Aldegidlar va ketonlarning tuzilishi

Aldegidlar- molekulalarida mavjud bo'lgan organik moddalar karbonil guruhi:

vodorod atomi va uglevodorod radikali bilan bog'langan. Aldegidlarning umumiy formulasi:

Eng oddiy aldegidda uglevodorod radikalining rolini boshqa vodorod atomi bajaradi:

Formaldegid

Vodorod atomiga biriktirilgan karbonil guruhi ko'pincha deyiladi aldegid:

Ketonlar - molekulalarida karbonil guruhi ikkita uglevodorod radikali bilan bog'langan organik moddalar. Shubhasiz, ketonlarning umumiy formulasi:

Ketonlarning karbonil guruhi deyiladi keto guruhi.

Eng oddiy keton - asetonda karbonil guruhi ikkita metil radikaliga bog'langan:

Aldegid va ketonlarning nomenklaturasi va izomeriyasi

Aldegid guruhi bilan bog'langan uglevodorod radikalining tuzilishiga qarab, mavjud to'yingan, to'yinmagan, aromatik, geterotsiklik va boshqa aldegidlar:

IUPAC nomenklaturasiga muvofiq, to'yingan aldegidlarning nomlari qo'shimcha yordamida molekuladagi bir xil miqdordagi uglerod atomlari bo'lgan alkan nomidan hosil bo'ladi. -al. Masalan:

raqamlash asosiy zanjirning uglerod atomlari aldegid guruhining uglerod atomidan boshlanadi. Shuning uchun aldegid guruhi har doim birinchi uglerod atomida joylashgan bo'lib, uning o'rnini ko'rsatish shart emas.

Tizimli nomenklatura bilan bir qatorda keng qo'llaniladigan aldegidlarning ahamiyatsiz nomlari ham qo'llaniladi. Bu nomlar odatda aldegidlarga mos keladigan karboksilik kislotalarning nomlaridan olingan.

Sarlavha uchun ketonlar sistematik nomenklaturaga ko'ra keto guruhi qo'shimchasi bilan belgilanadi -U va karbonil guruhining uglerod atomining sonini ko'rsatadigan raqam (raqamlash keto guruhiga eng yaqin zanjirning oxiridan boshlanishi kerak).

Masalan:

Uchun aldegidlar faqat bitta turdagi strukturaviy izomeriya xarakterlidir - uglerod skeletining izomeriyasi, butanal bilan mumkin bo'lgan va uchun ketonlar- shuningdek karbonil pozitsiyasi izomeriyasi. Bundan tashqari, ular ham xarakterlanadi sinflararo izomeriya(propanal va propanon).

Aldegidlar va ketonlarning fizik xossalari

Aldegid yoki keton molekulasida kislorod atomining uglerod atomiga nisbatan kattaroq elektr manfiyligi tufayli bog‘lanish C=O juda qutblangan p-bog'ning elektron zichligi kislorodga siljishi tufayli:

Aldegidlar va ketonlar kislorod atomida ortiqcha elektron zichligi bo'lgan qutbli moddalar. Aldegidlar va ketonlar (formaldegid, asetaldegid, aseton) qatorining quyi a'zolari suvda cheksiz eriydi. Ularning qaynash nuqtalari tegishli spirtlarnikidan past. Buning sababi, aldegid va ketonlarning molekulalarida, spirtlardan farqli o'laroq, harakatlanuvchi vodorod atomlari mavjud emas va ular vodorod bog'lari tufayli assotsiatsiyalar hosil qilmaydi.

Pastki aldegidlar o'tkir hidga ega; zanjirda to'rtdan oltitagacha uglerod atomlarini o'z ichiga olgan aldegidlar yoqimsiz hidga ega; yuqori aldegidlar va ketonlar gulli hidlarga ega va parfyumeriyada ishlatiladi.

Molekulada aldegid guruhining mavjudligi aldegidlarning xarakterli xususiyatlarini aniqlaydi.

tiklanish reaktsiyalari.

1. Vodorod qo'shilishi Aldegid molekulalari karbonil guruhidagi qo'sh bog'lanishda sodir bo'ladi:

Aldegidlarni gidrogenlash mahsuloti birlamchi spirtlar, ketonlar ikkilamchi spirtlardir.

Demak, atsetaldegid nikel katalizatorida gidrogenlanganda etil spirti, aseton gidrogenlanganda propanol-2 hosil bo'ladi.

2. Aldegidlarni gidrogenlash- qaytarilish reaktsiyasi, unda karbonil guruhiga kiruvchi uglerod atomining oksidlanish darajasi pasayadi.

Oksidlanish reaksiyalari.

Aldegidlar nafaqat qaytarilishi, balki oksidlanishi ham mumkin. Oksidlanganda aldegidlar karboksilik kislotalarni hosil qiladi. Sxematik ravishda bu jarayonni quyidagicha ifodalash mumkin:

1. Atmosfera kislorodi bilan oksidlanish. Masalan, propion kislotasi propionaldegiddan (propanal) hosil bo'ladi:

2. Kuchsiz oksidlovchi moddalar bilan oksidlanish(kumush oksidining ammiak eritmasi). Soddalashtirilgan shaklda bu jarayonni reaksiya tenglamasi bilan ifodalash mumkin:

Masalan:

Aniqroq aytganda, bu jarayon tenglamalar bilan aks ettirilgan:

Agar reaksiya olib boriladigan idishning yuzasi ilgari yog'sizlantirilgan bo'lsa, reaktsiya paytida hosil bo'lgan kumush uni hatto nozik bir plyonka bilan qoplaydi. Shuning uchun bu reaksiya “kumush oyna” reaksiyasi deb ataladi. U nometall, kumush bezaklar va Rojdestvo bezaklarini tayyorlash uchun keng qo'llaniladi.

3. Yangi cho'kma qilingan mis (II) gidroksid bilan oksidlanish. Aldegidni oksidlovchi Cu 2+ Cu+ ga qaytariladi. Reaksiya jarayonida hosil bo'lgan mis (I) gidroksid CuOH darhol qizil mis (I) oksidi va suvga parchalanadi.

Bu reaktsiya reaktsiya kabi kumush oyna”, aldegidlarni aniqlash uchun ishlatiladi.

Ketonlar atmosfera kislorodi yoki kumush oksidning ammiak eritmasi kabi zaif oksidlovchi vosita bilan oksidlanmaydi.

Aldegidlar va kislotalarning kimyoviy xossalari - referat

Aldegidlarning alohida vakillari va ularning ma'nosi

Formaldegid(metanal, formik aldegid HCHO) o'tkir hidli va qaynash nuqtasi -21 ° C bo'lgan rangsiz gaz, biz suvda osongina eriydi. Formaldegid zaharli! Formaldegidning suvdagi eritmasi (40%) formalin deb ataladi va formaldegid va sirka bilan zararsizlantirish uchun ishlatiladi. Qishloq xo'jaligida formalin urug'lik uchun, charm sanoatida - terini qayta ishlash uchun ishlatiladi. Formaldegid ishlab chiqarish uchun ishlatiladi urotropin- dorivor modda. Ba'zan briket shaklida siqilgan, urotropin yoqilg'i sifatida ishlatiladi (quruq spirt). Ko'p miqdorda formaldegid fenol-formaldegid smolalari va boshqa ba'zi moddalarni ishlab chiqarishda iste'mol qilinadi.

Sirka aldegidi(etanal, asetaldegid CH 3 CHO) - o'tkir, yoqimsiz hid va qaynash nuqtasi 21 ° C bo'lgan suyuqlik, biz suvda yaxshi eriydi. Sirka kislotasi va boshqa bir qator moddalar sanoat miqyosida atsetaldegiddan olinadi, u turli plastmassa va asetat tolalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Sirka aldegidi zaharli hisoblanadi!

Atomlar guruhi -

chaqirdi karboksil guruhi, yoki karboksil.

Molekulasida bitta karboksil guruhi bo'lgan organik kislotalar monobazik.

Ushbu kislotalarning umumiy formulasi RCOOH, masalan:

Ikki karboksil guruhini o'z ichiga olgan karboksilik kislotalar deyiladi ikki asosli. Bularga, masalan, oksalat va süksin kislotalari kiradi:

Shuningdek bor ko'p asosli ikkidan ortiq karboksil guruhini o'z ichiga olgan karboksilik kislotalar. Bularga, masalan, uch asosli limon kislotasi kiradi:

Uglevodorod radikalining tabiatiga qarab, karboksilik kislotalar quyidagilarga bo'linadi marginal, to'yinmagan, aromatik.

cheklovchi, yoki to'yingan, karboksilik kislotalar, masalan, propanik (propion) kislotalar:

yoki bizga allaqachon tanish süksin kislotasi.

Shubhasiz, to'yingan karboksilik kislotalar uglevodorod radikalida p-bog'larni o'z ichiga olmaydi.

