Žodis aldehidas buvo sugalvotas kaip lotyniško alkoholio dehydrogenatus – dehidrogenuoto alkoholio – santrumpa, populiariausias aldehidas yra formaldehidas, iš jo gaminamos dervos, sintetinami vaistai ir kaip konservantas. Aldehido formulė yra R-CHO, junginys, kuriame karbonilo grupė yra sujungta su vandeniliu ir radikalu.

Žodis ketonas kilęs iš žodžio acetonas, jaunesniojo ketonų šeimos junginio. Ketonai naudojami kaip tirpikliai, vaistai ir polimerų sintezei. Ketono formulė yra R-C(O)-R, junginys, kuriame karbonilo grupė yra prijungta prie dviejų radikalų.

Karbonilo grupės sandara ir savybės

Karbonilo grupė yra pagrįsta anglies atomo ir deguonies atomo jungtimi per α- ir π-jungtis. Grupės rezonansinė struktūra lemia didelį junginio poliškumą ir elektronų debesis pasislenka link deguonies: C δ+ =O δ- . Elektroneigiamų elementų įvedimas į ryšį sumažina poliškumą, padidindamas teigiamą molekulės krūvį. Nukleofiliniai pakaitalai padidina neigiamą deguonies krūvį.

Karbonilo grupėje esantis anglies atomas yra stiprus elektrofilas (dovanoja elektronus), todėl daugumą aldehidų ir ketonų reakcijų vykdo nukleofiliniai reagentai (Lewiso bazės). Logiškai mąstant, deguonies atomas yra stiprus nukleofilas, o reakcijos su deguonies atomu galimos naudojant elektrofilus (Lewiso rūgštis).

Karbonilo grupės reakcija su Lewiso baze
(R)(R)C δ+ =O δ- + B: → (R)(R)C(B)-O
Karbonilo grupės reakcija su Lewis rūgštimi
(R)(R)C δ+ =O δ- + Y: → (R)(R)C-O-Y

Be to, deguonies nepasidalinti elektronai suteikia jam silpnų bazinių savybių, todėl tie aldehidai ir cetonai, kurie netirpūs vandenyje, ištirpsta koncentruotoje sieros rūgštyje.

Karbonilo grupės fizinės savybės

Dėl didelio C=O jungties poliškumo susidaro didelis dipolio momentas, todėl karboksilo grupės nešikliai turi aukštesnę virimo temperatūrą nei angliavandeniliai.

Nepaskirstyti elektronai deguonies atome sudaro vandenilio ryšį su vandens molekulėmis, todėl, pradedant nuo penkių anglies atomų radikaluose, aldehidai ir ketonai blogai tirpsta vandenyje arba visai netirpsta.

Aldehidai ir ketonai, turintys iki 12 anglies atomų, yra skysčiai. Alifatinių junginių, turinčių karbonilo grupę, tankis yra apytiksliai 0,8, todėl jie plūduriuoja vandens paviršiuje, cikloheksanono tankis yra maždaug vienetas, aromatinių aldehidų ir ketonų tankis yra šiek tiek didesnis nei vandens tankis.

Aldehidų ir ketonų reakcijos

Vandens pajungimas

Vandeniui reaguojant su aldehidais ir ketonais, susidaro dioliai (glikoliai, dvihidroksiliai alkoholiai). Reakcija vyksta naudojant katalizatorių - rūgštį arba bazę ir yra dvipusė:

RR-CO + H-OH ↔ R R\ C /OH -OH

Nukleofilinių angliavandenių pridėjimas

Svarbūs nukleofiliniai junginiai, kurie reaguoja su aldehidais ir ketonais, yra organiniai metaliniai junginiai (organiniai junginiai, kurių molekulėse yra ryšys tarp metalo atomo ir anglies atomo (atomų). Kai kurie organinių metalų junginių atstovai yra Grignardo reagentai (bendra formulė - R-Mg-X), reakcijose su aldehidais ir ketonais jie sudaro alkoholius:

RH-C=O + R-C - H2 -Mg + -Cl - → RH-C-(O-MgCl)(CH2 -R)
RH-C-(O-MgCl)(CH2-R) + H-OH → RH-C-CH2R + OH-Mg-Cl

Aldehidų ir ketonų oksidacija

Oksidacijos metu aldehidai yra tarpinėje stadijoje tarp alkoholių ir karboksirūgščių:

Esant vandeniliui ir deguoniui:
R-CH2-OH ↔ R-C(=O)-H ↔ R-COOH

Aldehidai lengvai oksiduojasi, todėl galima naudoti švelnesnius oksidatorius nei paprastas deguonis. Aromatiniai aldehidai oksiduojasi lengviau nei alifatiniai. Aldehido oksidacijos problema yra šalutinių produktų susidarymas.

