reaviz альдегиды и кетоны2

55
Альдегиды и кетоны К.Э. Герман К.Э. Герман Зав. кафедрой Зав. кафедрой естественнонаучных дисциплин естественнонаучных дисциплин ММИ РЕАВИЗ ММИ РЕАВИЗ

Upload: konstantin-german

Post on 15-Jun-2015

174 views

Category:

Education


5 download

DESCRIPTION

aldehydes ketones

TRANSCRIPT

Page 1: Reaviz альдегиды и кетоны2

Альдегиды и кетоны

КЭ Герман КЭ Герман Зав кафедрой Зав кафедрой

естественнонаучных дисциплинестественнонаучных дисциплинММИ РЕАВИЗ ММИ РЕАВИЗ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

R ndash C ndash HO

альдегид

R ndash C ndash RprimeO

кетон

С = Окарбонильная группа(оксо- или кетогруппа)

И альдегиды и кетоны ndash соединения которые содер-жат одну и ту же функциональную группу ndash карбонильную группу

Альдегиды и кетоны ndash соединения общие формулы которых имеют следующий вид

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды и кетоны изомерны

CnH2nO

общая формула насыщенных альдегидов и кетонов

Общее название - карбонильные соединения

bull У кетонов обе валентности карбонильного углерода затрачиваются на связь с углеводородными радикалами bull У альдегидов одна валентность затрачивается на связь с радикалом вторая ndash на связь с водородом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

1sp2-гибридизация карбонильного атома углерода

С2s 2p

s + p + p sp2

2 Плоское строение часть молекулы непосред-ственно окружающая углерод карбонильной груп-пы плоская

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

плоскаяформа

С Оδ+ δ-

3 Полярность карбонильной группы

Электроны двойной связи C=O распределены несимметрично между углеродом и кислородом

1200

R

R

C O1200

1200

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ИЗОМЕРИЯ

Изомерия альдегидов обусловлена строением углеводородного радикала

O

HCH3ndashCH2ndashCH2ndashC

O

H

CH3

CH3ndashCHndashC

Изомерия кетонов обусловлена двумя причинами

CH3ndashCndashCH2ndashCH2ndashCH3

Oпентанон-2

CH3ndashCH2ndashCndashCH2ndashCH3

Oпентанон-3

1 строением радикалов2 положением кетогруппы внутри углеродной цепи

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

НОМЕНКЛАТУРА

1 Заместительная номенклатура альдегидов

названиеальдегида

= + альназваниеуглеводорода

CH3ndash CO

H

этаналь

CH3ndashCHndashCН2ndashСO

HCH3

3-метилбутаналь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2 Рациональная номенклатура альдегидов

= название названия уксусный

альдегида заместителей альдегид+

CH3ndashCO

H

уксусныйальдегид

CH3ndashCHndashCO

HCH3

диметилуксусный

альдегид

трихлоруксусныйальдегид

CIndash C ndashCO

HCI

CI

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 2: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

R ndash C ndash HO

альдегид

R ndash C ndash RprimeO

кетон

С = Окарбонильная группа(оксо- или кетогруппа)

И альдегиды и кетоны ndash соединения которые содер-жат одну и ту же функциональную группу ndash карбонильную группу

Альдегиды и кетоны ndash соединения общие формулы которых имеют следующий вид

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды и кетоны изомерны

CnH2nO

общая формула насыщенных альдегидов и кетонов

Общее название - карбонильные соединения

bull У кетонов обе валентности карбонильного углерода затрачиваются на связь с углеводородными радикалами bull У альдегидов одна валентность затрачивается на связь с радикалом вторая ndash на связь с водородом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

1sp2-гибридизация карбонильного атома углерода

С2s 2p

s + p + p sp2

2 Плоское строение часть молекулы непосред-ственно окружающая углерод карбонильной груп-пы плоская

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

плоскаяформа

С Оδ+ δ-

3 Полярность карбонильной группы

Электроны двойной связи C=O распределены несимметрично между углеродом и кислородом

