تضاف الألدهيدات والكيتونات. تفاعلات الألدهيدات والكيتونات
1. R. الأكسدة.
تتأكسد الألدهيدات بسهولة وتتحول إلى أحماض كربوكسيلية. يمكن أن تكون العوامل المؤكسدة عبارة عن هيدروكسيد النحاس (II) ، أكسيدالفضة والأكسجين الجوي:
يصعب أكسدة الألدهيدات العطرية أكثر من الأليفاتية. الكيتونات ، كما ذكر أعلاه ، أكثر صعوبة في الأكسدة من الألدهيدات. تتم عملية أكسدة الكيتونات في ظروف قاسية بوجود عوامل مؤكسدة قوية. تشكلت نتيجة خليط من الأحماض الكربوكسيلية. كيفية التمييز بين الألدهيدات والكيتونات؟ يعمل الاختلاف في القدرة على الأكسدة كأساس للتفاعلات النوعية التي تجعل من الممكن التمييز بين الألدهيدات والكيتونات. تتفاعل العديد من العوامل المؤكسدة الخفيفة بسهولة مع الألدهيدات ولكنها تكون خاملة فيما يتعلق بالكيتونات. أ) كاشف Tollens (محلول أمونيا من أكسيد الفضة) ، الذي يحتوي على أيونات معقدة ، يعطي تفاعل "مرآة الفضة" مع الألدهيدات. في هذه الحالة ، يتم تشكيل الفضة المعدنية. يتم تحضير محلول أكسيد الفضةليس نقلخبرة د:
يعمل كاشف Tollens على أكسدة الألدهيدات إلى الأحماض الكربوكسيلية المقابلة ، والتي تشكل أملاح الأمونيوم في وجود الأمونيا. يتم تقليل عامل الأكسدة نفسه إلى الفضة المعدنية في هذا التفاعل. بالنسبة لطلاء الفضة الرقيق على جدران أنبوب الاختبار ، والذي يتكون أثناء هذا التفاعل ، كان تفاعل الألدهيدات مع محلول الأمونيا من أكسيد الفضة يسمى تفاعل "المرآة الفضية". CH3-CH = O) + 2OH-> CH3COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O. تقلل الألدهيدات أيضًا محلول الأمونيا المحضر حديثًا من هيدروكسيد النحاس (II) ، والذي له لون أزرق فاتح (كاشف Fehling) ، إلى هيدروكسيد النحاس الأصفر (I) ، والذي يتحلل عند تسخينه ، ويطلق راسبًا أحمر لامعًا من أكسيد النحاس (I). . CH3-CH = O + 2Cu (OH) 2 - CH3COOH + 2CuOH + H2O 2CuOH-> Cu2O + H2O
2. ص الاتصالات
الهدرجة هي إضافة الهيدروجين.
يتم تقليل مركبات الكربونيل إلى كحول مع الهيدروجين وهيدريد ألومنيوم الليثيوم وبوروهيدريد الصوديوم. يضاف الهيدروجين عند رابطة C = O. يكون التفاعل أكثر صعوبة من هدرجة الألكينات: يلزم تسخين وضغط مرتفع ومحفز معدني (Pt ، Ni):
3. التفاعل مع الماءأوه.
4. التفاعل مع الكحوليات.
عندما تتفاعل الألدهيدات مع الكحوليات ، يمكن تكوين الأسيتال والأسيتال. Hemiacetals عبارة عن مركبات تحتوي فيها ذرة كربون واحدة على مجموعة هيدروكسيل ومجموعة ألكوكسي. تشتمل الأسيتات على مواد تحتوي جزيئاتها على ذرة كربون مع بدائل ألكوكسي.
الأسيتال ، على عكس الألدهيدات ، أكثر مقاومة للأكسدة. نظرًا لإمكانية عكس التفاعل مع الكحوليات ، غالبًا ما يتم استخدامها في التخليق العضوي "لحماية" مجموعة الألدهيد.
4. انضمام hydrosulfites.
يضيف Hydrosulfite NaHSO3 أيضًا عند رابطة C = O لتشكيل مشتق بلوري يمكن من خلاله تجديد مركب الكربونيل. تستخدم مشتقات بيسلفيت لتنقية الألدهيدات والكيتونات.
نتيجة للتكثف المتعدد للفينول مع الفورمالديهايد في وجود المحفزات ، تتشكل راتنجات الفينول فورمالدهايد ، والتي يتم الحصول عليها من البلاستيك - البلاستيك الفينول (الباكليت). الفينوبلاست هي أهم بدائل المعادن غير الحديدية والفلزية في العديد من الصناعات. يتم تصنيع عدد كبير من السلع الاستهلاكية والمواد العازلة الكهربائية وأجزاء البناء منها. يتم عرض جزء من راتنج الفينول فورمالدهايد أدناه:
يمكن أن تكون مركبات البدء لإنتاج الألدهيدات والكيتونات عبارة عن هيدروكربونات ومشتقات هالوجين وكحولات وأحماض.
استخدام مركبات الكربونيل
يستخدم الفورمالديهايد لإنتاج المواد البلاستيكية مثل الباكليت ودباغة الجلود والتطهير ومعالجة البذور. في الآونة الأخيرة ، في بلدنا ، تم تطوير طريقة لإنتاج البولي فورمالدهيد (-CH2-O-) ن ، والذي يتمتع باستقرار كيميائي وحراري عالي.
هذا هو البلاستيك الهندسي الأكثر قيمة ، وهو قادر على استبدال المعادن في كثير من الحالات. يستخدم الأسيتالديهيد لصنع حامض الخليك وبعض المواد البلاستيكية. يستخدم الأسيتون كمواد أولية لتخليق العديد من المركبات (على سبيل المثال ، ميثيل ميثاكريلات ، التي تنتج بلمرةها زجاج شبكي) ؛ كما يستخدم كمذيب.
الألدهيدات استدعاء المركبات التي تحتوي جزيئاتها على مجموعة كربونيل متصلة بذرة الهيدروجين ، أي يمكن كتابة الصيغة العامة للألدهيدات على شكل
حيث R هو جذر هيدروكربوني ، والذي يمكن أن يكون بدرجات مختلفة من التشبع ، على سبيل المثال ، محدد أو عطري.
تسمى مجموعة –CHO مجموعة الألدهيد.
الكيتونات - المركبات العضوية التي تحتوي جزيئاتها على مجموعة كربونيل متصلة بجذر هيدروكربونيين. يمكن كتابة الصيغة العامة للكيتونات على النحو التالي:
حيث R و R 'عبارة عن جذور هيدروكربونية ، على سبيل المثال ، مشبعة (ألكيل) أو عطرية.
هدرجة الألدهيدات والكيتونات
يمكن تقليل الألدهيدات والكيتونات مع الهيدروجين في وجود المحفزات والتسخين إلى الكحولات الأولية والثانوية ، على التوالي:
أكسدة الألدهيدات
يمكن أكسدة الألدهيدات بسهولة حتى مع عوامل مؤكسدة خفيفة مثل هيدروكسيد النحاس ومحلول أكسيد الفضة النشادر.