Ketonus sunku oksiduoti, ketonams oksiduoti reikia naudoti stiprius oksidatorius ir daug šilumos. Dėl oksidacijos jis suyra C-C jungtis ir susidaro rūgštis (yra išimtis):

Esant KMnO 4, H ir daug šilumos :
CH3-C(=O)-CH2CH3 → CH3-C(=O)-OH + CH3CH2-C(=O)-OH

Išimtis yra oksidacija seleno dioksidu, SeO 2, metilo grupė, einanti po karbonilo grupės, oksiduojama, virsta kita karbonilo grupe. Pavyzdžiui, metiletilketonas oksiduojamas į diacetilą:

Metiletilketono oksidavimas į diacetilą:
CH3 CH2 -C(=O)-CH3 + SeO2 → CH3 -C(=O)-C(=O)-CH3 + H2O + Se

Kadangi aldehidai lengvai oksiduojami, juos lengva atskirti nuo ketonų, todėl naudojami švelnūs oksidatoriai, tokie kaip: Tolleno reagentas (diamino sidabro hidroksidas, Ag(NH 3) 2 OH), Felingo reagentas (šarminis). vario jonų Cu tirpalas Rošelio druskoje KNaC 4 H 6 O 6 · 4H 2 O) ir Benedikto tirpalas (vario jonai su citratu ir natrio karbonatu). Aromatiniai aldehidai reaguoja su Tollenso reagentu, bet nereaguoja su Benedikto ir Fehlingo reagentais, kurie naudojami alifatinių ir aromatinių aldehidų kiekiui nustatyti.

Aldehidų polimerizacija

Paraldehidas

Acetaldehido virimo temperatūra yra 20°C, todėl sunku jį laikyti ir naudoti. Kai acetaldehidas apdorojamas rūgštimi žemoje temperatūroje, acetaldehidas susijungia į ciklinę trinarė molekulę – paraldehidą, kurios virimo temperatūra yra 120°C. Paraldehidas depolimerizuojasi šiek tiek kaitinant, išskirdamas tris acetaldehido molekules.

Formaldehidas

Kad būtų lengviau transportuoti ir laikyti, formaldehidas parduodamas ne dujų, o formalino pavidalu – vandeninis tirpalas, kuriame yra 37–40% paraformaldehido, OH(CH 2 O) n H, kurio vidutinė vertė n = 30. Paraformaldehidas yra balta, amorfinė, kieta medžiaga, gaunama lėtai išgarinant formaldehidą žemame slėgyje. Polimerizacija vyksta dėl formaldehido molekulių pridėjimo viena prie kitos:

CH 2 =O + H 2 O ↔
+ n→ HO-(CH2O)n+1-H

Derlin polimeras (polioksimetilenas) yra geras linijinis plastikas, turintis didelę molekulinę masę, Derlin pasižymi puikiomis stiprumo ir elastingumo charakteristikomis.

(paprasčiausiam aldehidui R=H)

Aldehidų klasifikacija

Pagal angliavandenilio radikalo struktūrą:

Limitas; Pavyzdžiui:

Neribotas; Pavyzdžiui:

Aromatinis; Pavyzdžiui:

aliciklis; Pavyzdžiui:

Bendroji sočiųjų aldehidų formulė

Homologinės serijos, izomerizmas, nomenklatūra

Aldehidai yra izomeriniai kitai junginių klasei, ketonams.

Pavyzdžiui:

Aldehidai ir ketonai turi karbonilo grupę ˃C=O, todėl jie vadinami karbonilo junginiais.

Aldehido molekulių elektroninė struktūra

Aldehido grupės anglies atomas yra sp 2 hibridizacijos būsenoje, todėl visi šios grupės σ ryšiai yra toje pačioje plokštumoje. P elektronų debesys, sudarantys π ryšį, yra statmeni šiai plokštumai ir lengvai pasislenka link labiau elektroneigiamo deguonies atomo. Todėl C=O dviguba jungtis (skirtingai nei C=C dviguba jungtis alkenuose) yra labai poliarizuota.

Fizinės savybės

Cheminės savybės

Aldehidai yra reaktyvūs junginiai, kurie patiria daugybę reakcijų. Labiausiai būdingi aldehidai:

a) karbonilo grupės prisijungimo reakcijos; HX tipo reagentai pridedami taip:

b) oksidacijos reakcijos C-H ryšiai aldehido grupė, dėl kurios susidaro karboksirūgštys:

I. Papildomos reakcijos

1. Hidrinimas (susidaro pirminiai alkoholiai

2. Alkoholių pridėjimas (susidaro pusacetaliai ir acetaliai)

Esant alkoholio pertekliui, esant HCl, pusacetaliai paverčiami acetaliais:

II. Oksidacijos reakcijos

1. "Sidabrinio veidrodžio" reakcija

Supaprastinta:

Ši reakcija yra kokybinė reakcija į aldehido grupę (reakcijos indo sienelėse susidaro veidrodinė metalinio sidabro danga).

