Aldehydien ja ketonien vaikutus ihmiskehoon. Aldehydien hapetus: prosessi, lopputuote. Nukleofiiliset additioreaktiot

5.1. yleispiirteet, yleiset piirteet

Aldehydien ja ketonien läheiset luokat sisältävät funktionaalisen karbonyyliryhmän ja niitä kutsutaan nimellä karbonyyliyhdisteet. He käyttävät myös yleistä nimeä oksoyhdisteet, koska ryhmää = O kutsutaan oksoryhmäksi.

Aldehydit ovat yhdisteitä, joissa karbonyyliryhmä on sitoutunut orgaaniseen radikaaliin ja vetyatomiin; ketonit - karbonyyliyhdisteet, joissa on kaksi orgaanista radikaalia.

Ryhmää -CH=O, joka on osa aldehydejä, kutsutaan aldehydi, vastaavasti ryhmä ketoneissa - ketoni, tai keto ryhmä.

Orgaanisten radikaalien luonteesta riippuen aldehydit ja ketonit voivat kuulua niihin alifaattinen tai aromaattinen rivi; ketonit ovat sekoitettu(Taulukko 5.1).

Toisin kuin alkoholit, aldehydeissä ja ketoneissa ei ole liikkuvia vetyatomeja sitoutuneena happiatomeihin. Tässä suhteessa aldehydit ja ketonit eivät liity vetysidosten muodostumisen vuoksi, vaan niillä on taipumus muodostaa vetysidoksia vesimolekyylien kanssa ja siksi liukenevat siihen hyvin (etenkin homologisen sarjan ensimmäiset jäsenet).

Taulukko 5.1.Aldehydit ja ketonit

5.2. Aldehydien ja ketonien reaktiokeskukset

sp 2 -karbonyyliryhmän hybridisoitu hiiliatomi muodostaa kolme samassa tasossa olevaa σ-sidosta ja π-sidoksen happiatomin kanssa hybridisoitumattoman p-orbitaalin vuoksi. Hiili- ja happiatomien elektronegatiivisuuden erosta johtuen niiden välinen π-sidos on erittäin polarisoitunut (kuva 5.1). Tämän seurauksena karbonyyliryhmän hiiliatomiin ilmaantuu osittainen positiivinen varaus δ+ ja happiatomiin osittainen negatiivinen varaus δ-. Koska hiiliatomissa ei ole elektroneja, se edustaa nukleofiilisen hyökkäyksen keskusta.

Elektronitiheyden jakautuminen aldehydien ja ketonien molekyyleissä ottaen huomioon elektronin elektronisen vaikutuksen siirtyminen

Riisi. 5.1.Karbonyyliryhmän elektroninen rakenne

σ-sidoksissa olevan karbonyyliryhmän puutteellinen hiiliatomi on esitetty kaaviossa 5.1.

Kaavio 5.1.Reaktiokeskukset aldehydi- ja ketonimolekyylissä

Aldehydien ja ketonien molekyyleissä on useita reaktiokeskuksia:

Elektrofiilinen keskus - karbonyyliryhmän hiiliatomi - määrittää ennalta nukleofiilisen hyökkäyksen mahdollisuuden;

Pääkeskus - happiatomi - määrittää protonin hyökkäyksen mahdollisuuden;

CH-happokeskus, jonka vetyatomilla on heikko protoniliikkuvuus ja erityisesti vahva emäs voi hyökätä siihen.

Yleensä aldehydit ja ketonit ovat erittäin reaktiivisia.

5.3. Nukleofiilinen lisäys

Aldehydeille ja ketoneille nukleofiiliset additioreaktiot ovat tyypillisimpiä A N.

Yleinen kuvaus nukleofiilisestä additiomekanismista A N

Nukleofiilisen hyökkäyksen helppous aldehydin tai ketonin karbonyyliryhmän hiiliatomiin riippuu osittaisen hyökkäyksen suuruudesta.

hiiliatomin positiivinen varaus, sen avaruudellinen saatavuus ja väliaineen happo-emäsominaisuudet.

Ottaen huomioon karbonyylihiiliatomiin liittyvien ryhmien elektroniset vaikutukset siihen kohdistuvan osittaisen positiivisen varauksen δ+ arvo aldehydeissä ja ketoneissa pienenee seuraavissa sarjoissa:

Karbonyylihiiliatomin avaruudellinen saatavuus heikkenee, kun vety korvataan kookkaammilla orgaanisilla radikaaleilla, joten aldehydit ovat reaktiivisempia kuin ketonit.

Nukleofiilisten additioreaktioiden yleinen kaavio A N karbonyyliryhmään liittyy nukleofiilinen hyökkäys karbonyylihiileen, jota seuraa elektrofiilin lisääminen happiatomiin.

Happamassa ympäristössä karbonyyliryhmän aktiivisuus yleensä kasvaa, koska happiatomin protonoitumisen vuoksi hiiliatomiin syntyy positiivinen varaus. Happokatalyysiä käytetään yleensä, kun hyökkäävän nukleofiilin aktiivisuus on alhainen.

Yllä olevan mekanismin mukaisesti suoritetaan useita tärkeitä aldehydien ja ketonien reaktioita.

Elimistössä tapahtuu monia aldehydeille ja ketoneille ominaisia ​​reaktioita, nämä reaktiot esitetään oppikirjan seuraavissa osissa. Tässä luvussa käsitellään aldehydien ja ketonien tärkeimpiä reaktioita, joista on yhteenveto kaaviossa 5.2.

alkoholien lisääminen. Alkoholit muodostuvat helposti vuorovaikutuksessa aldehydien kanssa puoliasetaalit. Hemiasetaaleja ei yleensä eristetä niiden epävakauden vuoksi. Ylimääräisellä alkoholilla happamassa ympäristössä hemiasetaalit muuttuvat asetaalit.

Happokatalyytin käyttö hemiasetaalin muuttamisessa asetaaliksi käy ilmi alla olevasta reaktiomekanismista. Keskeisen paikan siinä on karbokationin (I) muodostuminen, joka stabiloituu viereisen happiatomin yksinäisen elektroniparin osallistumisen vuoksi (C 2 H 5 O -ryhmän +M-vaikutus).

Hemiasetaalien ja asetaalien muodostumisreaktiot ovat palautuvia, joten asetaaalit ja hemiasetaalit hydrolysoituvat helposti ylimääräisellä vedellä happamassa väliaineessa. Emäksisessä ympäristössä hemiasetaalit ovat stabiileja, koska alkoksidini on vaikeampi poistuva ryhmä kuin hydroksidi-ioni.

Asetaaalien muodostumista käytetään usein aldehydiryhmän väliaikaisena suojana.

Vesiliitäntä. Veden lisääminen karbonyyliryhmään - nesteytys- palautuva reaktio. Aldehydin tai ketonin hydrataatioaste vesiliuoksessa riippuu substraatin rakenteesta.

Hydrataatiotuotetta ei yleensä voida eristää tislaamalla vapaassa muodossa, koska se hajoaa alkuperäisiksi komponenteiksi. Vesiliuoksessa oleva formaldehydi hydratoituu yli 99,9 %, asetaldehydi on noin puolet ja asetoni ei käytännössä hydratoitu.

Formaldehydillä (formaldehydillä) on kyky koaguloida proteiineja. Sen 40-prosenttinen vesiliuos, ns formaliini, käytetään lääketieteessä anatomisten valmisteiden desinfiointi- ja säilöntäaineena.