عندما يتم تسخين هيدروكسيد النحاس باستخدام الألدهيد ، يختفي اللون الأزرق الأولي لخليط التفاعل ، ويتشكل راسب أحمر قرميد من أكسيد النحاس أحادي التكافؤ:
في التفاعل مع محلول أمونيا من أكسيد الفضة ، بدلاً من حمض الكربوكسيل نفسه ، يتشكل ملح الأمونيوم ، لأن الأمونيا في المحلول تتفاعل مع الأحماض:
لا تتفاعل الكيتونات مع محلول هيدروكسيد النحاس (II) والأمونيا من أكسيد الفضة. لهذا السبب ، تعتبر هذه التفاعلات نوعية للألدهيدات. وهكذا ، فإن التفاعل مع محلول النشادر من أكسيد الفضة ، إذا تم إجراؤه بشكل صحيح ، يؤدي إلى تكوين مرآة فضية مميزة على السطح الداخلي لوعاء التفاعل.
من الواضح ، إذا كانت العوامل المؤكسدة الخفيفة يمكنها أكسدة الألدهيدات ، فإن عوامل الأكسدة الأقوى ، على سبيل المثال ، برمنجنات البوتاسيوم أو ثنائي كرومات البوتاسيوم ، يمكنها أن تفعل الشيء نفسه بشكل طبيعي. عند استخدام هذه العوامل المؤكسدة في وجود الأحماض ، تتشكل الأحماض الكربوكسيلية:
الخواص الكيميائية للأحماض الكربوكسيلية
الأحماض الكربوكسيلية تسمى مشتقات الهيدروكربونات التي تحتوي على مجموعة كربوكسيل واحدة أو أكثر.
مجموعة الكربوكسيلأ:
كما يتضح ، تتكون مجموعة الكربوكسيل من مجموعة الكربونيل -C (O) - متصلة بمجموعة الهيدروكسيل -OH.
نظرًا لحقيقة أن مجموعة الكربونيل مرتبطة مباشرة بمجموعة الهيدروكسيل ، فإن رابطة O-H ، التي لها تأثير استقرائي سلبي ، تكون قطبية أكثر من الكحوليات والفينولات. لهذا السبب ، فإن الأحماض الكربوكسيلية لها خصائص حمضية أكثر وضوحًا من الكحوليات والفينولات. في المحاليل المائية ، تظهر خصائص الأحماض الضعيفة ، أي تنفصل بشكل عكسي إلى كاتيونات الهيدروجين (H +) وأنيونات المخلفات الحمضية:
تفاعلات تكوين الملح
مع تكوين الأملاح ، تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع:
1) المعادن إلى الهيدروجين في سلسلة النشاط:
2) الأمونيا
3) الأكاسيد الأساسية والمتذبذبة:
4) هيدروكسيدات المعادن الأساسية والمذبذبة:
5) أملاح الأحماض الأضعف - الكربونات والبيكربونات والكبريتيدات والكبريتيدات ، وأملاح الأحماض الأعلى (مع عدد كبير من ذرات الكربون في الجزيء):
يتم عرض الأسماء المنهجية والتافهة لبعض الأحماض وأملاحها في الجدول التالي:
| الصيغة الحمضية | اسم حمض تافه / منهجي | ملح اسم تافه / منهجي |
| HCOOH | فورميك / ميثان | فورمات / ميثانوات |
| CH3COOH | أسيتيك / إيثان | خلات / إيثانوات |
| CH 3 CH 2 COOH | بروبيونيك / البروبان | بروبيونات / بروبانوات |
| CH 3 CH 2 CH 2 COOH | الزيت / البوتان | الزبدات / البوتانوات |
يجب أيضًا أن نتذكر العكس: الأحماض المعدنية القوية تزيح الأحماض الكربوكسيلية من أملاحها كأحماض أضعف:
ردود الفعل التي تنطوي على مجموعة OH
تدخل الأحماض الكربوكسيلية في تفاعل الأسترة مع الكحولات أحادية الماء ومتعددة الهيدروكسيل في وجود أحماض غير عضوية قوية ، وتتشكل الإسترات:
هذا النوع من التفاعل قابل للعكس ، وبالتالي ، من أجل تحويل التوازن نحو تكوين الإستر ، يجب إجراؤها عن طريق إبعاد الإستر الأكثر تطايرًا عند تسخينه.
يسمى عكس تفاعل الأسترة بالتحلل المائي للإستر:
يستمر هذا التفاعل بشكل لا رجوع فيه في وجود القلويات ، حيث يتفاعل الحمض الناتج مع هيدروكسيد المعدن لتكوين ملح:
تفاعلات الاستبدال لذرات الهيدروجين في بدائل الهيدروكربون
عند إجراء تفاعلات كربوكسيلية مع الكلور أو البروم في وجود الفوسفور الأحمر ، عند تسخينها ، يتم استبدال ذرات الهيدروجين في ذرة الكربون ألفا بذرات هالوجين:
في حالة وجود نسبة أكبر من الهالوجين / الحمض ، قد تحدث معالجة أعمق بالكلور:
تفاعلات تدمير مجموعة الكربوكسيل (نزع الكربوكسيل)
الخواص الكيميائية الخاصة لحمض الفورميك
يحتوي جزيء حمض الفورميك ، على الرغم من صغر حجمه ، على مجموعتين وظيفيتين في وقت واحد:
في هذا الصدد ، لا يعرض خصائص الأحماض فحسب ، بل يعرض أيضًا خصائص الألدهيدات:
تحت تأثير حامض الكبريتيك المركز ، يتحلل حمض الفورميك إلى ماء وأول أكسيد الكربون.
تحتوي الألدهيدات والكيتونات على مجموعة وظيفية من الكربونيل> C = O وتنتمي إلى فئة مركبات الكربونيل. وتسمى أيضًا مركبات أوكسو. على الرغم من حقيقة أن هذه المواد تنتمي إلى نفس الفئة ، نظرًا لخصائصها الهيكلية ، فإنها لا تزال مقسمة إلى مجموعتين كبيرتين.
في الكيتونات ، ذرة كربون من المجموعة> C \ u003d O متصلة بجذر هيدروكربونيين متطابقين أو مختلفين ، وعادة ما يكون لهما الشكل: R-CO-R ". يسمى هذا الشكل من مجموعة الكاربونيل أيضًا مجموعة كيتو أو مجموعة مجموعة أوكسو. في الألدهيدات ، يتم توصيل الكربونيل الكربوني بجذر هيدروكربوني واحد فقط ، ويتم احتلال التكافؤ المتبقي بواسطة ذرة هيدروجين: R-CH. وتسمى هذه المجموعة عادةً الألدهيد. تتصرف الكيتونات بشكل مختلف قليلاً عند التفاعل مع نفس المواد.
مجموعة الكاربونيال
تكون ذرات C و O في هذه المجموعة في حالة sp 2 المهجنة. يحتوي الكربون الناتج عن المدارات sp 2-hybrid على 3 روابط σ تقع بزاوية 120 درجة تقريبًا في نفس المستوى.
تتمتع ذرة الأكسجين بقدرة كهرسلبية أعلى بكثير من ذرة الكربون ، وبالتالي تسحب الإلكترونات المتنقلة للرابطة π في المجموعة> C = O على نفسها. لذلك ، تظهر كثافة الإلكترون الزائدة δ - على ذرة O ، وعلى العكس من ذلك ، تقل في ذرة C δ +. هذا ما يفسر خصائص خصائص الألدهيدات والكيتونات.
