Ալդեհիդների և կետոնների հիմնական հատկությունները. Ալդեհիդների և կետոնների ռեակցիաները

Ներածություն

Սրանք միացություններ են, որոնք պարունակում են կարբոնիլ խումբ = C = O: Ալդեհիդներում կարբոնիլը կապված է ռադիկալի և ջրածնի հետ: Ալդեհիդների ընդհանուր բանաձևը.

Կետոններում կարբոնիլը կապված է երկու ռադիկալների հետ։ Ընդհանուր Կետոնային բանաձև.

Ալդեհիդներն ավելի ակտիվ են, քան կետոնները (կետոնների մեջ կարբոնիլը, կարծես, արգելափակված է երկու կողմերի ռադիկալներով):

Classնույնականացում

1. ածխաջրածնային ռադիկալով (սահմանափակող, չհագեցած, անուշաբույր, ցիկլային)։

2. կարբոնիլ խմբերի քանակով (մեկ, երկու և այլն)

Իզոմերիզմ ​​և նոմենկլատուրա

Ալդեհիդների իզոմերիզմը պայմանավորված է ածխածնային կմախքի իզոմերիզմով։ Կետոններում, բացի ածխածնային կմախքի իզոմերիզմից, դիտվում է կարբոնիլ խմբի դիրքի իզոմերիզմ։ Ըստ չնչին անվանացանկի՝ ալդեհիդները կոչվում են համապատասխանաբար կարբոքսիլաթթուներ, որոնց մեջ անցնում են օքսիդացման ժամանակ։ Համաձայն գիտական ​​անվանացանկի՝ ալդեհիդների անվանումները գոյանում են համապատասխան ածխաջրածինների անվանումներից՝ ալ վերջավորության ավելացմամբ։ Ալդեհիդային խմբի ածխածնի ատոմը որոշում է համարակալման սկիզբը։ Ըստ էմպիրիկ անվանացանկի՝ կետոնը կոչվում է կարբոքսիլի հետ կապված ռադիկալների կողմից՝ կետոն բառի ավելացմամբ։ Ըստ գիտական ​​անվանացանկի՝ կետոնների անվանումները կազմված են համապատասխան ածխաջրածինների անվանումներից՝ OH վերջավորության ավելացմամբ, վերջում դնում են ածխածնի ատոմի թիվը, որի վրա կանգնած է կարբոնիլը։ Համարակալումը սկսվում է կետոնային խմբին ամենամոտ շղթայի վերջից։

Սահմանափակող ալդեհիդների ներկայացուցիչներ. CnH2n + 1C = O

Սահմանափակող կետոնների ներկայացուցիչներ

ուղիներըստացող

1) սպիրտներ օքսիդացնելով. Ալդեհիդները ստացվում են առաջնային սպիրտներից, իսկ կետոնները՝ երկրորդային սպիրտներից։ Սպիրտների օքսիդացումն առաջանում է ուժեղ օքսիդանտների (քրոմի խառնուրդ) ազդեցության տակ՝ թեթև տաքացումով։ Արդյունաբերության մեջ օդի թթվածինը օգտագործվում է որպես օքսիդացում կատալիզատորի՝ պղնձի (Cu) առկայությամբ t0 = 300-5000C ջերմաստիճանում:

CH3 - CH2 - CH2 - OH + O K2Cr2O7 CH3 - CH2 - C = O + HOH

պրոպանոլ -1 H

պրոպանալ

CH3 - CH - CH3 + O K2Cr2O7 CH3 - C - CH3

պրոպանոլ -2 պրոպանոն

2) Կարբոքսիլաթթուների կալցիումի աղերի ջերմային տարրալուծումը, իսկ եթե վերցնում ենք մածուցիկ թթվի աղ, ապա առաջանում են ալդեհիդներ, իսկ եթե այլ թթուներ, ապա կետոններ։

Ացետալդեհիդի մասին

O - Ca կալցինացիա CaCO3 + CH3 - C = O

CH3 -C - O CH3

Սրանք ստացման լաբորատոր մեթոդներ են։

3) Կուչերովի ռեակցիայի համաձայն (ալկիններից և ջրից կատալիզատորը սնդիկի աղերն են թթվային միջավայրում): Ալդեհիդները առաջանում են ացետիլենից, կետոնները՝ ցանկացած այլ ալկիններից։

CH = CH + NOH CH2 = CH - OH CH3 - C = O

վինիլացետիլեն CH3

ալկոհոլ ացետալդեհիդ

CH3 - C = CH + HOH CH3 - C = CH2 CH3 - C = O

պրոպին OH CH3

պրոպենոլ - 2 ացետոն

4) Օքսոսինթեզ. Սա ալկենների անմիջական փոխազդեցությունն է ջրային գազի հետ (CO + H2) կոբալտի կամ նիկելի կատալիզատորների առկայության դեպքում 100-200 մթնոլորտ t0 = 100-2000C ջերմաստիճանում: Այս մեթոդով ստացվում են ալդեհիդներ

CH3 - CH2 - CH2 - C = O

բութանալ Ն

CH3 - CH = CH2 + CO + H2

CH3 - CH - C = O

2-մեթիլպրոպանալ

5) դիհալոգենացված ածանցյալների հիդրոլիզ. Եթե ​​երկու հալոգեններն էլ առաջնային ածխածնի ատոմում են, ապա առաջանում է ալդեհիդ, եթե երկրորդում՝ կետոն։

CH3 - CH2 - C - CL2 + HOH 2HCL + CH3 - CH2 - C = O

1,1-դիքլորոպրոպեն պրոպենալ

CH3 - C - CH3 + HOH 2HCL + CH3 - C = O

2,2-դիքլորպրոպան պրոպանոն

Ձևային ալդեհիդը գազ է, մյուս ստորին ալդեհիդները և կետոնները ջրի մեջ հեշտությամբ լուծվող հեղուկներ են. ալդեհիդներն ունեն խեղդող հոտ, որը ուժեղ նոսրանալիս դառնում է հաճելի (ծաղկային կամ մրգային): Կետոնները բավականին լավ հոտ են գալիս: Հետևաբար, կարբոնիլ = C = O-ը հոտի կրող է, հետևաբար ալդեհիդներն ու կետոնները օգտագործվում են օծանելիքի արդյունաբերության մեջ: ալդեհիդների և կետոնների եռման կետը մեծանում է մոլեկուլային քաշի աճով։

Կարբոնիլային խմբի բնույթը

Ալդեհիդների և կետոնների ռեակցիաների մեծ մասը պայմանավորված է կարբոնիլային խմբի առկայությամբ։ հաշվի առեք կարբոնիլի բնույթը = C = O: օրինակ,

1. ածխածինը թթվածնի հետ կարբոնիլում կապված են կրկնակի կապով. մի սիգմա կապ է, մյուսը՝ pi կապ: Ալդեհիդներում և կետոններում P կապի խզման պատճառով տեղի են ունենում ավելացման ռեակցիաներ (նուկլեոֆիլային տիպ).

R - C = O R - C - O:

Թթվածինն ավելի էլեկտրաբացասական է, քան ածխածինը, և, հետևաբար, թթվածնի ատոմի էլեկտրոնային խտությունը ավելի մեծ է, քան ածխածնի ատոմինը: Ածխածնի ավելացման ռեակցիաներում ռեագենտի նուկլեոֆիլ մասը կավելացվի, իսկ էլեկտրոֆիլ մասը կավելացվի թթվածին:

(2) Կարբոնիլի թթվածինը կարող է տեղաշարժվել փոխարինման ռեակցիաներում: Այս դեպքում տեղի է ունենում C-ի և O-ի միջև կրկնակի կապի խզում

3.կարբոնիլը ազդում է C - H կապերի վրա ռադիկալում՝ թուլացնելով դրանք հատկապես ալֆա դիրքում, այսինքն՝ կարբոնիլ խմբի կողքին։

NS -? C -? C - C = O

Ազատ հալոգենների ազդեցության տակ ջրածինը կփոխարինվի ալֆա ածխածնի ատոմի ածխածնի ռադիկալում:

CH3 - CH2 - CH2 - C = O + CL2 CH3 - CH2 - CH - C = O + HCL

Քլորոբուտիրալդեհիդ

Քիմիական հատկություններ

Օրգանական միացությունների բոլոր դասերից առավել ռեակտիվ են ալդեհիդները և կետոնները։ Ավելին, քիմիապես ալդեհիդներն ավելի ակտիվ են, քան կետոնները։ Դրանք բնութագրվում են հետևյալ ռեակցիաներով՝ օքսիդացում, ավելացում, փոխարինում, պոլիմերացում, խտացում։ Պոլիմերացման ռեակցիաները բնորոշ չեն կետոններին։

Օքսիդացման ռեակցիաներ

Ալդեհիդները հեշտությամբ օքսիդանում են նույնիսկ թույլ օքսիդանտներով՝ HBrO, OH, Fehling-ի լուծույթով։ Երբ ալդեհիդները օքսիդանում են, առաջանում են կարբոքսիլաթթուներ։