2. Reakcija su vario(II) hidroksidu

Ši reakcija taip pat yra kokybinė reakcija į aldehido grupę y (raudonos Cu 2 O nuosėdos).

Formaldehidas oksiduojamas įvairiais oksidatoriais, kurių sudėtyje yra O, pirmiausia į skruzdžių rūgštį, o paskui į H 2 CO 3 (CO 2 + H 2 O):

III. Di-, tri- ir polimerizacijos reakcijos

1. Aldolio kondensatas

2. Acetaldehido trimerinimas

3. Formaldehido polimerizacija

Ilgai laikant formaldehidą (40% formaldehido vandeninį tirpalą), jame vyksta polimerizacija, susidarant baltoms paraforminėms nuosėdoms:

IV. Formaldehido ir fenolio polikondensacijos reakcija

APIBRĖŽIMAS

Aldehidai– organinės medžiagos, priklausančios karbonilo junginių klasei, turinčiai funkcinę grupę –CH = O, kuri vadinama karbonilu.

Bendroji sočiųjų aldehidų ir ketonų formulė yra C n H 2 n O. Aldehidų pavadinimuose yra priesaga –al.

Paprasčiausi aldehidų atstovai yra formaldehidas (formaldehidas) -CH 2 = O, acetaldehidas (acto aldehidas) - CH 3 -CH = O. Yra ciklinių aldehidų, pavyzdžiui, cikloheksan-karbaldehidas; aromatiniai aldehidai turi trivialius pavadinimus – benzaldehidas, vanilinas.

Anglies atomas karbonilo grupėje yra sp 2 hibridizacijos būsenoje ir sudaro 3σ ryšius (dvi C-H jungtys ir viena C-O jungtis). π ryšį sudaro anglies ir deguonies atomų p elektronai. C=O dviguba jungtis yra σ ir π ryšių derinys. Elektronų tankis pasislenka link deguonies atomo.

Aldehidams būdinga anglies skeleto izomerija, taip pat tarpklasinė izomerija su ketonais:

CH3-CH2-CH2-CH = O (butanalis);

CH3-CH(CH3)-CH = O (2-metilpentanalis);

CH3-C (CH2-CH3) = O (metiletilketonas).

Cheminės aldehidų savybės

Aldehido molekulėse yra keli reakcijos centrai: elektrofilinis centras (karbonilo anglies atomas), dalyvaujantis nukleofilinėse prisijungimo reakcijose; pagrindinis centras yra deguonies atomas su pavienėmis elektronų poromis; α-CH rūgšties centras, atsakingas už kondensacijos reakcijas; C-H jungtis, suyra oksidacijos reakcijose.

1. Papildymo reakcijos:

- vanduo su heme-diolių susidarymu

R-CH = O + H2O ↔ R-CH(OH)-OH;

- alkoholiai su pusacetalių susidarymu

CH3 -CH = O + C2H5OH ↔CH3 -CH(OH)-O-C2H5;

- tioliai, kurie sudaro ditioacetalius (rūgščioje aplinkoje)

CH3-CH = O + C2H5SH ↔ CH3 -CH(SC 2H5) -SC 2H5 + H2O;

— natrio hidrosulfitas su natrio α-hidroksisulfonatų susidarymu

C 2 H 5 -CH = O + NaHSO 3 ↔ C 2 H 5 -CH(OH)-SO 3 Na;

- aminai, kuriuose susidaro N-pakeisti iminai (Schiff bazės)

C 6 H 5 CH = O + H 2 NC 6 H 5 ↔ C 6 H 5 CH = NC 6 H 5 + H 2 O;

- hidrazinai, kad susidarytų hidrazonai

CH3-CH = O + 2 HN-NH2 ↔ CH3 -CH = N-NH2 + H2O;

— vandenilio cianido rūgštis su nitrilų susidarymu

CH3-CH = O + HCN ↔ CH3-CH(N)-OH;

- atsigavimas. Kai aldehidai reaguoja su vandeniliu, gaunami pirminiai alkoholiai:

R-CH = O + H2 → R-CH2-OH;

2. Oksidacija

- "sidabro veidrodžio" reakcija - aldehidų oksidacija sidabro oksido amoniako tirpalu

R-CH = O + Ag2O → R-CO-OH + 2Ag↓;

- aldehidų oksidacija vario (II) hidroksidu, dėl kurios susidaro raudonos vario (I) oksido nuosėdos

CH 3 -CH = O + 2Cu(OH) 2 → CH 3 -COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O;

Šios reakcijos yra kokybinės reakcijos į aldehidus.