Trikloorietikkaaldehydi (kloraali) on täysin hydratoitunut. Elektroneja vetävä trikloorimetyyliryhmä stabiloi kloraalihydraattia siinä määrin, että tämä kiteinen aine lohkeaa vettä vain tislauksen aikana, kun läsnä on kuivattavia aineita - rikkihappoa jne.

CC1-kloraalihydraatin farmakologisen vaikutuksen ytimessä s CH(OH)2 on aldehydiryhmän erityinen vaikutus kehoon, mikä määrittää desinfiointiominaisuudet. Halogeeniatomit tehostavat sen toimintaa, ja karbonyyliryhmän hydratoituminen vähentää aineen myrkyllisyyttä kokonaisuudessaan.

Amiinien ja niiden johdannaisten lisääminen. Amiinit ja muut typpeä sisältävät yhdisteet, joilla on yleinen kaava NH 2 X (X = R, NHR) reagoi aldehydien ja ketonien kanssa kahdessa vaiheessa. Ensin muodostuu nukleofiilisiä additiotuotteita, jotka sitten epästabiiliuden vuoksi irrottavat vettä. Tässä suhteessa tämä prosessi luokitellaan yleensä reaktioksi kiinnitys-irrotus.

Primaaristen amiinien tapauksessa substituoitu imiinit(kutsutaan myös Schiff-pohjat).

Imiinit ovat välituotteita monissa entsymaattisissa prosesseissa. Imiinien valmistus etenee muodostamalla aminoalkoholeja, jotka ovat suhteellisen stabiileja esimerkiksi formaldehydin reaktiossa α-aminohappojen kanssa (ks. 12.1.4).

Imiinit ovat välituotteita amiinien tuotannossa aldehydeistä ja ketoneista pelkistävä aminointi. Tämä yleinen menetelmä koostuu karbonyyliyhdisteen seoksen pelkistämisestä ammoniakin (tai amiinin) kanssa. Prosessi etenee additio-pilkkomiskaavion mukaisesti, jolloin muodostuu imiiniä, joka sitten pelkistetään amiiniksi.

Kun aldehydit ja ketonit reagoivat hydratsiinijohdannaisten kanssa, hydratsonit. Tätä reaktiota voidaan käyttää aldehydien ja ketonien eristämiseen seoksista ja niiden kromatografiseen tunnistamiseen.

Schiffin emäkset ja muut vastaavat yhdisteet hydrolysoituvat helposti mineraalihappojen vesiliuoksilla, jolloin muodostuu lähtötuotteita.

Useimmissa tapauksissa aldehydien ja ketonien reaktiot typpipitoisten emästen kanssa vaativat happokatalyysiä, mikä nopeuttaa additiotuotteen dehydraatiota. Jos väliaineen happamuutta kuitenkin lisätään liikaa, reaktio hidastuu, koska typpipitoinen emäs muuttuu ei-reaktiiviseksi konjugaattihapoksi XNH 3+.

polymerointireaktiot. Nämä reaktiot ovat ominaisia ​​pääasiassa aldehydeille. Mineraalihappojen kanssa kuumennettaessa aldehydipolymeerit hajoavat lähtötuotteiksi.

Polymeerien muodostumista voidaan pitää tuloksena yhden aldehydimolekyylin happiatomin nukleofiilisestä hyökkäyksestä toisen molekyylin karbonyylihiiliatomia vastaan. Joten, kun formaliini seisoo, formaldehydin polymeeri, paraformi, saostuu valkoisena sakan muodossa.

5.4 Kondensaatioreaktiot

CH-happokeskuksen läsnäolo aldehydi- tai ketonimolekyylissä johtaa siihen tosiasiaan, että näiden karbonyyliyhdisteiden a-vetyatomeilla on jonkin verran protonien liikkuvuutta. Emästen vaikutuksesta tällaiset protonit voivat hajota vastaavien karbanionien muodostumisen myötä. Karbanionit näyttelevät nukleofiilien roolia karbonyylisubstraatin suhteen. Tämä tekee mahdolliseksi suorittaa reaktioita, joissa yksi molekyyli nukleofiilina lisätään neutraalin karbonyyliyhdisteen toisen molekyylin karbonyyliryhmään. Tällaisia ​​prosesseja kutsutaan kondensaatioreaktioksi.

Kondensaatio on reaktio, joka johtaa uuden hiili-hiili-sidoksen syntymiseen ja kahdesta tai useammasta suhteellisen yksinkertaisesta molekyylistä muodostuu uusi, monimutkaisempi molekyyli.

Joten alkalisessa väliaineessa kaksi asetaldehydimolekyyliä muodostaa hydroksialdehydin, jossa on kaksi kertaa enemmän hiiliatomeja.

Hydroksyyli- ja aldehydiryhmiä sisältävää reaktiotuotetta kutsutaan aldol(sanoista ald egis ja alkoholi ol), ja itse reaktiota kutsutaan aldolin kondensaatio, tai aldollisäys.

Aldol-kondensaatiomekanismi. Karbonyyliyhdisteessä olevan emäksen vaikutuksesta protoni lohkeaa a-asemasta ja muodostuu karbanioni (I), jossa negatiivinen varaus delokalisoituu karbonyyliryhmän osallistuessa.

Anioni (I) on vahva nukleofiili (näkyy värillisenä mekanismin seuraavassa vaiheessa), joka kiinnittyy karbonyyliyhdisteen toiseen (ionisoimattomaan) molekyyliin. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena uusi C-C liitäntä ja muodostuu välituote alkoksidi-ioni (II). Vesipitoisessa väliaineessa tämä anioni stabiloidaan irrottamalla protoni vesimolekyylistä ja muuttuu lopputuotteeksi, aldoliksi.

Aldoladditioreaktio on esitetty käyttämällä propanaalia esimerkkinä (molekyyli, joka lisää toisen molekyylin C=O-ryhmään, on korostettu värillä); samanlainen reaktio on esitetty käyttämällä asetonia esimerkkinä.

Kondensaatiotuote, aldoli, pystyy irrottamaan veden muodostaen α,β-tyydyttymättömän karbonyyliyhdisteen. Tämä tapahtuu yleensä korkeissa lämpötiloissa. Tässä tapauksessa reaktiota kokonaisuutena kutsutaan krotonin kondensaatio.

Kondensaatioreaktiot voivat tapahtua myös sekoitettuna eri karbonyyliyhdisteitä käyttäen, joista yksi ei välttämättä sisällä CH-happokeskusta, kuten formaldehydiä ja bentsaldehydiä seuraavissa reaktioissa:

Aldolin kondensaatio on palautuva reaktio; käänteistä prosessia kutsutaan aldolin halkeilu(tai retroaldolireaktio). Molemmat reaktiot tapahtuvat monissa biokemiallisissa prosesseissa.

5.5. Talteenotto ja hapetus

Elpyminenaldehydit ja ketonit suoritetaan käyttämällä kompleksisia metallihydridejä LiAlH4, NaBH4. Reaktioon liittyy nukleofiilinen hyökkäys karbonyylihiileen hydridi-ionin toimesta.

Saadun alkoholaatin myöhemmässä hydrolyysissä saadaan primäärinen tai sekundaarinen alkoholi.

Hapetusaldehydit karboksyylihapoiksi suoritetaan useimpien hapettavien aineiden, mukaan lukien ilmakehän hapen, vaikutuksesta. Ketonit eivät hapetu miedoissa olosuhteissa.

Hopeaoksidi ammoniakkikompleksin muodossa 2 OH (Tollensin reagenssi) hapettaa aldehydejä karboksyylihapoiksi, kun taas metallista hopeaa vapautuu. Siitä nimi - reaktio "hopeapeili"

Aldehydit hapettavat helposti myös kupari(II)hydroksidin alkalisessa väliaineessa.