تكون الرابطة المزدوجة C = O أقوى من C = C ، ولكنها في نفس الوقت أكثر تفاعلية ، وهو ما يفسره الاختلاف الكبير في الكهربية لذرات الكربون والأكسجين.
التسمية
كما هو الحال مع جميع فئات المركبات العضوية الأخرى ، هناك طرق مختلفة لتسمية الألدهيدات والكيتونات. وفقًا لأحكام تسمية IUPAC ، يُشار إلى وجود شكل الألدهيد لمجموعة الكربونيل بواسطة اللاحقة -ال ،لكن كيتون -هو.إذا كانت مجموعة كاربونيل هي الأكبر ، فإنها تحدد ترتيب ترقيم ذرات الكربون في السلسلة الرئيسية. في الألدهيد ، تكون ذرة الكاربونيل هي الأولى ، وفي الكيتونات ، يتم ترقيم ذرات الكربون من نهاية السلسلة التي تكون المجموعة> C = O أقرب إليها. ترتبط بهذا الحاجة إلى تحديد موضع مجموعة الكاربونيل في الكيتونات. يفعلون ذلك عن طريق كتابة الرقم المقابل بعد اللاحقة -on.
إذا لم تكن مجموعة كاربونيل هي الأكبر ، فوفقًا لقواعد IUPAC ، يُشار إلى وجودها بالبادئة -oxoللألدهيدات و -oxo (-كيتو)للكيتونات.
بالنسبة للألدهيدات ، تُستخدم الأسماء التافهة على نطاق واسع ، مشتقة من اسم الأحماض التي يمكنها التحول إليها أثناء الأكسدة ، واستبدال كلمة "حمض" بكلمة "ألدهيد":
- CH 3 -SON أسيتالديهيد ؛
- CH 3 -CH 2 -SON propionaldehyde ؛
- CH 3 -CH 2 -CH 2 -SON ألدهيد زبدي.
بالنسبة للكيتونات ، فإن الأسماء الوظيفية جذريًا شائعة ، والتي تتكون من أسماء الجذور اليمنى واليسرى المتصلة بذرة الكربونيل وكلمة "كيتون":
- CH 3 -CO-CH 3 ثنائي ميثيل كيتون ؛
- CH 3 -CH 2 -CO-CH 2 -CH 2 -CH 3 إيثيل بروبيل كيتون ؛
- C 6 Η 5 -CO-CH 2 -CH 2 -CH 3 بروبيل فينيل كيتون.
تصنيف
اعتمادًا على طبيعة الجذور الهيدروكربونية ، تنقسم فئة الألدهيدات والكيتونات إلى:
- الحد - ترتبط ذرات C ببعضها البعض فقط بواسطة روابط مفردة (بروبانال ، بنتانون) ؛
- غير مشبعة - هناك روابط مزدوجة وثلاثية بين ذرات C (بروبينال ، بنتين -1 -1 واحد -3) ؛
- عطرية - تحتوي على حلقة بنزين في جزيءها (بنزالديهيد ، أسيتوفينون).
وفقًا لعدد الكاربونيل ووجود مجموعات وظيفية أخرى ، فإنهم يميزون:
- مركبات أحادية الكربون - تحتوي على مجموعة كربونيل واحدة فقط (سداسي ، بروبانون) ؛
- مركبات ديكربونيل - تحتوي على مجموعتين من الكربونيل في شكل ألدهيد و / أو كيتون (جليوكسال ، ثنائي أسيتيل) ؛
- مركبات الكربونيل التي تحتوي أيضًا على مجموعات وظيفية أخرى ، والتي بدورها تنقسم إلى هالوكاربونيل ، هيدروكسي كربونيل ، أمينوكربونيل ، إلخ.
ايزومرية
أكثر ما يميز الألدهيدات والكيتونات هو التماثل البنيوي. يكون المكاني ممكنًا عند وجود ذرة غير متماثلة في جذر الهيدروكربون ، بالإضافة إلى رابطة مزدوجة مع بدائل مختلفة.
- تكافؤ الهيكل العظمي الكربوني.لوحظ في كلا النوعين من مركبات الكربونيل قيد الدراسة ، ولكنه يبدأ بالبوتانال في الألدهيدات والبنتانون -2 في الكيتونات. لذلك ، يحتوي butanal CH 3 -СН 2 -СН 2 -СОН على أيزومر واحد 2-methylpropanal СН 3 -СН (СН 3) -СОН. و pentanone-2 CH 3 -CO-CH 2 -CH 2 -CH 3 هو isomeric إلى 3-methylbutanone-2 CH 3 -CO-CH (CH 3) -CH 3.
- التزاوج بين الطبقات.مركبات Oxo التي لها نفس التركيب متماثلة مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، يتوافق التركيب C 3H 6 O مع propanal CH 3 -CH 2 -SON والبروبانون CH 3 -CO-CH 3. والصيغة الجزيئية للألدهيدات والكيتونات C 4 H 8 O تناسب البيوتانال CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH والبيوتانون CH 3 -CO-CH 2 -CH 3.
كما أن الأيزومرات البينية لمركبات الكربوكسيل هي أكاسيد حلقية. على سبيل المثال ، أكسيد الإيثيلين وأكسيد الإيثيلين والبروبانون وأكسيد البروبيلين. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تحتوي الكحوليات والإيثرات غير المشبعة أيضًا على تركيبة مشتركة ومركبات أوكسو. إذن ، الصيغة الجزيئية C 3 H 6 O هي:
- СΗ 3 -СН 2 -SON - بروبانال ؛
- CH 2 = CH-CH 2-OH - ؛
- CH 2 = CH-O-CH 3 - ميثيل فينيل إيثر.
الخصائص الفيزيائية
على الرغم من حقيقة أن جزيئات المواد الكربونية قطبية ، على عكس الكحول ، لا تحتوي الألدهيدات والكيتونات على هيدروجين متحرك ، وبالتالي لا تشكل روابط. وبالتالي ، فإن نقاط انصهارها وغليانها أقل إلى حد ما من تلك الخاصة بالكحول المقابل لها.
إذا قارنا الألدهيدات والكيتونات من نفس التركيبة ، فإن الأخير يكون أعلى قليلاً. مع زيادة الوزن الجزيئي ، يزداد ذوبان t و kip لمركبات oxo بشكل طبيعي.
مركبات الكربونيل السفلية (الأسيتون ، الفورمالديهايد ، الأسيتالديهيد) قابلة للذوبان بشكل كبير في الماء ، بينما الألدهيدات العالية والكيتونات تذوب في المواد العضوية (الكحوليات ، الإيثرات ، إلخ).
رائحة مركبات أوكسو مختلفة تمامًا. ممثلوهم الأدنى لديهم روائح نفاذة. الألدهيدات التي تحتوي على ثلاث إلى ست ذرات من الكربون تنبعث منها رائحة كريهة للغاية ، لكن نظائرها الأعلى تتمتع برائحة زهرية وتستخدم حتى في صناعة العطور.
تفاعلات الإضافة
تعود الخواص الكيميائية للألدهيدات والكيتونات إلى السمات الهيكلية لمجموعة الكاربونيل. نظرًا لحقيقة أن الرابطة المزدوجة C = O مستقطبة بشدة ، فإنها تتحول بسهولة إلى رابطة مفردة بسيطة تحت تأثير العوامل القطبية.