CH3 - C = O + O CH3 - C = O - քացախաթթու

Եթե ​​OH-ը օքսիդացնող նյութ է, ապա ազատ արծաթն ազատվում է («արծաթե հայելի» ռեակցիան որակական ռեակցիա է ալդեհիդներին):

CH3 - C = O + 2OH CH3 - C = O + 2 Ag + 4 NH3 + H2O

Կետոնների օքսիդացումը շատ ավելի դժվար է և միայն ուժեղ օքսիդանտներով։ Օքսիդացման արտադրանքները կարբոքսիլաթթուներ են: Կետոնի օքսիդացման ժամանակ առաջանում է սպիրտային կետոն, ապա դիկետոն, որը, մասնատվելով, առաջացնում է թթուներ։

CH3 - CH2 - C - CH2 - CH3 + O CH3 - CH - C - CH2 - CH - H2O + O CH3 - C - C - CH2 - CH3 + O + H2O

OH OH OH OH

դիէթիլ կետոն սպիրտ կետոն դիկետոն

CH3 - C = O + O = C - CH2 - CH3

քացախաթթու պրոպիոնաթթու

Խառը կետոնի դեպքում օքսիդացումն ընթանում է Պոպով-Վագների կանոնի համաձայն, այսինքն՝ ռեակցիայի հիմնական ուղղությունը կարբոնիլին կից ամենաքիչ հիդրոգենացված ածխածնի ատոմի օքսիդացումն է։ Բայց բացի հիմնական ուղղությունից, կլինի ռեակցիայի կողմնակի ուղղություն, այսինքն՝ կարբոնիլի մյուս կողմում գտնվող ածխածնի ատոմը կօքսիդանա։ Սա ձևավորում է տարբեր կարբոքսիլաթթուների խառնուրդ:

CH3 - C - CH - CH3 - սպիրտ կետոն + O - H2O

CH3 - C - CH2 - CH3 OH O

O CH2 - C - CH2 - CH3 + O - H2O

Բութանոն-2 սպիրտ կետոն

CH3 - C - C - CH3 + O + H2O 2 CH3 - C = O

դիկետոն քացախաթթու

CH-C - CH2 - CH3 + O + H2O HC = O + CH3 - CH2 - C = O

diketone formic to- that propionic to- that

Ռեակցիաներմիանալով

Դրանք առաջանում են կարբոնիլում պի-կապերի խզման պատճառով։ Այս ռեակցիաները նուկլեոֆիլային հավելումներ են, այսինքն՝ նախ՝ ռեագենտի նուկլեոֆիլ մասը՝ ազատ էլեկտրոնային զույգով, կցվում է դրական լիցքավորված կարբոնիլ ածխածնի հետ (դանդաղ է ընթանում).

C + = O - +: X - = C - O -

Երկրորդ փուլը պրոտոնի կամ այլ կատիոնի ավելացումն է ձևավորված անիոնին (այն արագ է ընթանում).

C - O - + H + = C - OH

1.Ջրածնի ավելացում.

Այս դեպքում առաջնային սպիրտները ստանում են ալդեհիդներից, իսկ երկրորդական սպիրտները՝ կետոններից։ Ռեակցիան տեղի է ունենում Ni, Pt և այլն կատալիզատորների առկայությամբ։

CH3 - C = O + H +: H - CH3 - C - H

ացետալդեհիդ էթանոլ

CH3 - C - CH3 + H +: H - CH3 - CH - CH3

պրոպանոն պրոպանոլ -2

2. Նատրիումի բիսուլֆատի ավելացում (ջրածնի սուլֆատ).

R - C = O + HSO3Na R - C - SO3Na

Սա արտադրում է բիսուլֆիտի ածանցյալներ: Այս ռեակցիան օգտագործվում է ալդեհիդների և կետոնների մաքրման և կեղտից մեկուսացման համար:

3. Ջրածնային թթվի ավելացում. Այս դեպքում առաջանում են β-օքսինիտրիլներ, որոնք հիդրօքսի թթուների, ամինաթթուների սինթեզի միջանկյալ արտադրանք են.

R - C = O + HCN R - C - C = N

Օքսինիտրիլ

4. Ամոնիակի ավելացում NH3. Այս դեպքում առաջանում են հիդրոքսիամիններ։

R - C = O + H - NH2 CH3 - CH - NH2

Օքսիամին

5. Օրգանոմագնեզիումի հալոգեն միացությունների կցումը (Grignard ռեագենտ): Ռեակցիան օգտագործվում է սպիրտներ արտադրելու համար։

6. Սպիրտների ավելացում (անջուր): Այս դեպքում ի սկզբանե ձևավորվում են հեմիացետալներ (ինչպես սովորական հավելման ռեակցիայում): Այնուհետեւ ալկոհոլի ավելցուկով տաքացնելիս առաջանում են ացետալներ (եթերների տեսքով)։

R - C = O + CH3 - OH R - CH - O - CH3 + CH3OH R - CH - O - CH3

H OH O - CH3

հեմիացետալ ացետալ

Բնության մեջ կան բազմաթիվ կիսացետալ և ացետալ բնույթի միացություններ, հատկապես ածխաջրերի (շաքարների) մեջ։

Փոխարինման ռեակցիաներ

Կարբոնիլային խմբերի թթվածինը կարող է փոխարինվել հալոգեններով և ազոտ պարունակող որոշ միացություններով։

1. Փոխարինում հալոգեններով. Առաջանում է, երբ ֆոսֆորի միացությունների ալդեհիդների և կետոնների վրա ազդում են PCL3 և PCL5 հալոգենները: Ազատ հալոգենների ազդեցության դեպքում ջրածինը փոխարինվում է α-ածխածնի ատոմի ածխաջրածնային ռադիկալում։

PCL5 CH3 - CH2 - CH -CL2 + POCL3

CH3 - CH2 - C = O 1,1-դիքլորոպոպին (ֆոսֆորի օքսիքլորիդ)

H + CL2 CH3 - CH - CH = O + HCL

պրոպանալ CL

Մոնոքլորոպրոպիոնային ալդեհիդ

2. Ռեակցիան հիդրօքսիամին NH2OH-ի հետ: Այս դեպքում առաջանում են ալդեհիդների (ալդոքսիլներ) և կետոնների (կետոքսիններ) օքսիդներ։

CH3 - CH = O + H2N - OH CH3 - CH - N - OH + H2O

ացետալդեհիդ օքսիեթանալ

Այս ռեակցիան օգտագործվում է կարբոքսիլային միացությունների քանակականացման համար։

3. Հիդրազինի հետ ռեակցիա NH2 - NH2: Ռեակցիայի արտադրանքներն են հիդրազինները (երբ ալդեհիդի կամ կետոնի մեկ մոլեկուլ արձագանքում է) և ազինները (երբ փոխազդում են երկու մոլեկուլներ)։

CH3 - CH = O + NH2 - NH2 CH3 - CH = N - NH2

էթանալ հիդրազին հիդրազին էթանալ

CH3 - CH = N - NH2 + O = CH - CH3 CH3 - CH = N - N = HC - CH3

ազին էթանալ (ալդազին)

4. Ֆենիլհիդրազինի հետ ռեակցիաներ. С6Н5 - NH - NH2: Ռեակցիայի արտադրանքը ֆենիլհիդրազիններն են:

CH3 - CH = O + H2N - NH - C6H5 CH3 - CH = N - NH - C6H5

Ֆենիլհիդրազոնէթանալ

Օքսիդները, հիդրազինները, ազինները, ֆենիլհիդրազինները պինդ բյուրեղային նյութեր են՝ բնորոշ հալման կետերով, որոնք որոշում են կարբոնիլային միացության բնույթը (կառուցվածքը)։

Պոլիմերացման ռեակցիաներ

Դրանք բնորոշ են միայն ալդեհիդներին։ Բայց նույնիսկ այդ դեպքում միայն գազային և ցնդող ալդեհիդները (մորիկ, քացախային) ենթարկվում են պոլիմերացման։ Սա շատ հարմար է այս ալդեհիդների պահպանման համար։ Ձևային ալդեհիդը պոլիմերացվում է ծծմբաթթվի կամ աղաթթվի առկայության դեպքում նորմալ ջերմաստիճանում: Պոլիմերացման գործակիցը n = 10-50: Պոլիմերացման արտադրանքը պինդ նյութ է, որը կոչվում է պոլիօքսիմեթիլեն (ֆորմալին):

H - C = O - C - O - C - O - ... - C - ... - C - O -

N N N N N N n

Պոլիօքսիմեթիլեն

Այն պինդ է, բայց կարող է վերածվել ֆորմալդեհիդի՝ ջրով նոսրացնելով և մի փոքր տաքացնելով:

Քացախային ալդեհիդը թթուների ազդեցության տակ առաջացնում է հեղուկ ցիկլային տրիմեր՝ պարալդոզ և պինդ տետրամեր՝ մետաղադոզ («չոր սպիրտ»)։