Aldehidų fizinės savybės

Pirmasis homologinės aldehidų serijos atstovas yra formaldehidas (formaldehidas) - dujinė medžiaga (n.s.), nešakotosios struktūros ir sudėties aldehidai C 2 -C 12 - skysčiai, C 13 ir ilgesni - kietosios medžiagos. Kuo daugiau anglies atomų yra tiesiame aldehide, tuo aukštesnė jo virimo temperatūra. Didėjant aldehidų molekulinei masei, didėja jų klampumas, tankis ir lūžio rodiklis. Formaldehidas ir acetaldehidas gali maišytis su vandeniu neribotais kiekiais, tačiau augant angliavandenilių grandinei šis aldehidų gebėjimas mažėja. Žemesni aldehidai turi aštrų kvapą.

Aldehidų paruošimas

Pagrindiniai aldehidų gavimo būdai:

- alkenų hidroformilinimas. Šią reakciją sudaro CO ir vandenilio pridėjimas prie alkeno, dalyvaujant kai kurių VIII grupės metalų karbonilams, pavyzdžiui, oktakarbonilo dikobaltui (Co 2 (CO) 8). Reakcija vykdoma kaitinant iki 130 C ir slėgis 300 atm

CH3-CH = CH2 + CO +H2 → CH3-CH2-CH2-CH = O + (CH3)2 CHCH = O;

- alkinų drėkinimas. Alkinų sąveika su vandeniu vyksta esant gyvsidabrio (II) druskoms ir rūgščioje aplinkoje:

HC≡CH + H2O → CH3-CH = O;

- pirminių alkoholių oksidacija (reakcija vyksta kaitinant)

CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH = O + Cu + H 2 O.

Aldehidų taikymas

Aldehidai plačiai naudojami kaip žaliava įvairių produktų sintezei. Taigi iš formaldehido gaunamos įvairios dervos (fenolis-formaldehidas ir kt.) (gamyba stambiu mastu), vaistai(urotropinas); acetaldehidas yra žaliava acto rūgšties, etanolio, įvairių piridino darinių ir kt. Daugelis aldehidų (sviesto, cinamono ir kt.) naudojami kaip ingredientai parfumerijoje.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas	Brominant C n H 2 n +2 gavome 9,5 g monobromido, kuris, paveikus praskiestu NaOH tirpalu, virto deguonies turinčiu junginiu. Jo garai su oru praeina per karštą vario tinklelį. Susidariusią naują dujinę medžiagą apdorojus Ag 2 O amoniako tirpalo pertekliumi, išsiskyrė 43,2 g nuosėdų. Koks angliavandenilis buvo paimtas ir kokiu kiekiu, jei brominimo stadijoje išeiga yra 50%, likusios reakcijos vyksta kiekybiškai.
Sprendimas	Užrašykime visų vykstančių reakcijų lygtis: C n H 2n+2 + Br 2 = C n H 2n+1 Br + HBr; C n H 2n+1 Br + NaOH = C n H 2n+1 OH + NaBr; C n H 2n+1 OH → R-CH = O; R-CH = O + Ag 2 O → R-CO-OH + 2Ag↓. Paskutinėje reakcijoje išsiskyrusios nuosėdos yra sidabras, todėl galite rasti sidabro išsiskyrusios medžiagos kiekį: M(Ag) = 108 g/mol; v(Ag) = m/M = 43,2/108 = 0,4 mol. Pagal problemos sąlygas, 2 reakcijoje gautą medžiagą perleidus per karštą metalinį tinklelį, susidarė dujos, o vienintelės dujos - aldehidas - metanalis, todėl pradinė medžiaga yra metanas. CH4 + Br2 = CH3Br + HBr. Brommetano medžiagos kiekis: v(CH3Br) = m/M = 9,5/95 = 0,1 mol. Tada metano medžiagos kiekis, reikalingas 50% brommetano išeigai, yra 0,2 mol. M(CH4) = 16 g/mol. Taigi metano masė ir tūris: m(CH4) = 0,2 × 16 = 3,2 g; V(CH 4) = 0,2 × 22,4 = 4,48 l.
Atsakymas	Metano masė - svoris 3,2 g, metano tūris - 4,48 l

2 PAVYZDYS

Pratimas

Parašykite reakcijų lygtis, kuriomis galima atlikti šiuos virsmus: butenas-1 → 1-bromobutanas + NaOH → A – H 2 → B + OH → C + HCl → D.