To'yinmagan karboksilik kislotalarning molekulalarida karboksil guruhi to'yinmagan, to'yinmagan uglevodorod radikali bilan bog'langan, masalan, akril (propen) molekulalarida.

CH 2 \u003d CH-COOH

yoki oleyk

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

va boshqa kislotalar.

Benzoik kislota formulasidan ko'rinib turibdiki, u aromatik, chunki u molekulada aromatik (benzol) halqani o'z ichiga oladi:

Karboksilik kislotaning nomi tegishli alkan (molekulasida bir xil miqdordagi uglerod atomlari bo'lgan alkan) nomidan qo'shimcha qo'shilishi bilan hosil bo'ladi. -ov— , tugashi -va men va so'zlar kislota. Uglerod atomlarini raqamlash karboksil guruhi bilan boshlanadi. Masalan:

Karboksil guruhlar soni nomda prefikslar bilan ko'rsatilgan di-, tri-, tetra-:

Ko'pgina kislotalar ham tarixan rivojlangan yoki ahamiyatsiz nomlarga ega.

Cheklovchi bir asosli karboksilik kislotalarning tarkibi umumiy formula bilan ifodalanadi C n H 2n O 2, yoki C n H 2n+1 COOH, yoki RCOOH.

Karboksilik kislotalarning fizik xossalari

Pastki kislotalar, ya'ni molekulasida to'rttagacha uglerod atomini o'z ichiga olgan nisbatan kichik molekulyar og'irlikdagi kislotalar xarakterli o'tkir hidli suyuqliklardir (masalan, sirka kislotasi hidi). 4 dan 9 gacha uglerod atomlarini o'z ichiga olgan kislotalar yoqimsiz hidli yopishqoq yog'li suyuqliklardir; molekulasida 9 dan ortiq uglerod atomlarini o'z ichiga olgan - suvda erimaydigan qattiq moddalar. Cheklangan bir asosli karboksilik kislotalarning qaynash nuqtalari molekuladagi uglerod atomlari sonining ko'payishi va shuning uchun nisbiy molekulyar og'irlikning oshishi bilan ortadi. Demak, chumoli kislotaning qaynash harorati 100,8 °C, sirka kislotasi - 118 °C, propion kislotasi - 141 °C.

Eng oddiy karboksilik kislota, formik HCOOH, kichik nisbiy molekulyar og'irlikka ega (M r (HCOOH) = 46), normal sharoitda qaynash nuqtasi 100,8 ° C bo'lgan suyuqlikdir. Shu bilan birga, butan (M r (C 4 H 10) \u003d 58) bir xil sharoitlarda gazsimon va -0,5 ° C qaynash nuqtasiga ega. Qaynash nuqtalari va nisbiy molekulyar og'irliklar o'rtasidagi bu nomuvofiqlik bilan izohlanadi karboksilik kislotalarning dimerlarini hosil qilish unda ikkita kislota molekulasi ikkita bilan bog'langan vodorod aloqalari:

Vodorod aloqalarining paydo bo'lishi karboksilik kislota molekulalarining tuzilishini ko'rib chiqishda aniq bo'ladi.

To'yingan bir asosli karboksilik kislotalarning molekulalari atomlarning qutbli guruhini o'z ichiga oladi - karboksil

Va amalda qutbsiz uglevodorod radikali. Karboksil guruhi suv molekulalariga tortilib, ular bilan vodorod aloqalarini hosil qiladi:

Chumoli va sirka kislotalar suvda cheksiz eriydi. Shubhasiz, uglevodorod radikalidagi atomlar sonining ko'payishi bilan karboksilik kislotalarning eruvchanligi pasayadi.

Karboksilik kislotalarning kimyoviy xossalari

Kislotalar sinfiga (ham organik, ham noorganik) xos bo'lgan umumiy xususiyatlar vodorod va kislorod atomlari o'rtasida kuchli qutbli aloqani o'z ichiga olgan gidroksil guruhining molekulalarida mavjudligi bilan bog'liq. Keling, bu xususiyatlarni suvda eruvchan organik kislotalar misolida ko'rib chiqaylik.

1. Dissotsiatsiya kislota qoldig'ining vodorod kationlari va anionlari hosil bo'lishi bilan:

Aniqrog'i, bu jarayon undagi suv molekulalarining ishtirokini hisobga oladigan tenglama bilan tavsiflanadi:

Karboksilik kislotalarning dissotsilanish muvozanati chapga siljiydi; ularning katta qismi zaif elektrolitlardir. Biroq, masalan, sirka va chumoli kislotalarning nordon ta'mi kislotali qoldiqlarning vodorod kationlari va anionlariga ajralishi bilan bog'liq.

Shubhasiz, karboksilik kislotalarning molekulalarida "kislotali" vodorod, ya'ni karboksil guruhining vodorodi mavjudligi boshqa xarakterli xususiyatlarni ham aniqlaydi.

2. Metallar bilan o'zaro ta'siri vodorodgacha bo'lgan kuchlanishning elektrokimyoviy qatorida:

Shunday qilib, temir vodorodni sirka kislotasidan kamaytiradi:

3. Asosiy oksidlar bilan o'zaro ta'siri tuz va suv hosil bo'lishi bilan:

4. Metall gidroksidlar bilan o'zaro ta'siri tuz va suv hosil bo'lishi bilan (neytralizatsiya reaktsiyasi):

5. Kuchsiz kislotalarning tuzlari bilan o'zaro ta'siri ikkinchisining shakllanishi bilan. Shunday qilib, sirka kislotasi stearin kislotasini natriy stearatidan va karbonat kislotasini kaliy karbonatdan siqib chiqaradi:

6. Karboksilik kislotalarning spirtlar bilan o'zaro ta'siri esterlarning hosil bo'lishi bilan - esterifikatsiya reaktsiyasi (karboksilik kislotalarga xos bo'lgan eng muhim reaktsiyalardan biri):

Karboksilik kislotalarning spirtlar bilan o'zaro ta'siri vodorod kationlari tomonidan katalizlanadi.

Esterifikatsiya reaktsiyasi teskari. Muvozanat suvsizlantiruvchi moddalar ishtirokida va ester reaksiya aralashmasidan chiqarilganda ester hosil bo'lishi tomon siljiydi.

Ester gidroliz deb ataladigan teskari esterifikatsiya reaktsiyasida (esterning suv bilan reaksiyasi) kislota va spirt hosil bo'ladi:

Shubhasiz, ko'p atomli spirtlar, masalan, glitserin, karboksilik kislotalar bilan ham reaksiyaga kirishishi mumkin, ya'ni esterifikatsiya reaktsiyasiga kirishadi:

Barcha karboksilik kislotalar (formikdan tashqari) karboksil guruhi bilan birga molekulalarida uglevodorod qoldig'ini o'z ichiga oladi. Albatta, bu uglevodorod qoldig'ining tabiati bilan belgilanadigan kislotalarning xususiyatlariga ta'sir qilmasligi mumkin.

7. Bir nechta bog'lanish reaktsiyalari- ularga to'yinmagan karboksilik kislotalar kiradi. Masalan, vodorod qo'shilishi reaktsiyasi gidrogenlashdir. Radikalda bitta n-bog' bo'lgan kislota uchun tenglama umumiy shaklda yozilishi mumkin:

Shunday qilib, oleyk kislota vodorodlanganda to'yingan stearin kislotasi hosil bo'ladi:

To'yinmagan karboksilik kislotalar, boshqa to'yinmagan birikmalar kabi, qo'sh bog'ga galogenlarni qo'shadi. Masalan, akril kislota bromli suvni rangsizlantiradi:

8. Almashtirish reaksiyalari (galogenlar bilan)- to'yingan karboksilik kislotalar ularga kirishga qodir. Masalan, sirka kislotani xlor bilan reaksiyaga kiritish orqali kislotalarning turli xlor hosilalarini olish mumkin:

Karboksilik kislotalarning kimyoviy xossalari - kompendium

Karboksilik kislotalarning alohida vakillari va ularning ahamiyati

Formik (metan) kislota HCOOH- o'tkir hidli va qaynash nuqtasi 100,8 ° C bo'lgan suyuqlik, suvda yaxshi eriydi.

Chumoli kislota zaharli bo'lib, teriga tegsa, kuyishga olib keladi! Chumolilar chiqaradigan qichitqi suyuqlikda bu kislota mavjud.

Formik kislota dezinfektsiyalash xususiyatiga ega va shuning uchun oziq-ovqat, teri va farmatsevtika sanoatida va tibbiyotda qo'llanilishini topadi. To'qimachilik va qog'ozni bo'yashda ishlatiladi.