1200

R

R

C O1200

1200

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ИЗОМЕРИЯ

Изомерия альдегидов обусловлена строением углеводородного радикала

O

HCH3ndashCH2ndashCH2ndashC

O

H

CH3

CH3ndashCHndashC

Изомерия кетонов обусловлена двумя причинами

CH3ndashCndashCH2ndashCH2ndashCH3

Oпентанон-2

CH3ndashCH2ndashCndashCH2ndashCH3

Oпентанон-3

1 строением радикалов2 положением кетогруппы внутри углеродной цепи

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

НОМЕНКЛАТУРА

1 Заместительная номенклатура альдегидов

названиеальдегида

= + альназваниеуглеводорода

CH3ndash CO

H

этаналь

CH3ndashCHndashCН2ndashСO

HCH3

3-метилбутаналь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2 Рациональная номенклатура альдегидов

= название названия уксусный

альдегида заместителей альдегид+

CH3ndashCO

H

уксусныйальдегид

CH3ndashCHndashCO

HCH3

диметилуксусный

альдегид

трихлоруксусныйальдегид

CIndash C ndashCO

HCI

CI

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 3: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды и кетоны изомерны

CnH2nO

общая формула насыщенных альдегидов и кетонов

Общее название - карбонильные соединения

bull У кетонов обе валентности карбонильного углерода затрачиваются на связь с углеводородными радикалами bull У альдегидов одна валентность затрачивается на связь с радикалом вторая ndash на связь с водородом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

1sp2-гибридизация карбонильного атома углерода

С2s 2p

s + p + p sp2

2 Плоское строение часть молекулы непосред-ственно окружающая углерод карбонильной груп-пы плоская

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

плоскаяформа

С Оδ+ δ-

3 Полярность карбонильной группы

Электроны двойной связи C=O распределены несимметрично между углеродом и кислородом

1200

R

R

C O1200

1200

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ИЗОМЕРИЯ

Изомерия альдегидов обусловлена строением углеводородного радикала

O

HCH3ndashCH2ndashCH2ndashC

O

H

CH3

CH3ndashCHndashC

Изомерия кетонов обусловлена двумя причинами

CH3ndashCndashCH2ndashCH2ndashCH3

Oпентанон-2

CH3ndashCH2ndashCndashCH2ndashCH3

Oпентанон-3

1 строением радикалов2 положением кетогруппы внутри углеродной цепи

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

НОМЕНКЛАТУРА

1 Заместительная номенклатура альдегидов

названиеальдегида

= + альназваниеуглеводорода

CH3ndash CO

H

этаналь

CH3ndashCHndashCН2ndashСO

HCH3

3-метилбутаналь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2 Рациональная номенклатура альдегидов

= название названия уксусный

альдегида заместителей альдегид+

CH3ndashCO

H

уксусныйальдегид

CH3ndashCHndashCO

HCH3

диметилуксусный

альдегид

трихлоруксусныйальдегид

CIndash C ndashCO

HCI

CI

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 4: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

1sp2-гибридизация карбонильного атома углерода

С2s 2p

s + p + p sp2

2 Плоское строение часть молекулы непосред-ственно окружающая углерод карбонильной груп-пы плоская

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

плоскаяформа

С Оδ+ δ-

3 Полярность карбонильной группы

Электроны двойной связи C=O распределены несимметрично между углеродом и кислородом

1200

R

R

C O1200

1200

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ИЗОМЕРИЯ

Изомерия альдегидов обусловлена строением углеводородного радикала

O

HCH3ndashCH2ndashCH2ndashC

O

H

CH3

CH3ndashCHndashC

Изомерия кетонов обусловлена двумя причинами

CH3ndashCndashCH2ndashCH2ndashCH3

Oпентанон-2

CH3ndashCH2ndashCndashCH2ndashCH3

Oпентанон-3

1 строением радикалов2 положением кетогруппы внутри углеродной цепи

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

НОМЕНКЛАТУРА

1 Заместительная номенклатура альдегидов

названиеальдегида

= + альназваниеуглеводорода

CH3ndash CO

H

этаналь

CH3ndashCHndashCН2ndashСO

HCH3

3-метилбутаналь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2 Рациональная номенклатура альдегидов

= название названия уксусный

альдегида заместителей альдегид+

CH3ndashCO

H

уксусныйальдегид

CH3ndashCHndashCO

HCH3

диметилуксусный

альдегид

трихлоруксусныйальдегид

CIndash C ndashCO

HCI

CI

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 5: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