1. يحدث التفاعل مع إضافة HCN في وجود آثار للقلويات مع تكوين السيانوهيدرات. يضاف القلوي لزيادة تركيز أيونات CN:
R-CH + NCN -> R-CH (OH) -CN
2. إضافة الهيدروجين. يمكن بسهولة اختزال مركبات الكربونيل إلى كحول عن طريق إضافة الهيدروجين إلى الرابطة المزدوجة. في هذه الحالة ، يتم الحصول على الكحوليات الأولية من الألدهيدات ، والكحولات الثانوية من الكيتونات. التفاعلات المحفزة بالنيكل:
H 3 C-SON + H 2 -> H 3 C-CΗ 2 -ОH
H 3 C-CO-CH 3 + H 2 -> H 3 C-CH (OH) -CH 3
3. إضافة هيدروكسيل أمين. يتم تحفيز تفاعلات الألدهيدات والكيتونات بواسطة الأحماض:
H 3 C-SON + NH 2 OH -> Η 3 C-CΗ \ u003d N-OH + H 2 O
4. الترطيب. تؤدي إضافة جزيئات الماء إلى مركبات أوكسو إلى تكوين ديول الأحجار الكريمة ، أي تلك الكحولات ثنائية الهيدروكسيل التي ترتبط فيها مجموعتان من الهيدروكسيل بذرة كربون واحدة. ومع ذلك ، فإن هذه التفاعلات قابلة للعكس ، وتتحلل المواد الناتجة على الفور مع تكوين المواد الأولية. تعمل مجموعات سحب الإلكترون في هذه الحالة على تحويل توازن التفاعلات تجاه المنتجات:
> C \ u003d O + Η 2<―>> ج (أوه) 2
5. إضافة الكحوليات. خلال هذا التفاعل ، يمكن الحصول على منتجات مختلفة. إذا تم إرفاق جزيئين من الكحول بألدهيد ، يتم تكوين أسيتال ، وإذا كان واحدًا فقط ، فسيتم تكوين نصف أسيتال. شرط التفاعل هو تسخين الخليط بحمض أو عامل نزع الماء.
R-SON + HO-R "-> R-CH (HO) -O-R"
R-SON + 2HO-R "-> R-CH (O-R") 2
الألدهيدات ذات السلسلة الهيدروكربونية الطويلة عرضة للتكثف داخل الجزيئات ، مما يؤدي إلى تكوين الأسيتالات الحلقية.
ردود الفعل النوعية
من الواضح أنه مع وجود مجموعة كربونيل مختلفة في الألدهيدات والكيتونات ، فإن كيميائهم مختلفة أيضًا. في بعض الأحيان يكون من الضروري فهم أي من هذين النوعين ينتمي مركب oxo الناتج. أسهل من الكيتونات ، يحدث هذا حتى تحت تأثير أكسيد الفضة أو هيدروكسيد النحاس (II). في هذه الحالة ، تتغير مجموعة الكربونيل إلى مجموعة كربوكسيل ويتكون حمض الكربوكسيل.
يشار إلى تفاعل المرآة الفضية عادة بأكسدة الألدهيدات بمحلول أكسيد الفضة في وجود الأمونيا. في الواقع ، يتم تكوين مركب معقد في المحلول ، والذي يعمل على مجموعة الألدهيد:
Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O -> 2ОΗ
СΗ 3 -СОН + 2ОН -> CH 3 -СОО-NH 4 + 2Ag + 3NH 3 + Н 2 О
في كثير من الأحيان ، يتم تسجيل جوهر التفاعل المستمر في مخطط أبسط:
СΗ 3 -СОOH + Ag 2 O -> СН 3 -СООН + 2Ag
أثناء التفاعل ، يتم تقليل العامل المؤكسد إلى الفضة المعدنية والرواسب. في هذه الحالة ، تتكون طبقة رقيقة من الفضة تشبه المرآة على جدران وعاء التفاعل. ومن أجل رد الفعل هذا حصل على اسمه.
هناك تفاعل نوعي آخر يشير إلى الاختلاف في بنية الألدهيدات والكيتونات وهو تأثير Cu (OΗ) 2 على مجموعة -СОН. يتم تحضيره بإضافة القلويات إلى محاليل أملاح النحاس ثنائية التكافؤ. في هذه الحالة ، يتم تكوين معلق أزرق ، والذي ، عند تسخينه باستخدام الألدهيدات ، يتغير لونه إلى البني الأحمر بسبب تكوين أكسيد النحاس (I):
R-SON + Cu (OH) 2 -> R-COOH + Cu 2 O + H 2 O
تفاعلات الأكسدة
يمكن أكسدة مركبات أوكسو بمحلول KMnO 4 عند تسخينها في وسط حمضي. ومع ذلك ، يتم تدمير الكيتونات بتكوين مزيج من المنتجات التي ليس لها قيمة عملية.
تفاعل كيميائي يعكس خاصية الألدهيدات والكيتونات يكون مصحوبًا بتغير لون خليط التفاعل الوردي. في الوقت نفسه ، يتم الحصول على الأحماض الكربوكسيلية من الغالبية العظمى من الألدهيدات:
CH 3 -SON + KMnO 4 + H 2 SO 4 -> CH 3 -SON + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
يتأكسد الفورمالديهايد أثناء هذا التفاعل إلى حمض الفورميك ، والذي يتحلل ، تحت تأثير العوامل المؤكسدة ، ليشكل ثاني أكسيد الكربون:
H-SON + KMnO 4 + H 2 SO 4 -> CO 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
تتميز الألدهيدات والكيتونات بالأكسدة الكاملة أثناء تفاعلات الاحتراق. ينتج عن هذا ثاني أكسيد الكربون والماء. معادلة احتراق الفورمالديهايد هي:
HSON + O 2 -> CO 2 + H 2 O
إيصال
اعتمادًا على حجم المنتجات والغرض من استخدامها ، تنقسم طرق إنتاج الألدهيدات والكيتونات إلى صناعية ومختبرية. في مادة كيميائية إنتاجيتم الحصول على مركبات الكربونيل عن طريق أكسدة الألكانات والألكينات (المنتجات البترولية) ، ونزع الهيدروجين من الكحولات الأولية والتحلل المائي للديالوالكانات.
1. الحصول على الفورمالديهايد من الميثان (عند تسخينه إلى 500 درجة مئوية في وجود محفز):
CH 4 + O 2 -> HSON + H 2 O.
2. أكسدة الألكينات (في وجود محفز ودرجة حرارة عالية):
2CH 2 \ u003d CH 2 + O 2 - \ u003e 2CH 3 -CH
2R-CH = CH 2 + O 2 -> 2R-CH 2 -COH
3 - إزالة الهيدروجين من الكحوليات الأولية (المحفز بالنحاس ، والتسخين المطلوب):
СΗ 3 -СН 2 -OH -> CH 3 -SON + 2
R-CH 2-OH -> R-SON + H 2
4. التحلل المائي لل dihaloalkanes مع القلويات. الشرط الأساسي هو ربط كل من ذرات الهالوجين بذرة الكربون نفسها:
СΗ 3 -C (Cl) 2 H + 2NaOH -> СН 3 -СОН + 2NaCl + Н 2 О
بكميات صغيرة في ظروف المختبريتم الحصول على مركبات الكربونيل عن طريق ترطيب الألكينات أو عن طريق أكسدة الكحولات الأولية.