Sirka (etanik) kislota CH 3 COOH- har qanday nisbatda suv bilan aralashadigan xarakterli o'tkir hidli rangsiz suyuqlik. Sirka kislotasining suvli eritmalari sirka (3-5% eritma) va sirka mohiyati (70-80% eritma) nomi bilan sotuvga chiqariladi va oziq-ovqat sanoatida keng qo'llaniladi. Sirka kislotasi ko'plab organik moddalar uchun yaxshi erituvchi bo'lib, shuning uchun bo'yashda, teri sanoatida va bo'yoq va lak sanoatida qo'llaniladi. Bundan tashqari, sirka kislotasi ko'plab texnik muhim organik birikmalarni ishlab chiqarish uchun xom ashyo hisoblanadi: masalan, begona o'tlarga qarshi kurashda ishlatiladigan moddalar - gerbitsidlarni olish uchun ishlatiladi. Sirka kislotasi sharob sirkasining asosiy komponenti bo'lib, uning xarakterli hidi unga bog'liq. Bu etanolning oksidlanish mahsulotidir va sharob havoda saqlanganida undan hosil bo'ladi.

Eng yuqori chegaralangan monobazik kislotalarning eng muhim vakillari palmitik C 15 H 31 COOH va stearik C 17 H 35 COOH kislotalari. Pastki kislotalardan farqli o'laroq, bu moddalar qattiq, suvda yomon eriydi.

Biroq, ularning tuzlari - stearatlar va palmitatlar - juda yaxshi eriydi va detarjan ta'siriga ega, shuning uchun ularni sovun deb ham atashadi. Bu moddalar keng miqyosda ishlab chiqarilganligi aniq.

To'yinmagan yuqori karboksilik kislotalardan eng yuqori qiymat Unda bor oleyk kislotasi C 17 H 33 COOH yoki CH 3 - (CH 2) 7 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 COOH. Bu ta'mi va hidi bo'lmagan moyga o'xshash suyuqlikdir. Uning tuzlari texnologiyada keng qo'llaniladi.

Ikki asosli karboksilik kislotalarning eng oddiy vakili oksalat (etandioik) kislota HOOC-COOH, uning tuzlari otquloq va oxalis kabi ko'plab o'simliklarda mavjud. Oksalat kislotasi rangsiz kristall modda, suvda yaxshi eriydi. Metalllarni sayqallashda, yog'ochga ishlov berish va charm sanoatida qo'llaniladi.

Sinovdan o'tish uchun ma'lumotnoma materiallari:

Mendeleev jadvali

Eruvchanlik jadvali

Aldegidlar va ketonlar murojaat qiling karbonil organik birikmalar.

karbonil birikmalari molekulalarida guruh\u003e C \u003d O (karbonil yoki okso guruhi) mavjud bo'lgan organik moddalar deb ataladi.

Umumiy formula Karbonil birikmalari:

X o'rnini bosuvchi turiga qarab, bu birikmalar quyidagilarga bo'linadi:

 aldegidlar (X = H);

 ketonlar (X = R, R");

 karboksilik kislotalar (X = OH) va ularning hosilalari (X = OR, NH 2, NHR, Hal va boshqalar).

Aldegidlar va ketonlar- molekulada mavjudligi bilan tavsiflanadi karbonil guruhlar, yoki karbonil radikali, >C=O. Aldegidlarda bu radikalning uglerodi kamida bitta vodorod atomi bilan bog'lanadi, shuning uchun bir valentli radikal olinadi, bu ham deyiladi. aldegid guruhi. Ketonlarda karbonil guruhi ikkita uglevodorod radikali bilan bog'lanadi va u ham deyiladi keto guruhi yoki oxo guruhi.

Aldegidlarning gomologik qatori va ularning nomenklaturasi

Aldegidlar- molekulalarida karbonil guruhining uglerod atomi (karbonil uglerod) vodorod atomi bilan bog'langan organik birikmalar.

Umumiy formula: R–CH=O yoki

Funktsional guruh –CH=O aldegid deyiladi.

Aldegidlarni, shuningdek, vodorod atomining parafinli uglevodorodlarida aldegid guruhini almashtirish natijasida hosil bo'lgan moddalar, ya'ni metanning gomologik qatoridagi uglevodorodlarning bir o'rnini bosuvchi hosilalari sifatida ham ko'rib chiqish mumkin. Shuning uchun bu erda gomologiya va izomeriya to'yingan uglevodorodlarning boshqa bir o'rnini bosuvchi hosilalari bilan bir xil bo'ladi.

Aldegidlarning nomlari molekulasidagi uglerod atomlari soni bir xil bo'lgan kislotalarning ahamiyatsiz nomlaridan olingan. Shunday qilib, aldegidCH 3 -CHO deyiladi atsetaldegid yoki asetaldegid, CH 3 CH 2 -CHO - propionaldegid, CH 3 CH 2 CH 2 -CHO - normal butirik aldegid yoki butiraldegid,(CH 3) 2 CH-CHO - izobutirik aldegid, aldegidlarC 4 H 9 -CHO - valerik aldegidlar va hokazo.

Jeneva nomenklaturasiga ko'ra, aldegidlarning nomlari bir xil sonli uglerod atomlariga ega bo'lgan uglevodorodlarning nomlaridan kelib chiqadi, bunda qo'shimchalar qo'shiladi. uz bo'g'in al, Masalan metanal H-CHO, etanal CH 3 -CHO, 2 -metilpropanal CH 3 CH (CH 3) -CHO va boshqalar.

Ketonlarning gomologik qatori va ularning nomenklaturasi

Ketonlar- molekulalarida ikkita uglevodorod radikaliga bog'langan karbonil guruhi mavjud bo'lgan organik moddalar.

Umumiy formulalar: R 2 C=O, R–CO–R" yoki

Ketonlarning eng oddiyi CH 3 -CO-CH 3 tuzilishga ega va deyiladi dimetil keton yoki aseton. Asetondan vodorod atomlarini ketma-ket metil bilan almashtirish orqali gomologik qator hosil bo'lishi mumkin. Shunday qilib, asetonning quyidagi gomologi - metil etil keton CH 3 -CO-CH 2 -CH 3 tuzilishiga ega.

Jeneva nomenklaturasidagi ketonlarning nomlari, shuningdek, aldegidlarning nomlari bir xil sonli uglerod atomlariga ega boʻlgan uglevodorodlarning nomlaridan kelib chiqqan boʻlib, ularga qoʻshilish qoʻshilgan. uz bo'g'in U va oddiy uglerod zanjirining boshidan hisoblangan karbonil guruhining uglerod atomining joylashishini ko'rsatadigan raqamni qo'shish; aseton shunday deyiladi. propanon, dietil keton - pentanon - 3, metilizopropilketon - 2 - metilbutanon va hokazo

Bir molekulada uglerod atomlari soni bir xil bo'lgan aldegidlar va ketonlar bir-biriga izomerdir. To'yingan aldegidlar va ketonlarning gomologik qatori uchun umumiy formula: C n H 2 n HAQIDA.

Aldegid ketonlari molekulada bir xil karbonil guruhini o'z ichiga oladi, bu ko'plab umumiy tipik xususiyatlarni keltirib chiqaradi. Shu sababli, ikkala sinfdagi moddalarni olish usullarida ham, kimyoviy reaktsiyalarida ham umumiy jihatlar juda ko'p. Aldegidlarda karbonil guruhi bilan bog'langan vodorod atomining mavjudligi ushbu toifadagi moddalar va ketonlar o'rtasida bir qator farqlarni keltirib chiqaradi.

Misollar:

Aldegidlar va ketonlarning kimyoviy xossalari qutbga ega bo'lgan >C=O karbonil guruhining xususiyatlari bilan aniqlanadi - C va O atomlari orasidagi elektron zichligi notekis taqsimlanadi, ko'proq elektron manfiy O atomiga o'tadi.Natijada karbonil guruhi ortib borayotgan reaktivlikka ega bo'ladi. , bu turli xil qo'sh bog'lanish reaktsiyalarida o'zini namoyon qiladi. Barcha holatlarda ketonlar aldegidlarga qaraganda kamroq reaktivdir, xususan, ikkita organik R guruhi tomonidan yaratilgan sterik to'siqlar tufayli, formaldegid H 2 C=O reaktsiyalarda eng oson ishtirok etadi.

1. C=O qo‘sh bog‘lanishiga qo‘shilish. Spirtlar bilan o'zaro ta'sirlashganda aldegidlar hemiatsetallarni hosil qiladi - bir xil uglerod atomida ham alkoksi, ham gidroksi guruhlari bo'lgan birikmalar: >C(OH)OR. Keyin hemiatsetallar boshqa alkogol molekulasi bilan reaksiyaga kirishib, to'liq atsetallarni hosil qiladi - bir uglerod atomi bir vaqtning o'zida ikkita RO guruhiga ega bo'lgan birikmalar: >C (OR) 2. Reaksiya kislotalar va asoslar tomonidan katalizlanadi. Ketonlarda C=O dagi qo'sh bog'ga spirt qo'shilishi qiyin.