плоскаяформа

С Оδ+ δ-

3 Полярность карбонильной группы

Электроны двойной связи C=O распределены несимметрично между углеродом и кислородом

1200

R

R

C O1200

1200

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ИЗОМЕРИЯ

Изомерия альдегидов обусловлена строением углеводородного радикала

O

HCH3ndashCH2ndashCH2ndashC

O

H

CH3

CH3ndashCHndashC

Изомерия кетонов обусловлена двумя причинами

CH3ndashCndashCH2ndashCH2ndashCH3

Oпентанон-2

CH3ndashCH2ndashCndashCH2ndashCH3

Oпентанон-3

1 строением радикалов2 положением кетогруппы внутри углеродной цепи

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

НОМЕНКЛАТУРА

1 Заместительная номенклатура альдегидов

названиеальдегида

= + альназваниеуглеводорода

CH3ndash CO

H

этаналь

CH3ndashCHndashCН2ndashСO

HCH3

3-метилбутаналь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2 Рациональная номенклатура альдегидов

= название названия уксусный

альдегида заместителей альдегид+

CH3ndashCO

H

уксусныйальдегид

CH3ndashCHndashCO

HCH3

диметилуксусный

альдегид

трихлоруксусныйальдегид

CIndash C ndashCO

HCI

CI

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 6: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ИЗОМЕРИЯ

Изомерия альдегидов обусловлена строением углеводородного радикала

O

HCH3ndashCH2ndashCH2ndashC

O

H

CH3

CH3ndashCHndashC

Изомерия кетонов обусловлена двумя причинами

CH3ndashCndashCH2ndashCH2ndashCH3

Oпентанон-2

CH3ndashCH2ndashCndashCH2ndashCH3

Oпентанон-3

1 строением радикалов2 положением кетогруппы внутри углеродной цепи

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

НОМЕНКЛАТУРА

1 Заместительная номенклатура альдегидов

названиеальдегида

= + альназваниеуглеводорода

CH3ndash CO

H

этаналь

CH3ndashCHndashCН2ndashСO

HCH3

3-метилбутаналь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2 Рациональная номенклатура альдегидов

= название названия уксусный

альдегида заместителей альдегид+

CH3ndashCO

H

уксусныйальдегид

CH3ndashCHndashCO

HCH3

диметилуксусный

альдегид

трихлоруксусныйальдегид

CIndash C ndashCO

HCI

CI

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 7: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

НОМЕНКЛАТУРА

1 Заместительная номенклатура альдегидов

названиеальдегида

= + альназваниеуглеводорода

CH3ndash CO

H

этаналь

CH3ndashCHndashCН2ndashСO

HCH3

3-метилбутаналь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2 Рациональная номенклатура альдегидов

= название названия уксусный

альдегида заместителей альдегид+

CH3ndashCO

H

уксусныйальдегид

CH3ndashCHndashCO

HCH3

диметилуксусный

альдегид

трихлоруксусныйальдегид

CIndash C ndashCO

HCI

CI

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 8: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2 Рациональная номенклатура альдегидов

= название названия уксусный

альдегида заместителей альдегид+

CH3ndashCO

H

уксусныйальдегид

CH3ndashCHndashCO

HCH3

диметилуксусный

альдегид

трихлоруксусныйальдегид

CIndash C ndashCO

HCI

CI

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 9: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

название название кетона углеводорода

= + ОН

CH3ndash C ndashCH3

O

пропанон(ацетон)

1-гидрокси--3-метилпентанон-3

HOndashCH2ndashCH2ndashCndashCНndashСH3

O

CH35

4

3

2

1

3 Заместительная номенклатура кетонов

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 10: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

4 Рациональная номенклатура кетонов

название названия кетона радикалов

= + кетон

CH3ndash C ndashCH3

O

диметилкетон метилфенилкетон

(ацетофенон)

C ndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 11: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Так как альдегиды и кетоны полярные соединения они имеют более высокие температуры кипения чем неполярные соединения сравнимого молекулярного веса но ниже чем у спиртов что указывает на отсутствие у оксосоединений существенной молекулярной ассоциации Низшие оксосоединения заметно растворимы в воде вероятно вследствие образования водород-ных связей обладают резким запахом

С увеличением размера молекул (начиная с С5) растворимость резко уменьшается высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 12: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Ткип альдегидов