5. تتم إضافة الماء إلى الأسيتيلين في وجود بيئة حمضية (تفاعل كوتشيروف):
ΗС≡СΗ + Η 2 O -> CH 3 -COΗ
R-С≡СΗ + Η 2 O -> R-CO-CH 3
6. تتم أكسدة الكحولات بمجموعة هيدروكسيل طرفية باستخدام النحاس المعدني أو الفضة ، وأكسيد النحاس (II) ، وكذلك برمنجنات البوتاسيوم أو ثنائي كرومات في وسط حمضي:
R-CH 2 -OH + O 2 -> R-CH + H 2 O
استخدام الألدهيدات والكيتونات
إنه ضروري لإنتاج راتنجات الفينول فورمالدهايد التي يتم الحصول عليها أثناء تفاعل تكثيفه مع الفينول. في المقابل ، تعد البوليمرات الناتجة ضرورية لإنتاج مجموعة متنوعة من البلاستيك وألواح الجسيمات والمواد اللاصقة والورنيش وغير ذلك الكثير. كما أنه يستخدم للحصول على الأدوية (يوروتروبين) والمطهرات ويستخدم لتخزين المستحضرات البيولوجية.
يستخدم الجزء الرئيسي من الإيثانال لتخليق حمض الأسيتيك والمركبات العضوية الأخرى. تستخدم بعض كميات الأسيتالديهيد في الإنتاج الصيدلاني.
يستخدم الأسيتون على نطاق واسع في إذابة العديد من المركبات العضوية ، بما في ذلك الورنيش والدهانات وبعض أنواع المطاط والبلاستيك والراتنجات الطبيعية والزيوت. لهذه الأغراض ، يتم استخدامه ليس فقط نقيًا ، ولكن أيضًا في خليط مع مركبات عضوية أخرى في تكوين مذيبات العلامات التجارية R-648 ، R-647 ، R-5 ، R-4 ، إلخ. تستخدم لإزالة الشحوم من الأسطح في تصنيع الأجزاء والآليات المختلفة. كميات كبيرة من الأسيتون مطلوبة للتخليق الصيدلاني والعضوية.
العديد من الألدهيدات لها روائح لطيفة ولذلك فهي تستخدم في صناعة العطور. لذلك ، يحتوي السترال على رائحة الليمون ، ورائحة البنزالديهايد من اللوز المر ، والألدهيد فينيل أسيتيك يجلب رائحة الصفير إلى التركيبة.
سيكلوهكسانون ضروري لإنتاج العديد من الألياف الاصطناعية. يتم الحصول على حمض الأديبيك منه ، والذي يستخدم بدوره كمواد خام للكابرولاكتام والنايلون والنايلون. كما أنه يستخدم كمذيب للدهون والراتنجات الطبيعية والشمع والـ PVC.
مقدمة
هذه مركبات تحتوي على مجموعة كربونيل \ u003d C \ u003d O. في الألدهيدات ، يرتبط الكربونيل بجذر وهيدروجين. الصيغة العامة للألدهيدات:
في الكيتونات ، يرتبط الكربونيل بجذرين. الصيغة العامة للكيتونات:
الألدهيدات أكثر نشاطًا من الكيتونات (في الكيتونات ، يتم حظر الكربونيل ، كما كان ، بواسطة الجذور على كلا الجانبين).
كلاssfification
1. بواسطة جذور الهيدروكربون (محدودة ، غير مشبعة ، عطرية ، دورية).
2. بعدد مجموعات الكربونيل (واحد ، اثنان ، إلخ.)
التماثل والتسمية
يرجع تماثل الألدهيدات إلى تماثل الهيكل الكربوني. في الكيتونات ، بالإضافة إلى تماثل الهيكل العظمي الكربوني ، لوحظ تماثل موضع مجموعة الكربونيل. وفقًا للتسمية التافهة ، تتم تسمية الألدهيدات وفقًا للأحماض الكربوكسيلية التي تمر إليها أثناء الأكسدة. وفقًا للتسمية العلمية ، تتشكل أسماء الألدهيدات من أسماء الهيدروكربونات المقابلة مع إضافة النهاية al. تحدد ذرة الكربون لمجموعة الألدهيد بداية الترقيم. وفقًا للتسمية التجريبية ، تمت تسمية الكيتون على اسم الجذور المرتبطة بالكربوكسيل ، مع إضافة كلمة كيتون. وفقًا للتسمية العلمية ، تتكون أسماء الكيتونات من أسماء الهيدروكربونات المقابلة مع إضافة OH في النهاية ، وفي النهاية يضعون عدد ذرة الكربون التي يقف عندها الكاربونيل. يبدأ الترقيم من نهاية السلسلة الأقرب إلى مجموعة الكيتون.
ممثلو الحد من الألدهيدات. CnH2n + 1C = O
ممثلي الحد من الكيتونات
طرقيستلم
1) عن طريق أكسدة الكحولات. تنتج الكحوليات الأولية الألدهيدات ، بينما تنتج الكحولات الثانوية الكيتونات. تحدث أكسدة الكحول تحت تأثير عوامل مؤكسدة قوية (خليط الكروم) مع تسخين طفيف. في الصناعة ، يتم استخدام أكسجين الهواء كأكسدة في وجود محفز - النحاس (النحاس) عند t0 = 300-5000 درجة مئوية
CH3 - CH2 - CH2 - OH + O K2Cr2O7 CH3 - CH2 - C \ u003d O + HOH
بروبانول -1 ح
بروبانال
CH3 - CH - CH3 + O K2Cr2O7 CH3 - C - CH3
بروبانول -2 بروبانون
2) التحلل الحراري لأملاح الكالسيوم للأحماض الكربوكسيلية ، علاوة على ذلك ، إذا أخذنا ملح حمض الفورميك ، تتشكل الألدهيدات ، وإذا كانت الأحماض الأخرى ، تكون الكيتونات.
حول الاسيتالديهيد
O - الكالسيوم CaCO3 + CH3 - C \ u003d O
CH3 -C - O CH3
هذه طرق معملية.
3) وفقًا لتفاعل Kucherov (من الألكينات والماء ، يكون المحفز هو أملاح الزئبق في وسط حمضي). من الأسيتيلين الألدهيدات تتشكل من أي ألكينات أخرى - الكيتونات.
CH \ u003d CH + HOH CH2 \ u003d CH - OH CH3 - C \ u003d O
الأسيتيلين فينيل CH3
اسيتالديهيد الكحول
CH3 - C \ u003d CH + HOH CH3 - C \ u003d CH2 CH3 - C \ u003d O
بروبين OH CH3
بروبينول - 2 أسيتون
4) تركيب أوكسجين. هذا هو تفاعل مباشر للألكينات مع غاز الماء (СО + 2) في وجود محفزات الكوبالت أو النيكل تحت ضغط 100-200 من الغلاف الجوي عند t0 = 100-2000 درجة مئوية. هذه الطريقة تنتج الألدهيدات.
CH3 - CH2 - CH2 - C \ u003d O
بوتانال H.