Xuddi shunday, aldegidlar va ketonlar gidroksian kislotasi HCN bilan reaksiyaga kirishib, gidroksinitrillarni hosil qiladi - bitta uglerod atomida OH va CN guruhini o'z ichiga olgan birikmalar: >C (OH) C  N. Reaktsiya uglerod zanjirini ko'paytirishga imkon berishi bilan ajralib turadi (yangi C-C aloqasi paydo bo'ladi).

Xuddi shunday (C=O qo‘sh bog‘ini ochish) ammiak va aminlar aldegidlar va ketonlar bilan reaksiyaga kirishadi, qo‘shilgan mahsulotlar beqaror bo‘lib, suv ajralib chiqishi va C=N qo‘sh bog‘ hosil bo‘lishi bilan kondensatsiyalanadi. Ammiak holatida iminlar olinadi, aminlardan esa Shiff asoslari deb ataladigan - >C=NR fragmentini o'z ichiga olgan birikmalar hosil bo'ladi. Formaldegidning ammiak bilan o'zaro ta'siri mahsuloti biroz boshqacha - bu uchta oraliq molekulaning siklizatsiyasi natijasidir, natijada geksamin deb ataladigan dori sifatida tibbiyotda ishlatiladigan geksametilentetramin ramkali birikma hosil bo'ladi.

2. Kondensatsiya reaksiyalari. Aldegidlar va ketonlar uchun bir xil birikmaning ikkita molekulasi o'rtasida kondensatsiya bo'lishi mumkin. Aldegidlarning bunday kondensatsiyasi bilan molekulalardan birining qo'sh aloqasi ochiladi, aldol (aldegid spirti) deb ataladigan aldegid va OH guruhini o'z ichiga olgan birikma hosil bo'ladi. Olingan kondensatsiya mos ravishda aldol deb ataladi, bu reaktsiya asoslar tomonidan katalizlanadi. Hosil boʻlgan aldol yana kondensatsiyalanib, C=C qoʻsh bogʻ hosil qilishi va kondensatsiya suvini chiqarishi mumkin. Natijada to'yinmagan aldegid hosil bo'ladi. Bunday kondensatsiya to'yinmagan aldegidlar qatoridagi birinchi birikma nomidan keyin krotonik deb ataladi. Ketonlar aldol kondensatsiyasida ham qatnasha oladi va ikkinchi bosqich, krotonik kondensatsiya ular uchun qiyin. Aldol kondensatsiyasida turli aldegidlarning molekulalari, shuningdek, aldegid va keton birgalikda ishtirok etishi mumkin, barcha hollarda uglerod zanjiri cho'zilgan. Oxirgi bosqichda olingan krotonaldegid (4A-rasm) aldegidlarning barcha xossalariga ega bo'lib, undan olingan atsetaldegidning keyingi qismi bilan o'zaro ta'sirlashganda aldol va krotonik kondensatsiyada yanada ishtirok etishi mumkin. Shu tariqa uglevodorod zanjirini uzaytirish, bitta va qo‘sh bog‘lar almashinadigan birikmalarni olish mumkin: –CH=CH–CH=CH–.

Aldegidlar va ketonlarning fenollar bilan kondensatsiyasi karbonil O atomini (suv shaklida) olib tashlash bilan sodir bo'ladi va metilen guruhi CH 2 yoki almashtirilgan metilen guruhi (CHR yoki CR2) ikkita fenol molekulasi orasiga kiritiladi. Bu reaksiya fenol-formaldegid smolalarini olish uchun eng keng tarqalgan.

3. Polimerlanish karbonil birikmalari C=O qoʻsh bogʻlanishning ochilishi bilan davom etadi va asosan aldegidlarga xosdir. Formaldegidning suvli eritmalari vakuumda bug'langanda, tsiklik birikmalar (asosan trioksimetilen) va kichik zanjir uzunligi n = 8-12 (paraformlar) bo'lgan chiziqli mahsulotlar aralashmasi hosil bo'ladi. Tsiklik mahsulotning polimerizatsiyasi natijasida mashina va asbobsozlikda konstruktiv material sifatida ishlatiladigan yuqori mustahkamlik va yaxshi elektr izolyatsiyalash xususiyatlariga ega bo'lgan poliformaldegid ishlab chiqariladi.

4. Qayta tiklanish va oksidlanish. Aldegidlar va ketonlar, xuddi spirtlar va karboksilik kislotalar orasidagi oraliq birikmalardir: qaytarilish spirtga, oksidlanish esa karboksilik kislotalarga olib keladi. H 2 (Pt yoki Ni katalizatori ishtirokida) yoki boshqa qaytaruvchi reagentlar, masalan, LiAlH 4 ta'sirida aldegidlar qaytarilib, birlamchi spirtlarni, ketonlar esa ikkilamchi spirtlarni hosil qiladi.

Aldegidlarning karboksilik kislotalarga oksidlanishi O 2 ishtirokida yoki kuchsiz oksidlovchi moddalar, masalan, kumush gidroksidning ammiak eritmasi ta'sirida juda oson kechadi. Ushbu ajoyib reaktsiya reaktsiya moslamasining ichki yuzasida kumush oynaning shakllanishi bilan birga keladi (ko'pincha oddiy probirka), u aldegid guruhini sifatli aniqlash uchun ishlatiladi. Aldegidlardan farqli o'laroq, ketonlar oksidlanishga ko'proq chidamli; ular kuchli oksidlovchi moddalar, masalan, KMnO 4 ishtirokida qizdirilganda, qisqargan (asl keton bilan solishtirganda) uglevodorod zanjiriga ega bo'lgan karboksilik kislotalarning aralashmalari hosil bo'ladi.

Aldegidlarning spirtlar va kislotalar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallashining qo'shimcha tasdig'i reaktsiya bo'lib, buning natijasida ikkita aldegid molekulasidan spirt va karboksilik kislota olinadi, ya'ni. bir aldegid molekulasi oksidlanadi, ikkinchisi esa qaytariladi. Ba'zi hollarda hosil bo'lgan ikkita birikma - spirt va karboksilik kislota yana bir-biri bilan reaksiyaga kirishib, efir hosil qiladi.

Aldegidlar va ketonlarni olish.

Eng universal usul spirtlarni oksidlashdir, aldegidlar birlamchi spirtlardan, ketonlar esa ikkilamchi spirtlardan hosil bo'ladi. Bu reaksiyalarga qarama-qarshi bo'lgan reaktsiyalardir. Agar faol reagent (qaytaruvchi o'rniga oksidlovchi) va katalizator o'zgartirilsa, reaktsiya teskari bo'ladi; spirtlarni oksidlashda mis katalizatori samarali.

Sanoatda atsetaldegid etilen oksidlanishi natijasida hosil bo'ladi, oraliq bosqichda spirt hosil bo'ladi, unda OH guruhi qo'sh aloqaga (vinil spirti) "qo'shni" bo'lib, bunday spirtlar beqaror va darhol karbonil birikmalariga izomerlanadi. Yana bir usul - asetilenning katalitik hidratsiyasi, oraliq birikma vinil spirtidir. Agar siz asetilen o'rniga metil asetilenni olsangiz, aseton olasiz. Aseton ishlab chiqarishning sanoat usuli - kumenning oksidlanishi. Asetofenon kabi aromatik ketonlar aromatik yadroga asetil guruhining katalitik qo'shilishi natijasida hosil bo'ladi.

Aldegidlar va ketonlardan foydalanish.

Formaldegid H 2 C=O (uning suvdagi eritmasi formalin deb ataladi) terini koʻnlashtiruvchi vosita va biologik preparatlar uchun konservant sifatida ishlatiladi.

Aseton (CH 3) 2 C=O - laklar va emallar uchun keng qo'llaniladigan ekstraktor va erituvchi.

Aromatik keton benzofenon (C 6 H 5) 2 C=O geranium hidli, parfyumeriya kompozitsiyalarida va sovunni aromatizatsiya qilish uchun ishlatiladi.

Aldegidlarning bir qismi dastlab tarkibda topilgan efir moylari o'simliklar, keyinchalik sun'iy sintez qilingan.

Alifatik aldegid CH 3 (CH 2) 7 C (H) \u003d O (arzimas nomi - pelargonik aldegid) tsitrus o'simliklarining efir moylarida uchraydi, apelsin hidiga ega, u oziq-ovqat aromati sifatida ishlatiladi.

Aromatik aldegid vanillin tropik vanil o'simlikining mevalarida uchraydi, hozir sintetik vanillin ko'proq ishlatiladi - qandolatchilikda taniqli xushbo'y qo'shimcha.

VANILLIN

Benzaldegid C 6 H 5 C (H) \u003d O achchiq bodom hidi bilan bodom yog'ida va evkalipt efir moyida mavjud. Sintetik benzaldegid oziq-ovqat xushbo'y hidlari va parfyumeriya kompozitsiyalarida qo'llaniladi.