и кетонов

Ткип соединений со сравни-мой молекулярной массой

gt

С Оδ+ δ-

Ткип Ткип

lt R ndash O ndash H С О

δ- δ+

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 13: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Растворимостьальдегидов и

кетонов

gt

до С5

СnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 R-X

(X= CI Br J)

С О

Растворимость углеводородов и

галогенпроизводныхсо сравнимой Мr

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

gt

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 14: Reaviz альдегиды и кетоны2

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВИ КЕТОНОВ

1 Реакции с водой

2 Реакция c ROH

O

H H

OH

RndashCndashOН + НOHRndashC

O

H H

OH

H+

ORprime

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashC

O

H H

OH

RndashCndashORprime + RprimeOHRndashCRprimeOH

H

RndashCndashORprime

полуацеталь

ацеталь

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 15: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3 Реакции с NH3 и его производными

RNH2 R2NH NH2 ndash NH2 NH2OH

C6H5ndashNHndashNH2 NH2ndashNHndashCOndashNH2

4 Реакции с металлоорганическими соединениями

RC equiv CndashM+ RMgX

5 Реакции с NaHSO3

6 Реакции с HCNCNndash7 Окисление8 Восстановление9 Конденсация и галогенирование ndash реакции обусловленные подвижностью α ndash Н

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 16: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫПОЛУЧЕНИЕ

1 Окисление спиртов

Альдегиды получают из первичных спиртов

Cu t0

K2Cr2O7

RndashCH2ndashOHO

HRndashC

Кетоны получают из вторичных спиртов

Cu t0 или

KMnO4 или K2Cr2O7

Rndash CН ndashRprime

OH

Rndash C ndashRprime

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 17: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

2 Окисление алкенов (озонолиз)

а) RndashCH=CH=R

алкен(диалкилэтилен)

О3

альдегид

2Rndash C ndashH

O

б)

в)

RndashC = CndashR

R RO3

кетон

Rndash C ndashRprime

O

RprimendashCH = CndashR

R

O3RprimendashC=O + O=CndashR

RH

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 18: Reaviz альдегиды и кетоны2

По строению продуктов озонолиза можно определить строение исходного алкена Для этого мысленно удаляют из них кислород и соединяют осколки двойной связью

CH3ndashCН2ndashС=O + O=CndashCH2ndashCH3

CH3 H

CH3ndashCН2ndashС=CHndashCH2ndashCH3

CH3

ndashО2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 19: Reaviz альдегиды и кетоны2

3 Гидратация алкенов (по Кучерову 1881 г)

Hg2+H+

CHequivCH + HOHацетилен вода

CH2= CH

OHCH3ndashC

O

Hэтаналь

RndashCequivCH + HOHHg2+H+

кетон

RndashCndashCH3

O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 20: Reaviz альдегиды и кетоны2

CO + H2

[Co(CO)4]2 t0PRndashCH=CH2

RndashCHndashCO

HCH3

4 Присоединение (СО + Н2) к алкенам

O

HRndashCH2ndashCH2ndashC

5 Гидролиз дигалогенопроизводных

HOH

гидролизRndashCndashCI

CI

Н

RndashCndashOH

OH

Hальдегид

RndashCO

H

-H2O

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

+

+

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 21: Reaviz альдегиды и кетоны2

6 Пиролиз кислот и их смесей в виде паров над оксидами металлов (ThO2 MnO2 CaO ZnO) при нагревании

а) RndashCndashOndashH + HndashOndashCHO

RndashC + CO2 + H2OO

H-CO2

-H2O

2RndashCOOH RndashCndashR + CO2 + H2O

O

б)

RndashCndashRprime + CO2 + H2O

O

RndashCndashOH + HndashOndashCndashRprime

OO

в)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

O

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 22: Reaviz альдегиды и кетоны2

7 Восстановление хлорангидридов кислот

H2Pdt0RndashC

O

CI HRndashC + HCI

O

альдегидхлорангидрид (ацилхлорид)

8 Синтез ароматических кетонов по Фриделю ndash Крафтсу (реакция ацилирования)