CH3 - CH = CH2 + CO + H2
CH3 - CH - C \ u003d O
2-ميثيل بروبانال
5) التحلل المائي لمشتقات ديهالوجين. إذا كان كلا الهالوجين في ذرة الكربون الأولية ، فسيتم تكوين ألدهيد ، إذا كان في المرحلة الثانوية - كيتون.
CH3 - CH2 - C - CL2 + HOH 2HCL + CH3 - CH2 - C \ u003d O
1،1-ثنائي كلورو بروبين
CH3 - C - CH3 + HOH 2HCL + CH3 - C \ u003d O
2،2-ثنائي كلوروبروبان بروبانون
ألدهيد الفورميك عبارة عن غاز ، والألدهيدات السفلية الأخرى والكيتونات سوائل قابلة للذوبان في الماء بسهولة ؛ للألدهيدات رائحة خانقة تصبح لطيفة عند تخفيفها بشدة (زهرية أو فاكهية). رائحة الكيتونات جيدة. لذلك ، فإن Carbonyl = C = O هو ناقل للرائحة ، لذلك تستخدم الألدهيدات والكيتونات في صناعة العطور. تزداد نقطة غليان الألدهيدات والكيتونات مع زيادة الوزن الجزيئي.
طبيعة مجموعة الكاربونيل
ترجع معظم تفاعلات الألدهيدات والكيتونات إلى وجود مجموعة الكربونيل. ضع في اعتبارك طبيعة الكاربونيل = C = O. فمثلا،
1. يرتبط الكربون والأكسجين في الكربونيل برابطة مزدوجة: أحدهما سيغما عبارة عن رابطة ، والآخر عبارة عن رابطة بي. بسبب كسر الرابطة P في الألدهيدات والكيتونات ، تحدث تفاعلات إضافية (من النوع nucleophilic):
R - C = O R - C - O:
الأكسجين كهرسلبي أكثر من الكربون ، وبالتالي فإن كثافة الإلكترون لذرة الأكسجين أكبر من كثافة ذرة الكربون. بالإضافة إلى التفاعلات ، سيتم إضافة الجزء المحب للنيوكليوفيلي من الكاشف إلى الكربون ، وسيتم إضافة الجزء المحب للكهرباء إلى الأكسجين.
2. يمكن أن تحل تفاعلات الاستبدال محل الأكسجين الكربوني. هذا يكسر الرابطة المزدوجة بين C و O.
3. يؤثر الكربونيل على روابط C - H في الجذر ، مما يضعفها ، خاصة في وضع ألفا ، أي بجوار مجموعة الكاربونيل.
ح -؟ ج -؟ C -؟ C - C \ u003d O
تحت تأثير الهالوجينات الحرة ، سيتم استبدال الهيدروجين في الجذر الكربوني عند ذرة كربون ألفا.
CH3 - CH2 - CH2 - C \ u003d O + CL2 CH3 - CH2 - CH - C \ u003d O + HCL
ألدهيد الكلوروبوتيريك
الخواص الكيميائية
من بين جميع فئات المركبات العضوية ، تعتبر الألدهيدات والكيتونات هي الأكثر تفاعلًا. علاوة على ذلك ، فإن الألدهيدات كيميائيًا أكثر نشاطًا من الكيتونات. تتميز بالتفاعلات التالية: الأكسدة ، الإضافة ، الإحلال ، البلمرة ، التكثيف. لا تخضع الكيتونات لتفاعلات البلمرة.
تفاعلات الأكسدة
تتأكسد الألدهيدات بسهولة ، حتى مع وجود عوامل مؤكسدة ضعيفة HBrO ، OH ، محلول Fehling. تتأكسد الألدهيدات لتكوين أحماض كربوكسيلية.
CH3 - C \ u003d O + O CH3 - C \ u003d O - حمض الخليك
إذا كان العامل المؤكسد هو OH ، يتم تحرير الفضة الحرة (تفاعل "المرآة الفضية" هو تفاعل نوعي للألدهيدات).
CH3 - C \ u003d O + 2OH CH3 - C \ u003d O + 2 Ag + 4 NH3 + H2O
تكون أكسدة الكيتونات أكثر صعوبة وفقط مع عوامل مؤكسدة قوية. منتجات الأكسدة هي أحماض كربوكسيلية. عندما يتأكسد الكيتون ، يتم تكوين كيتون كحولي ، ثم ديكتون ، والذي يتفكك ، ويشكل الأحماض.
CH3 - CH2 - C - CH2 - CH3 + O CH3 - CH - C - CH2 - CH -H2O + O CH3 - C - C - CH2 - CH3 + O + H2O
أوه أوه O O O
ثنائي إيثيل كيتون كحول كيتون ديكتون
CH3 - C \ u003d O + O \ u003d C - CH2 - CH3
حمض البروبيونيك حمض الخليك
في حالة الكيتون المختلط ، تستمر الأكسدة وفقًا لقاعدة Popov-Wagner ، أي أن الاتجاه الرئيسي للتفاعل هو أكسدة أقل ذرة كربون مهدرجة بجوار الكربونيل. ولكن بالإضافة إلى الاتجاه الرئيسي ، سيكون هناك أيضًا اتجاه جانبي للتفاعل ، أي أن ذرة الكربون على الجانب الآخر من الكربونيل ستتأكسد. في هذه الحالة ، يتم تكوين خليط من الأحماض الكربوكسيلية المختلفة.
CH3 - C - CH - CH3 - كيتون الكحول + O - H2O
CH3 - C - CH2 - CH3 OH O
O CH2 - C - CH2 - CH3 + O - H2O
كيتون كحول بوتانون -2
CH3 - C - C - CH3 + O + H2O 2 CH3 - C \ u003d O
حمض الخليك ديكيتون
CH-C - CH2 - CH3 + O + H2O HC \ u003d O + CH3 - CH2 - C \ u003d O
حمض البروبيونيك ديكيتون الفورميك
تفاعلاتانضمام
يشرعون في كسر رابطة pi في الكربونيل. هذه التفاعلات هي إضافة محبة للنواة ، أي ، أولاً ، يضاف الجزء المحب للنواة من الكاشف بزوج إلكترون حر إلى كربون الكربونيل موجب الشحنة (يتقدم ببطء):
C + \ u003d O - +: X - \ u003d C - O -
المرحلة الثانية هي إضافة بروتون أو كاتيون آخر إلى الأنيون المتشكل (يتقدم بسرعة):
C - O - + H + \ u003d C - OH
1. مرفق الهيدروجين.
في هذه الحالة ، يتم الحصول على الكحولات الأولية من الألدهيدات ، والكحولات الثانوية من الكيتونات. يستمر التفاعل في وجود محفزات Ni ، Pt ، إلخ.
CH3 - C \ u003d O + H +: H - CH3 - C - H.
الايثانول الاسيتالديهيد
CH3 - C - CH3 + H +: H - CH3 - CH - CH3
بروبانون بروبانول -2
2. مرفق ثنائي كبريتات الصوديوم (hydrosulfate):
R - C = O + HSO3Na R - C - SO3Na
في هذه الحالة ، يتم تشكيل مشتقات بيسلفيت. يستخدم هذا التفاعل لتنقية الألدهيدات والكيتونات وعزلها عن الشوائب.