Benzofenon (C 6 H 5) 2 C=O va uning hosilalari UV nurlarini o'zlashtirishga qodir, bu ularning kremlar va quyoshdan kuyish losonlarida ishlatilishini aniqladi, bundan tashqari, ba'zi benzofenon hosilalari mikroblarga qarshi faollikka ega va konservant sifatida ishlatiladi. Benzofenon geraniumning yoqimli hidiga ega va shuning uchun u parfyumeriya kompozitsiyalarida va sovunlarni xushbo'ylash uchun ishlatiladi.

Aldegidlar va ketonlarning turli o'zgarishlarda ishtirok etish qobiliyati ularning turli xil organik moddalar: spirtlar, karboksilik kislotalar va ularning angidridlari, dorilar (urotropin), polimer mahsulotlari (fenol-formaldegid smolalari, poliformaldegid) sintezi uchun boshlang'ich birikmalar sifatida asosiy ishlatilishini aniqladi. turli xil xushbo'y moddalar (benzaldegid asosida) va bo'yoqlar ishlab chiqarishda.

Manbalar: Nesmeyanov A.N., Nesmeyanov N.A. Organik kimyoning boshlanishi.

Xususiyatlarning birinchi guruhi qo'shilish reaktsiyalaridir. Karbonil guruhida, uglerod va kislorod o'rtasida qo'sh bog'lanish mavjud bo'lib, siz eslaganingizdek, sigma va pi bog'idan iborat. Qo'shimcha reaktsiyalarda pi bog'i uziladi va ikkita sigma bog'i hosil bo'ladi, biri uglerod bilan, ikkinchisi kislorod bilan. Uglerod qisman musbat zaryadga, kislorod qisman manfiy zaryadga ega. Shuning uchun reaktivning manfiy zaryadlangan zarrasi anion uglerodga, molekulaning musbat zaryadlangan qismi esa kislorodga biriktiriladi.

Birinchidan mulkni gidrogenlash, vodorod qo'shilishi.

Reaksiya qizdirilganda sodir bo'ladi. Sizga allaqachon ma'lum bo'lgan gidrogenatsiya katalizatori, nikel ishlatiladi. Birlamchi spirtlar aldegidlardan, ikkilamchi spirtlar ketonlardan olinadi.

Ikkilamchi spirtlarda gidroksoguruh ikkilamchi uglerod atomi bilan bog'lanadi.

Ikkinchi mulk hidratsiyasi, suv qo'shilishi. Bu reaksiya faqat formaldegid va asetaldegid uchun mumkin. Ketonlar suv bilan umuman reaksiyaga kirishmaydi.

Barcha qo'shilish reaktsiyalari plyus minusga va minus plyusga tushadigan tarzda boradi.

Spirtli ichimliklar haqidagi videodan eslaganingizdek, bitta atomda ikkita gidrokso guruhining mavjudligi deyarli mumkin bo'lmagan holat, bunday moddalar juda beqaror. Xususan, bu ikki holat formaldegidgidrat va atsetaldegid bo'lishi mumkin, garchi ular faqat eritmada mavjud bo'lsa.

Reaktsiyalarning o'zini bilish shart emas. Ehtimol, imtihondagi savol haqiqat bayonoti kabi ko'rinishi mumkin, masalan, ular suv bilan reaksiyaga kirishadi va moddalar sanab o'tilgan. Ularning ro'yxati metanal yoki etanal bo'lishi mumkin.

Uchinchi gidrosiyan kislotasining xossa qo'shilishi.

Yana plyus minusga, minus esa plyusga o'tadi. Gidroksinitril deb ataladigan moddalar olinadi. Shunga qaramay, reaktsiyaning o'zi keng tarqalgan emas, lekin bu xususiyat haqida bilishingiz kerak.

To'rtinchi spirtlarning mulkiy qo'shilishi.

Bu erda yana reaktsiya tenglamasini yoddan bilish shart emas, faqat bunday o'zaro ta'sir qilish mumkinligini tushunishingiz kerak.

Odatdagidek, karbonil guruhiga qo'shilish reaktsiyalarida, ortiqcha - minus va minus - ortiqcha.

Beshinchisi natriy gidrosulfit bilan xossa reaktsiyasi.

Va yana reaktsiya juda murakkab, uni o'rganish dargumon, lekin bu aldegidlar uchun sifatli reaktsiyalardan biridir, chunki natijada natriy tuzi cho'kadi. Ya'ni, aslida siz aldegidlar natriy gidrosulfit bilan reaksiyaga kirishishini bilishingiz kerak, bu etarli bo'ladi.

Bu reaktsiyalarning birinchi guruhini yakunlaydi. Ikkinchi guruhga polimerlanish va polikondensatsiya reaksiyalari kiradi.

2. Aldegidlarning polimerlanishi va polikondensatsiyasi

Siz polimerizatsiya bilan tanishsiz: polietilen, butadien va izopren kauchuklari, polivinilxlorid ko'plab molekulalarni (monomerlarni) bitta katta, bitta polimer zanjiriga birlashtirish mahsulotidir. Ya'ni, bitta mahsulot olinadi. Polikondensatsiya jarayonida xuddi shunday narsa sodir bo'ladi, lekin polimerdan tashqari, past molekulyar og'irlikdagi mahsulotlar, masalan, suv ham olinadi. Ya'ni, ikkita mahsulot mavjud.

Shunday qilib, oltinchi xossa polimerizatsiyasi. Ketonlar bu reaksiyalarga kirmaydi, faqat formaldegidning polimerlanishi sanoat ahamiyatiga ega.

Pi bog'i uziladi va qo'shni monomerlar bilan ikkita sigma bog'i hosil bo'ladi. Bu paraform deb ham ataladigan poliformaldegid chiqadi. Ehtimol, imtihondagi savol shunday bo'lishi mumkin: moddalar polimerizatsiya reaktsiyasiga kiradi. Va moddalar ro'yxati berilgan, ular orasida formaldegid bo'lishi mumkin.

Ettinchi xususiyat - polikondensatsiya. Yana bir bor: polikondensatsiya jarayonida polimerga qo'shimcha ravishda past molekulyar birikma ham olinadi, masalan, suv. Formaldegid fenol bilan bunday reaksiyaga kiradi. Aniqlik uchun birinchi navbatda ikkita fenol molekulasi bilan tenglamani yozamiz.

Natijada, bunday dimer olinadi va suv molekulasi bo'linadi. Endi reaksiya tenglamasini umumiy shaklda yozamiz.

Polikondensatsiya mahsuloti fenol-formaldegid smolasidir. U yopishtiruvchi va laklardan plastmassa va zarrachalar taxtasi komponentlariga qadar keng ko'lamli ilovalarga ega.

Endi uchinchi guruh xossalari oksidlanish reaktsiyalari.

3. Aldegidlar va ketonlarning oksidlanishi

Sakkizinchi umumiy ro'yxatdagi reaktsiya kumush oksidning ammiak eritmasi bilan aldegid guruhining oksidlanishiga sifatli reaktsiyadir. Kumush oyna reaktsiyasi. Men darhol aytamanki, ketonlar bu reaktsiyaga kirmaydi, faqat aldegidlar.

Aldegid guruhi karboksil, kislotali guruhga oksidlanadi, ammo asos bo'lgan ammiak ishtirokida darhol neytrallanish reaktsiyasi sodir bo'ladi va ammoniy asetat tuzi olinadi. Kumush cho'kadi, trubaning ichki qismini qoplaydi va oynaga o'xshash sirt hosil qiladi. Bu reaktsiya imtihonda har doim sodir bo'ladi.

Aytgancha, xuddi shunday reaktsiya aldegid guruhiga ega bo'lgan boshqa moddalar uchun, masalan, formik kislota va uning tuzlari, shuningdek, glyukoza uchun sifatli.

to'qqizinchi reaksiya yangi cho'kma mis gidroksid ikki bilan aldegid guruhi oksidlanish uchun ham sifatli hisoblanadi. Bu erda ham shuni ta'kidlaymanki, ketonlar bu reaktsiyaga kirmaydi.

Vizual ravishda, avval sariq cho'kma hosil bo'lishi kuzatiladi, keyin u qizil rangga aylanadi. Ba'zi darsliklarda mis gidroksidi birinchi marta yolg'iz hosil bo'lganligi haqida ma'lumot mavjud sariq, keyinchalik u faqat qizil mis oksidi va suvga parchalanadi. Shunday qilib, so'nggi ma'lumotlarga ko'ra, bu to'g'ri emas, yog'ingarchilik jarayonida mis oksidi zarralarining hajmi o'zgaradi, ular oxir-oqibat qizil rangga bo'yalgan o'lchamlarga etadi. Aldegid tegishli karboksilik kislotaga oksidlanadi. Reaktsiya imtihonda juda tez-tez sodir bo'ladi.