Sprendimas

Norint gauti 1-brombutaną iš buteno-1, būtina atlikti hidrobrominimo reakciją dalyvaujant peroksido junginiams R 2 O 2 (reakcija vyksta pagal Markovnikovo taisyklę): CH3-CH2-CH = CH2 + HBr → CH3-CH2-CH2-CH2Br. Sąveikaujant su vandeniniu šarmo tirpalu, 1-bromobutanas hidrolizuojamas ir susidaro butanolis-1 (A): CH3-CH2-CH2-CH2Br + NaOH → CH3-CH2-CH2-CH2OH + NaBr. Butanolis-1, dehidrogenuotas, sudaro aldehidą - butanalą (B): CH3-CH2-CH2-CH2OH → CH3-CH2-CH2-CH = O. Sidabro oksido amoniako tirpalas oksiduoja butanalą į amonio druską – amonio butiratą (C): CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH = O + OH → CH 3 -CH 2 -CH 2 -COONH 4 + 3NH3 + 2Ag↓ +H 2 O. Amonio butiratas reaguoja su druskos rūgštimi, sudarydamas sviesto rūgštį (D): CH3-CH2-CH2-COONH4 + HCl → CH3-CH2-CH2-COOH + NH4Cl.

Pirmoji savybių grupė yra prisijungimo reakcijos. Karbonilo grupėje yra dviguba jungtis tarp anglies ir deguonies, kuri, kaip prisimenate, susideda iš sigma jungties ir pi jungties. Be to, vykstant reakcijoms, nutrūksta pi jungtis ir susidaro dvi sigmos jungtys, viena su anglimi, o kita su deguonimi. Dalinis teigiamas krūvis yra sutelktas į anglį, o dalinis neigiamas - deguonies. Todėl neigiamo krūvio reagento dalelė – anijonas – prisijungia prie anglies, o teigiamai įkrauta molekulės dalis – prie deguonies.

Pirmas savybė hidrinimas, vandenilio pridėjimas.

Reakcija vyksta kaitinant. Naudojamas jau žinomas hidrinimo katalizatorius nikelis. Pirminiai alkoholiai gaunami iš aldehidų, o antriniai – iš ketonų.

Antriniuose alkoholiuose hidrokso grupė yra prijungta prie antrinio anglies atomo.

Antra savybės drėkinimas, vandens papildymas. Ši reakcija įmanoma tik formaldehidui ir acetaldehidui. Ketonai visiškai nereaguoja su vandeniu.

Visos pridėjimo reakcijos vyksta taip, kad pliusas pereina į minusą, o minusas į pliusą.

Kaip prisimenate iš vaizdo įrašo apie alkoholius, dviejų hidrokso grupių buvimas viename atome yra beveik neįmanoma situacija, tokios medžiagos yra labai nestabilios. Taigi šie du konkretūs atvejai - formaldehido hidratas ir acetaldehidas - galimi, nors jie egzistuoja tik tirpale.

Nebūtina žinoti pačių reakcijų. Labiausiai tikėtina, kad egzamino klausimas gali atrodyti kaip fakto konstatavimas, pavyzdžiui, medžiagos reaguoja su vandeniu ir yra išvardytos. Tarp jų sąraše gali būti metanalio arba etanalio.

Trečias cianido rūgšties pridėjimas.

Vėlgi, pliusas eina į minusą, o minusas į pliusą. Susidariusios medžiagos vadinamos hidroksinitrilais. Vėlgi, pati reakcija nėra įprasta, tačiau tai yra savybė, kurią turėtumėte žinoti.

Ketvirta turtinis alkoholio papildymas.

Čia vėlgi nereikia atmintinai žinoti reakcijos lygties, tiesiog reikia suprasti, kad tokia sąveika yra įmanoma.

Kaip įprasta reakcijose, kai pridedama prie karbonilo grupės, pliuso prie minuso ir minuso prie pliuso.

Penkta savybės reakcija su natrio hidrosulfitu.

Ir vėlgi, reakcija gana sudėtinga, vargu ar pavyks ją išmokti, bet tai viena iš kokybinių reakcijų į aldehidus, nes susidariusi natrio druska nusėda. Tai yra, iš tikrųjų turėtumėte žinoti, kad aldehidai reaguoja su natrio hidrosulfitu, to pakaks.

Tai baigiasi pirmąja reakcijų grupe. Antroji grupė yra polimerizacijos ir polikondensacijos reakcijos.

2. Aldehidų polimerizacija ir polikondensacija

Jums gerai žinoma polimerizacija: polietileno, butadieno ir izopreno kaučiukai, polivinilchloridas – tai daugelio molekulių (monomerų) sujungimo į vieną didelę, vieną polimero grandinę produktai. Tai yra, gaunamas vienas produktas. Polikondensacijos metu vyksta tas pats, tačiau be polimero gaunami ir mažos molekulinės masės produktai, pavyzdžiui, vanduo. Tai yra, gaunami du produktai.