Molempia näitä reaktioita käytetään usein kvalitatiivisina reaktioina aldehydiryhmän havaitsemiseen, vaikka ne eivät ole spesifisiä aldehydeille: esimerkiksi moniarvoiset fenolit, aminofenolit, aromaattiset amiinit, hydroksiketonit ja muut helposti hapettavat yhdisteet joutuvat hapettumaan. osoitetut reagenssit.

Ensimmäinen ominaisuuksien ryhmä on additioreaktiot. Karbonyyliryhmässä hiilen ja hapen välillä on kaksoissidos, joka, kuten muistat, koostuu sigma-sidoksesta ja pi-sidoksesta. Lisäksi reaktioissa pii-sidos katkeaa ja muodostuu kaksi sigmasidosta, toinen hiilen ja toinen hapen kanssa. Hiilellä on osittainen positiivinen varaus ja hapella on osittainen negatiivinen varaus. Siksi reagenssin negatiivisesti varautunut hiukkanen, anioni, on kiinnittynyt hiileen ja positiivisesti varautunut osa molekyylistä on kiinnittynyt happeen.

Ensimmäinen ominaisuuden hydraus, vedyn lisääminen.

Reaktio tapahtuu kuumennettaessa. Käytetään sinulle jo tuntemaasi hydrauskatalyyttiä, nikkeliä. Primaarisia alkoholeja saadaan aldehydeistä, sekundäärisiä alkoholeja ketoneista.

Sekundaarisissa alkoholeissa hydroksoryhmä on sitoutunut sekundääriseen hiiliatomiin.

Toinen ominaisuuden kosteutus, veden lisäys. Tämä reaktio on mahdollinen vain formaldehydille ja asetaldehydille. Ketonit eivät reagoi veden kanssa ollenkaan.

Kaikki additioreaktiot etenevät siten, että plus menee miinukseen ja miinus plussaan.

Kuten muistat alkoholeja käsittelevästä videosta, kahden hydroksoryhmän läsnäolo yhdessä atomissa on lähes mahdoton tilanne, tällaiset aineet ovat erittäin epävakaita. Joten erityisesti nämä kaksi tapausta, formaldehydihydraatti ja asetaldehydi, ovat mahdollisia, vaikka ne ovat olemassa vain liuoksessa.

Itse reaktioita ei tarvitse tietää. Todennäköisimmin kokeen kysymys saattaa kuulostaa tosiasialta, esimerkiksi ne reagoivat veden kanssa ja aineet on listattu. Niiden luetteloon voi kuulua metanaali tai etanaali.

Kolmanneksi syaanivetyhapon lisäys.

Jälleen plus menee miinukseen ja miinus plussaan. Saadaan aineita, joita kutsutaan hydroksinitriileiksi. Jälleen itse reaktio ei ole yleinen, mutta sinun on tiedettävä tämä ominaisuus.

Neljäs alkoholien omaisuuden lisääminen.

Tässä taas sinun ei tarvitse tietää reaktioyhtälöä ulkoa, sinun on vain ymmärrettävä, että tällainen vuorovaikutus on mahdollista.

Kuten tavallista reaktioissa, joissa lisätään karbonyyliryhmään plus miinus ja miinus plus.

Viides ominaisuuden reaktio natriumhydrosulfiitin kanssa.

Ja jälleen, reaktio on melko monimutkainen, se tuskin oppii sitä, mutta tämä on yksi aldehydien kvalitatiivisista reaktioista, koska tuloksena oleva natriumsuola saostuu. Eli itse asiassa sinun pitäisi tietää, että aldehydit reagoivat natriumhydrosulfiitin kanssa, tämä riittää.

Tämä päättää ensimmäisen reaktioiden ryhmän. Toinen ryhmä ovat polymerointi- ja polykondensaatioreaktiot.

2. Aldehydien polymerointi ja polykondensaatio

Polymerointi on sinulle tuttua: polyeteeni-, butadieeni- ja isopreenikumit, polyvinyylikloridi ovat tuotteita, kun monet molekyylit (monomeerit) yhdistyvät yhdeksi suureksi, yhdeksi polymeeriketjuksi. Eli saadaan yksi tuote. Polykondensaatiossa tapahtuu samaa, mutta polymeerin lisäksi saadaan myös matalan molekyylipainon tuotteita, kuten vettä. Eli tuotteita on kaksi.

Niin, kuudes ominaisuuspolymerointi. Ketonit eivät osallistu näihin reaktioihin, vain formaldehydin polymeroinnilla on teollista merkitystä.

Pi-sidos katkeaa ja kaksi sigma-sidosta muodostuu viereisten monomeerien kanssa. Osoittautuu, että polyformaldehydi, jota kutsutaan myös paraformiksi. Todennäköisesti kokeen kysymys voi kuulostaa tältä: aineet pääsevät polymerointireaktioon. Ja annetaan luettelo aineista, joiden joukossa voi olla formaldehydiä.

Seitsemäs ominaisuus on polykondensaatio. Vielä kerran: polykondensaatiossa saadaan polymeerin lisäksi myös pienimolekyylistä yhdistettä, esimerkiksi vettä. Formaldehydi tulee tällaiseen reaktioon fenolin kanssa. Selvyyden vuoksi kirjoitamme ensin yhtälön kahdella fenolimolekyylillä.

Tuloksena saadaan tällainen dimeeri ja vesimolekyyli hajoaa. Nyt kirjoitetaan reaktioyhtälö yleisessä muodossa.

Polykondensaatiotuote on fenoli-formaldehydihartsi. Sillä on laaja valikoima sovelluksia liimoista ja lakoista muoviin ja lastulevykomponentteihin.

Nyt kolmas ominaisuuksien ryhmä hapetusreaktiot.

3. Aldehydien ja ketonien hapetus

Kahdeksas yleisen luettelon reaktio on kvalitatiivinen reaktio aldehydiryhmän hapetukseen hopeaoksidin ammoniakkiliuoksella. Hopeisen peilin reaktio. Sanon heti, että ketonit eivät pääse tähän reaktioon, vain aldehydit.

Aldehydiryhmä hapetetaan happamaksi karboksyyliryhmäksi, mutta ammoniakin, joka on emäs, läsnä ollessa tapahtuu välittömästi neutralointireaktio ja saadaan suola, ammoniumasetaatti. Hopea saostuu pinnoittaen putken sisäpuolen ja muodostaen peilimäisen pinnan. Tämä reaktio esiintyy kokeessa koko ajan.

Muuten, sama reaktio on laadullinen muille aineille, joissa on aldehydiryhmä, esimerkiksi muurahaishapolle ja sen suoloille sekä glukoosille.

yhdeksäs reaktio on myös kvalitatiivinen aldehydiryhmän hapetukselle juuri saostetulla kuparihydroksidilla kaksi. Tässäkin huomautan, että ketonit eivät mene tähän reaktioon.

Visuaalisesti havaitaan ensin keltaisen sakan muodostuminen, joka sitten muuttuu punaiseksi. Joistakin oppikirjoista löytyy tietoa, että ensin muodostuu yksin kuparihydroksidia, jolla on keltainen väri, joka sitten hajoaa pelkäksi punaiseksi kuparioksidiksi ja vedeksi. Tämä ei siis uusimpien tietojen mukaan pidä paikkaansa, sateen aikana kuparioksidihiukkasten koko muuttuu, mikä lopulta saavuttaa kokoja, jotka on maalattu täsmälleen punaiseksi. Aldehydi hapetetaan vastaavaksi karboksyylihapoksi. Reaktio tapahtuu kokeessa hyvin usein.

