물의 두 분자 사이에서 축합이 가능합니다. 이러한 알데하이드 축합으로 분자 중 하나의 이중 결합이 열리고 알돌(알데하이드 알코올)이라고 하는 알데하이드와 OH 그룹을 모두 포함하는 화합물이 형성됩니다. 생성된 축합을 각각 알돌이라고 하며, 이 반응은 염기에 의해 촉매됩니다. 생성된 알돌은 추가로 응축되어 C=C 이중 결합을 형성하고 응축수를 방출할 수 있습니다. 결과는 불포화 알데히드입니다. 이러한 축합은 일련의 불포화 알데히드에서 첫 번째 화합물의 이름을 따서 크로토닉(crotonic)이라고 합니다. 케톤은 또한 알돌 축합에 참여할 수 있으며 두 번째 단계인 크로톤 축합은 이들에게는 어렵습니다. 알데히드와 케톤뿐만 아니라 다양한 알데히드의 분자가 함께 알돌 축합에 참여할 수 있으며, 모든 경우에 탄소 사슬이 늘어납니다. 알데하이드의 모든 특성을 갖는 마지막 단계에서 얻은 크로톤알데하이드(그림 4A)는 이를 얻은 아세트알데하이드의 다음 부분과 상호작용할 때 알돌 및 크로톤 축합에 추가로 참여할 수 있습니다. 이러한 방식으로 탄화수소 사슬을 연장하여 단일 결합과 이중 결합이 번갈아 나타나는 화합물을 얻을 수 있습니다. –CH=CH–CH=CH–.

알데히드와 케톤과 페놀의 축합은 카보닐 O 원자(물 형태)의 제거와 함께 발생하며 메틸렌 그룹 CH2 또는 치환된 메틸렌 그룹(CHR 또는 CR2)이 두 페놀 분자 사이에 삽입됩니다. 이 반응은 페놀-포름알데히드 수지를 얻기 위해 가장 널리 사용됩니다.

3. 중합카르보닐 화합물은 C=O 이중 결합의 개방으로 진행되며 주로 알데히드의 특징입니다. 포름알데히드 수용액을 진공에서 증발시키면 고리형 화합물(주로 트리옥시메틸렌)과 사슬 길이 n=8-12(파라포름)가 작은 선형 생성물의 혼합물이 형성됩니다. 순환 생성물의 중합은 기계 및 기구 제작의 구조 재료로 사용되는 고강도 및 우수한 전기 절연 특성을 가진 중합체인 폴리포름알데히드를 생성합니다.

4. 회수 및 산화.알데히드와 케톤은 알코올과 카르복실산 사이의 중간 화합물입니다. 환원은 알코올로 이어지고 산화는 카르복실산으로 이어집니다. H 2 (Pt 또는 Ni 촉매의 존재 하에서) 또는 LiAlH 4와 같은 다른 환원제의 작용으로 알데히드가 환원되어 1 차 알코올 및 케톤, 2 차 알코올을 형성합니다.

알데히드의 카르복실산으로의 산화는 O 2의 존재 하에서 또는 수산화은의 암모니아 용액과 같은 약한 산화제의 작용 하에서 매우 쉽게 진행됩니다. 이 놀라운 반응은 반응 장치(보통 일반 시험관)의 내부 표면에 은거울이 형성되는 것을 동반하며, 이는 알데하이드 그룹의 정성적 검출에 사용됩니다. 알데히드와 달리 케톤은 산화에 더 강하며, 예를 들어 KMnO 4와 같은 강한 산화제가 있는 상태에서 가열하면 탄화수소 사슬이 짧아진(원래 케톤에 비해) 카르복실산 혼합물이 형성됩니다.

알데히드가 알코올과 산 사이의 중간 위치를 차지한다는 추가 확인은 반응으로, 그 결과 알코올과 카르복실산이 두 개의 알데히드 분자, 즉 한 알데히드 분자는 산화되고 다른 분자는 환원됩니다. 어떤 경우에는 두 가지 생성 화합물인 알코올과 카르복실산이 서로 더 반응하여 에스테르를 형성합니다.

알데하이드와 케톤 얻기.

가장 보편적인 방법은 알코올의 산화이며, 알데히드는 1차 알코올에서 생성되고 케톤은 2차 알코올에서 생성됩니다. 이들은 반응과 반대되는 반응입니다. 활성 시약(환원제 대신 산화제)과 촉매를 바꾸면 반응이 역전되며, 알코올의 산화에는 구리 촉매가 효과적입니다.