3. الحصول على حمض الهيدروسيانيك. في هذه الحالة ، تتشكل α-oxynitriles ، وهي منتجات وسيطة لتخليق أحماض الهيدروكسي والأحماض الأمينية:
R - C = O + HCN R - C - C = N
أوكسينيتريل
4. انضمام الأمونيا NH3. في هذه الحالة ، يتم تشكيل هيدروكسي أمين.
R - C = O + H - NH2 CH3 - CH - NH2
أوكسيامين
5. إضافة مركبات الهالورغنسيوم المغنيسيوم (كاشف غرينيارد). يستخدم التفاعل للحصول على الكحول.
6. انضمام الكحوليات (اللامائية). في هذه الحالة ، يتم تشكيل نصف الأسيتال مبدئيًا (كتفاعل إضافة معتاد). ثم ، عند تسخينها بكمية زائدة من الكحول ، تتشكل الأسيتال (كإيثرات).
R - C \ u003d O + CH3 - OH R - CH - O - CH3 + CH3OH R - CH - O - CH3
H OH O - CH3
نصفي أسيتال
في الطبيعة ، يوجد الكثير من مركبات الأسيتال والأسيتال ، خاصة بين الكربوهيدرات (السكريات).
تفاعلات الاستبدال
يمكن استبدال أكسجين مجموعات الكربونيل بالهالوجينات وبعض المركبات المحتوية على النيتروجين.
1. الاستبدال بالهالوجينات. يحدث عند تعرض الألدهيدات والكيتونات لمركبات الفوسفور من الهالوجينات PCL3 و PCL5. تحت تأثير الهالوجينات الحرة ، يتم استبدال الهيدروجين في الجذر الهيدروكربوني في ذرة الكربون ألفا.
PCL5 CH3 - CH2 - CH -CL2 + POCL3
CH3 - CH2 - C \ u003d O 1،1-dichloropopin (أوكسي كلوريد الفوسفور)
H + CL2 CH3 - CH - CH \ u003d O + HCL
بروبانال CL
أحادي كلورو بروبيونالديهيد
2. التفاعل مع هيدروكسيامين NH2OH. في هذه الحالة ، تتشكل أكاسيد الألدهيدات (الألدوكسيل) والكيتونات (الكيتوكسينات).
CH3 - CH \ u003d O + H2N - OH CH3 - CH - N - OH + H2O
أسيتالديهيد هيدروكسي إيثانال
يستخدم هذا التفاعل للتقدير الكمي لمركبات الكربوكسيل.
3. التفاعل مع الهيدرازين NH2 - NH2. نواتج التفاعل هي الهيدرازينات (عندما يتفاعل جزيء واحد من الألدهيد أو الكيتون) والآزين (عندما يتفاعل جزيئين).
CH3 - CH \ u003d O + NH2 - NH2 CH3 - CH \ u003d N - NH2
الإيثانيل الهيدرازين الهيدرازين الإيثيلي
CH3 - CH \ u003d N - NH2 + O \ u003d CH - CH3 CH3 - CH \ u003d N - N \ u003d HC - CH3
آزين إيثانال (ألدازين)
4. التفاعلات مع فينيل هيدرازين. C6H5 - NH - NH2. نواتج التفاعل هي فينيل هيدرازين.
CH3 - CH \ u003d O + H2N - NH - C6H5 CH3 - CH \ u003d N - NH - C6H5
فينيل هيدرازونيثانال
الأكاسيد ، الهيدرازينات ، الآزينات ، فينيل هيدرازينات هي مواد بلورية صلبة ذات نقاط انصهار مميزة ، والتي تحدد طبيعة (هيكل) مركب الكربونيل.
تفاعلات البلمرة
فقط سمة من سمات الألدهيدات. ولكن حتى ذلك الحين ، تخضع البلمرة فقط للألدهيدات الغازية والمتطايرة (الفورميك ، الأسيتيك). هذا مناسب جدًا عند تخزين هذه الألدهيدات. يتبلمر ألدهيد الفورميك في وجود حامض الكبريتيك أو حمض الهيدروكلوريك ، في درجة الحرارة العادية. معامل البلمرة n = 10-50. منتج البلمرة عبارة عن مادة صلبة تسمى بولي أوكسي ميثيلين (فورمالين).
H - C \ u003d O - C - O - C - O - ...- C - ... - C - O -
H H H H H n
بوليوكسيميثيلين
إنه مادة صلبة ولكن يمكن تحويلها إلى ألدهيد فورميك عن طريق التخفيف بالماء والسخونة قليلاً.
يشكل ألدهيد الخليك ، تحت تأثير الأحماض ، مادة تقليم دورية سائلة - بارالدوز ورباعي مادة صلبة - ميتالدوز ("كحول جاف").
3 CH3 - CH \ u003d O O
CH3 - HC CH - CH3
بارالدهيد
4 CH3 - CH \ u003d O CH3 - HC O
ميتالديهيد
تفاعلات التكثيف
1. تخضع الألدهيدات في وسط قاعدي ضعيف (في وجود أسيتون البوتاسيوم والبوتاس وكبريتات البوتاسيوم) لتكثيف الألدول لتكوين كحول الألدهيد ، والمختصر باسم ألدولس. تم تطوير هذا التفاعل بواسطة الكيميائي A.P. بورودين (وهو أيضًا ملحن). يشارك أحد الجزيئات في التفاعل مع مجموعة الكاربونيل الخاصة به ، والجزيء الآخر مع الهيدروجين في ذرة الكربون.
CH3 - CH \ u003d O + HCH2 - CH \ u003d O CH3 - CH - CH2 - CH \ u003d O
أوه ألدول
(3 - هيدروكسي بوتانال أو؟ -هيدروكسي بوتريك ألدهيد)
CH3 - CH - CH2 - CH = O + HCH2 - CH = O CH3 - CH - CH2 - CH - CH2 -CH = O
هيكسينسيول -3،5-آل
يزداد عدد مجموعات OH مع كل مرة. يتم الحصول على راتنج الألدهيد عن طريق ضغط عدد كبير من الجزيئات.
2. تكثيف كروتون. بالنسبة للألدهيدات ، فهو استمرار لتكثيف الألدول ، أي عند تسخينه ، ينفصل الألدول عن الماء ليشكل ألدهيد غير مشبع.
CH3 - CH - CH2 - CH = O CH3 - CH = CH - C = O
كروتونالدهيد
ضع في اعتبارك ردود الفعل هذه مع الكيتونات.
CH3 - C \ u003d O + HCH2 - C \ u003d O CH3 - C - CH2 - C \ u003d O CH3 - C \ u003d CH - C \ u003d O
CH3 CH3 OH CH3 CH3 CH3 CH3
4 - هيدروكسي - 4 - ميثيل بنتانون -2 4 - ميثيل بنتان -3-واحد -2
3. إستر التكثيف. فقط سمة من سمات الألدهيدات. تم تطويره بواسطة V.E.Tishchenko. تتم في وجود محفزات كحول الألومنيوم (CH3 - CH2 - O) 3 AL.