Kymmenes reaktio on aldehydien hapetus happamaksi tehdyllä kaliumpermanganaattiliuoksella kuumennettaessa.

Liuoksen väri muuttuu. Aldehydiryhmä hapetetaan karboksyyliryhmäksi, eli aldehydi hapetetaan vastaavaksi hapoksi. Ketonien kohdalla tällä reaktiolla ei ole käytännön merkitystä, koska tapahtuu molekyylin tuhoutuminen ja tuloksena on tuotteiden seos.

On tärkeää huomata, että muurahaisaldehydi, formaldehydi, hapettuu hiilidioksidiksi, koska vastaava muurahaishappo itsessään ei kestä vahvoja hapettimia.

Tämän seurauksena hiili siirtyy hapetusasteesta 0 hapetustilaan +4. Muistutan teitä siitä, että metanoli hapettuu yleensä tällaisissa olosuhteissa maksimiin CO 2:ksi, ohittaen sekä aldehydin että hapon vaiheen. Tämä ominaisuus on syytä muistaa.

Yhdestoista reaktion palaminen, täydellinen hapettuminen. Sekä aldehydit että ketonit palavat hiilidioksidiksi ja vedeksi.

Kirjoitetaan reaktioyhtälö yleisessä muodossa.

Massan säilymislain mukaan vasemmalla pitäisi olla yhtä monta atomia kuin oikealla. Koska itse asiassa kemialliset reaktiot atomit eivät mene minnekään, vaan niiden välisten sidosten järjestys yksinkertaisesti muuttuu. Joten hiilidioksidimolekyylejä on yhtä monta kuin hiiliatomeja karbonyyliyhdisteen molekyylissä, koska molekyyli sisältää yhden hiiliatomin. Eli n CO 2 -molekyylejä. Vesimolekyylejä on puolet vähemmän kuin vetyatomeja, eli 2n / 2, mikä tarkoittaa vain n.

Vasemmalla ja oikealla on sama määrä happiatomeja. Oikealla niitä on 2n hiilidioksidista, koska jokaisessa molekyylissä on kaksi happiatomia plus n vettä, yhteensä 3n. Vasemmalla on sama määrä happiatomeja 3n, mutta yksi atomeista on aldehydimolekyylissä, mikä tarkoittaa, että se on vähennettävä kokonaismäärästä saadakseen atomien lukumäärän molekyylistä happea kohti. Osoittautuu, että 3n-1 atomia sisältää molekyylihappea, mikä tarkoittaa, että molekyylejä on 2 kertaa vähemmän, koska yksi molekyyli sisältää 2 atomia. Eli (3n-1)/2 happimolekyyliä.

Näin ollen olemme koonneet karbonyyliyhdisteiden palamisen yhtälön yleisessä muodossa.

Ja lopuksi kahdestoista substituutioreaktioihin liittyvä ominaisuus halogenointi alfa-hiiliatomissa. Käännytään vielä kerran aldehydimolekyylin rakenteeseen. Happi vetää elektronitiheyden itseensä ja muodostaa osittaisen positiivisen varauksen hiileen. Metyyliryhmä yrittää kompensoida tätä positiivista varausta siirtämällä elektroneja vedystä siihen sigmasidosketjua pitkin. Hiili-vetysidos muuttuu polaarisemmaksi ja vety katkeaa helpommin, kun siihen hyökätään reagenssilla. Tämä vaikutus havaitaan vain alfa-hiiliatomille, eli aldehydiryhmää seuraavalle atomille, riippumatta hiilivetyradikaalin pituudesta.

Siten on mahdollista saada esimerkiksi 2-klooriasetaldehydiä. Vetyatomien lisäkorvaus trikloorietaanilla on mahdollista.

Artikkelin sisältö

ALDEHYDIT JA KETONIT- orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät >C=O-fragmentin (happeen kaksoissidottu hiili, sitä kutsutaan karbonyyliksi). Aldehydeissä karbonyylihiili on liittynyt H-atomiin ja orgaaniseen ryhmään R (yleinen kaava RHC=O) ja ketoneissa kahteen orgaaniseen ryhmään (yleinen kaava R 2 C=O).

Aldehydien ja ketonien nimikkeistö. Ryhmää - (H) C \u003d O kutsutaan aldehydiksi, orgaanisten ryhmien kanssa sitoutumista varten sillä on vain yksi vapaa valenssi, mikä mahdollistaa sen sijoittamisen vain hiilivetyketjun lopussa (mutta ei keskellä). Aldehydin nimeä käännettäessä ilmoitetaan vastaavan hiilivedyn nimi, johon lisätään jälkiliite "al", esimerkiksi metanoli H 2 C \u003d O, etanaali H 3 CC (H) \u003d O, propanaali H3CCH2C (H) \u003d O. Monimutkaisemmissa tapauksissa R-ryhmän hiiliketju on numeroitu alkaen karbonyylihiilestä, sitten funktionaalisten ryhmien ja eri substituenttien paikat osoitetaan numeerisin indeksein.

Riisi. yksi. ALDEHYDIEN NIMISTÖ. Korvaavat ja funktionaaliset ryhmät sekä niitä vastaavat numeeriset indeksit on korostettu eri väreillä.

Joillekin aldehydeille käytetään usein triviaaleja (yksinkertaistettuja) historiallisia nimiä, esimerkiksi formaldehydi H 2 C=O, asetaldehydi H 3 CC(H)=O, krotonaldehydi CH 3 CH=CHC(H)=O.

Toisin kuin aldehydiryhmä, >C=O-ketoniryhmä voi olla myös hiilivetyketjun keskellä, joten yksinkertaisissa tapauksissa orgaanisten ryhmien nimet on merkitty (mainitsemalla ne kasvavassa järjestyksessä) ja sana "ketoni" on lisätty: dimetyyliketoni CH3-CO-CH3, metyylietyyliketoni CH3CH2-CO-CH3. Monimutkaisemmissa tapauksissa ketoniryhmän asema hiilivetyketjussa osoitetaan digitaalisella indeksillä, johon lisätään jälkiliite " hän". Hiilivetyketjun numerointi alkaa ketoniryhmää lähempänä olevasta päästä (kuva 2).

Riisi. 2. KETONENIMISTO. Korvaavat ja funktionaaliset ryhmät ja niitä vastaavat numeeriset indeksit on korostettu eri väreillä.

Yksinkertaisimmalle ketonille CH 3 –CO–CH 3 hyväksytään triviaali nimi – asetoni.

Aldehydien ja ketonien kemialliset ominaisuudet

>C=O-karbonyyliryhmän ominaisuudet määräävät polaarisuutta - elektronitiheys C- ja O-atomien välillä jakautuu epätasaisesti, siirtyy elektronegatiivisemmalle O-atomille, minkä seurauksena karbonyyliryhmä saa lisääntyneen reaktiivisuuden , joka ilmenee erilaisissa kaksoissidosadditioreaktioissa. Kaikissa tapauksissa ketonit ovat vähemmän reaktiivisia kuin aldehydit, erityisesti kahden orgaanisen ryhmän R luomien steeristen esteiden vuoksi formaldehydi H 2 C=O on helpoimmin mukana reaktioissa.