Taigi, šeštas savybių polimerizacija. Ketonai į šias reakcijas nedalyvauja, pramoninės reikšmės turi tik formaldehido polimerizacija.

Pi jungtis nutrūksta ir susidaro dvi sigma ryšiai su kaimyniniais monomerais. Rezultatas yra poliformaldehidas, dar vadinamas paraformu. Labiausiai tikėtina, kad egzamino klausimas gali skambėti taip: medžiagos patenka į polimerizacijos reakcijas. Ir yra sąrašas medžiagų, kuriose gali būti formaldehido.

Septintoji savybė yra polikondensacija. Dar kartą: polikondensacijos metu, be polimero, gaunamas ir mažos molekulinės masės junginys, pavyzdžiui, vanduo. Formaldehidas taip reaguoja su fenoliu. Aiškumo dėlei pirmiausia parašome lygtį su dviem fenolio molekulėmis.

Dėl to susidaro toks dimeras ir atsiskiria vandens molekulė. Dabar parašykime reakcijos lygtį bendra forma.

Polikondensacijos produktas yra fenolio-formaldehido derva. Jis turi platų pritaikymo spektrą – nuo ​​klijų ir lakų iki plastikų ir medžio drožlių plokščių komponentų.

Dabar trečia savybių grupė – oksidacijos reakcijos.

3. Aldehidų ir ketonų oksidacija

Aštunta reakcija į bendras sąrašas yra kokybinė reakcija į aldehido grupės oksidaciją sidabro oksido amoniako tirpalu. „Sidabrinio veidrodžio“ reakcija. Iš karto pasakysiu, kad į šią reakciją neįeina ketonai, tik aldehidai.

Aldehido grupė oksiduojama iki karboksilo, rūgštinės grupės, tačiau esant amoniakui, kuris yra bazė, iš karto vyksta neutralizacijos reakcija ir gaunama druskos amonio acetatas. Sidabras nusėda, padengdamas mėgintuvėlio vidų ir sukurdamas veidrodinį paviršių. Ši reakcija vyksta per vieningą valstybinį egzaminą visą laiką.

Beje, ta pati reakcija yra kokybiška ir kitoms medžiagoms, turinčioms aldehido grupę, pavyzdžiui, skruzdžių rūgštį ir jos druskas, taip pat gliukozę.

Devintas reakcija taip pat yra kokybiška aldehido grupės oksidacijai su šviežiai nusodintu vario hidroksidu du. Čia taip pat pažymėsiu, kad ketonai į šią reakciją neįeina.

Vizualiai pirmiausia bus stebimas geltonų nuosėdų susidarymas, kuris vėliau pasidaro raudonas. Kai kuriuose vadovėliuose yra informacijos, kad pirmiausia susidaro vien vario hidroksidas, turintis geltona, kuris vėliau suskyla į raudonąjį vario oksidą ir vandenį. Taigi tai netiesa – naujausiais duomenimis, kritulių proceso metu keičiasi vario oksido dalelių dydis, kuris galiausiai pasiekia raudonos spalvos dydžius. Aldehidas oksiduojamas iki atitinkamo karboksirūgštis. Reakcija labai dažnai pasitaiko vieningo valstybinio egzamino metu.

Dešimtoji reakcija: aldehidų oksidacija parūgštintu kalio permanganato tirpalu kaitinant.

Tirpalo spalva pasikeičia. Aldehido grupė oksiduojama į karboksilo grupę, tai yra, aldehidas oksiduojamas iki atitinkamos rūgšties. Ketonams ši reakcija neturi praktinės reikšmės, nes molekulė sunaikinama ir susidaro produktų mišinys.

Svarbu pažymėti, kad skruzdžių aldehidas, formaldehidas, oksiduojasi iki anglies dioksido, nes jį atitinkanti skruzdžių rūgštis pati nėra atspari stipriems oksidatoriams.

Dėl to anglis pereina iš oksidacijos būsenos 0 į oksidacijos būseną +4. Leiskite jums priminti, kad metanolis, kaip taisyklė, tokiomis sąlygomis oksiduojamas iki didžiausio CO 2 kiekio, praleidžiant tiek aldehido, tiek rūgšties etapą. Šią savybę reikia atsiminti.

Vienuoliktas reakcijos degimas, visiška oksidacija. Ir aldehidai, ir ketonai sudega į anglies dioksidą ir vandenį.

Parašykime reakcijos lygtį bendra forma.