산업계에서 아세트알데히드는 에틸렌 산화에 의해 생성되며, 중간 단계에서 이중 결합(비닐 알코올)에 "인접한" OH 그룹인 알코올이 형성되며, 이러한 알코올은 불안정하고 즉시 카르보닐 화합물로 이성질체화됩니다. 또 다른 방법은 아세틸렌의 촉매 수화이며 중간 화합물은 비닐 알코올입니다. 아세틸렌 대신 메틸 아세틸렌을 섭취하면 아세톤이 됩니다. 아세톤을 생산하는 산업적 방법은 큐멘의 산화입니다. 아세토페논과 같은 방향족 케톤은 방향족 핵에 아세틸 그룹을 촉매 첨가하여 생성됩니다.

알데히드와 케톤의 사용.

포름알데히드 H 2 C=O(그 수용액을 포르말린이라고 함)는 피부 태닝제 및 생물학적 제제의 방부제로 사용됩니다.

아세톤(CH 3) 2 C=O는 바니시 및 에나멜용으로 널리 사용되는 추출제 및 용매입니다.

제라늄 냄새가 나는 방향족 케톤 벤조페논(C 6 H 5) 2 C=O, 향료 조성물 및 방향제 비누에 사용됨.

일부 알데히드는 조성물에서 처음 발견되었습니다. 에센셜 오일식물, 그리고 나중에 인위적으로 합성.

지방족 알데히드 CH 3 (CH 2) 7 C (H) \u003d O (속명-pelargonic aldehyde)는 감귤 식물의 정유에서 발견되며 주황색 냄새가 나며 식품 향료로 사용됩니다.

방향족 알데히드 바닐린은 열대 바닐라 식물의 열매에서 발견되며 현재 합성 바닐린이 더 자주 사용되며 제과류에서 잘 알려진 향료 첨가제입니다.

바닐린

쓴 아몬드 냄새가 나는 Benzaldehyde C 6 H 5 C (H) \u003d O는 아몬드 오일과 유칼립투스 에센셜 오일에서 발견됩니다. 합성 벤즈알데히드는 식품 향료 에센스 및 향료 조성물에 사용됩니다.

벤조페논(C 6 H 5) 2 C=O 및 그 유도체는 UV 광선을 흡수할 수 있어 크림 및 선번 로션에 사용되는 것으로 결정되었으며, 일부 벤조페논 유도체는 항균 활성을 가지며 방부제로 사용됩니다. 벤조페논은 제라늄의 기분 좋은 냄새가 나므로 향료 및 향료 비누에 사용됩니다.

알데히드와 케톤이 다양한 변형에 참여하는 능력은 알코올, 카르복시산 및 그 무수물, 약물(유로트로핀), 고분자 제품(페놀-포름알데히드 수지, 폴리포름알데히드), 다양한 방향족 물질(벤즈알데히드 기반) 및 염료 생산과 같은 다양한 유기 물질의 합성을 위한 출발 화합물로서의 주요 용도를 결정했습니다.

출처: Nesmeyanov A.N., Nesmeyanov N.A. 유기화학의 시작.

속성의 첫 번째 그룹은 추가 반응입니다. 카르보닐기에서 탄소와 산소 사이에는 이중 결합이 있습니다. 기억하시겠지만 이중 결합은 시그마 결합과 파이 결합으로 구성됩니다. 추가 반응에서 파이 결합이 끊어지고 두 개의 시그마 결합이 형성되는데, 하나는 탄소와 다른 하나는 산소와 형성됩니다. 탄소는 부분적으로 양전하를 띠고 산소는 부분적으로 음전하를 띤다. 따라서 시약의 음전하를 띤 입자인 음이온은 탄소에 결합하고 분자의 양전하를 띤 부분은 산소에 결합합니다.

첫 번째속성 수소화, 수소 첨가.

가열하면 반응이 일어난다. 이미 알려진 수소화 촉매인 니켈이 사용됩니다. 1차 알코올은 알데히드에서, 2차 알코올은 케톤에서 얻습니다.

2차 알코올에서 하이드록소 그룹은 2차 탄소 원자에 결합됩니다.

두번째속성 수화, 물 추가. 이 반응은 포름알데히드와 아세트알데히드에 대해서만 가능합니다. 케톤은 물과 전혀 반응하지 않습니다.

모든 덧셈 반응은 플러스가 마이너스로, 마이너스가 플러스가 되는 방식으로 진행됩니다.

알코올에 대한 비디오에서 기억하듯이 하나의 원자에 두 개의 하이드록소 그룹이 존재하는 것은 거의 불가능한 상황이며 이러한 물질은 매우 불안정합니다. 따라서 구체적으로 이 두 가지 경우 포름알데히드 수화물과 아세트알데히드가 용액에만 존재하지만 가능합니다.