ArndashH + CIndashCndashCI

O

ArndashCndashR + HCI

O

AICI3

Ar ndash ароматический радикал например ndash C6H5 ndash фенил

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ ПОЛУЧЕНИЕ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 23: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Химия оксосоединений определяется наличием карбонильной группы

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

2 Карбонильная группа содержит двойную углерод кислородную связь которая сильно поляризована

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1 Плоское строение оксогруппы отсюда доступность группы для атаки сверху и снизу

С Оδ+ δ

-

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 24: Reaviz альдегиды и кетоны2

С Оδ+ δ

-

электронодефицитный центр место нуклеофильной (Nu) атаки

(реакция присоединения)

чем больше заряд δ+ на углероде тем выше

реакционная способность оксосоединений

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ КАРБОНИЛЬНОЙГРУППЫ

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 25: Reaviz альдегиды и кетоны2

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

3 Способность кислорода приобретать и нести отрицательный заряд

в этом состоянии кислородне проявляет большой

реакционной способности ndashСndash О ‒

Вывод типичными реакциями альдегидов и кето-нов будут реакции нуклеофильного присоединения

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 26: Reaviz альдегиды и кетоны2

Кроме того карбонильная группа увеличивает кислотность атомов водорода связанных с -углеродным атомом за счёт оттягивания электронной плотности

ndash С ndash С = Оδ+

ОСОБЕННОСТИ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ

δ-

НН+

ndash С=С‒О‒Н

енол

енолальдегид

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 27: Reaviz альдегиды и кетоны2

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Процесс протекает ступенчато и начинается с медленной атаки нуклеофила (Nu) по карбо-нильному углероду образовавшийся анион быстро присоединяет электрофил Е+ (например Н+)

δ+ δ-

альдегид или кетон

медленноNu

промежуточный продукт

быстро

продукт

Nundash C ndashOC = O Nundash C ndashOH ‒ H+

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 28: Reaviz альдегиды и кетоны2

В роли Nu выступают CN H2O ROH NH3 (NH2R NHR2 NR3) и др

КИСЛОТНЫЙ КАТАЛИЗ

Нуклеофильное присоединение облегчается в кислой среде

δ+H+

H

OH

HH

δ-OR ndash CR ndash CR ndash C

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

+OH

+

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 29: Reaviz альдегиды и кетоны2

Влияние заместителей на реакционную способность карбонильной группы

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

1 Электроноакцепторные заместители увеличивают положительный заряд (+) карбонильного углерода вследствии чего присоединение Nu облегчается скорость реакции увеличивается 2 Электронодонорные заместители снижают + на карбонильном углероде и поэтому затрудняют присоединение Nu скорость присоединения снижается

δ+

δ-δ+

δ-

HndashCndashCO

Hlt CI C C

CI

CIO

Hменее реакционно-

способен более реакционноспособен

H

H

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 30: Reaviz альдегиды и кетоны2

Оксосоединения по убывающей активности их в реакции нуклеофильного присоединения можно расположить в следующий ряд

HndashC gt CH3ndashC gt CH3ndashCndash CH3 gt

O

O

H

O

H

CH3ndashCndash C6H5 gt C6H5ndashCndash C6H5

O O

Примечание кроме электронных факторов надо учитывать и пространственные

ХИМИЯ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 31: Reaviz альдегиды и кетоны2

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

1 Присоединение водорода с образованием спиртов

RndashCH2ndashOH

альдегид первичный спирт

2НRndashC

H

O

кетон вторичный спирт

RndashC Rndash CH ndashRprime2Н

OHRprime

O

Эффективными восстановителями являются гидриды металлов Li[AlH4] Na[BH4] где роль Nu играет H

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 32: Reaviz альдегиды и кетоны2

2 Присоединение воды (гидратация) с образова-нием гем-диолов

альдегидили кетон

гем-диол(неустойчив)

δ+ δ-OH

C = O + Н2О

ndash C ndashOH

Формальдегид присоединяет воду легко другие альдегиды и кетоны трудно

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 33: Reaviz альдегиды и кетоны2

растворформалина

O

OH

OH

Hndash C ndashHHndash C ndashH + HOH

δ+

OH

OH

хлоральгидратхлораль

δ-O

HC + H2O CI3C ndash C ndashH CI3C

Смещению равновесия вправо благоприятствуют электроноакцепторные заместители связанные с карбонильным углеродом