Pagal masės tvermės dėsnį kairėje turi būti tiek atomų, kiek atomų yra dešinėje. Kadangi į cheminės reakcijos atomai neišnyksta, o tiesiog pasikeičia ryšių tarp jų tvarka. Taigi anglies dioksido molekulių bus tiek, kiek anglies atomų yra karbonilo junginio molekulėje, nes molekulėje yra vienas anglies atomas. Tai yra n CO 2 molekulių. Vandens molekulių bus du kartus mažiau nei vandenilio atomų, tai yra 2n/2, o tai reiškia tik n.

Kairėje ir dešinėje yra tiek pat deguonies atomų. Dešinėje yra 2n anglies dioksido, nes kiekvienoje molekulėje yra du deguonies atomai ir n vandens, iš viso 3n. Kairėje pusėje yra toks pat deguonies atomų skaičius 3n, tačiau vienas iš atomų yra aldehido molekulėje, o tai reiškia, kad jį reikia atimti iš bendro, kad gautumėte atomų skaičių viename molekuliniame deguonyje. Pasirodo, 3n-1 atomuose yra molekulinio deguonies, vadinasi, yra 2 kartus mažiau molekulių, nes vienoje molekulėje yra 2 atomai. Tai yra (3n-1)/2 deguonies molekulės.

Taigi, mes sudarėme karbonilo junginių degimo bendros formos lygtį.

Ir, galiausiai dvyliktoji savybė, susijusi su pakeitimo reakcijomis halogeninimas prie alfa anglies atomo. Dar kartą pakalbėkime apie aldehido molekulės struktūrą. Deguonis traukia elektronų tankį į save, sukurdamas dalinį teigiamą anglies krūvį. Metilo grupė bando kompensuoti šį teigiamą krūvį, išstumdama elektronus iš vandenilio į jį per sigma ryšių grandinę. Anglies ir vandenilio ryšys tampa poliškesnis, o vandenilis lengviau nutrūksta, kai jį užpuola reagentas. Šis poveikis pastebimas tik alfa anglies atomui, tai yra atomui, esančiam šalia aldehido grupės, neatsižvelgiant į angliavandenilio radikalo ilgį.

Tokiu būdu galima gauti, pavyzdžiui, 2-chloracetaldehidą. Galimas tolesnis vandenilio atomų pakeitimas trichloretanaliu.

Aldehidai ir ketonai yra angliavandenilių dariniai, kuriuose yra viena ar daugiau karbonilo grupių $C = O$ (okso grupės). Aldehidai yra junginiai, kuriuose karbonilo grupė yra prijungta prie angliavandenilio liekanos ir vandenilio, ketonai - jei ji yra prijungta prie dviejų angliavandenilių liekanų (grupė $C = O$ dar vadinama keto grupe):

Aldehidai ir ketonai priklauso karbonilo junginių grupei.

Priklausomai nuo angliavandenilio radikalo struktūros, aldehidai ir ketonai skirstomi į alifatinius, aliciklinius ir aromatinius. Tarp alifatinių aldehidų ir ketonų skiriami sočiųjų ir nesočiųjų.

Aldehidų izomerija yra susijusi su angliavandenilio liekanos struktūra, o ketonų - be $C = O$ grupės padėties.

Fizinės savybės

1 apibrėžimas

Sotieji aldehidai ir ketonai yra bespalviai skysčiai, išskyrus formaldehidą, kuris normaliomis sąlygomis yra dujos. Jiems būdingas aštrus kvapas. Jų virimo temperatūra yra žemesnė nei alkoholių, nes aldehidams ir ketonams nebūdingas vandenilinis ryšys, o ketonai verda aukštesnėje temperatūroje. aukštos temperatūros nei aldehidai, turintys tokį patį anglies atomų skaičių.

Skruzdžių ir acetaldehidai, taip pat mažos molekulinės masės ketonai tirpsta vandenyje. Didėjant molekulinei masei šių medžiagų tirpumas vandenyje mažėja. Visi aldehidai ir ketonai gerai tirpsta organiniuose tirpikliuose (alkoholyje, eteryje ir kt.).

Manoma, kad karbonilo grupė yra osmoforas, tai yra kvapo nešiklis. Skruzdžių aldehidas turi gana aštrų kvapą. Kiti žemiau esantys aldehidai turi dusinantį kvapą, kuris stipriai praskiestas tampa malonus ir primena daržovių bei vaisių kvapą. Ketonai kvepia gana maloniai.

Karbonilo grupės elektroninė struktūra

Dėl skirtingo anglies ir deguonies atomų elektronegatyvumo karbonilo grupė turi didelį poliškumą (μ $\sim $ 2,5 D$ aldehidams ir 2,7 D$ ketonams) ir didelį poliarizuojamumą. Pavyzdžiui, okso grupės molekulinis lūžio rodiklis $MR$ yra maždaug 3,4, o vienos $C-O$ jungties – tik 1,5.