반응 자체를 알 필요는 없습니다. 아마도 시험의 질문은 사실 진술처럼 들릴 수 있습니다. 예를 들어 물과 반응하고 물질이 나열됩니다. 그들의 목록 중에는 메탄알 또는 에타날이 있을 수 있습니다.

제삼시안화 수소산의 특성 추가.

다시 말하지만 플러스는 마이너스로, 마이너스는 플러스로 이동합니다. 하이드록시니트릴이라는 물질을 얻습니다. 다시 말하지만 반응 자체는 흔하지 않지만 이 속성에 대해 알아야 합니다.

네번째알코올의 속성 추가.

여기서도 반응 방정식을 외울 필요는 없으며 그러한 상호 작용이 가능하다는 것을 이해하기만 하면 됩니다.

카르보닐기에 대한 첨가 반응, 플러스에서 마이너스, 마이너스에서 플러스 반응에서 평소와 같이.

다섯하이드로아황산나트륨과의 특성 반응.

그리고 다시, 반응은 매우 복잡하고 배울 수는 없지만 결과적인 나트륨 염이 침전되기 때문에 이것은 알데히드에 대한 정성 반응 중 하나입니다. 즉, 사실 알데하이드가 하이드로아황산나트륨과 반응한다는 것을 알아야 합니다. 이것으로 충분합니다.

이것으로 첫 번째 반응 그룹을 마칩니다. 두 번째 그룹은 중합 및 중축합 반응입니다.

2. 알데히드의 중합 및 중축합

폴리에틸렌, 부타디엔 및 이소프렌 고무, 폴리염화비닐은 많은 분자(단량체)를 하나의 큰 단일 중합체 사슬로 결합한 제품입니다. 즉, 하나의 제품이 얻어진다. 중축합 중에도 같은 일이 발생하지만 폴리머 외에 물과 같은 저분자량 제품도 얻습니다. 즉, 두 가지 제품이 있습니다.

그래서, 육도 음정재산 중합. 케톤은 이러한 반응에 관여하지 않으며 포름알데히드의 중합만이 산업적으로 중요합니다.

파이 결합이 끊어지고 두 개의 시그마 결합이 인접한 단량체와 형성됩니다. 파라포름이라고도 불리는 폴리포름알데히드가 나옵니다. 아마도 시험의 질문은 다음과 같이 들릴 수 있습니다. 물질이 중합 반응에 들어갑니다. 그리고 포름알데히드가 있을 수 있는 물질 목록이 제공됩니다.

일곱 번째 속성은 중축합입니다. 다시 한 번: 중축합 동안 폴리머 외에 물과 같은 저분자량 화합물도 얻습니다. 포름알데히드는 페놀과 이러한 반응을 일으킨다. 명확성을 위해 먼저 두 개의 페놀 분자로 방정식을 작성합니다.

그 결과, 이러한 이량체가 얻어지고 물 분자가 분리된다. 이제 일반적인 형태로 반응식을 작성합니다.

중축합 생성물은 페놀-포름알데히드 수지이다. 접착제 및 바니시에서 플라스틱 및 파티클 보드 구성 요소에 이르기까지 광범위한 응용 분야가 있습니다.

이제 속성 산화 반응의 세 번째 그룹입니다.

3. 알데히드와 케톤의 산화

여덟 번째일반 목록의 반응은 산화은의 암모니아 용액으로 알데히드 그룹 산화에 대한 정성 반응입니다. 실버 미러 반응. 나는 케톤이 이 반응에 들어가지 않고 알데히드만 들어간다고 바로 말할 것입니다.

알데히드기는 산화되어 카르복실기, 산성기로 되지만 염기인 암모니아 존재하에서는 즉시 중화 반응이 일어나 염인 암모늄 아세테이트가 얻어진다. 은이 침전되어 튜브 내부를 코팅하고 거울과 같은 표면을 만듭니다. 이 반응은 시험에서 항상 발생합니다.

그건 그렇고, 포름산과 그 염, 포도당과 같은 알데히드 그룹을 가진 다른 물질에 대해서도 동일한 반응이 정성적입니다.

제구이 반응은 또한 갓 침전된 수산화구리 2를 사용한 알데하이드 그룹 산화에 대해 정성적이다. 여기에서도 케톤은 이 반응에 관여하지 않는다는 점에 주목합니다.

시각적으로 노란색 침전물의 형성이 먼저 관찰된 다음 빨간색으로 변합니다. 일부 교과서에는 수산화구리가 먼저 단독으로 형성된다는 정보가 있는데, 노란색, 그런 다음 적색 구리 산화물 단독과 물로 분해됩니다. 따라서 최신 데이터에 따르면 이것은 사실이 아닙니다. 침전 과정에서 산화 구리 입자의 크기가 변경되어 궁극적으로 정확히 빨간색으로 칠해진 크기에 도달합니다. 알데히드는 상응하는 카르복실산으로 산화된다. 반응은 시험에서 매우 자주 발생합니다.