3 CH3 - CH = O O

CH3 - HC CH - CH3

պարալդեհիդ

4 CH3 - CH = O CH3 - HC O

Մետալդեհիդ

Կոնդենսացիայի ռեակցիաներ

1. Ալդեհիդները թույլ հիմնային միջավայրում (կալիումի ացետոնի, պոտաշի, կալիումի սուլֆատի առկայության դեպքում) ենթարկվում են ալդոլային խտացման՝ առաջացնելով ալդեհիդային սպիրտներ՝ կրճատ՝ ալդոլներ։ Այս ռեակցիան մշակվել է քիմիկոս Ա.Պ. Բորոդին (նույն ինքը՝ կոմպոզիտոր)։ Մի մոլեկուլը ռեակցիային մասնակցում է իր կարբոնիլ խմբով, իսկ մյուս մոլեկուլը ջրածնի հետ β-ածխածնի ատոմում։

CH3 - CH = O + HCH2 - CH = O CH3 - CH - CH2 - CH = O

Օհ ալդոլ

(3 - օքսիբուտանալ, թե՞ - օքսիբուտիրալդեհիդ)

CH3 - CH - CH2 - CH = O + HCH2 - CH = O CH3 - CH - CH2 - CH - CH2 -CH = O

hexencyol-3,5-al

Ամեն անգամ OH խմբերի թիվն ավելանում է: Ալդեհիդային խեժ է ստացվում, երբ մեծ քանակությամբ մոլեկուլներ սեղմվում են։

2. Կրոտոնի խտացում. ալդեհիդների համար դա ալդոլ խտացման շարունակությունն է, այսինքն՝ երբ տաքանում է, ալդոլը պոկվում է ջուրից՝ առաջացնելով չհագեցած ալդեհիդ։

CH3 - CH - CH2 - CH = O CH3 - CH = CH - C = O

կրոտոնալդեհիդ

Դիտարկենք այս ռեակցիաները կետոնների համար:

CH3 - C = O + HCH2 - C = O CH3 - C - CH2 - C = O CH3 - C = CH - C = O

CH3 CH3 OH CH3 CH3 CH3 CH3

4 - հիդրօքսի - 4 - մեթիլպենտանոն-2 4 - մեթիլպենտան -3-ոն-2

3. Եթերի բարդ խտացում: Այն բնորոշ է միայն ալդեհիդներին։ Մշակված է V.E. Tishchenko- ի կողմից: առաջանում է կատալիզատորների առկայությամբ ալյումինի սպիրտատներ (CH3 - CH2 - O) 3 AL.

CH3 - CH = O + O = HC - CH3 CH3 - CH2 - O - C = O

էթիլացետատ

1.CH2 = CH - CH = O - պրոպեն-2-ալ - ակրիլ ալդեհիդ կամ ակրոլեին

2.CH3 - CH = CH - CH = O - բութեն - 2 - ալ - կրոտոնալդեհիդ

Ակրոլեինը կոչվում է նաև չադ, այն ստացվում է ճարպերի այրման ժամանակ տաքացնելով։ Քիմիապես չհագեցած ալդեհիդներն ունեն սահմանափակող կարբոնիլ խմբի բոլոր հատկությունները, և ռադիկալում կրկնակի կապի շնորհիվ նրանք կարող են մտնել հավելման ռեակցիաների մեջ։

Այս ալդեհիդներն ունեն կրկնակի կապերի խոնարհված համակարգ, հետևաբար, քիմիական առումով, դրանք տարբերվում են հավելման ռեակցիաներով։ Ջրածնի, հալոգենների և ջրածնի հալոգենիդների ավելացումը տեղի է ունենում զուգակցված համակարգի ծայրերում։

Էլեկտրոնի խտությունը տեղափոխվում է թթվածին, և ռեագենտի դրական լիցքավորված մասը ուղղվում է դրան, իսկ ռեագենտի բացասական մասը՝ դեպի դրական բևեռացված ածխածին։

CH2 + = CH- - CH + = O- + H +: Br- CH2 - CH = CH - OH CH2 - CH2 - CH = O

3-bromopropanal

Ստացված ալդեհիդի էնոլ ձևը անմիջապես վերածվում է ավելի կայուն կարբոնիլ ձևի: Այսպիսով, ջրածնի հալոգենիդների ավելացումը ռադիկալին հակասում է Մարկովնիկովի կանոնին:

Արոմատիկ ալդեհիդներ

С6Н5 -СН = О - բենզոյական ալդեհիդների ներկայացուցիչներ: Դա դառը նուշի հոտով հեղուկ է, որը հանդիպում է սալորի, կեռասի, վայրի ծիրանի և այլ մրգերի կորիզներում։

ՀԵՏօգտագործված գրականության ցանկ

1) Granberg I.I. Օրգանական քիմիա. - Մ., 2002

2) Քիմ Ա.Մ. Օրգանական քիմիա. - Նովոսիբիրսկ, 2007 թ

ԱՇԽԱՏԱՆՔԱՅԻՆ ԳՐՔԵՐ

Շարունակություն. Տես սկիզբը № 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28, 29, 30, 31, 32/2004

Դաս 24. Ալդեհիդների քիմիական հատկությունները և կիրառումը

Քիմիական հատկություններ. Դիտարկենք ալդեհիդների վարքագիծը ռեակտիվների ստանդարտ հավաքածուի նկատմամբ՝ թթվածին օդում O 2, օքսիդիչներ [O], ինչպես նաև H 2, H 2 O, սպիրտներ, Na, HCl:

Ալդեհիդները դանդաղորեն օքսիդանում են մթնոլորտային թթվածնով մինչև կարբոքսիլաթթուներ.

Ալդեհիդների նկատմամբ որակական ռեակցիան «արծաթե հայելի» ռեակցիան է։Ռեակցիան բաղկացած է RCHO ալդեհիդի փոխազդեցությունից արծաթի (I) օքսիդի ջրային ամոնիակային լուծույթի հետ, որը OH լուծվող բարդ միացություն է։ Ռեակցիան իրականացվում է ջրի եռման կետին մոտ (80–100 ° C) ջերմաստիճանում։ Արդյունքում, մետաղական արծաթի նստվածք է ձևավորվում ապակե անոթի պատերին (փորձանոթներ, տափաշիշներ)՝ «արծաթե հայելի».

Պղնձի (II) հիդրօքսիդի վերածումը պղնձի (I) օքսիդի ալդեհիդների մեկ այլ բնորոշ ռեակցիա է: Ռեակցիան տեղի է ունենում խառնուրդը եռացնելիս և բաղկացած է ալդեհիդի օքսիդացումից։ Ավելի ճիշտ, Cu (OH) 2 օքսիդիչի [O] ատոմը մտցվում է ալդեհիդային խմբի C – H կապի մեջ։ Այս դեպքում փոխվում են կարբոնիլ ածխածնի (+1-ից +3) և պղնձի ատոմի (+2-ից +1) օքսիդացման վիճակները։ Երբ Cu (OH) 2-ի կապույտ նստվածքը տաքացվում է ալդեհիդի հետ խառնուրդի մեջ, նկատվում է կապույտ գույնի անհետացում և Cu 2 O-ի կարմիր նստվածքի ձևավորում.

Ալդեհիդները ավելացնում են ջրածինՀ 2 կրկնակի կապ C = O, երբ տաքացվում է կատալիզատորի առկայության դեպքում (Ni, Pt, Pd): Ռեակցիան ուղեկցվում է C = O կարբոնիլ խմբում - կապի ճեղքմամբ և H – H ջրածնի մոլեկուլի երկու H ատոմների ավելացմամբ դրա ճեղքման վայրում: Այսպիսով, սպիրտները ստացվում են ալդեհիդներից.

Ալդեհիդներ՝ էլեկտրոն քաշող փոխարինիչներով- դիրքային ջուրը ավելացվում է ալդեհիդային խմբինալդեհիդների հիդրատների առաջացմամբ (դիոլներ-1,1).

Երկու էլեկտրաբացասական հիդրօքսիլ խմբերը պահելու համար ածխածնի ատոմը պետք է ունենա բավարար դրական լիցք: Կարբոնիլ ածխածնի վրա հավելյալ դրական լիցքի ստեղծումը նպաստում է հարակից քլորի β-ածխածնի մոտ էլեկտրոնները հանող քլորի երեք ատոմների միջոցով:

Ալդեհիդների արձագանքը սպիրտների հետ. Հեմիացետալների և ացետալների սինթեզ.բարենպաստ պայմաններում (օրինակ՝ ա) թթվով տաքացնելիս կամ ջրազրկող նյութերի առկայության դեպքում. բ) ներմոլեկուլային խտացման ժամանակ հինգ և վեցանդամ օղակների առաջացմամբ) ալդեհիդները փոխազդում են սպիրտների հետ. Այս դեպքում ալդեհիդի մեկ մոլեկուլը կարող է միանալ կամ ալկոհոլի մեկ մոլեկուլով (արտադրանք՝ հեմիացետալ), կամ ալկոհոլի երկու մոլեկուլ (արտադրանք՝ ացետալ).