O'ninchi reaktsiya - qizdirilganda aldegidlarning kaliy permanganatning kislotali eritmasi bilan oksidlanishi.

Eritmaning rangi o'zgarishi sodir bo'ladi. Aldegid guruhi karboksil guruhigacha oksidlanadi, ya'ni aldegid mos keladigan kislotagacha oksidlanadi. Ketonlar uchun bu reaktsiya amaliy ma'noga ega emas, chunki molekula yo'q qilinadi va natijada mahsulotlar aralashmasi paydo bo'ladi.

Shuni ta'kidlash kerakki, formik aldegid, formaldegid karbonat angidridga oksidlanadi, chunki tegishli chumoli kislotaning o'zi kuchli oksidlovchi moddalarga chidamli emas.

Natijada, uglerod oksidlanish darajasi 0 dan +4 oksidlanish darajasiga o'tadi. Sizga shuni eslatib o'tamanki, metanol, qoida tariqasida, bunday sharoitlarda ham aldegid, ham kislota bosqichini o'tkazib yuborib, maksimal darajada CO 2 ga oksidlanadi. Bu xususiyatni eslab qolish kerak.

O'n birinchi reaksiya yonishi, to'liq oksidlanish. Aldegidlar ham, ketonlar ham karbonat angidrid va suvga yonadi.

Reaksiya tenglamasini umumiy shaklda yozamiz.

Massaning saqlanish qonuniga ko'ra, o'ng tomonda qancha atom bo'lsa, chap tomonda ham shuncha atom bo'lishi kerak. Chunki aslida kimyoviy reaksiyalar atomlar hech qaerga ketmaydi, lekin ular orasidagi bog'lanish tartibi shunchaki o'zgaradi. Shunday qilib, karbonil birikmasi molekulasida uglerod atomlari qancha bo'lsa, shuncha ko'p karbonat angidrid molekulalari bo'ladi, chunki molekulada bitta uglerod atomi mavjud. Bu n CO 2 molekulalari. Suv molekulalari vodorod atomlarining yarmiga teng bo'ladi, ya'ni 2n / 2, bu faqat n ni anglatadi.

Chapda va o'ngda bir xil miqdordagi kislorod atomlari mavjud. O'ng tomonda karbonat angidriddan 2n tasi bor, chunki har bir molekulada ikkita kislorod atomi, shuningdek, n ​​ta suv bor, jami 3n. Chap tomonda bir xil miqdordagi kislorod atomlari mavjud 3n, lekin atomlardan biri aldegid molekulasida, ya'ni molekulyar kislorodga to'g'ri keladigan atomlar sonini olish uchun uni jamidan ayirish kerak. Ma’lum bo‘lishicha, 3n-1 atom molekulyar kislorodni o‘z ichiga oladi, ya’ni molekulalar 2 marta kam, chunki bir molekulada 2 ta atom bo‘ladi. Ya'ni (3n-1)/2 kislorod molekulalari.

Shunday qilib, biz umumiy shaklda karbonil birikmalarining yonish tenglamasini tuzdik.

Va nihoyat, o'n ikkinchi alfa uglerod atomida halogenlanishning o'rnini bosish reaktsiyalari bilan bog'liq xususiyat. Aldegid molekulasining tuzilishiga yana bir bor murojaat qilaylik. Kislorod elektron zichligini o'ziga tortadi va uglerodda qisman musbat zaryad hosil qiladi. Metil guruhi bu musbat zaryadni sigma bogʻlanish zanjiri boʻylab elektronlarni vodoroddan unga oʻtkazish orqali qoplashga harakat qiladi. Uglerod-vodorod aloqasi qutbliroq bo'ladi va vodorod reagent bilan hujum qilganda osonroq uziladi. Bu ta'sir faqat alfa uglerod atomi, ya'ni uglevodorod radikalining uzunligidan qat'iy nazar aldegid guruhidan keyingi atom uchun kuzatiladi.

Shunday qilib, masalan, 2-xloroasetaldegidni olish mumkin. Vodorod atomlarini trikloroetanga keyingi almashtirish mumkin.

Aldegidlar- molekulalarida karbonil guruhi bo'lgan organik moddalar C=O, vodorod atomi va uglevodorod radikali bilan bog'langan.
Aldegidlarning umumiy formulasi:

Eng oddiy aldegid, formaldegidda uglevodorod radikalining rolini boshqa vodorod atomi bajaradi:

Vodorod atomiga biriktirilgan karbonil guruhi ko'pincha deyiladi aldegid:

Ketonlar- molekulalarida karbonil guruhi ikkita uglevodorod radikali bilan bog'langan organik moddalar. Shubhasiz, ketonlarning umumiy formulasi:

Ketonlarning karbonil guruhi deyiladi keto guruhi.
Eng oddiy keton - asetonda karbonil guruhi ikkita metil radikaliga bog'langan:

Aldegid va ketonlarning nomenklaturasi va izomeriyasi

Aldegid guruhi bilan bog'langan uglevodorod radikalining tuzilishiga qarab, cheklovchi, to'yinmagan, aromatik, geterotsiklik va boshqa aldegidlar ajralib turadi:

IUPAC nomenklaturasiga ko'ra, to'yingan aldegidlarning nomlari qo'shimchasi yordamida molekulasida bir xil miqdordagi uglerod atomlari bo'lgan alkan nomidan hosil bo'ladi. -al. Masalan:

Asosiy zanjirning uglerod atomlarini raqamlash aldegid guruhining uglerod atomidan boshlanadi. Shuning uchun aldegid guruhi har doim birinchi uglerod atomida joylashgan bo'lib, uning o'rnini ko'rsatish shart emas.

Tizimli nomenklatura bilan bir qatorda keng qo'llaniladigan aldegidlarning ahamiyatsiz nomlari ham qo'llaniladi. Bu nomlar odatda aldegidlarga mos keladigan karboksilik kislotalarning nomlaridan olingan.

Tizimli nomenklatura bo'yicha ketonlarning nomi uchun keto guruhi qo'shimchasi bilan belgilanadi. -U va karbonil guruhining uglerod atomining sonini ko'rsatadigan raqam (raqamlash keto guruhiga eng yaqin zanjirning oxiridan boshlanishi kerak). Masalan:

Aldegidlar uchun strukturaviy izomerizmning faqat bitta turi xarakterlidir - butanaldan mumkin bo'lgan uglerod skeletining izomeriyasi, ketonlar uchun esa karbonil guruhining joylashuvi izomeriyasi ham. Bundan tashqari, ular sinflararo izomerizm (propanal va propanon) bilan ham ajralib turadi.

Aldegidlarning fizik xossalari

Aldegid yoki keton molekulasida kislorod atomining uglerod atomiga nisbatan kattaroq elektr manfiyligi tufayli bog‘lanish C=O elektron zichligi siljishi tufayli kuchli qutblangan π -kislorod bilan bog'lanish:

Aldegidlar va ketonlar kislorod atomida ortiqcha elektron zichligi bo'lgan qutbli moddalardir. Aldegidlar va ketonlar (formaldegid, asetaldegid, aseton) qatorining quyi a'zolari suvda cheksiz eriydi. Ularning qaynash nuqtalari tegishli spirtlarnikidan past. Buning sababi, aldegid va ketonlarning molekulalarida, spirtlardan farqli o'laroq, harakatlanuvchi vodorod atomlari mavjud emas va ular vodorod bog'lari tufayli assotsiatsiyalar hosil qilmaydi. Pastki aldegidlar o'tkir hidga ega; zanjirda to'rtdan oltitagacha uglerod atomlarini o'z ichiga olgan aldegidlar yoqimsiz hidga ega; yuqori aldegidlar va ketonlar gulli hidlarga ega va parfyumeriyada ishlatiladi .

Aldegidlar va ketonlarning kimyoviy xossalari

Molekulada aldegid guruhining mavjudligi aldegidlarning xarakterli xususiyatlarini aniqlaydi.

1. Qayta tiklash reaksiyalari.

Vodorodning aldegid molekulalariga qo'shilishi karbonil guruhidagi qo'sh bog'lanish orqali sodir bo'ladi. Aldegidlarni gidrogenlash mahsuloti birlamchi spirtlar, ketonlar ikkilamchi spirtlardir. Demak, atsetaldegid nikel katalizatorida gidrogenlanganda etil spirti, aseton gidrogenlanganda propanol-2 hosil bo'ladi.

Aldegidlarni gidrogenlash- qaytarilish reaktsiyasi, unda karbonil guruhiga kiruvchi uglerod atomining oksidlanish darajasi pasayadi.

2. Oksidlanish reaksiyalari. Aldegidlar nafaqat tiklanishga, balki tiklanishga ham qodir oksidlanish. Oksidlanganda aldegidlar karboksilik kislotalarni hosil qiladi.

Havoning kislorod oksidlanishi. Masalan, propion kislotasi propionaldegiddan (propanal) hosil bo'ladi:

Kuchsiz oksidlovchi moddalar bilan oksidlanish(kumush oksidining ammiak eritmasi).