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВОДЫ

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 34: Reaviz альдегиды и кетоны2

3 Присоединение спиртов с образованием полу - ацеталей и ацеталей

альдегидполуацеталь ацеталь

δ+δ-

RprimeOH

спиртRndash C ndashH Rndash C ndashHRprimendashOH

ORprime

ORprime

ORprime

OH

R ndashC +O

H

Полуацетали неполные простые эфиры гем-диолов Неустойчивы Ацетали полные простые эфиры гем-диолов Устойчивы

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 35: Reaviz альдегиды и кетоны2

4 Присоединение цианид-иона CN

HCN H+ + CN

альдегидили кетон

гидроксинитрил

δ+ δ- CNndash H+

C = O ndash C ndashCN

OHOndash

ndash C ndashCN

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 36: Reaviz альдегиды и кетоны2

5 Присоединение бисульфита натрия с образо - ванием бисульфитных соединений

δ-

O

OH

RndashC +

O

CH3

δ+ S ndashOndashNa+

OH

OCH3

Rndash C ndash SndashOndashNa+

O

легко гидролизуютсяс образованием исходныхоксосоединений (в Н+ ОН- )

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 37: Reaviz альдегиды и кетоны2

6 Присоединение магнийорганических соединений R ndash MgX (это важный синтетический метод получения спиртов)

δ+ δ- -δ δ+C = O + RndashMgX RndashCndashOMgX

H2O

H2ORndashCndashOH + Mg(OH)X

а) формальдегид даёт первичные спиртыб) остальные альдегиды ndash вторичныев) кетоны дают третичные спирты

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 38: Reaviz альдегиды и кетоны2

7 Присоединение производных аммиака

процесс идёт по механизму присоединения ndash отщепления

Общая схема

H+δ+ δ-

С = NndashG + H2OС = O + H2NndashG

Механизм реакция идёт в две стадии

первая стадия ndash присоединение аммиака (или его производного) по карбонильной группе с образова-нием нестойкого аддукта

вторая стадия ndash отщепление аддуктом воды

РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРИМЕРЫ

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 39: Reaviz альдегиды и кетоны2

δ+ δ- ‒H2O

Н

Н OH H

С = О + NndashG C ndash NndashG

Основание Шиффа(если G = RH)

ndash C = N ndash G

G = H R OH NH2 и др

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА МЕХАНИЗМ

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 40: Reaviz альдегиды и кетоны2

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ndash ОТЩЕПЛЕНИЯ

R2C = O

H2N‒OHгидроксиламин

R2C=N-OHоксим

H2NNH2

гидразинR2C=N-NH2

гидразон

H2N‒NH‒C6H5

фенилгидразин

H2N-NH-C-NH2

семикарбазид

R2C=N-NHC6H5

фенилгидразон

R2C=N-NH-C-NH2

семикарбазон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ АММИАКА

ОO

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 41: Reaviz альдегиды и кетоны2

ПРОДУКТЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АММИАКА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Оксимы гидразоны фенилгидразоны ndash твёрдые кристаллические вещества с характерными температурами плавления

Это свойство используется для

идентификации альдегидов и кетонов

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 42: Reaviz альдегиды и кетоны2

По механизму присоединения ndash отщепления происходит поликонденсация мочевины или анилина (а также фенола) с формальдегидом

Синтез мочевино-формальдегидных и

анилино-формальдегидных смол

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 43: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Конденсация мочевины с формальдегидом (кислая среда)

CH2=O

монометилол-мочевина

HN-CH2OH HN-CH2OH

HN-CH2OH

CO

NH2

мочевина

формальдегид

δ- δ+

HndashNndashH

NH2

C=O + O = CH2 C = O

1

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 44: Reaviz альдегиды и кетоны2

t0

полимеризация

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

2

3

Н+CO + H2O

N=CH2

NH2

CO

HN-CH2OH

NH2

HN2

ndash N ndash CH2

n

CO

NH2

N=CH2

CO

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 45: Reaviz альдегиды и кетоны2

NH2

Попробуйте написать самостоятельно

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

КОНДЕНСАЦИЯ МОЧЕВИНЫ С АНИЛИНОМ

NH2

NH2

CO + bull bull bull

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 46: Reaviz альдегиды и кетоны2