Karbonilo grupės dvigubą jungtį, kaip ir alkenus, sudaro σ- ir π-ryšiai:

2 pav. Karbonilo grupės dviguba jungtis. Autorius24 – internetinis keitimasis studentų darbais

Karbonilo grupės ypatumas yra pastebimas ją sudarančių atomų elektronegatyvumo skirtumas. Deguonies atomas turi išorinė struktūra$1s^22s^22p^4$ su 4 $p$-elektronų pasiskirstymu per atskirus $x,y,z$ sublygius, tačiau jo hibridizacijos problema galutinai neišspręsta.

Jie daro prielaidą, kad egzistuoja neekvivalentiškos hibridinės orbitalės su reikšmingu $p$ simboliu, kurio tipas yra $s^n p^m$, kur $n$ linkęs į 1, $m$ linkęs į 2, tai yra $C-O$ σ ryšys greičiausiai susidaro persidengus anglies $sp^(2_-)$-hibridinei orbitai ir $2p_x-AO$ deguoniui. $n$ ryšys susidaro nehibridizuoto $2p_x – AO$ anglies ir $2p_x – AO$ deguonies sąveikos.

Dvi likusios deguonies atomo $n$-elektronų poros $2s^2$ ir $(2p^2)_y$ Cheminės savybės karbonilo grupė nėra paveikta.

Žemiau pateikiama paprasčiausio aldehido - formaldehido struktūra su duomenimis apie jungties kampus ir jungties ilgius.

3 pav. Paprasčiausio aldehido sandara. Autorius24 – internetinis keitimasis studentų darbais

jungties ilgis, $C=O$ 1,203 $C-H$ 1,101

sukibimo kampas, $()^\circ$ $H-C=O$ 121,8 $H-C-H$ 116,5

Dėl $C = O$ ryšių poliškumo anglies atomas įgyja teigiamą efektyvųjį krūvį, ir jis vadinamas elektrofiliniu centru, o deguonies atomas – neigiamą krūvį, ir jis vadinamas nukleofiliniu centru. Todėl anglies atomas sąveikauja su nukleofilais, tai yra pagrindinė $C=O$ aldehidų ir ketonų grupės sąveika cheminėse reakcijose, o deguonis sąveikauja su elektrofilais. Akceptoriaus veikimo pakaitalai, padidinantys teigiamą karbonilo grupės anglies atomo krūvį, žymiai padidina jo reaktyvumą. Priešingas poveikis pastebimas naudojant pakaitų donorinį poveikį:

4 pav. Pakaitų donorinis veikimas. Autorius24 – internetinis keitimasis studentų darbais

Taigi, aldehidai ir ketonai, viena vertus, pasižymi reikšmingomis elektrofilinėmis savybėmis, kita vertus, silpnomis nukleofilinėmis savybėmis, tokiomis kaip alkoholiai ir eteriai.

Aldehidai yra reaktyvesni nei ketonai dėl dviejų pagrindinių veiksnių. Pirma, esant antrajai angliavandenilio liekanai $R$, atsiranda sterinių kliūčių, kai nukleofilas atakuoja elektrofilinį centrą. Antra, pakaitas $R$ su $+I$ efektu sumažina teigiamą karbonilo grupės elektrofilinio anglies atomo krūvį ir padidina neigiamą deguonies atomo krūvį. Dėl to susilpnėja karbonilo grupės gebėjimas reaguoti su nukleofiliniais reagentais.

Ryšio energija $C = O$ yra 680-760 kJ/mol (palyginimui, dvigubos jungties $E_(C=C)$ energija yra 590-640 kJ/mol), bet dėl ​​didelio poliškumo ir poliarizuojamumo. , karbonilo grupė yra reaktyvesnė nei daugkartinė anglis-anglis jungtis.

Aldehidų ir ketonų spektrinės charakteristikos

UV spektruose karbonilo junginių intensyvi sugerties juosta yra -185 nm dėl π-π -perėjimas ir žemo intensyvumo 270-300 nm dėka n-π- perėjimas:

5 pav. Benzaldehido (I), anilino (II) ir fluorbenzeno (III) UV spektrai. Autorius24 – internetinis keitimasis studentų darbais

IR spektro srityje stebimi intensyvūs karbonilo grupės $v_(C=O)$ tempimo virpesiai 1850-1650 cm $^(-1)$ diapazone, todėl IR spektroskopija yra patikimas jos metodas. ryžtas.

Aldehido grupės BMR spektroskopijos atveju būdingas protonų signalas yra 8,5–11,0 ppm, o tai taip pat yra patikimas jo buvimo karbonilo grupėje kriterijus.