Agar reaksiya olib boriladigan idishning yuzasi ilgari yog'sizlantirilgan bo'lsa, unda reaktsiya paytida hosil bo'lgan kumush uni nozik, tekis plyonka bilan qoplaydi. Bu ajoyib kumush oynaga aylanadi. Shuning uchun bu reaksiya “kumush oyna” reaksiyasi deb ataladi. U nometall, kumush bezaklar va Rojdestvo bezaklarini tayyorlash uchun keng qo'llaniladi.

3. Polimerlanish reaksiyasi:

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

Aldegidlar va ketonlarni olish

Aldegidlar va ketonlardan foydalanish

Formaldegid(metanal, formik aldegid) H 2 C=O:
a) fenol-formaldegid smolalarini olish;
b) karbamid-formaldegid (karbamid) smolalarini olish;
v) polioksimetilen polimerlari;
d) sintez dorilar(urotropin);
e) dezinfektsiyalovchi;
f) biologik preparatlarning konservanti (oqsilni katlama qobiliyati tufayli).

Sirka aldegidi(etanal, asetaldegid) CH 3 CH \u003d O:
a) sirka kislota ishlab chiqarish;
b) organik sintez.

Aseton CH 3 -CO-CH 3:
a) laklar, bo'yoqlar, tsellyuloza asetatlar uchun erituvchi;
b) turli organik moddalarni sintez qilish uchun xom ashyo.

Ketonlarning umumiy formulasi: R 1 -CO-R 2.

IUPAC nomenklaturasiga koʻra ketonlarning nomlari tegishli uglevodorodlar nomiga “he” qoʻshimchasini yoki C=O keto guruhi bilan bogʻlangan radikallar nomiga “keton” soʻzini qoʻshish orqali hosil boʻladi; ishtirokida katta guruh keto guruhi "oxo" prefiksi bilan belgilanadi. Masalan, CH 3 -CH 2 -CO-CH 2 -CH 2 -CH 3 birikmalari 3-geksanon yoki etil propil keton, birikmalar CH 3 -CO-CH 2 -CH 2 -COOH - 4-oksopentanoik kislota deyiladi. Ba'zi ketonlarning arzimas nomlari bor.

Boshqa karbonil birikmalar qatorida, karbonil guruhiga bevosita bog'langan aniq ikkita uglerod atomining ketonlarida mavjudligi ularni karboksilik kislotalar va ularning hosilalari, shuningdek, aldegidlardan ajratib turadi.

Tsiklik to'yinmagan diketonlarning maxsus sinfi xinonlardir.

Jismoniy xususiyatlar

Eng oddiy ketonlar suvda eriydigan rangsiz, uchuvchi suyuqliklardir. Ketonlar yoqimli hidga ega. Yuqori ketonlar qattiq, past eriydigan moddalardir. Gazsimon ketonlar yo'q, chunki ularning eng oddiyi (aseton) allaqachon suyuqlikdir. Ko'pchilik Kimyoviy xossalari, aldegidlarga xos bo'lgan, ketonlarda ham namoyon bo'ladi.

Keto-enol tautomerizmi

Tautomerizm - izomeriyaning bir turi bo'lib, unda strukturaviy izomerlar - tautomerlarning tez o'z-o'zidan qaytariladigan o'zaro konversiyasi mavjud. Tautomerlarning o'zaro konversiyalash jarayoni tautomerlanish deb ataladi.

Kamida bitta a-vodorod atomiga ega bo'lgan ketonlar keto-enol tautomerizatsiyasiga uchraydi.

Karbonil guruhiga nisbatan a-pozitsiyada vodorod atomiga ega bo'lgan okso birikmalar uchun tautomer shakllar o'rtasida muvozanat mavjud. Okso birikmalarining katta qismi uchun bu muvozanat keto shakliga qarab siljiydi. Keto shaklidan enol shakliga o'tish jarayoni enolizatsiya deb ataladi. Bu bunday ketonlarning C- yoki O-nukleofillar sifatida reaksiyaga kirishish qobiliyati uchun asosdir. Enol shaklining konsentratsiyasi ketonlarning tuzilishiga bog'liq va (%): 0,0025 (aseton), 2 (siklogeksanon), 80 (asetilaseton). Kislotalar va asoslar ishtirokida enolizatsiya tezligi ortadi.

Kimyoviy xossalari

Oksidlanish darajasiga ko'ra, ketonlar, aldegidlar kabi, spirtlar va kislotalar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi, bu ularning kimyoviy xossalarini ko'p jihatdan belgilaydi.
1. Ketonlar metall gidridlari bilan ikkilamchi spirtlarga qaytariladi, masalan, LiAlH 4 yoki NaBH 4 , vodorod (kat. Ni, Pd), izopropanol Al spirti ishtirokida (Meerwein-Ponndorf-Verley reaktsiyasi).

R 2 CO + 2H → R 2 CH(OH)

2. Ketonlarni natriy bilan yoki elektrokimyoviy (katodik qaytarilish) bilan qaytarganda pinakonlar hosil bo'ladi.

2R 2 CO + 2H → R 2 CH(OH)-CR 2 (OH)

3. Ketonlar amalgamlangan Zn va konsentrlangan HCl (Klemmensen reaksiyasi) yoki gidrazin bilan ishqoriy muhitda (Kijner-Volff reaksiyasi) oʻzaro taʼsirlashganda C=O guruhi CH 2 ga kamayadi.

4. Ketonlarning oksidlanishi

Aldegidlardan farqli o'laroq, ko'p ketonlar saqlash vaqtida kislorodga barqaror. a-metilen guruhini o'z ichiga olgan ketonlar, masalan, ko'proq energetik oksidlovchi moddalar bilan, SeO 2 dan 1,2-diketongacha oksidlanadi. KMnO 4 - karboksilik kislotalar aralashmasiga. Tsiklik ketonlar HNO 3 yoki KMnO 4 bilan o'zaro ta'sirlashganda, halqaning oksidlovchi bo'linishiga uchraydi, masalan, siklogeksanondan adipik kislota hosil bo'ladi. Chiziqli ketonlar peratsidlar taʼsirida efirlarga, sikliklari esa laktonlarga oksidlanadi (Bayer-Villiger reaksiyasi).

Agar, masalan, xrom aralashmasi (konsentrlangan sulfat kislota va to'yingan kaliy bixromat eritmasi aralashmasi) qizdirilganda oksidlovchi vosita sifatida ishlatilsa. Ketonlarning oksidlanishi har doim uglerod-uglerod aloqalarining uzilishi bilan birga keladi, natijada boshlang'ich ketonning tuzilishiga qarab, ozroq miqdordagi uglerod atomlari bo'lgan kislotalar va ketonlarning aralashmasi hosil bo'ladi. Oksidlanish quyidagi sxema bo'yicha davom etadi:

Avvalo, uglerod karbonil guruhiga nisbatan a-holatida oksidlanadi, qoida tariqasida, eng kam vodorodlanadi. Agar keton metil keton bo'lsa, u holda uning oksidlanish mahsulotlaridan biri bo'ladi karbonat angidrid. Qo'shni karbonil uglerodlar orasidagi bog'lanish osongina uziladi, natijada:

Ketonlarning karboksilik kislotalarga oksidlanishi uglerod skeletini bo'lmasdan sodir bo'lmaydi va aldegidlarning oksidlanishiga qaraganda qattiqroq sharoitlarni talab qiladi. Ketonlarning oksidlanishini o'rgangan A. N. Popov oksidlanish jarayonida assimetrik tuzilgan ketondan barcha mumkin bo'lgan to'rtta karboksilik kislota hosil bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi (Popov qoidasi):

Agar keton a-holatida uchinchi darajali uglerod atomini o'z ichiga olsa, u holda oksidlanish natijasida uchta karboksilik kislota va yangi keton hosil bo'ladi, ular shartlarga qarab, keyingi oksidlanishdan o'tishi yoki o'zgarishsiz qolishi mumkin:

5. Aldol va kreton kondensatsiyalari

Ketonlar Br 2, N-bromosuksinimid, SO 2 Cl 2 ta'sirida galogenlanganda disulfidlar bilan tiillanish natijasida a-H atomlarining o'rnini bosuvchi mahsulot hosil qiladi. Keton enolatlarining alkillanishi va asillanishi jarayonida ketonlarda a-H atomlarini almashtirish mahsulotlari yoki enollarning O-hosilalari hosil bo'ladi. Aldol va kreton kondensatsiyalari organik sintezda katta ahamiyatga ega, masalan:

Aldegidlar bilan kondensatsiyalanganda ketonlar asosan CH-kislotalar sifatida reaksiyaga kirishadi, masalan, ketonlar va CH 2 O dan asos ishtirokida a, b-to'yinmagan ketonlar olinadi:

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

Karbonil guruhining qutbliligi tufayli

ketonlar C-elektrofillar sifatida reaksiyaga kirishishi mumkin, masalan, karboksilik kislotalar hosilalari bilan kondensatsiyalanganda (Stobbe kondensatsiyasi, Darzan reaktsiyasi va boshqalar):

(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

a,b-to'yinmagan ketonlar, ayniqsa, nukleofil hujumga osonlik bilan duchor bo'ladi, lekin bu holda qo'sh bog'lanish hujumga uchraydi (Maykl reaktsiyasi), masalan:

6. Ylidlar bilan o'zaro ta'siri

P ilidlari (alkilidenfosforonlar) bilan o'zaro ta'sirlashganda ketonlar O atomini alkiliden guruhiga almashtiradi (Wittig reaktsiyasi):

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

7. Siklopentadien bilan ketonlar fulvenlar hosil qiladi, masalan:

8. Ketonlarni gidroksilamin bilan kondensatsiya qilganda ketoksimlar R 2 C = NOH, gidrazin bilan - gidrazonlar R 2 C = N-NH 2 va azinlar R 2 C = N-N = CR 2, birlamchi aminlar bilan - Shiff asoslari R 2 C olinadi. = NR " , ikkilamchi aminlar bilan - enaminlar.