1. Lisäys C=O-kaksoissidokseen.

Vuorovaikutuksessa alkoholien kanssa aldehydit muodostavat hemiasetaaleja - yhdisteitä, jotka sisältävät sekä alkoksi- että hydroksiryhmiä samassa hiiliatomissa: >C(OH)OR. Hemiasetaalit voivat sitten reagoida toisen alkoholimolekyylin kanssa muodostaen täysiä asetaaleja - yhdisteitä, joissa yhdessä hiiliatomissa on kaksi RO-ryhmää samanaikaisesti: >C (OR) 2. Hapot ja emäkset katalysoivat reaktiota (kuvio 3A). Ketonien tapauksessa alkoholien lisääminen kaksoissidokseen C=O:ssa on vaikeaa.

Samalla tavalla aldehydit ja ketonit reagoivat syaanivetyhapon HCN:n kanssa muodostaen hydroksinitriilejä, yhdisteitä, jotka sisältävät OH- ja CN-ryhmiä yhdessä hiiliatomissa: >C(OH)CєN (kuva 3B). Reaktio on merkittävä siinä mielessä, että sen avulla voit lisätä hiiliketjua (uusi C-C-sidos syntyy).

Samalla tavalla (avaamalla C=O-kaksoissidoksen) ammoniakki ja amiinit reagoivat aldehydien ja ketonien kanssa, additiotuotteet ovat epästabiileja ja kondensoituvat veden vapautuessa ja C=N-kaksoissidoksen muodostuessa. Ammoniakin tapauksessa saadaan imiinit (kuvio 3C), kun taas amiinit muodostavat ns. Schiff-emäksiä, yhdisteitä, jotka sisältävät >C=NR-osan (kuvio 3D). Formaldehydin ja ammoniakin vuorovaikutuksen tuote on jonkin verran erilainen - tämä on seurausta kolmen välimolekyylin syklisoitumisesta, mikä johtaa runkoyhdisteeseen heksametyleenitetramiiniin, jota käytetään lääketieteessä urotropiinilääkkeenä (kuva 3E).

2. Kondensaatioreaktiot. Aldehydien ja ketonien kondensaatio on mahdollista saman yhdisteen kahden molekyylin välillä. Tällaisella aldehydien kondensaatiolla yhden molekyylin kaksoissidos avautuu, muodostuu yhdiste, joka sisältää sekä aldehydi- että OH-ryhmän, jota kutsutaan aldoliksi (aldehydialkoholiksi). Tuloksena olevaa kondensaatiota kutsutaan vastaavasti aldoliksi, tätä reaktiota katalysoivat emäkset (kuvio 4A). Tuloksena oleva aldoli voi edelleen kondensoitua muodostaen C=C-kaksoissidoksen ja vapauttaa kondensaatiovettä. Tuloksena on tyydyttymätön aldehydi (kuvio 4A, krotonaldehydi). Tällaista kondensaatiota kutsutaan krotoniseksi tyydyttymättömien aldehydien sarjan ensimmäisen yhdisteen nimen mukaan. Ketonit voivat myös osallistua aldolikondensaatioon (kuva 4B), ja toinen vaihe, krotoninen kondensaatio, on heille vaikea. Aldolikondensaatioon voivat osallistua yhdessä eri aldehydien molekyylit, sekä aldehydi että ketoni, jolloin hiiliketju on kaikissa tapauksissa pidentynyt. Viimeisessä vaiheessa saatu krotoninen aldehydi (kuvio 4A), jolla on kaikki aldehydien ominaisuudet, voi edelleen osallistua aldoli- ja krotoniseen kondensaatioon, kun se on vuorovaikutuksessa seuraavan asetaldehydiannoksen kanssa, josta se saatiin (kuva 4C). Tällä tavalla on mahdollista pidentää hiilivetyketjua, jolloin saadaan yhdisteitä, joissa yks- ja kaksoissidokset vuorottelevat: –CH=CH–CH=CH–.

Aldehydien ja ketonien kondensaatio fenolien kanssa tapahtuu poistamalla karbonyyliatomi O (veden muodossa), ja metyleeniryhmä CH 2 tai substituoitu metyleeniryhmä (CHR tai CR 2) liitetään kahden fenolimolekyylin väliin. Tätä reaktiota käytetään yleisimmin fenoli-formaldehydihartsien saamiseksi (kuva 5.).

Riisi. 5. FENOLIN KONDENSAATIO FORMALDEHYDIN KANSSA

3. Karbonyyliyhdisteiden polymeroituminen etenee C=O-kaksoissidoksen avautuessa ja on ominaista pääasiassa aldehydeille. Kun formaldehydin vesiliuoksia haihdutetaan tyhjössä, muodostuu seos syklisiä yhdisteitä (pääasiassa trioksimetyleeniä) ja lineaarisia tuotteita, joiden ketjun pituus on pieni n = 8–12 (paraformit). Syklisen tuotteen polymeroinnissa syntyy polyformaldehydiä (Kuva 6), lujaa ja hyvät sähköeristysominaisuudet omaavaa polymeeriä, jota käytetään rakennemateriaalina koneen ja instrumenttien valmistuksessa.

Riisi. 6. FORMALDEHYDIN POLYMEROINTITUOTTEET

4. Talteenotto ja hapetus. Aldehydit ja ketonit ovat ikään kuin välituoteyhdisteitä alkoholien ja karboksyylihappojen välillä: pelkistyminen johtaa alkoholeihin ja hapettuminen karboksyylihappoihin. H2:n (Pt- tai Ni-katalyytin läsnä ollessa) tai muiden pelkistysreagenssien, esimerkiksi LiAlH4:n vaikutuksesta aldehydit pelkistyvät primäärisiksi alkoholeiksi, kun taas ketonit pelkistyvät muodostamaan sekundaarisia alkoholeja (kuvio 7, kaaviot A ja B).

Aldehydien hapettuminen karboksyylihapot läpäisee melko helposti O 2:n läsnä ollessa tai heikkojen hapettimien, kuten hopeahydroksidin ammoniakkiliuoksen vaikutuksesta (kuva 7C). Tähän upeaan reaktioon liittyy hopeapeilin muodostuminen reaktiolaitteen sisäpinnalle (useammin tavallinen koeputki), sitä käytetään aldehydiryhmän laadulliseen havaitsemiseen. Toisin kuin aldehydit, ketonit kestävät paremmin hapettumista; kun niitä kuumennetaan voimakkaiden hapettimien, esimerkiksi KMnO 4:n, läsnäollessa, muodostuu karboksyylihapposeoksia, joissa on lyhennetty (alkuperäiseen ketoniin verrattuna) hiilivetyketju.

Riisi. 7. ALDEHYDIEN JA KETONIEN VÄHENTÄMINEN JA HAPPETUMINEN

Lisävahvistus siitä, että aldehydit ovat väliasemassa alkoholien ja happojen välillä, on reaktio, jonka tuloksena kahdesta aldehydimolekyylistä saadaan alkoholi ja karboksyylihappo (kuva 8A), ts. yksi aldehydimolekyyli hapettuu ja toinen pelkistyy. Joissakin tapauksissa kaksi saatua yhdistettä - alkoholi ja karboksyylihappo - reagoivat sitten keskenään muodostaen esterin (kuvio 8B).

Riisi. kahdeksan . ALDEHYDIEN SAMANAIKAINEN HAPPETUMINEN JA VÄKISTYS

Aldehydien ja ketonien saaminen.

Yleisin menetelmä on alkoholien hapetus, jossa primäärisistä alkoholeista muodostuu aldehydejä ja sekundäärisistä ketoneja (kuvat 9A ja B). Nämä ovat reaktiot, jotka ovat käänteisiä kuvan 1 reaktioihin nähden. 7A ja B. Reaktio kääntyy päinvastaiseksi, jos aktiivinen reagenssi (hapetusaine pelkistimen sijaan) ja katalyytti vaihdetaan; kuparikatalyytti on tehokas alkoholien hapetuksessa.