열 번째 반응은 가열될 때 산성화된 과망간산칼륨 용액으로 알데히드를 산화시키는 것입니다.

용액의 변색이 발생합니다. 알데히드기는 카르복실기로 산화된다. 즉, 알데히드가 상응하는 산으로 산화된다. 케톤의 경우, 이 반응은 분자의 파괴가 일어나고 그 결과 생성물이 혼합되기 때문에 실질적인 의미가 없습니다.

상응하는 포름산 자체가 강한 산화제에 저항성이 없기 때문에 포름 알데히드, 즉 포름알데히드는 이산화탄소로 산화된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

결과적으로 탄소는 산화 상태 0에서 산화 상태 +4로 ​​이동합니다. 일반적으로 이러한 조건에서 메탄올은 알데히드와 산 단계를 건너 뛰고 최대 CO 2로 산화된다는 점을 상기시켜 드리겠습니다. 이 기능을 기억해야 합니다.

십일반응 연소, 완전 산화. 알데히드와 케톤은 모두 이산화탄소와 물로 연소됩니다.

반응식을 일반적인 형식으로 작성해 봅시다.

질량 보존의 법칙에 따르면 오른쪽에 있는 원자 수만큼 왼쪽에 있는 원자가 있어야 합니다. 왜냐하면 사실 화학 반응원자는 아무데도 가지 않지만 그들 사이의 결합 순서는 단순히 변경됩니다. 따라서 분자에 하나의 탄소 원자가 포함되어 있기 때문에 카르보닐 화합물 분자에 있는 탄소 원자 수만큼 이산화탄소 분자가 있을 것입니다. 그것은 n CO 2 분자입니다. 물 분자는 수소 원자의 절반, 즉 n을 의미하는 2n / 2입니다.

왼쪽과 오른쪽에 같은 수의 산소 원자가 있습니다. 오른쪽에는 이산화탄소로부터 나온 2n개가 있습니다. 왜냐하면 각 분자에는 2개의 산소 원자와 n개의 물이 더해져 총 3n이 있기 때문입니다. 왼쪽에는 같은 수의 산소 원자 3n이 있지만 원자 중 하나가 알데히드 분자에 있으므로 분자 산소당 원자 수를 얻으려면 전체에서 빼야 합니다. 3n-1개의 원자가 분자 산소를 포함하고 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이는 하나의 분자에 2개의 원자가 포함되어 있기 때문에 분자 수가 2배 적다는 것을 의미합니다. 그것은 (3n-1)/2 산소 분자입니다.

따라서 일반적인 형태의 카르보닐 화합물 연소 방정식을 작성했습니다.

그리고 마지막으로 열두번째치환 반응과 관련된 특성 알파 탄소 원자에서의 할로겐화. 알데히드 분자의 구조로 다시 돌아가 보자. 산소는 전자 밀도를 끌어당겨 탄소에 부분적인 양전하를 생성합니다. 메틸 그룹은 시그마 결합 사슬을 따라 수소에서 수소로 전자를 이동시켜 이 양전하를 보상하려고 합니다. 탄소-수소 결합은 더 극성이 되고 시약으로 공격을 받으면 수소가 더 쉽게 분리됩니다. 이 효과는 탄화수소 라디칼의 길이에 관계없이 알파 탄소 원자, 즉 알데하이드 그룹 다음의 원자에 대해서만 관찰됩니다.

따라서, 예를 들어 2-클로로아세트알데히드를 얻을 수 있다. 트리클로로에탄으로의 수소 원자의 추가 치환이 가능하다.

알데하이드- 분자에 카르보닐기를 포함하는 유기 물질 씨=오, 수소 원자 및 탄화수소 라디칼에 연결됩니다.
알데히드의 일반식은 다음과 같습니다.

가장 단순한 알데히드인 포름알데히드에서 탄화수소 라디칼의 역할은 또 다른 수소 원자에 의해 수행됩니다.

수소 원자에 결합된 카르보닐기는 종종 알데히드:

케톤- 카르보닐기가 두 개의 탄화수소 라디칼에 결합된 분자 내의 유기 물질. 분명히 케톤의 일반 공식은 다음과 같습니다.

케톤의 카르보닐기는 케토 그룹.
가장 단순한 케톤인 아세톤에서 카보닐 그룹은 두 개의 메틸 라디칼에 결합됩니다.

알데히드와 케톤의 명명법과 이성질체

알데히드 그룹과 관련된 탄화수소 라디칼의 구조에 따라 제한, 불포화, 방향족, 헤테로사이클릭 및 기타 알데히드가 구분됩니다.