9. Karbonil guruhidagi birikma

Ketonlar karbonil guruhiga suv, spirt, Na bisulfit, aminlar va boshqa nukleofillarni qo'shishga qodir, ammo bu reaktsiyalar aldegidlardagi kabi oson kechmaydi.

Spirtli eritmalarda keton va uning hemiketal o'rtasidagi muvozanat kuchli chapga siljiganligi sababli ketonlar va spirtlardan ketallarni olish qiyin:

RCOR" + R"OH ↔ RR"C(OH)OR"

Shu maqsadda ketonlarning ortoform kislotaning efirlari bilan reaksiyasidan foydalaniladi. Ketonlar C-nukleofillar bilan, masalan, litiy, rux yoki magniy birikmalari bilan, shuningdek, asoslar (Favorskiy reaktsiyasi) ishtirokida asetilenlar bilan o'zaro ta'sirlanib, uchinchi darajali spirtlarni hosil qiladi:

Asoslar mavjud bo'lganda, HCN ketonlarga qo'shilib, a-gidroksinitrillarni (siyanogidrinlar) beradi:

R 2 C \u003d O + HCN → R 2 C (OH) CN

Kislotalar bilan katalizlanganda ketonlar aromatik birikmalar bilan C-elektrofillar sifatida reaksiyaga kirishadi, masalan:

Ketonlarning olefinlarga gomolitik qo‘shilishi a-alkil o‘rnini bosuvchi ketonlarga, oksetanlarga fototsiklodlanishga olib keladi, masalan:

Ketonlarni olish

1. Spirtlarning oksidlanishi

Ketonlarni ikkilamchi spirtlarni oksidlash orqali olish mumkin. Laboratoriyalarda bu maqsadda keng tarqalgan oksidlovchi vosita xrom kislotasi bo'lib, ko'pincha "xrom aralashmasi" (kaliy yoki natriy bikromatning sulfat kislota bilan aralashmasi) shaklida qo'llaniladi. Ba'zan turli metallarning permanganatlari yoki marganets peroksid va sulfat kislota ham ishlatiladi.

2. Ikkilamchi spirtlarni degidrogenlash (degidrogenlash).

Spirt bug'ini mayda maydalangan, vodorod bilan qaytarilgan metall mis bilan isitiladigan quvurlar orqali o'tkazilsa, ikkilamchi spirtlar keton va vodorodga parchalanadi. Bu reaktsiya nikel, temir yoki sink borligida biroz yomonroq.

3. Bir asosli karboksilik kislotalardan

Ketonlarni bir asosli kislotalarning kaltsiy va bariy tuzlarini quruq distillash orqali olish mumkin. Formikdan tashqari barcha kislotalar uchun reaksiya quyidagicha davom etadi:

Ko'pincha kislotalarning o'zi emas, balki ularning hosilalari, masalan, kislota xloridlari tiklanadi:

CH 3 -CO-Cl + 2H → CH 3 -CHO + HCl

ya'ni ikkita bir xil radikal va kaltsiy karbonatli keton hosil bo'ladi.

Ikki kislotaning tuzlari aralashmasini olsak yoki aralash tuz, keyin oldingi reaktsiya bilan bir qatorda turli xil tuzlarning molekulalari o'rtasida ham reaktsiya sodir bo'ladi:

Tayyor tuzlarni quruq distillash o'rniga, kislota bug'larini kaltsiy yoki bariy karbonatlari, marganets oksidi sifatida ishlatiladigan katalizatorlar ustidan yuqori haroratda o'tkazishdan iborat bo'lgan kislotali ketonizatsiya reaktsiyasi deb ataladigan kontakt usuli ham qo'llaniladi. toriy oksidi, alyuminiy oksidi va boshqalar.

Bu yerda birinchi navbatda organik kislotalarning tuzlari hosil bo'ladi, ular keyinchalik parchalanadi, katalizator bo'lgan moddalarni qayta tiklaydi. Natijada, reaksiya, masalan, sirka kislotasi uchun quyidagi tenglama bo'yicha davom etadi:

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

4. Suvning digalidlarga ta'siri

Ketonlarni bir xil uglerod atomida ikkala halogen atomini o'z ichiga olgan suv dihaloid birikmalari bilan reaksiyaga kirishish orqali olish mumkin. Bunday holda, halogen atomlarining gidroksillarga almashinuvi va ikki gidroksil guruhi bir xil uglerod atomida bo'lgan ikki atomli spirtlar ishlab chiqarishni kutish mumkin, masalan:

Ammo bunday ikki atomli spirtlar normal sharoitda mavjud emas, ular suv molekulasini ajratib, ketonlarni hosil qiladi:

5. Suvning atsetilenli uglevodorodlarga ta’siri (Kucherov reaksiyasi)

Suv simob oksidi tuzlari ishtirokida asetilen gomologlariga ta'sir qilganda ketonlar olinadi:

CH 3 -C≡CH + H 2 O → CH 3 -CO-CH 3

6.Magniy va organozink birikmalari yordamida olish

Karboksilik kislota hosilalari ba'zi organometalik birikmalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, bir molekula organometall birikmaning karbonil guruhiga qo'shilishi quyidagi sxema bo'yicha amalga oshiriladi:

Agar hosil bo'lgan birikmalar suv ta'sirida bo'lsa, ular ketonlarni hosil qilish uchun u bilan reaksiyaga kirishadilar:

Organomagniy birikmasining ikkita molekulasi kislota amidiga, so'ngra suvga ta'sirida uchinchi darajali spirtlar hosil bo'lmasdan ketonlar olinadi:

7. Organokadmiy birikmalarining kislota xloridlarga ta'siri

Organokadmiy birikmalari kislota xloridlari bilan magniy yoki organozink birikmalariga qaraganda boshqacha ta'sir qiladi:

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

Organokadmiy birikmalari ketonlar bilan reaksiyaga kirishmagani uchun bu yerda uchinchi darajali spirtlarni olish mumkin emas.

Ketonlardan foydalanish

Sanoatda ketonlar erituvchi, farmatsevtika va turli polimerlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Eng muhim ketonlar aseton, metil etil keton va siklogeksanondir.

Fiziologik harakat

Toksik. Ular bezovta qiluvchi va mahalliy ta'sirga ega, teriga, ayniqsa yaxshi to'yinmagan alifatiklarga kiradi. Ba'zi moddalar kanserogen va mutagen ta'sirga ega. Ketonlarning halogen hosilalari shilliq pardalarning qattiq tirnash xususiyati va teri bilan aloqa qilishda kuyishlarga olib keladi. Alitsiklik ketonlar narkotik hisoblanadi.

Ketonlar tirik organizmlarda moddalar almashinuvida muhim rol o'ynaydi. Shunday qilib, ubiquinone to'qimalarning nafas olishining redoks reaktsiyalarida ishtirok etadi. Keton guruhini o'z ichiga olgan birikmalarga ba'zi muhim monosaxaridlar (fruktoza va boshqalar), terpenlar (menton, karvon), efir moylarining tarkibiy qismlari (kofur, yasmon), tabiiy bo'yoqlar (indigo, alizarin, flavonlar), steroid gormonlar (kortizon, progesteron) kiradi. , mushk (muskon), antibiotik tetratsiklin.

Fotosintez jarayonida 1,5-difosfat-D-eritropentuloza (fosforlangan ketopentoza) katalizator hisoblanadi. Asetoasetik kislota Krebbs siklining oraliq mahsulotidir.

Inson siydigi va qonida ketonlarning mavjudligi gipoglikemiya, turli metabolik kasalliklar yoki ketoatsidozni ko'rsatadi.