Ալդեհիդները կցված չեն Hcl կրկնակի կապ C = O. Նաև ալդեհիդներ մի արձագանքեքՆա-ի հետ, այսինքն. -CHO խմբի ալդեհիդային ջրածինը չունի նկատելի թթվային հատկություններ:

Ալդեհիդների կիրառումհիմնված նրանց բարձր ռեակտիվության վրա: Ալդեհիդները օգտագործվում են որպես սկզբնական և միջանկյալ միացություններ այլ դասերի օգտակար հատկություններով նյութերի սինթեզում։
Արտադրության համար օգտագործվում է ֆորմալդեհիդ НСНО - սուր հոտով անգույն գազ պոլիմերային նյութեր... Շարժական H ատոմներով նյութերը մոլեկուլում (սովորաբար C – H կամ N – H կապերով, բայց ոչ O – H) միավորվում են ֆորմալդեհիդի CH 2 O-ի հետ հետևյալ տիպով.

Եթե ​​մեկնարկային նյութի մոլեկուլում կան երկու կամ ավելի շարժական պրոտոններ (ֆենոլ C 6 H 5 OH-ն ունի երեք այդպիսի պրոտոն), ապա ֆորմալդեհիդի հետ ռեակցիայում ստացվում է պոլիմեր։ Օրինակ, ֆենոլ-ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժով.

Նմանապես, միզանյութը ֆորմալդեհիդով տալիս է միզա-ֆորմալդեհիդային խեժեր.

Ֆորմալդեհիդը սկզբնական նյութ է արտադրության համար ներկանյութեր, դեղագործական արտադրանք, սինթետիկ կաուչուկ, պայթուցիկ նյութերև շատ այլ օրգանական միացություններ:

Ֆորմալինը (40% ֆորմալդեհիդի ջրային լուծույթ) օգտագործվում է որպես հակասեպտիկ(ախտահանիչ): Ֆորմալինի հատկությունը սպիտակուցը կրճատելու համար օգտագործվում է կաշվի արդյունաբերության մեջ և կենսաբանական արտադրանքի պահպանման համար:

Ացետալդեհիդ CH 3 CHO անգույն հեղուկ է ( տբալ = 21 ° C) սուր հոտով, ջրի մեջ հեշտությամբ լուծվող: Ացետալդեհիդի հիմնական օգտագործումը ձեռք բերելն է քացախաթթու... Այն նաև ստանում է սինթետիկ խեժեր, դեղերև այլն:

ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

1. Նկարագրեք քիմիական ռեակցիաները, որոնք օգտագործվում են հետևյալ զույգ նյութերը տարբերելու համար.
ա) բենզալդեհիդ և բենզիլ սպիրտ. բ) պրոպիոնալդեհիդ և պրոպիլ սպիրտ. Նշեք, թե ինչ կնկատվի յուրաքանչյուր ռեակցիայի ժամանակ:

2. Տրե՛ք ռեակցիայի հավասարումները, որոնք հաստատում են մոլեկուլի առկայությունը
համապատասխան ֆունկցիոնալ խմբերի p-hydroxybenzaldehyde.

3. Գրե՛ք բութանալի ռեակցիայի հավասարումները հետևյալ ռեագենտներով.
ա)Հ 2, տ, կատու. Pt; բ)КМnО 4, Н 3 О +, տ; v)Օհ v NH 3 / H 2 O; է) HOCN 2 CH 2 OH, տ, կատու. HCl.

4. Կազմե՛ք ռեակցիայի հավասարումները քիմիական փոխակերպումների շղթայի համար.

5. Ացետալի հիդրոլիզի արդյունքում առաջանում է ալդեհիդ RCHO և ալկոհոլՌ «Օհ մոլային հարաբերակցությամբ 1:2. Գրե՛ք հետևյալ ացետալների հիդրոլիզի ռեակցիաների հավասարումները.

6. Հագեցած միահիդրային սպիրտի պղնձի (II) օքսիդով օքսիդացումից առաջացել է 11,6 գ օրգանական միացություն՝ 50% ելքով։ Երբ ստացված նյութը փոխազդեց արծաթի օքսիդի ամոնիակային լուծույթի ավելցուկի հետ, մեկուսացվեց 43,2 գ նստվածք։ Ի՞նչ սպիրտ է ընդունվել և որքա՞ն է դրա զանգվածը։

7. 5-հիդրօքսիհեքսանալը թթվացված ջրային լուծույթում հիմնականում վեց անդամ ցիկլային հեմիացետալի տեսքով է։ Գրի՛ր համապատասխան ռեակցիայի հավասարումը.

2-րդ թեմայի վարժությունների պատասխանները

Դաս 24

1. Այս նյութերից միայն մեկին բնորոշ ռեակցիաների միջոցով կարելի է տարբերակել երկու նյութերը։ Օրինակ, ալդեհիդները օքսիդացվում են թթուների, երբ ենթարկվում են թույլ օքսիդանտների: Բենզալդեհիդի և արծաթի օքսիդի ամոնիակի լուծույթի տաքացումը ընթանում է կոլբայի պատերին «արծաթե հայելու» ձևավորմամբ.

Բենզալդեհիդը կատալիտիկ հիդրոգենացման միջոցով վերածվում է բենզիլ սպիրտ.

Բենզիլ սպիրտը փոխազդում է նատրիումի հետ, ռեակցիայի մեջ ջրածինը ազատվում է.

2C 6 H 5 CH 2 OH + 2Na 2C 6 H 5 CH 2 ONa + H 2:

Պղնձի կատալիզատորի առկայությամբ տաքացնելիս բենզիլ սպիրտը մթնոլորտային թթվածնով օքսիդացվում է բենզալդեհիդ, որը հայտնաբերվում է դառը նուշի բնորոշ հոտով.

Նմանապես, դուք կարող եք տարբերակել պրոպիոնալդեհիդը և պրոպիլ ալկոհոլը:

2. Վ Ն.Ս- հիդրօքսիբենզալդեհիդ երեք ֆունկցիոնալ խմբեր. 1) անուշաբույր օղակ; 2) ֆենոլային հիդրոքսիլ; 3) ալդեհիդային խումբ. Հատուկ պայմաններում - ալդեհիդային խումբը օքսիդացումից պաշտպանելիս (նշումը - [–CHO]) կարող է իրականացվել քլորացում. Ն.Ս-հիդրօքսիբենզալդեհիդը բենզոլային օղակին.

6. Նշված ռեակցիաների հավասարումները.

Եկեք հաջորդաբար գտնենք նյութի քանակը՝ արծաթ, ալդեհիդ RCHO և ալկոհոլ RCH 2 OH:

(Ag) = 43,2 / 108 = 0,4 մոլ;

(RCHO) = 1/2 (Ag) = 0.2 մոլ:

Հաշվի առնելով ռեակցիայի 50% եկամտաբերությունը (1).

(RCH 2 OH) = 2 (RCHO) = 0.4 մոլ:

Ալդեհիդի մոլային զանգված.

Մ(RCHO) = մ/ = 11,6 / 0,2 = 58 գ / մոլ:

Սա CH 3 CH 2 CHO պրոպիոնալդեհիդ է:

Համապատասխան ալկոհոլը պրոպանոլ-1 CH 3 CH 2 CH 2 OH է:

Ալկոհոլի քաշը. մ = Մ= 0,4 60 = 24 գ:

Պատասխանել. Ընդունվել է 24 գ կշռող սպիրտ պրոպանոլ-1:

Այս միացությունների մոլեկուլները պարունակում են երկվալենտ կարբոնիլ խումբ։ Ալդեհիդներում այն ​​կապված է մեկ H ատոմի և ածխաջրածնային ռադիկալի հետ, կետոններում՝ երկու ածխաջրածնային ռադիկալների հետ.

Կարբոնիլ խմբի և ալդեհիդների և կետոնների առկայությունը որոշում է դրանց հատկությունների որոշակի նմանությունը: Այնուամենայնիվ, կան նաև տարբերություններ կապված այն փաստի հետ, որ ալդեհիդների մոլեկուլներում կարբոնիլ խմբի կապերից մեկը ծախսվում է ջրածնի հետ կապի վրա. հետեւաբար, դրանք պարունակում են մի տեսակ ալդեհիդային ֆունկցիոնալ խումբ (կամ): Այս խմբի ջրածնի շնորհիվ ալդեհիդները շատ հեշտությամբ օքսիդանում են՝ վերածվելով կարբոքսիլաթթուների (տես § 172): Այսպիսով, ացետալդեհիդի օքսիդացման ժամանակ առաջանում է քացախաթթու, որը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության և առօրյա կյանքում.