IUPAC 명명법에 따라 포화 알데히드의 이름은 접미사를 사용하여 분자 내 탄소 원자 수가 같은 알칸의 이름에서 형성됩니다. -알.예를 들어:

주 사슬의 탄소 원자 번호 매기기는 알데히드 그룹의 탄소 원자부터 시작합니다. 따라서 알데하이드 그룹은 항상 첫 번째 탄소 원자에 위치하며 그 위치를 표시할 필요는 없습니다.

체계적인 명명법과 함께 널리 사용되는 알데히드의 사소한 이름도 사용됩니다. 이러한 이름은 일반적으로 알데하이드에 해당하는 카르복실산의 이름에서 파생됩니다.

체계적인 명명법에 따른 케톤 이름의 경우 케토 그룹은 접미사로 표시됩니다. -그및 카르보닐기의 탄소 원자의 수를 나타내는 숫자(숫자는 케토기에 가장 가까운 사슬의 끝에서 시작해야 함). 예를 들어:

알데히드의 경우 한 가지 유형의 구조 이성질체만이 특징적입니다. 부타날에서 가능한 탄소 골격의 이성질체와 케톤의 경우 카르보닐기 위치의 이성질체입니다. 또한 클래스 간 이성질체(프로파날 및 프로파논)도 특징입니다.

알데히드의 물리적 특성

알데히드 또는 케톤 분자에서 탄소 원자에 비해 산소 원자의 더 큰 전기 음성도 때문에 결합 씨=오전자 밀도 이동으로 인해 강하게 분극됨 π -산소 결합:

알데히드와 케톤은 산소 원자에 과도한 전자 밀도를 가진 극성 물질입니다. 일련의 알데히드 및 ​​케톤(포름알데히드, 아세트알데히드, 아세톤) 계열의 하위 구성원은 물에 무한히 용해됩니다. 그들의 끓는점은 해당 알코올의 끓는점보다 낮습니다. 이는 알데하이드와 케톤 분자에는 알코올과 달리 이동성 수소 원자가 없고 수소 결합으로 인해 회합체를 형성하지 않기 때문입니다. 저급 알데히드는 자극적인 냄새가 납니다. 사슬에 4~6개의 탄소 원자를 포함하는 알데히드는 불쾌한 냄새가 납니다. 고급 알데히드와 케톤은 꽃 냄새가 나며 향수에 사용됩니다. .

알데히드와 케톤의 화학적 성질

분자 내 알데하이드 그룹의 존재는 알데하이드의 특성을 결정합니다.

1. 회복 반응.

알데히드 분자에 수소를 첨가하는 것은 카르보닐 그룹의 이중 결합을 통해 발생합니다. 알데히드의 수소화 생성물은 1차 알코올이고, 케톤은 2차 알코올입니다. 그래서 아세트알데하이드를 니켈 촉매에 수소화하면 에틸알코올이, 아세톤을 수소화하면 프로판올-2가 생성된다.

알데히드의 수소화- 카르보닐기에 포함된 탄소 원자의 산화 정도가 감소하는 환원 반응.

2. 산화 반응. 알데하이드는 회복할 수 있을 뿐만 아니라 산화하다. 산화되면 알데히드는 카르복실산을 형성합니다.

공기 산소 산화. 예를 들어, 프로피온산은 프로피온알데하이드(프로판알)로부터 형성됩니다.

약한 산화제로의 산화(산화은의 암모니아 용액).

반응이 수행되는 용기의 표면이 미리 탈지된 경우 반응 중에 형성된 은이 얇고 고른 필름으로 덮습니다. 멋진 은색 거울이 나옵니다. 따라서 이 반응을 "은거울" 반응이라고 합니다. 그것은 거울, 은도금 장식 및 크리스마스 장식을 만드는 데 널리 사용됩니다.

3. 중합 반응:

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

알데하이드와 케톤 얻기

알데히드와 케톤의 사용

포름알데히드(메탄알, 포름산 알데하이드) H 2 C=O:
a) 페놀-포름알데히드 수지를 얻기 위해;
b) 우레아-포름알데히드(우레아) 수지를 얻는 단계;
c) 폴리옥시메틸렌 중합체;
d) 합성 약(유로트로핀);
e) 소독제;
f) 생물학적 제제의 방부제(단백질을 접는 능력으로 인해).

아세트산 알데히드(에타날, 아세트알데히드) CH 3 CH \u003d O:
a) 아세트산 생산
b) 유기 합성.

아세톤 CH3-CO-CH3:
a) 바니시, 페인트, 셀룰로오스 아세테이트용 용제
b) 다양한 유기 물질의 합성 원료.