Teollisuudessa asetaldehydiä tuotetaan eteenin hapetuksella (kuva 9B), välivaiheessa muodostuu alkoholi, jossa kaksoissidoksen (vinyylialkoholi) "vieressä" oleva OH-ryhmä, sellaiset alkoholit ovat epästabiileja ja isomeroituvat välittömästi karbonyyliksi. yhdisteet. Toinen menetelmä on asetyleenin katalyyttinen hydratointi (kuva 9D), välituoteyhdiste on vinyylialkoholi. Jos otamme asetyleenin sijaan metyyliasetyleeniä, saamme asetonia (kuva 9E). Teollinen menetelmä asetonin valmistamiseksi on kumeenin hapetus. Aromaattisia ketoneja, kuten asetofenonia, saadaan lisäämällä katalyyttisesti asetyyliryhmä aromaattiseen ytimeen (kuvio 9E).

Aldehydien ja ketonien käyttö.

Formaldehydiä H 2 C=O (sen vesiliuosta kutsutaan formaliiniksi) käytetään ihon parkitusaineena ja biologisten valmisteiden säilöntäaineena.

Asetoni (CH 3) 2 C=O on laajalti käytetty uuttoaine ja liuotin lakkoihin ja emaleihin.

Aromaattinen ketonibentsofenoni (C 6 H 5) 2 C=O, jolla on geraniumin tuoksu, käytetään hajuvesikoostumuksissa ja saippuan aromatisointiin.

Osa aldehydeistä löydettiin ensin kasvien eteeristen öljyjen koostumuksesta ja myöhemmin syntetisoitiin keinotekoisesti.

Alifaattista aldehydiä CH 3 (CH 2) 7 C (H) \u003d O (triviaali nimi - pelargonialdehydi) löytyy eteeriset öljyt sitrushedelmät, tuoksuu appelsiinilta, sitä käytetään ruoan aromiaineena.

Aromaattista aldehydivanilliinia (kuva 10) löytyy trooppisen vaniljakasvin hedelmistä, nyt käytetään useammin synteettistä vanilliinia, joka on tunnettu makeisten makuaine (kuva 10).

Riisi. kymmenen. VANILLIINI

Karvaan mantelien tuoksuista bentsaldehydiä C 6 H 5 C (H) \u003d O löytyy manteliöljystä ja eukalyptuksen eteerisestä öljystä. Synteettistä bentsaldehydiä käytetään elintarviketuoksuesanssissa ja hajustekoostumuksissa.

Bentsofenoni (C 6 H 5) 2 C=O ja sen johdannaiset pystyvät absorboimaan UV-säteitä, mikä määritti niiden käytön voiteissa ja auringonpolttamavoiteissa, lisäksi joillakin bentsofenonijohdannaisilla on antimikrobista vaikutusta ja niitä käytetään säilöntäaineina. Bentsofenonilla on miellyttävä geraniumin tuoksu, ja siksi sitä käytetään hajustekoostumuksissa ja saippuoiden maustamiseen.

Aldehydien ja ketonien kyky osallistua erilaisiin muunnoksiin määritti niiden pääasiallisen käytön lähtöaineina erilaisten aineiden synteesiin. eloperäinen aine: alkoholit, karboksyylihapot ja niiden anhydridit, lääkkeet(urotropiini), polymeerituotteet (fenoli-formaldehydihartsit, polyformaldehydi), kaikenlaisten tuoksuaineiden (pohjainen bentsaldehydi) ja väriaineiden tuotannossa.

Mihail Levitsky

Takaisin eteenpäin

Huomio! Dian esikatselu on tarkoitettu vain tiedoksi, eikä se välttämättä edusta esityksen koko laajuutta. Jos olet kiinnostunut Tämä työ lataa täysi versio.

Oppitunnin tarkoitus: luonnehtia aldehydien koostumusta, rakennetta, luokittelua, fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, tuotantoa ja käyttöä. Selvitä suhde tutkittujen orgaanisten yhdisteiden luokkien välillä. Tunne aldehydien laadulliset reaktiot.

Kaikkialla elämässämme kohtaamme orgaanista kemiaa: syömme kemianteollisuuden tuotteita, pukeudumme suoraan sen tuloksiin: asetaattisilkki, tekovilla, keinonahkatuotteet ja paljon muuta, kemian ansiosta voimme suorittaa monimutkaisia ​​operaatioita (anestesia) , hoitaa nielurisatulehdusta ja antaa vain injektioita, joissa valitsemme etyylialkoholin antiseptiseksi lääkkeeksi.

Tänään tutustumme sinuun orgaanisten aineiden - aldehydien - luokassa. Tänään oppitunnilla todistamme, että elämä ilman aldehydejä on mahdotonta. Selvitämme kuinka tunnetut aineet liittyvät tähän aiheeseen: vanilliini, pesuaineet, formaliini, muovi, peili, etikkahappo

Joten aldehydit ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät polaarisen karbonyyliryhmän molekyylissään. Oksoryhmään liittyvistä substituenteista riippuen nämä aineet jaetaan aldehydeihin ja ketoneihin. Aldehydeissä hiilivetyradikaali ja vetyatomi ovat sitoutuneet karbonyyliryhmään, kun taas ketoneissa karbonyylihiili on sitoutunut kahteen hiilivetyradikaaliin.

Tyydyttyneiden karbonyyliyhdisteiden C n H 2n O yleinen kaava

Triviaalinimikkeistön mukaiset aldehydien nimet johdetaan usein vastaavien monokarboksyylihappojen nimistä. Rationaalinen nimikkeistö käsittelee haarautuneita hiilivetyaldehydejä asetaldehydin johdannaisina. Systemaattisen nimikkeistön mukaan tarkasteltavien yhdisteiden nimet on johdettu vastaavista alkaaneista, joihin on lisätty pääte - al.

Menetelmät aldehydien saamiseksi. Tärkeimmät menetelmät aldehydien saamiseksi ovat alkoholien katalyyttinen dehydraus, alkyynien hydratointi ja alkoholien hapetus.

fyysiset ominaisuudet.

Homologisen aldehydisarjan HSON ensimmäinen jäsen on väritön kaasu, useat myöhemmät aldehydit ovat nesteitä. Korkeammat aldehydit ovat kiinteitä aineita. Karbonyyliryhmä on vastuussa aldehydien korkeasta reaktiivisuudesta. Aldehydien kiehumispiste nousee molekyylipainon kasvaessa. Ne kiehuvat alemmassa lämpötilassa kuin vastaavat alkoholit, esimerkiksi propionaldehydi 48,8 0 C:ssa ja propyylialkoholi 97,8 0 C:ssa.

Aldehydien tiheys on pienempi kuin yksikkö. Muurahais- ja etikkaaldehydit liukenevat hyvin veteen, seuraavat ovat huonompia. Alemmilla aldehydeillä on terävä, epämiellyttävä haju, kun taas joillakin korkeammilla aldehydeillä on miellyttävä haju.

Aldehydien reaktiivisuus johtuu aktiivisen karbonyyliryhmän läsnäolosta. Happiatomin korkea elektronegatiivisuus edistää karbonyyliryhmän kaksoissidoksen voimakasta polarisaatiota ja liikkuvien a-elektronien siirtymistä happiatomia kohti.