Իրենց հեշտ օքսիդացման շնորհիվ ալդեհիդները ակտիվ վերականգնող նյութեր են. Դրանով նրանք զգալիորեն տարբերվում են կետոններից, որոնք շատ ավելի դժվար է օքսիդանալ։ Օրինակ՝ ալդեհիդները արծաթի (I) օքսիդը վերածում են մետաղական արծաթի (արծաթե հայելու ռեակցիան՝ արծաթը նստում է անոթների պատերին՝ ձևավորելով հայելային ծածկույթ) և պղնձի (II) օքսիդը՝ օքսիդի.

Կետոններն այս պայմաններում չեն օքսիդանում, հետևաբար երկու ռեակցիաներն էլ օգտագործվում են որպես որակական՝ թույլ տալով տարբերել ալդեհիդները կետոններից։

Ալդեհիդները և կետոնները կարող են ստացվել համապատասխան սպիրտների օքսիդացումով, այսինքն՝ ունենալով նույն ածխածնի կմախքը և հիդրօքսիլ խումբը նույն ածխածնի ատոմում, որը ձևավորում է կարբոնիլ խումբ ստացված ալդեհիդում կամ կետոնում:

Օրինակ:

Ձևային ալդեհիդը կամ ֆորմալդեհիդը տհաճ հոտով գազ է և շատ լուծելի է ջրում։ Այն ունի հակասեպտիկ և արևայրուքի հատկություն։ Ֆորմալդեհիդի ջրային լուծույթը (սովորաբար) կոչվում է ֆորմալին; այն լայնորեն օգտագործվում է ախտահանման, անատոմիական պատրաստուկների պահպանման, սերմերը ցանելու համար և այլն: Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժեր ստանալու համար օգտագործվում են զգալի քանակությամբ ֆորմալդեհիդ (տես § 177): Ֆորմալդեհիդը ստացվում է մեթիլ սպիրտից կատալիտիկ օքսիդացումով մթնոլորտային թթվածնով կամ ջրազրկմամբ (ջրածնի վերացում);

Այս ռեակցիաներն ընթանում են մեթիլ սպիրտի գոլորշիները (առաջին դեպքում՝ օդի հետ խառնուրդի մեջ) տաքացվող կատալիզատորների վրայով։

Քացախային ալդեհիդ, կամ ացետալդեհիդ,. Թեթև եռացող անգույն հեղուկ (ջերմ. եռման կետ 21), փտած խնձորի բնորոշ հոտով, լավ լուծվող ջրում։ Արդյունաբերության մեջ այն ստանում են ացետիլենին ջուր ավելացնելով՝ աղերի առկայությամբ որպես կատալիզատոր;

Ալդեհիդները և կետոնները ածխաջրածնային ածանցյալներ են, որոնք պարունակում են մեկ կամ մի քանի կարբոնիլ խմբեր $ C = O $ (օքսո խմբեր): Ալդեհիդները միացություններ են, որոնցում կարբոնիլ խումբը միացված է ածխաջրածնի մնացորդի և ջրածնի, կետոնների, եթե այն կապված է երկու ածխաջրածնի մնացորդի հետ (մինչդեռ $ C = O $ խումբը կոչվում է նաև keto խումբ).

Ալդեհիդները և կետոնները պատկանում են կարբոնիլային միացությունների խմբին։

Կախված ածխաջրածնային ռադիկալի կառուցվածքից՝ ալդեհիդները և կետոնները բաժանվում են ալիֆատիկ, ալիցիկլիկ և արոմատիկ։ Ալիֆատիկ ալդեհիդներից և կետոններից առանձնանում են հագեցած և չհագեցածները։

Ալդեհիդների իզոմերիզմը կապված է ածխաջրածինների մնացորդի կառուցվածքի հետ, իսկ կետոնների՝ լրացուցիչ $ C = O $ խմբի դիրքի հետ։

Ֆիզիկական հատկություններ

Սահմանում 1

Հագեցած ալդեհիդները և կետոնները անգույն հեղուկներ են, բացի ֆորմալդեհիդից, որը սովորական պայմաններում գազ է: Դրանք բնութագրվում են սուր հոտով։ Նրանց եռման կետերը ավելի ցածր են, քան սպիրտները, քանի որ ջրածնային կապերի դրսևորումը բնորոշ չէ ալդեհիդների և կետոնների համար, և կետոնները եռում են ավելի բարձր ջերմաստիճանում, քան նույն քանակությամբ ածխածնի ատոմներով ալդեհիդները:

Ձևային և քացախային ալդեհիդներ, ինչպես նաև ցածր մոլեկուլային քաշով կետոններ՝ լուծելի ջրում։ Մոլեկուլային քաշի աճի հետ ջրի մեջ այդ նյութերի լուծելիությունը նվազում է: Բոլոր ալդեհիդները և կետոնները հեշտությամբ լուծվում են օրգանական լուծիչներում (ալկոհոլ, եթեր և այլն):

Կարբոնիլ խումբը համարվում է օսմոֆոր, այսինքն՝ հոտի կրող։ Ձևային ալդեհիդն ունի բավականին սուր հոտ: Մյուս ստորին ալդեհիդներն ունեն խեղդող հոտ, որը ուժեղ նոսրանալիս դառնում է հաճելի և հիշեցնում բանջարեղենի և մրգերի հոտը։ Կետոնները բավականին լավ հոտ են գալիս:

Կարբոնիլ խմբի էլեկտրոնային կառուցվածքը

Ածխածնի և թթվածնի ատոմների տարբեր էլեկտրաբացասականության պատճառով կարբոնիլային խումբն ունի բարձր բևեռականություն (μ $ \ sim $ 2,5 D $ ալդեհիդների և $ 2,7 D $ կետոնների համար) և զգալի բևեռացման հնարավորություն։ Օրինակ, $ MR $-ի մոլեկուլային բեկման արժեքը oxo խմբի համար կազմում է մոտ 3,4, մինչդեռ մեկ $ C-O $ պարտատոմսի համար այն ընդամենը 1,5 է:

Կարբոնիլ խմբի կրկնակի կապը, ինչպես ալկեններում, բաղկացած է σ- և π- կապերից.

Նկար 2. Կարբոնիլ խմբի կրկնակի կապը: Հեղինակ24 - ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

Կարբոնիլ խմբի յուրահատկությունը կայանում է նրանում, որ այն կազմող ատոմների էլեկտրաբացասականության նկատելի տարբերությունն է։ Թթվածնի ատոմն ունի $ 1s ^ 22s ^ 22p ^ 4 $ արտաքին կառուցվածք՝ 4x $ p $ -էլեկտրոնների բաշխմամբ առանձին $ x, y, z $ ենթամակարդակների վրա, սակայն դրա հիբրիդացման խնդիրը վերջնականապես լուծված չէ։

$ s ^ np ^ m $ տիպի նշանակալի $ p $ - տիպով ոչ համարժեք հիբրիդային ուղեծրերի առկայությունը, որտեղ $ n $ ձգտում է 1-ի, $ m $-ը հակված է 2-ի, այսինքն, σ-կապը $ CO $: ամենայն հավանականությամբ ձևավորվում է $ sp ^ (2 _-) $ - ածխածնի հիբրիդային ուղեծր և $ 2p_x - AO $ թթվածին: $ n $ կապը ձևավորվում է չհիբրիդացված $ 2p_x - AO $ ածխածնի և $ 2p_x - AO $ թթվածնի փոխազդեցությունից:

Թթվածնի ատոմի $ n $ -էլեկտրոնների $ 2s ^ 2 $ և $ (2p ^ 2) _y $ մնացորդային զույգերը էականորեն չեն ազդում կարբոնիլ խմբի քիմիական հատկությունների վրա։

Ստորև ներկայացված է ամենապարզ ալդեհիդի՝ ֆորմալդեհիդի կառուցվածքը՝ կապի անկյունների և կապի երկարությունների տվյալներով։

Նկար 3. Ամենապարզ ալդեհիդի կառուցվածքը: Հեղինակ24 - ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

պարտատոմսի երկարությունը, $ C = O $ 1,203 $ C-H $ 1,101

կապի անկյուն, $ () ^ \ շրջան $ $ H-C = O $ 121,8 $ H-C-H $ 116,5

$ C = O $ կապերի բևեռականության պատճառով ածխածնի ատոմը ձեռք է բերում դրական արդյունավետ լիցք, և այն կոչվում է էլեկտրոֆիլ կենտրոն, իսկ թթվածինը՝ բացասական լիցք և կոչվում է նուկլեոֆիլ կենտրոն։ Հետևաբար, ածխածնի ատոմը փոխազդում է նուկլեոֆիլների հետ, ինչը քիմիական ռեակցիաներում ալդեհիդների և կետոնների $ C = O $ խմբի հիմնական փոխազդեցությունն է, իսկ թթվածինը էլեկտրոֆիլների հետ։ Ընդունիչ փոխարինիչները, որոնք մեծացնում են կարբոնիլ խմբի ածխածնի ատոմի դրական լիցքը, զգալիորեն մեծացնում են նրա ռեակտիվությունը։ Հակառակ էֆեկտը նկատվում է փոխարինողների դոնորային գործողությամբ.