케톤의 일반식: R 1 -CO-R 2.

IUPAC 명명법에 따르면 케톤의 이름은 해당 탄화수소의 이름에 접미사 "he"를 추가하거나 C=O 케토 그룹과 관련된 라디칼의 이름에 "케톤"이라는 단어를 추가하여 형성됩니다. 의 면전에서 시니어 그룹케토 그룹은 접두사 "oxo"로 표시됩니다. 예를 들어, 화합물 CH 3 -CH 2 -CO-CH 2 -CH 2 -CH 3는 3-헥사논 또는 에틸 프로필 케톤, 화합물 CH 3 -CO-CH 2 -CH 2 -COOH - 4-옥소펜탄산이라고 합니다. 일부 케톤에는 사소한 이름이 있습니다.

다른 카르보닐 화합물 중에서 카르보닐기에 직접 결합된 정확히 두 개의 탄소 원자가 케톤에 존재한다는 점에서 카르복실산 및 그 유도체, 알데히드와 구별됩니다.

고리형 불포화 디케톤의 특별한 부류는 퀴논입니다.

물리적 특성

가장 단순한 케톤은 물에 용해되는 무색의 휘발성 액체입니다. 케톤은 기분 좋은 냄새가 납니다. 고급 케톤은 단단하고 녹는점이 낮은 물질입니다. 가장 단순한 케톤(아세톤)은 이미 액체이기 때문에 기체 케톤은 없습니다. 많은 화학적 특성, 알데히드의 특성은 케톤에서도 나타납니다.

케토-에놀 호변이성질

호변 이성질체는 구조 이성질체(호변 이성질체)의 신속한 자발적 가역 상호 변환이 있는 이성질체의 한 유형입니다. 호변이성질체의 상호전환 과정을 호변이성질화라고 합니다.

적어도 하나의 α-수소 원자를 가진 케톤은 케토-에놀 호변이성질화를 겪습니다.

카르보닐기에 대해 α-위치에 수소 원자를 갖는 옥소 화합물의 경우, 호변이성질체 형태 사이에 평형이 존재한다. 대부분의 옥소 화합물의 경우 이 평형은 케토 형태로 이동합니다. 케토 형태에서 에놀 형태로 전환되는 과정을 에놀화라고 합니다. 이것이 C- 또는 O-친핵체로 반응하는 케톤의 능력에 대한 기초입니다. 에놀 형태의 농도는 케톤의 구조에 따라 달라지며(%): 0.0025(아세톤), 2(시클로헥사논), 80(아세틸아세톤). 에놀화율은 산과 염기가 있을 때 증가합니다.

화학적 특성

케톤은 산화 정도에 따라 알데히드와 같이 알코올과 산 사이의 중간 위치를 차지하며 화학적 특성을 크게 결정합니다.
1. 케톤은 금속 수소화물, 예를 들어 LiAlH 4 또는 NaBH 4 , 수소(cat. Ni, Pd), Al 알코올레이트(Meerwein-Ponndorf-Werley 반응)의 존재 하에 이소프로판올과 함께 2차 알코올로 환원됩니다.

R2CO + 2H → R2CH(OH)

2. 케톤이 나트륨으로 환원되거나 전기화학적으로(음극 환원) 환원되는 동안 피나콘이 형성됩니다.

2R2CO + 2H → R2CH(OH)-CR2(OH)

3. 케톤이 혼합된 Zn 및 농축 HCl(Clemmensen 반응) 또는 알칼리성 매체(Kizhner-Wolff 반응)의 히드라진과 상호 작용할 때 C=O 그룹은 CH 2 로 환원됩니다.

4. 케톤의 산화

알데하이드와 달리 많은 케톤은 저장 중에 산소에 안정적입니다. α-메틸렌 그룹을 포함하는 케톤은 예를 들어 보다 강력한 산화제로 SeO 2 에서 1,2-디케톤으로 산화됩니다. KMnO 4 - 카르 복실 산의 혼합물. 환형 케톤은 HNO 3 또는 KMnO 4와 상호 작용할 때 고리의 산화 분열을 겪습니다. 예를 들어 아디프산은 시클로헥사논에서 형성됩니다. 선형 케톤은 과산에 의해 에스테르로, 고리형 케톤은 락톤으로 산화됩니다(Bayer-Villiger 반응).

예를 들어, 크롬 혼합물(진한 황산과 포화 중크롬산칼륨 용액의 혼합물)이 가열될 때 산화제로 사용되는 경우. 케톤의 산화는 항상 탄소-탄소 결합의 파괴를 동반하며, 그 결과 초기 케톤의 구조에 따라 더 적은 수의 탄소 원자를 가진 산과 케톤의 혼합물이 형성됩니다. 산화는 다음 계획에 따라 진행됩니다.