Kemiallisia ominaisuuksia aldehydit:

1. Lisäysreaktiot:

A) hydrausreaktio

B) NaHS03-additioreaktio

2. Hapetusreaktiot:

A) hopeapeilireaktio

B) liikennevaloreaktio

3. Polykondensaatioreaktio

4. Polymerointireaktio

Laadullinen reaktio karboksyyliryhmään on aldehydien hapetusreaktio kupari(II)hydroksidin kanssa - liikennevalo.

HCOH + 2Cu(OH) 2 \u003d HCOOH + Cu 2 O + 2H 2 O

"hopeapeilireaktio"

Voitko kuvitella elämää ilman peiliä? Heräätkö aamulla etkä näe heijastustasi? Näyttää hölynpölyltä. Mutta mikä henkinen epämukavuus! Ei ihme, että satuhahmoilta riistettiin rangaistus. Mikä on peili? Mikä on hänen vahvuutensa? Mistä se tuli? Miten se on valmistettu?

Kuten jo tiedämme, ensimmäiset todelliset peilit olivat kuparista, kullasta ja hopeasta valmistettuja kiiltäväksi kiillotettuja metallilevyjä. Tällaisilla peileillä oli kuitenkin suuri haittapuoli - ne tummuivat ja himmenivät nopeasti ilmassa. Mikä oli tie ulos tästä tilanteesta? Lukuisat kokeet ovat osoittaneet, että kiiltävä metallikerros voidaan levittää myös lasille. Siis I vuosisadalla. ILMOITUS alkoi valmistaa lasipeilejä - lyijy- tai tinalevyillä yhdistettyjä lasilevyjä. Tämä tehtiin seuraavasti: lasi pestiin alkoholilla, puhdistettiin talkilla ja sitten tinalevy puristettiin tiukasti pintaa vasten. Päälle kaadettiin elohopeaa ja sen seisomisen jälkeen ylimäärä valutettiin pois. Saatu amalgaamikerros tiivistettiin tai maalattiin päälle. Tällaiset peilit osoittautuivat paljon kestävämmiksi kuin metalliset, joten käsityöpajat siirtyivät lasipeilien tuotantoon, joiden heijastava pinta oli valmistettu tina-amalgaamista (tina Sn-liuos elohopea Hg:ssä). Mutta koska elohopeahöyry on erittäin myrkyllistä, elohopeapeilien valmistus oli erittäin haitallista, ja itse peilit sisälsivät elohopeaa. Oli vaarallista pitää elohopeapeilejä asuintiloissa.

Siksi tutkijat jatkoivat elohopean korvikkeen etsimistä. Sen löysivät ranskalainen kemisti Francois Ptizhan ja suuri saksalainen tiedemies Justus Liebig. Liebig ehdotti lasipeilien valmistamista hopeapinnoitteella. Hänen kehittämänsä menetelmä koostui seuraavista operaatioista. Ensin lisättiin kaliumhydroksidin KOH vesiliuosta hopeanitraatin AgNO 3 vesiliuokseen, mikä johti mustanruskean hopeaoksidin Ag 2 O sakan saostumiseen.

2AgNO 3 + 2KOH \u003d Ag 2 O + 2KNO 3 + H 2 O.

Sakka suodatettiin pois ja sekoitettiin ammoniakki NH3:n vesiliuoksen kanssa.

Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O \u003d 2 (OH).)

Hopeaoksidi liuotettiin ammoniakkiveteen, jolloin muodostui monimutkainen yhdiste (ammonaatti tai ammiini) - diamiinihopea(I)hydroksidi. Sitten saatuun läpinäkyvään liuokseen upotettiin lasilevy, jonka yhdeltä pinnalta oli poistettu perusteellisesti rasva, ja lisättiin formaldehydiä HCHO.

2(OH) + HCHO = 2Ag + HCOONH4 + 3NH3 + H 2O.)

Formaldehydi vähensi lasin puhdistetulle pinnalle kertynyttä hopeaa peittäen sen loistavalla peilipinnalla.

Aldehydien ja ketonien käyttö.

Formaldehydi. Ensimmäinen jäsen homologisessa rajoittavien aldehydien sarjassa on formaldehydi HSON. Sitä kutsutaan myös metanaaliksi ja muurahaisaldehydiksi. Se on väritön kaasu, jolla on tyypillinen pistävä haju. Laajalti käytetty vesiliuos, jonka massaosuudet ovat 0,4 tai 40 % metanolia. Sitä kutsutaan formaliiniksi. Formaldehydi (formaliini), kirkas, väritön neste, jolla on omituinen pistävä haju. Käytetään desinfiointiaineena ja deodoranttina käsien pesuun, liiallisen hikoilun aiheuttaman ihon pesuun (0,5-1 %), instrumenttien desinfiointiin (0,5 %), douchingiin (1:2000 - 1:3000). Sisältyy lysoformiin.

Sen käyttö perustuu myös proteiinin laskostumiskykyyn. Joten esimerkiksi nahkateollisuudessa formaliinin parkitusvaikutus selittyy proteiinin koagulaatiolla, jonka seurauksena iho kovettuu eikä mätäne. Formaliinin käyttö biologisten valmisteiden säilömiseen perustuu samaan ominaisuuteen. Joskus formaliinia käytetään siementen desinfiointiin ja peittaukseen. Metanaalia käytetään tiettyjen lääkeaineiden ja väriaineiden valmistukseen. Suuri määrä metanolia käytetään fenoli-formaldehydihartsin valmistukseen, joka saadaan saattamalla metanoli reagoimaan fenolin kanssa. Tämä hartsi on välttämätön erilaisten muovien valmistuksessa.

Muoveja, jotka on valmistettu fenoli-formaldehydihartsista yhdistettynä erilaisiin täyteaineisiin, kutsutaan fenoleiksi. Kun liuotetaan fenoli-formaldehydihartsia asetoniin tai alkoholiin, saadaan erilaisia ​​lakkoja.

Kun metanaali on vuorovaikutuksessa karbamidi CO(NH) 2:n kanssa, saadaan ureahartsi ja siitä aminomuovia. Näistä muoveista valmistetaan mikrohuokoisia materiaaleja sähkötekniikan tarpeisiin (kytkimet, pistorasiat), huonekalu- ja sisustusmateriaaleja, lastulevyjä ja tekomarmoria. Lämpöä ja ääntä eristävät huokoiset materiaalit.

Asetaldehydi CH 3 - SON on väritön neste, jolla on pistävä tukahduttava haju. Käytetään selluloosa-asetaattien, etikka- ja peroksietikkahappojen, etikkahappoanhydridin, etyyliasetaatin, glyoksaalin, alkyyliamiinien, butanolin, kloraalin valmistuksessa. Kuten formaldehydi, se tulee polykondensaatioreaktioihin amiinien, fenolin ja muiden aineiden kanssa muodostaen synteettisiä hartseja, joita käytetään laajalti teollisuudessa.

Karvaan mantelien tuoksuista bentsaldehydiä C 6 H 5 C (H) \u003d O löytyy manteliöljystä ja eukalyptuksen eteerisestä öljystä. Synteettistä bentsaldehydiä käytetään elintarviketuoksuesanssissa ja hajustekoostumuksissa.

Alifaattinen aldehydi CH 3 (CH 2) 7 C (H) \u003d O (triviaali nimi - pelargonialdehydi) löytyy sitruskasvien eteerisistä öljyistä, sillä on appelsiinin tuoksu, sitä käytetään ruoan aromiaineena.

aromaattinen aldehydi vanilliini trooppisen vaniljakasvin hedelmistä löytyy nykyään useammin synteettistä vanilliinia - makeisten tunnettua aromilisäainetta.