β

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

Альдегиды способны вступать в реакции конденсации между собой в присутствии оснований Кетоны реагируют труднее

H

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

О

Н

OHndashОН

альдегидоспирт

α О

Нndash С ndash Сndash Сndash С ndash СС = О +

αδ+ δminus

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 47: Reaviz альдегиды и кетоны2

В этой реакции одна молекула альдегида участвует своей карбонильной группой (карбонильный компонент) другая ndash α-водородом (метиленовый компонент)

МЕХАНИЗМ КОНДЕНСАЦИИ(на примере уксусного

альдегида)

Реакция относится к типичным реакциям нуклео-фильного присоединения

Роль Nu играет карбанион образующийся при отщеплении α-водорода от молекулы альдегида

АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 48: Reaviz альдегиды и кетоны2

карбанион (Nu)

О

Н

OHndash О

НCH2‒C CH2 ndashC + H-O-Н

Атомы водорода стоящие у соседнего с карбонильной группой углерода под влиянием карбонильной группы приобретают повышенные кислотные свойства

Известно что кислотность вещества А ndash Н зависит от способности аниона Аndash к делокализации заряда

АН Аndash + Н+

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Н‒

1-ая стадия образование карбаниона (нуклеофила)

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 49: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Карбанион образующийся после отщепления α-водорода (но не j- или δ-водорода) способен к делокализации заряда (резонансный эффект)

H H

СН2 = СndashОСН2ndashС = О

резонансный гибрид

О

СН2 С ndash Нили

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 50: Reaviz альдегиды и кетоны2

2-ая стадия нуклеофильное присоединение

Ondash

карбонильныйкомпонент

метиленовыйкомпонент

анион

О О+δ

δ-

Н

О

НCH3 ndashC CH2 ndashC CH3ndashCНndashСН2ndashС

Н

OO

ОHH голубойцвет

красныйосадок

RndashC + 2Cu(OH)2 + Cu2O + H2ORndashC

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 51: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

3-я стадия нейтрализация заряда аниона за счёт присоединения протона (из воды)

H2O

альдоль(3-гидроксибутаналь)

H

O + OHndash

O

H

OH

CH3ndashCHndashCH2ndashCCH3ndashCndashCH2ndashC

Ondash

Продукт конденсации двух молекул уксусного альдегида называется альдолем (альдегидоспиртом)

Поэтому реакция конденсации получила название альдольной конденсации

МЕХАНИЗМ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 52: Reaviz альдегиды и кетоны2

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегиды не содержащие α-водорода к альдоль-ной конденсации не способны

CH3

CH3

H

OCH3ndash C ndashC

O

HC

РЕАКЦИЯ АЛЬДОЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 53: Reaviz альдегиды и кетоны2

альдегид кислота

O

H

O

OHRndashC RndashC+ 2[Ag(NH3)2] + 2Agdarr+ 4NH3+ H2O

РЕАКЦИЯ СЕРЕБРЯНОГО ЗЕРКАЛА

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

[Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2

Альдегиды окисляются легко слабыми окислителями

+

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 54: Reaviz альдегиды и кетоны2

Кетоны этих реакций не дают Они устойчивы к слабым окислителям и к кислороду воздуха Сильные окислители (KMnO4 K2Cr2O7) в жёстких условиях окисляют кетоны с разрывом углеродных связей с образованием смеси (кислот и кетонов)

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

Простые альдегиды (но не кетоны) полимеризуются образуя как циклические так и линейные полимеры

nCH2 = O + H2O H(ndash C ndash OCH2 ndash)nOH

формальдегид параформальдегид

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55
Page 55: Reaviz альдегиды и кетоны2

Параформальдегид ndash белый осадок выделяющийся при стоянии водородного раствора формальдегида При нагревании (150о) параформа выделяется формальдегид

разб

135 - триоксан

3CH2=O + H+ t0

Уксусный альдегид под влиянием кислот (H2SO4 HCl) образует жидкий тример ndash паральдегид и твёрдый тетрамер ndash метальдегид (laquoсухой спиртraquo) Паральдегид применяют как успокаивающее средство и снотворное

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АЛЬДЕГИДОВ

H2C CH2

CH2

OO

O

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
  • Slide 52
  • Slide 53
  • Slide 54
  • Slide 55