우선, 탄소는 카르보닐기에 대해 α-위치에서 산화되며, 일반적으로 가장 적게 수소화됩니다. 케톤이 메틸 케톤이면 산화 생성물 중 하나는 이산화탄소. 인접한 카르보닐 탄소 사이의 결합은 쉽게 끊어져 다음과 같은 결과를 초래합니다.

케톤의 카르복실산으로의 산화는 탄소 골격을 쪼개지 않고는 일어날 수 없으며 알데히드의 산화보다 더 엄격한 조건이 필요합니다. 케톤의 산화를 연구한 A. N. Popov는 네 가지 가능한 모든 카르복실산이 산화 동안 비대칭적으로 구성된 케톤으로부터 형성될 수 있음을 보여주었습니다(Popov의 규칙).

케톤이 α-위치에 3차 탄소 원자를 포함하는 경우 산화 결과 세 개의 카르복실산과 새로운 케톤이 형성되며 조건에 따라 추가 산화를 거치거나 변경되지 않은 상태로 남을 수 있습니다.

5. 알돌 및 크레톤 응축

케톤은 디설파이드와의 티일화 시 Br 2, N-브로모숙신이미드, SO 2 Cl 2의 작용에 의해 할로겐화 시 α-H 원자의 치환 생성물을 형성합니다. 케톤 에놀레이트의 알킬화 및 아실화 동안, 케톤에서 α-H 원자의 치환 생성물 또는 에놀의 O-유도체가 형성된다. 알돌 및 크레톤 응축은 유기 합성에서 매우 중요합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

알데히드와 축합될 때 케톤은 주로 CH-산으로 반응합니다.

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

카르보닐기의 극성으로 인해

케톤은 예를 들어 카르복실산 유도체와 축합될 때 C-친전자체로 반응할 수 있습니다(스토베 축합, 다르잔 반응 등).

(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) 3 COH

α,β-불포화 케톤은 특히 쉽게 친핵성 공격을 받지만, 이 경우 이중 결합이 공격받습니다(마이클 반응). 예를 들면 다음과 같습니다.

6. 일라이드와의 상호작용

ylides P(alkylidenephosphoranes)와 상호 작용할 때 케톤은 O 원자를 알킬리덴 그룹으로 교환합니다(Wittig 반응).

R2C=O + Ph3P=CHR" → R2C=CHR" + Ph3PO

7. 시클로펜타디엔과 함께 케톤은 풀벤을 형성합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

8. 케톤이 히드록실아민과 축합되면 케톡심 R 2 C = NOH가 얻어지며 히드라진 - 히드라존 R 2 C = N-NH 2 및 아진 R 2 C = N-N = CR 2, 1차 아민 - 쉬프 염기 R 2 C = NR ", 2차 아민 - 에나민.

9. 카르보닐기에 부착

케톤은 카르보닐기에 물, 알코올, Na bisulfite, 아민 및 기타 친핵체를 추가할 수 있지만 이러한 반응은 알데히드의 경우처럼 쉽게 진행되지 않습니다.

알코올 용액에서 케톤과 헤미케탈 사이의 평형이 왼쪽으로 크게 이동하기 때문에 케톤과 알코올에서 케탈을 얻기가 어렵습니다.

RCOR" + R"오 ↔ RR"C(오)OR"

이를 위해 케톤과 오르토포름산 에스테르의 반응이 사용됩니다. 케톤은 예를 들어 리튬, 아연 또는 마그네슘 화합물과 같은 C-친핵체와 상호 작용하고 염기가 있는 경우(Favorsky 반응) 아세틸렌과 상호 작용하여 3차 알코올을 형성합니다.

염기가 있는 경우 HCN이 케톤에 첨가되어 α-히드록시니트릴(시아노히드린)이 생성됩니다.

R 2 C \u003d O + HCN → R 2 C (OH) CN

산에 의해 촉매될 때 케톤은 방향족 화합물과 함께 C-친전자체로 반응합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

케톤을 올레핀에 균일하게 첨가하면 α-알킬로 치환된 케톤, 옥세탄에 광환화첨가가 됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

케톤 얻기

1. 알코올의 산화

케톤은 2차 알코올의 산화에 의해 얻을 수 있습니다. 실험실에서 이러한 목적으로 일반적으로 사용되는 산화제는 크롬산이며, 가장 자주 "크롬 혼합물"(황산과 중크롬산칼륨 또는 나트륨의 혼합물)의 형태로 사용됩니다. 때로는 다양한 금속의 과망간산염이나 과산화망간 및 황산도 사용됩니다.