Նկար 4. Փոխարինիչների դոնորային գործողություն: Հեղինակ24 - ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

Այսպիսով, ալդեհիդներն ու կետոնները, մի կողմից, ցուցադրում են զգալի էլեկտրաֆիլ հատկություններ, իսկ մյուս կողմից՝ թույլ նուկլեոֆիլ հատկություններ, ինչպես սպիրտներն ու եթերները։

Ալդեհիդներն ավելի ռեակտիվ են, քան կետոնները երկու հիմնական գործոնների հետևանքով. Նախ, երկրորդ ածխաջրածնային մնացորդի առկայության դեպքում ստերիկ խոչընդոտներ են առաջանում, երբ նուկլեոֆիլը հարձակվում է էլեկտրոֆիլ կենտրոնի վրա։ Երկրորդ, $ R $ փոխարինողը $ + I $ -ազդեցությամբ նվազեցնում է դրական լիցքը կարբոնիլ խմբի ածխածնի էլեկտրոֆիլ ատոմի վրա և մեծացնում է թթվածնի ատոմի բացասական լիցքը: Արդյունքում թուլանում է կարբոնիլային խմբի՝ նուկլեոֆիլ ռեակտիվների հետ փոխազդելու ունակությունը։

Կապի էներգիան $ C = O $ 680-760 կՋ / մոլ է (համեմատության համար, կրկնակի կապի $ E_ (C = C) $ էներգիան 590-640 կՋ / մոլ է), բայց դրա բարձր բևեռայնության և բևեռացման պատճառով: , կարբոնիլ խումբն ավելի ռեակտիվ է, քան ածխածին-ածխածին բազմակի կապը։

Ալդեհիդների և կետոնների սպեկտրային բնութագրերը

Ուլտրամանուշակագույն սպեկտրում կարբոնիլային միացություններն ունեն -185 նմ ինտենսիվ կլանման գոտի՝ π-π պատճառով: -անցումային և ցածր ինտենսիվության 270-300 նմ պայմանավորված n-π- անցում:

Նկար 5. Ուլտրամանուշակագույն սպեկտրներ՝ բենզալդեհիդ (I), անիլին (II) և ֆտորբենզոլ (III): Հեղինակ24 - ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

Սպեկտրի IR տարածքում $ v_ (C = O) $ կարբոնիլային խմբի ինտենսիվ ձգվող թրթռումները դիտվում են 1850-1650 սմ $ ^ (- 1) $ միջակայքում, հետևաբար, IR սպեկտրոսկոպիան դրա համար հուսալի մեթոդ է: վճռականություն.

Ալդեհիդային խմբի համար PMR սպեկտրոսկոպիայի դեպքում կա բնորոշ պրոտոնային ազդանշան 8,5-11,0 ppm, որը նույնպես հուսալի չափանիշ է կարբոնիլային խմբում դրա առկայության համար։

Ալդեհիդների և կետոնների կառուցվածքը

Ալդեհիդներ- օրգանական նյութեր, որոնց մոլեկուլները պարունակում են կարբոնիլ խումբ:

կապված է ջրածնի ատոմի և ածխաջրածնային ռադիկալի հետ։ Ալդեհիդների ընդհանուր բանաձևը հետևյալն է.

Ամենապարզ ալդեհիդում ջրածնի մեկ այլ ատոմ խաղում է ածխաջրածնային ռադիկալի դերը.

Ֆորմալդեհիդ

Ջրածնի ատոմի հետ կապված կարբոնիլ խումբը հաճախ կոչվում է ալդեհիդ:

Կետոնները օրգանական նյութեր են, որոնց մոլեկուլներում կարբոնիլային խումբը կապված է երկու ածխաջրածնային ռադիկալների հետ։ Ակնհայտ է, որ կետոնների ընդհանուր բանաձևը հետևյալն է.

Կետոնների կարբոնիլ խումբը կոչվում է keto խումբ.

Ամենապարզ կետոնում՝ ացետոնում, կարբոնիլ խումբը կապված է երկու մեթիլ ռադիկալների հետ.

Ալդեհիդների և կետոնների անվանակարգ և իզոմերիզմ

Կախված ալդեհիդային խմբի հետ կապված ածխաջրածնային ռադիկալի կառուցվածքից՝ տարբերակում են. սահմանափակող, չհագեցած, անուշաբույր, հետերոցիկլիկ և այլ ալդեհիդներ:

Համաձայն IUPAC անվանացանկի, հագեցած ալդեհիդների անունները ձևավորվում են մոլեկուլով ածխածնի նույն թվով ատոմներով ալկանի անունից՝ օգտագործելով վերջածանցը։ -ալ... Օրինակ:

ՀամարակալումՀիմնական շղթայի ածխածնի ատոմները սկսվում են ալդեհիդային խմբի ածխածնի ատոմից։ Հետևաբար, ալդեհիդային խումբը միշտ գտնվում է ածխածնի առաջին ատոմում, և կարիք չկա նշելու դրա դիրքը։

Համակարգային նոմենկլատուրայի հետ մեկտեղ օգտագործվում են նաև լայնորեն օգտագործվող ալդեհիդների տրիվիալ անվանումները։ Այս անունները սովորաբար ստացվում են ալդեհիդներին համապատասխան կարբոքսիլաթթուների անուններից։

Վերնագրի համար կետոններըստ համակարգված անվանացանկի, keto խումբը նշանակվում է վերջածանցով -նաև մի թիվ, որը ցույց է տալիս կարբոնիլային խմբի ածխածնի ատոմի թիվը (համարակալումը պետք է սկսվի կետո խմբին ամենամոտ շղթայի վերջից):

Օրինակ:

Համար ալդեհիդներկառուցվածքային իզոմերիզմի միայն մեկ տեսակ է բնորոշ. ածխածնի կմախքի իզոմերիզմ, որը հնարավոր է բութանալից և համար կետոններ-նաև Կարբոնիլ խմբի դիրքի իզոմերիզմ... Բացի այդ, դրանք բնութագրվում են նաև միջդասակարգային իզոմերիզմ(պրոպանալ և պրոպանոն):

Ալդեհիդների և կետոնների ֆիզիկական հատկությունները

Ալդեհիդի կամ կետոնի մոլեկուլում, ածխածնի ատոմի համեմատ թթվածնի ատոմի ավելի բարձր էլեկտրաբացասականության պատճառով, կապը C = O խիստ բևեռացվածπ- կապի էլեկտրոնային խտության թթվածնի տեղափոխման պատճառով.

Ալդեհիդներ և կետոններ - թթվածնի ատոմի վրա ավելորդ էլեկտրոնային խտությամբ բևեռային նյութեր... Մի շարք ալդեհիդների և կետոնների ստորին անդամները (ֆորմալդեհիդ, ացետալդեհիդ, ացետոն) անսահմանափակ լուծվում են ջրում։ Նրանց եռման կետերը ավելի ցածր են, քան համապատասխան սպիրտները։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ալդեհիդների և կետոնների մոլեկուլներում, ի տարբերություն սպիրտների, չկան շարժական ջրածնի ատոմներ և ջրածնային կապերի շնորհիվ դրանք չեն կազմում ասոցիացիաներ։

Ստորին ալդեհիդներն ունեն սուր հոտ; Շղթայում չորսից վեց ածխածնի ատոմ պարունակող ալդեհիդներն ունեն տհաճ հոտ. բարձր ալդեհիդներն ու կետոնները ունեն ծաղկային հոտեր և օգտագործվում են օծանելիքի արտադրության մեջ:

Մոլեկուլում ալդեհիդային խմբի առկայությունը որոշում է ալդեհիդների բնորոշ հատկությունները։

Վերականգնման ռեակցիաներ.

1. Ջրածնի ավելացումալդեհիդի մոլեկուլների նկատմամբ կրկնակի կապով առաջանում է կարբոնիլային խմբում.

Ալդեհիդների հիդրոգենացման արտադրանքը առաջնային սպիրտներն են, կետոնները՝ երկրորդային սպիրտներ։

Այսպիսով, նիկելի կատալիզատորի վրա ացետալդեհիդի հիդրոգենացման ժամանակ առաջանում է էթիլային սպիրտ, իսկ ացետոնի հիդրոգենացման ժամանակ՝ պրոպանոլ-2։

2. Ալդեհիդների հիդրոգենացում- նվազեցման ռեակցիա, որի ժամանակ նվազում է կարբոնիլային խմբի ածխածնի ատոմի օքսիդացման վիճակը:

Օքսիդացման ռեակցիաներ.

Ալդեհիդներն ունակ են ոչ միայն վերականգնվել, այլև օքսիդանալ։ Օքսիդացվելիս ալդեհիդները առաջացնում են կարբոքսիլաթթուներ։ Այս գործընթացը սխեմատիկորեն կարելի է ներկայացնել հետևյալ կերպ.