Sitruunatuoksuista Citral C 10 H 15 O (3,7-dimetyyli-2,6-oktadienaali) käytetään kotitalouskemikaaleissa.

Krotonaldehydi. Vahva kyynelneste, jota käytetään butanolin, sorbiini- ja voihapon valmistamiseen. Sisältää soijaöljyä. Aldehydien käyttö lääketieteessä.

Kanelimaldehydiä löytyy kaneliöljystä ja sitä saadaan tislaamalla kanelipuun kuorta. Käytetään ruoanlaitossa tikkujen tai jauheen muodossa

Urotropiini (CH 2) 6 N 4 (heksametyleenitetraamiini), värittömiä, hajuttomia kiteitä, liukenee helposti veteen. Vesiliuokset ovat emäksisiä. Sillä on antiseptinen vaikutus. Käytetään pääasiassa virtsateiden infektioprosesseihin (kystiitti, pyeliitti). Vaikutus perustuu lääkkeen kykyyn hajota happamassa ympäristössä formaldehydin muodostuessa. Määrää lääke tyhjään vatsaan. Käyttöaiheita ovat kolekystiitti, kolangiitti, ihon, silmien allergiset sairaudet (keratiitti, iridosykliitti jne.). Lääke voi aiheuttaa munuaisparenkyymin ärsytystä, ja näillä oireilla lääke lopetetaan.

Akroleiini. Sitä käytetään korkeakovien muovien valmistukseen. Akroleiini ja sen natriumsuolat ovat likaa jäsentäviä emulgointiaineita, sen laktonijohdannaiset parantavat paperin ja tekstiilien ominaisuuksia.

Tiedon yleistäminen ja systematisointi. Yhteenveto oppitunnista.

Siten aldehydien ja ketonien kyky osallistua erilaisiin transformaatioihin määräsi niiden pääkäytön lähtöaineina eri orgaanisten aineiden synteesiin: alkoholit, karboksyylihapot ja niiden anhydridit, lääkkeet (urotropiini), polymeerituotteet (fenoliformaldehydihartsit, polyformaldehydi) ), tuotannossa kaikenlaisia ​​tuoksuvia aineita (pohjainen bentsaldehydi) ja väriaineita.

Kotitehtävät.

Aldehydit ja ketonit.

Aldehydeillä ja ketoneilla on samanlaisia kemiallinen rakenne. Siksi tarina heistä on yhdistetty yhteen lukuun.

Molempien yhdisteiden rakenteessa on kaksiarvoinen karbonyyliryhmä:

Ero aldehydien ja ketonien välillä on seuraava. Aldehydeissä karbonyyliryhmä on sitoutunut yhteen vetyatomiin ja hiilivetyradikaaliin, kun taas ketoneissa se on sitoutunut kahteen hiilivetyradikaaliin.

Aldehydien ja ketonien kemialliset ominaisuudet.

Karbonyyliryhmän läsnäolo sekä aldehydeissä että ketoneissa määrää niiden ominaisuuksien tietyn samankaltaisuuden. On kuitenkin myös eroja. Tämä ero selittyy karbonyyliryhmään sitoutuneen vetyatomin läsnäololla aldehydimolekyylissä. (Ketonimolekyylissä ei ole sellaista atomia).

Karbonyyliryhmä ja siihen liittyvä vetyatomi erotetaan erilliseksi funktionaaliseksi ryhmäksi. Tämä ryhmä nimettiin aldehydifunktionaalinen ryhmä.

Vedyn läsnäolon vuoksi aldehydimolekyylissä viimeksi mainitut hapettuvat helposti (lisäävät happea) ja muuttuvat karboksyylihapoiksi.

Esimerkiksi, kun asetaldehydi hapetetaan, muodostuu etikkahappoa:

Helposti hapettuvuuden ansiosta aldehydit ovat energisiä pelkistäviä aineita. Tässä ne eroavat merkittävästi ketoneista, joita on paljon vaikeampi hapettaa.

Aldehydien ja ketonien saaminen.

Aldehydejä ja ketoneja voidaan saada hapettamalla vastaavia alkoholeja, jolla on sama hiilirunko ja hydroksyyli samassa hiiliatomissa, joka muodostaa karbonyyliryhmän tuloksena olevaan aldehydiin tai ketoniin.

Jos hapetettavana alkoholina käytetään primääristä alkoholia, hapetus johtaa aldehydiin.

Muurahaisaldehydi (formaldehydi).

on yksinkertaisin aldehydi, jolla on kaava:

Formaldehydiä saadaan metyylialkoholista, joka on yksinkertaisin alkoholeista.

Formaldehydissä vetyatomi toimii radikaalina.

Ominaisuudet:

Se on kaasu, jolla on pistävä haju ja liukenee hyvin veteen. Sillä on antiseptisiä ja ruskettavia ominaisuuksia.

Kuitti:

vastaanottaa formaldehydi metyylialkoholista sen katalyyttisen hapetuksen avulla ilmakehän hapella tai dehydraamalla (vedyn eliminaatio).

Sovellus:

Formaldehydin vesiliuosta (yleensä 40 %) kutsutaan formaliini. Formaliinia käytetään laajalti anatomisten valmisteiden desinfiointiin ja säilöntään. Huomattavia määriä formaldehydiä käytetään fenoli-formaldehydihartsien valmistukseen.

Se on yksi tärkeimmistä aldehydeistä. Se sopii etyylialkoholi ja se voidaan saada hapettamalla.

Etikka aldehydi tavataan laajasti luonnossa ja tuotetaan teollisesti suuria määriä. Sitä on kahvissa, kypsissä hedelmissä, leivässä ja kasvit syntetisoivat sitä aineenvaihdunnan seurauksena.

Ominaisuudet:

Etikka aldehydi- helposti kiehuva väritön neste (kiehumispiste 21 astetta C). Sillä on ominainen mätä omenan tuoksu, se liukenee hyvin veteen.

Kuitti:

Toimialalla asetaldehydi käy ilmi:

1. eteenin hapetus,
2. lisäämällä vettä asetyleeniin
3. etanolin hapetus tai dehydraus.

Sovellus:

Käytä asetaldehydi etikkahapon, butadieenin, joidenkin orgaanisten aineiden, aldehydipolymeerien saamiseksi.

Dimetyyliketoni (asetoni).

dimetyyliketoni (asetoni) on yksinkertaisin ketoni. Sen molekyylissä hiilivetyradikaalien roolia suorittaa metyyli CH 3(metaanin jäännös).

Ominaisuudet:

Asetoni on väritön neste, jolla on ominainen haju.

Kiehumislämpötila 56,2 astetta FROM.

Asetoni sekoittuu veteen kaikissa suhteissa.

Se on yksi ihmiskehon tuottamista metaboliiteista.

Kuitti:

1. Asetoni voidaan saada hapettamalla propeenia,
2. Ota käyttöön menetelmiä asetoni isopropyylialkoholista ja asetyleenistä,
3. pääosa asetoni saatu sivutuotteena valmistettaessa fenolia bentseenistä kumeenimenetelmällä.

Sovellus:

Asetoni- erittäin hyvä liuotin monet orgaaniset aineet. Sitä käytetään laajalti maali- ja lakkateollisuudessa, tietyntyyppisten tekokuitujen, rikkoutumattoman orgaanisen lasin, kalvon, savuttoman jauheen tuotannossa. Asetoni käytetään myös lähtöaineena useiden orgaanisten yhdisteiden synteesiin.