2. 2차 알코올의 탈수소화(dehydrogenation)

알코올 증기가 잘게 분쇄된 수소 환원 금속 구리가 있는 가열된 튜브를 통과하면 2차 알코올이 케톤과 수소로 분해됩니다. 이 반응은 니켈, 철 또는 아연이 있는 경우 다소 악화됩니다.

3. 일염기 카르복실산으로부터

케톤은 1염기산의 칼슘염과 바륨염을 건류 증류하여 얻을 수 있습니다. 포름산을 제외한 모든 산의 경우 반응은 다음과 같이 진행됩니다.

더 자주 산 자체가 복원되지 않고 산 염화물과 같은 파생물이 복원됩니다.

CH 3 -CO-Cl + 2H → CH 3 -CHO + HCl

즉, 두 개의 동일한 라디칼과 탄산칼슘을 포함하는 케톤이 형성됩니다.

우리가 두 개의 산 또는 혼합 소금, 이전 반응과 함께 다른 염 분자 사이에서도 반응이 발생합니다.

기성 염의 건식 증류 대신, 탄산칼슘 또는 탄산바륨, 산화망간, 산화토륨, 산화알루미늄 등으로 사용되는 촉매 위로 고온에서 산 증기를 통과시키는 것으로 구성된 소위 산 케톤화 반응이라는 접촉 방법도 사용됩니다.

여기서 유기산의 염이 먼저 형성되고 분해되어 촉매인 물질을 재생합니다. 결과적으로 예를 들어 아세트산에 대한 반응은 다음 방정식에 따라 진행됩니다.

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

4. 디할로겐화물에 대한 물의 작용

케톤은 동일한 탄소 원자에 두 개의 할로겐 원자를 포함하는 물 디할로이드 화합물과 반응하여 얻을 수 있습니다. 이 경우 할로겐 원자가 하이드록실로 교환되고 두 하이드록실 그룹이 동일한 탄소 원자에 있는 2가 알코올의 생성이 예상됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

그러나 이러한 2가 알코올은 정상적인 조건에서는 존재하지 않으며 물 분자를 분리하여 케톤을 형성합니다.

5. 아세틸렌계 탄화수소에 대한 물의 작용(쿠체로프 반응)

수은 산화물 염이 있는 상태에서 물이 아세틸렌 동족체에 작용하면 케톤이 생성됩니다.

CH3-C≡CH + H2O → CH3-CO-CH3

6. 마그네슘 및 유기아연 화합물의 도움으로 얻기

카르복실산 유도체가 일부 유기금속 화합물과 상호작용할 때 카르보닐기에 유기금속 화합물 한 분자를 첨가하는 것은 다음 반응식에 따라 진행됩니다.

생성된 화합물이 물의 영향을 받으면 물과 반응하여 케톤을 형성합니다.

산 아미드에 대한 두 분자의 유기 마그네슘 화합물과 물의 작용으로 3 차 알코올의 형성없이 케톤이 얻어집니다.

7. 산 염화물에 대한 유기 카드뮴 화합물의 작용

유기카드뮴 화합물은 마그네슘 또는 유기아연 화합물과 다르게 산 염화물과 상호 작용합니다.

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

유기 카드뮴 화합물은 케톤과 반응하지 않기 때문에 여기서는 3차 알코올을 얻을 수 없습니다.

케톤의 사용

산업계에서 케톤은 용매, 의약품 및 다양한 폴리머 제조에 사용됩니다. 가장 중요한 케톤은 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 시클로헥사논입니다.

생리작용

독성. 그들은 자극적이고 국소적인 효과가 있으며 피부, 특히 불포화 지방족에 침투합니다. 일부 물질은 발암성 및 돌연변이 유발 효과가 있습니다. 케톤의 할로겐 유도체는 점막에 심한 자극을 일으키고 피부에 닿으면 화상을 입습니다. 지환족 케톤은 마약성입니다.

케톤은 살아있는 유기체의 물질 대사에 중요한 역할을 합니다. 따라서 ubiquinone은 조직 호흡의 산화 환원 반응에 관여합니다. 케톤 그룹을 포함하는 화합물에는 몇 가지 중요한 단당류(과당 등), 테르펜(멘톤, 카르본), 에센셜 오일 성분(캠퍼, 자스몬), 천연 염료(인디고, 알리자린, 플라본), 스테로이드 호르몬(코르티손, 프로게스테론), 사향(무스콘), 항생제 테트라사이클린이 포함됩니다.

광합성 과정에서 1,5-diphosphate-D-erythropentulose(phosphorylated ketopentose)는 촉매입니다. 아세토아세트산은 Krebbs 회로의 중간체입니다.

인간의 소변과 혈액에 케톤이 존재하면 저혈당증, 다양한 대사 장애 또는 케톤산증을 나타냅니다.