1. Օքսիդացում թթվածնով օդում:Օրինակ, պրոպիոնաթթուն ձևավորվում է պրոպիոնալդեհիդից (պրոպանալ).

2. Օքսիդացում թույլ օքսիդանտներով(արծաթի օքսիդի ամոնիակի լուծույթ): Պարզեցված ձևով այս գործընթացը կարող է արտահայտվել ռեակցիայի հավասարմամբ.

Օրինակ:

Ավելի ճիշտ, այս գործընթացը արտացոլվում է հավասարումներով.

Եթե ​​անոթի մակերեսը, որում իրականացվում է ռեակցիան, նախկինում յուղազերծված է եղել, ապա ռեակցիայի ընթացքում գոյացած արծաթն այն ծածկում է նույնիսկ բարակ թաղանթով։ Ուստի այս ռեակցիան կոչվում է «արծաթե հայելի» ռեակցիա։ Այն լայնորեն օգտագործվում է հայելիներ պատրաստելու, արծաթե զարդանախշերի և տոնածառի զարդարման համար։

3. Օքսիդացում թարմ նստվածքային պղնձի (II) հիդրօքսիդով:Ալդեհիդը օքսիդացնելով Cu 2+-ը վերածվում է Cu+-ի։ Պղնձի (I) հիդրօքսիդը, որն առաջացել է ռեակցիայի ընթացքում, անմիջապես քայքայվում է կարմիր պղնձի (I) օքսիդի և ջրի։

Այս ռեակցիան, ինչպես նաև արձագանքը» արծաթե հայելի«Օգտագործվում է ալդեհիդների հայտնաբերման համար։

Կետոնները չեն օքսիդանում մթնոլորտային թթվածնով կամ այնպիսի թույլ օքսիդացնող նյութով, ինչպիսին արծաթի օքսիդի ամոնիակային լուծույթն է։

Ալդեհիդների և թթուների քիմիական հատկությունները - կոմպենդիում

Ալդեհիդների առանձին ներկայացուցիչներ և դրանց նշանակությունը

Ֆորմալդեհիդ(մեթանալ, ձևային ալդեհիդ HCHO) անգույն գազ է սուր հոտով և -21 ° C եռման ջերմաստիճանով, մենք հեշտությամբ կլուծենք ջրի մեջ: Ֆորմալդեհիդը թունավոր է: Ջրի մեջ ֆորմալդեհիդի լուծույթը (40%) կոչվում է ֆորմալին և օգտագործվում է ֆորմալդեհիդի և քացախային ախտահանման համար։ Գյուղատնտեսության մեջ ֆորմալինը օգտագործվում է սերմերը հագցնելու համար, կաշվի արդյունաբերության մեջ՝ կաշվի մշակման համար։ Ձեռք բերելու համար օգտագործվում է ֆորմալդեհիդ ուրոտրոպին- բուժիչ նյութ. Երբեմն որպես վառելիք (չոր սպիրտ) օգտագործվում է ուրոտրոպինը, սեղմված բրիկետների տեսքով։ Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի և որոշ այլ նյութերի արտադրության մեջ մեծ քանակությամբ ֆորմալդեհիդ է սպառվում։

Ացետալդեհիդ(էթանալ, ացետալդեհիդ CH 3 CHO) սուր, տհաճ հոտով և 21 ° C եռման կետով հեղուկ է, մենք հեշտությամբ կլուծենք ջրի մեջ: Քացախաթթուն և մի շարք այլ նյութեր առևտրային ճանապարհով ստացվում են ացետալդեհիդից, այն օգտագործվում է տարբեր պլաստմասսա և ացետատ մանրաթելերի արտադրության համար: Քացախային ալդեհիդը թունավոր է!

Մի խումբ ատոմներ -

Զանգեց կարբոքսիլ խումբկամ կարբոքսիլ.

Մոլեկուլում մեկ կարբոքսիլ խումբ պարունակող օրգանական թթուներ են միահիմն.

Այս թթուների ընդհանուր բանաձևը RCOOH է, օրինակ.

Կարբոքսիլաթթուները, որոնք պարունակում են երկու կարբոքսիլ խմբեր, կոչվում են երկհիմնական... Դրանք ներառում են, օրինակ, oxalic և succinic թթուները.

Այնտեղ կան նաեւ պոլիհիմնականկարբոքսիլաթթուներ, որոնք պարունակում են ավելի քան երկու կարբոքսիլ խմբեր. Դրանք ներառում են, օրինակ, tribasic citric թթու:

Կախված ածխաջրածնային ռադիկալի բնույթից՝ կարբոքսիլաթթուները բաժանվում են սահմանափակող, չհագեցած, անուշաբույր.

Սահմանկամ հագեցած կարբոքսիլաթթուները, օրինակ, պրոպանային (պրոպիոնիկ) թթուներն են.

կամ արդեն ծանոթ սուկինինաթթուն:

Ակնհայտ է, որ հագեցած կարբոքսիլաթթուները ածխաջրածնային ռադիկալում π-կապեր չեն պարունակում։

Չհագեցած կարբոքսիլաթթուների մոլեկուլներում կարբոքսիլային խումբը կապված է չհագեցած, չհագեցած ածխաջրածնային ռադիկալի հետ, օրինակ՝ ակրիլային (պրոպենոիկ) մոլեկուլներում։

CH 2 = CH-COOH

կամ օլեիկ

CH 3 - (CH 2) 7 -CH = CH- (CH 2) 7 -COOH

և այլ թթուներ:

Ինչպես երևում է բենզոյաթթվի բանաձևից, այն է անուշաբույր, քանի որ այն պարունակում է անուշաբույր (բենզոլ) օղակ մոլեկուլում.

Կարբոքսիլաթթվի անվանումն առաջացել է համապատասխան ալկանի (մոլեկուլում ածխածնի նույն թվով ատոմներով ալկան) անունից՝ վերջածանցի ավելացմամբ։ -օհ— , վերջավորություններ -եւ եսև բառեր թթու... Ածխածնի ատոմների համարակալում սկսվում է կարբոքսիլ խմբից... Օրինակ:

Անվան մեջ կարբոքսիլային խմբերի թիվը նշվում է նախածանցներով di-, tri-, tetra-:

Շատ թթուներ ունեն նաև պատմական կամ չնչին անուններ:

Հագեցած միահիմն կարբոքսիլաթթուների բաղադրությունը կարտահայտվի ընդհանուր բանաձևով C n H 2n O 2, կամ С n Н 2n + 1 SOON, կամ ՎԱԶԵԼ.

Կարբոքսիլաթթուների ֆիզիկական հատկությունները

Ստորին թթուները, այսինքն՝ համեմատաբար ցածր մոլեկուլային քաշ ունեցող թթուները, որոնք պարունակում են մոլեկուլում մինչև չորս ածխածնի ատոմ, բնորոշ սուր հոտով հեղուկներ են (օրինակ՝ քացախաթթվի հոտ): 4-ից 9 ածխածնի ատոմ պարունակող թթուները մածուցիկ յուղոտ հեղուկներ են՝ տհաճ հոտով. մեկ մոլեկուլում պարունակող ավելի քան 9 ածխածնի ատոմ՝ պինդ նյութեր, որոնք չեն լուծվում ջրում։ Հագեցած միահիմն կարբոքսիլաթթուների եռման կետերը մեծանում են մոլեկուլում ածխածնի ատոմների քանակի ավելացմամբ և, հետևաբար, հարաբերական մոլեկուլային քաշի ավելացմամբ։ Այսպիսով, մրջնաթթվի եռման կետը 100,8 ° C է, քացախաթթունը 118 ° C է, պրոպիոնաթթունը 141 ° C է:

Ամենապարզ կարբոքսիլաթթուն՝ ձևային HCOOH, որն ունի փոքր հարաբերական մոլեկուլային քաշ (M r (HCOOH) = 46), նորմալ պայմաններում 100,8 ° C եռման կետով հեղուկ է: Միևնույն ժամանակ, բութանը (M r (C 4 H 10) = 58) նույն պայմաններում գազային է և ունի -0,5 ° C եռման կետ: Եռման կետերի և հարաբերական մոլեկուլային կշիռների միջև այս անհամապատասխանությունը բացատրվում է նրանով կարբոքսիլաթթվի դիմերների ձևավորումորոնցում թթուների երկու մոլեկուլները կապված են երկուսով ջրածնային կապեր:

Ջրածնային կապերի առաջացումը պարզ է դառնում կարբոքսիլաթթվի մոլեկուլների կառուցվածքը դիտարկելիս։

Հագեցած միահիմն կարբոքսիլաթթուների մոլեկուլները պարունակում են ատոմների բևեռային խումբ. կարբոքսիլ

Եվ գործնականում ոչ բևեռ ածխաջրածնային ռադիկալ... Կարբոքսիլ խումբը ձգվում է ջրի մոլեկուլներով՝ դրանց հետ ձևավորելով ջրածնային կապեր.

Ձևաթթուները և քացախաթթուները անսահմանափակ լուծվում են ջրում: Ակնհայտ է, որ ածխաջրածնային ռադիկալում ատոմների քանակի ավելացմամբ կարբոքսիլաթթուների լուծելիությունը նվազում է։

Կարբոքսիլաթթուների քիմիական հատկությունները

Թթուների դասին (ինչպես օրգանական, այնպես էլ անօրգանական) բնորոշ ընդհանուր հատկությունները պայմանավորված են ջրածնի և թթվածնի ատոմների միջև ամուր բևեռային կապ պարունակող հիդրօքսիլ խմբի մոլեկուլներում առկայությամբ: Դիտարկենք այս հատկությունները՝ օգտագործելով ջրում լուծվող օրգանական թթուների օրինակը:

1. Դիսոցացիաջրածնի կատիոնների և թթվային մնացորդի անիոնների ձևավորմամբ.

Ավելի ճիշտ, այս գործընթացը նկարագրվում է հավասարմամբ, որը հաշվի է առնում ջրի մոլեկուլների մասնակցությունը դրան.

Կարբոքսիլաթթուների տարանջատման հավասարակշռությունը տեղափոխվում է ձախ. դրանց ճնշող մեծամասնությունը թույլ էլեկտրոլիտներ են։ Սակայն, օրինակ, քացախաթթուների և մրջնաթթուների թթու համը պայմանավորված է թթվային մնացորդների տարանջատմամբ ջրածնի կատիոնների և անիոնների:

Ակնհայտ է, որ «թթվային» ջրածնի, այսինքն՝ կարբոքսիլ խմբի ջրածնի կարբոքսիլաթթուների մոլեկուլներում առկայությունն այլ բնորոշ հատկություններով է պայմանավորված։

2. Փոխազդեցություն մետաղների հետմինչև ջրածնի լարումների էլեկտրաքիմիական շարքում կանգնած.

Այսպիսով, երկաթը նվազեցնում է ջրածինը քացախաթթվից.

3. Փոխազդեցությունը հիմնական օքսիդների հետաղի և ջրի ձևավորմամբ.

4. Փոխազդեցություն մետաղների հիդրօքսիդների հետաղի և ջրի ձևավորման հետ (չեզոքացման ռեակցիա).

5. Փոխազդեցություն ավելի թույլ թթուների աղերի հետվերջինիս կազմավորման հետ։ Այսպիսով, քացախաթթուն փոխարինում է ստեարաթթուն նատրիումի ստեարատից և կարբոնաթթուն կալիումի կարբոնատից.

6. Կարբոքսիլաթթուների փոխազդեցությունը սպիրտների հետեթերների ձևավորմամբ - էսթերֆիկացման ռեակցիա (կարբոքսիլաթթուներին բնորոշ ամենակարևոր ռեակցիաներից մեկը).

Սպիրտների հետ կարբոքսիլաթթուների փոխազդեցությունը կատալիզացվում է ջրածնի կատիոնների միջոցով։

Էսթերֆիկացման ռեակցիան շրջելի է։ Հավասարակշռությունը փոխվում է դեպի էսթերի ձևավորում՝ ջրազրկող նյութերի առկայության դեպքում և երբ եթերը հեռացվում է ռեակցիայի խառնուրդից։

Էսթերֆիկացման հակադարձ ռեակցիայում, որը կոչվում է էսթերի հիդրոլիզ (էսթերի արձագանքը ջրի հետ), առաջանում են թթու և սպիրտ.

Ակնհայտ է, որ պոլիհիդրիկ սպիրտները, օրինակ՝ գլիցերինը, կարող են նաև արձագանքել կարբոքսիլաթթուների հետ, այսինքն՝ մտնել էսթերֆիկացման ռեակցիա.

Բոլոր կարբոքսիլաթթուները (բացառությամբ մածուցիկ թթուների), կարբոքսիլ խմբի հետ միասին մոլեկուլներում պարունակում են ածխաջրածնային մնացորդ: Իհարկե, դա չի կարող չազդել թթուների հատկությունների վրա, որոնք որոշվում են ածխաջրածինների մնացորդի բնույթով։

7. Բազմաթիվ կցորդի ռեակցիաներ- դրանց մեջ մտնում են չհագեցած կարբոքսիլաթթուներ: Օրինակ, ջրածնի ավելացման ռեակցիան հիդրոգենացում է։ Ռադիկալում մեկ n-կապ պարունակող թթվի համար հավասարումը կարելի է գրել ընդհանուր ձևով.

Այսպիսով, երբ օլեինաթթուն հիդրոգենացվում է, ձևավորվում է հագեցած ստեարաթթու.

Չհագեցած կարբոքսիլաթթուները, ինչպես մյուս չհագեցած միացությունները, հալոգենները միացնում են կրկնակի կապով։ Օրինակ, ակրիլաթթուն գունաթափում է բրոմային ջուրը.

8. Փոխարինման ռեակցիաներ (հալոգեններով)- հագեցած կարբոքսիլաթթուները կարող են ներթափանցել դրանց մեջ: Օրինակ, երբ քացախաթթուն փոխազդում է քլորի հետ, կարելի է ձեռք բերել թթվի քլորի տարբեր ածանցյալներ.

Կարբոքսիլաթթուների քիմիական հատկությունները - կոմպենդիում

Կարբոքսիլաթթուների որոշ ներկայացուցիչներ և դրանց նշանակությունը

Ձևաթթու (մեթան) HCOOH- սուր հոտով և 100,8 ° C եռման կետով հեղուկ, որը հեշտությամբ լուծվում է ջրի մեջ:

Մրջնաթթուն թունավոր է և մաշկի հետ շփվելու դեպքում առաջացնում է այրվածքներ: Մրջյունների կողմից արտազատվող խայթող հեղուկը պարունակում է այս թթուն։

Մրջնաթթուն ունի ախտահանող հատկություն և, հետևաբար, իր կիրառությունը գտնում է սննդի, կաշվի և դեղագործական արդյունաբերության և բժշկության մեջ: Օգտագործվում է գործվածքների և թղթի ներկման համար։

Քացախային (էթանիկ) թթու CH 3 COOH- անգույն հեղուկ՝ բնորոշ սուր հոտով, որը ցանկացած կերպ խառնվում է ջրի հետ։ Քացախաթթվի ջրային լուծույթները վաճառվում են քացախի (3-5% լուծույթ) և քացախի էսենցիայի (70-80% լուծույթ) անվանումներով և լայնորեն կիրառվում սննդի արդյունաբերության մեջ։ Քացախաթթուն լավ լուծիչ է շատ օրգանական նյութերի համար և, հետևաբար, օգտագործվում է ներկման, կաշվի արդյունաբերության, ներկերի և լաքի արդյունաբերության մեջ: Բացի այդ, քացախաթթուն հումք է տեխնիկապես կարևոր շատ օրգանական միացությունների արտադրության համար. օրինակ, դրա հիման վրա ստացվում են մոլախոտերի դեմ պայքարի համար օգտագործվող նյութեր՝ թունաքիմիկատներ: Քացախաթթուն գինու քացախի հիմնական բաղադրիչն է, որի բնորոշ հոտը պայմանավորված է դրանով։ Այն էթանոլի օքսիդացման արդյունք է և առաջանում է դրանից, երբ գինին պահվում է օդում։

Ամենաբարձր հագեցված միահիմն թթուների ամենակարեւոր ներկայացուցիչներն են պալմիտիկ C 15 H 31 COOH և ստեարիկ C 17 H 35 COOH թթուներ... Ի տարբերություն ցածր թթուների, այս նյութերը պինդ են, վատ լուծվող ջրում։

Սակայն դրանց աղերը՝ ստեարատները և պալմիտատները, շատ լուծելի են և ունեն լվացող հատկություն, ինչի պատճառով էլ դրանք կոչվում են նաև օճառ։ Հասկանալի է, որ այդ նյութերը արտադրվում են մեծ մասշտաբով։

Չհագեցած բարձրագույն կարբոքսիլաթթուներից ամենամեծ արժեքն է օլեինաթթու C 17 H 33 COOH, կամ CH 3 - (CH 2) 7 - CH = CH - (CH 2) 7 COOH: Յուղանման հեղուկ է, անհամ ու հոտ։ Նրա աղերը լայնորեն կիրառվում են տեխնիկայում։

Երկհիմնական կարբոքսիլաթթուների ամենապարզ ներկայացուցիչն է oxalic (ethanedioic) թթու HOOC-COOH, որի աղերը հանդիպում են բազմաթիվ բույսերի մեջ, ինչպիսիք են թրթնջուկը և թթունը։ Օքսալաթթուն անգույն բյուրեղային նյութ է, որը լավ է լուծվում ջրում։ Օգտագործվում է մետաղների փայլեցման, փայտամշակման և կաշվի արդյունաբերության մեջ։

Թեստը հանձնելու համար տեղեկատու նյութ.

Մենդելեևի աղյուսակ

Լուծելիության աղյուսակ