CH3 - CH \ u003d O + O \ u003d HC - CH3 CH3 - CH2 - O - C \ u003d O
إيثيل الأسيتات
1.CH2 \ u003d CH - CH \ u003d O - بروبين-2-آل - ألدهيد أكريليك أو أكرولين
2.CH3 - CH \ u003d CH - CH \ u003d O - بيوتين - 2 - al - ألدهيد كروتوني
يُطلق على الأكرولين أيضًا اسم تشاد ، ويتم الحصول عليه عن طريق تسخين حرق الدهون. تمتلك الألدهيدات غير المشبعة كيميائيًا جميع خصائص الألدهيدات المحددة في مجموعة الكاربونيل ، وبسبب الرابطة المزدوجة في الجذر ، يمكن أن تدخل في تفاعلات إضافة.
تحتوي هذه الألدهيدات على نظام مترافق من الروابط المزدوجة ، لذا فهي تختلف كيميائيًا بالإضافة إلى تفاعلات الإضافة. تحدث إضافة الهيدروجين والهالوجينات وهاليدات الهيدروجين في نهايات النظام المترافق.
يتم تحويل كثافة الإلكترون إلى الأكسجين ويتم إرسال الجزء الموجب الشحنة من الكاشف إليه ، ويتم توجيه الجزء السالب من الكاشف إلى الكربون المستقطب إيجابيًا.
CH2 + \ u003d CH- - CH + \ u003d O- + H +: Br- CH2 - CH \ u003d CH - OH CH2 - CH2 - CH \ u003d O
3-بروموبروبانال
يتم تحويل شكل enol الناتج من الألدهيد على الفور إلى شكل الكربونيل الأكثر استقرارًا. وهكذا ، فإن إضافة هاليدات الهيدروجين إلى الراديكالي يتعارض مع قاعدة ماركوفنيكوف.
الألدهيدات العطرية
ممثلو C6H5 -CH \ u003d O - ألدهيد البنزويك. وهو سائل برائحة اللوز المر ، ويوجد في حفر الخوخ والكرز والمشمش البري وغيرها من الفاكهة.
منقائمة الأدب المستخدم
1) Granberg I.I. الكيمياء العضوية. - م ، 2002
2) كيم أ. الكيمياء العضوية. - نوفوسيبيرسك ، 2007
هيكل الألدهيدات والكيتونات
الألدهيدات- المواد العضوية التي تحتوي جزيئاتها مجموعة الكاربونيال:
مرتبطة بذرة هيدروجين وجذر هيدروكربوني. الصيغة العامة للألدهيدات هي:
في أبسط ألدهيد ، يتم لعب دور الجذر الهيدروكربوني بواسطة ذرة هيدروجين أخرى:
الفورمالديهايد غالبًا ما يشار إلى مجموعة الكربونيل المرتبطة بذرة الهيدروجين الألدهيد:
الكيتونات عبارة عن مواد عضوية في الجزيئات التي ترتبط بها مجموعة الكاربونيل مع شقين هيدروكربونيين. من الواضح أن الصيغة العامة للكيتونات هي:
تسمى مجموعة الكاربونيل من الكيتونات مجموعة كيتو.
في أبسط الكيتون ، الأسيتون ، ترتبط مجموعة الكاربونيل بجذر ميثيل اثنين:
التسمية والتشابه للألدهيدات والكيتونات
اعتمادًا على هيكل الجذر الهيدروكربوني المرتبط بمجموعة الألدهيد ، هناك الألدهيدات المشبعة ، غير المشبعة ، العطرية ، الحلقية غير المتجانسة والألدهيدات الأخرى:
وفقًا لتسمية IUPAC ، يتم تكوين أسماء الألدهيدات المشبعة من اسم ألكان بنفس عدد ذرات الكربون من الجزيء باستخدام اللاحقة -AL. فمثلا:
الترقيمتبدأ ذرات الكربون في السلسلة الرئيسية من ذرة الكربون لمجموعة الألدهيد. لذلك ، تقع مجموعة الألدهيد دائمًا عند ذرة الكربون الأولى ، وليس من الضروري الإشارة إلى موقعها.
إلى جانب التسميات المنهجية ، تُستخدم أيضًا الأسماء البسيطة للألدهيدات المستخدمة على نطاق واسع. عادة ما يتم اشتقاق هذه الأسماء من أسماء الأحماض الكربوكسيلية المقابلة للألدهيدات.
للحصول على العنوان الكيتوناتوفقًا للتسمية المنهجية ، يتم الإشارة إلى مجموعة keto بواسطة اللاحقة -هوورقم يشير إلى عدد ذرة الكربون في مجموعة الكاربونيل (يجب أن يبدأ الترقيم من نهاية السلسلة الأقرب إلى مجموعة الكيتو).
فمثلا:
إلى عن على الألدهيداتنوع واحد فقط من التماكب البنيوي مميز - تماثل الهيكل الكربوني، وهو ممكن مع butanal و الكيتونات- ايضا تماثل موضع الكربونيل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تتميز أيضًا بين الصفوف(بروبانال وبروبانون).
الخصائص الفيزيائية للألدهيدات والكيتونات
في جزيء ألدهيد أو كيتون ، بسبب زيادة كهرسلبية ذرة الأكسجين مقارنة بذرة الكربون ، فإن الرابطة C = O مستقطب للغايةبسبب تحول كثافة الإلكترون للرابطة π إلى الأكسجين:
الألدهيدات والكيتونات المواد القطبية ذات الكثافة الإلكترونية الزائدة على ذرة الأكسجين. الأجزاء السفلية من سلسلة الألدهيدات والكيتونات (الفورمالديهايد ، الأسيتالديهيد ، الأسيتون) قابلة للذوبان في الماء بلا حدود. نقاط غليانها أقل من تلك الخاصة بالكحول المقابل. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في جزيئات الألدهيدات والكيتونات ، على عكس الكحوليات ، لا توجد ذرات هيدروجين متحركة ولا تشكل روابط بسبب الروابط الهيدروجينية.
الألدهيدات السفلية لها رائحة نفاذة. الألدهيدات التي تحتوي على أربع إلى ست ذرات كربون في السلسلة لها رائحة كريهة ؛ تحتوي الألدهيدات والكيتونات المرتفعة على روائح زهرية وتستخدم في صناعة العطور.
يحدد وجود مجموعة الألدهيد في الجزيء الخصائص المميزة للألدهيدات.
ردود فعل الانتعاش.
1. إضافة الهيدروجينإلى جزيئات الألدهيد يحدث عند الرابطة المزدوجة في مجموعة الكاربونيل:
ناتج هدرجة الألدهيدات عبارة عن كحول أولي ، والكيتونات عبارة عن كحول ثانوي.
لذلك ، عندما يتم هدرجة الأسيتالديهيد على محفز نيكل ، يتشكل الكحول الإيثيلي ، وعندما يتم هدرجة الأسيتون ، يتم تكوين بروبانول -2.
2. هدرجة الألدهيدات- تفاعل الاختزال ، حيث تنخفض درجة أكسدة ذرة الكربون الموجودة في مجموعة الكربونيل.
تفاعلات الأكسدة.
لا يمكن تقليل الألدهيدات فحسب ، بل تتأكسد أيضًا. عندما تتأكسد ، تشكل الألدهيدات أحماض كربوكسيلية. من الناحية التخطيطية ، يمكن تمثيل هذه العملية على النحو التالي:
1. الأكسدة بالأكسجين الجوي.على سبيل المثال ، يتكون حمض البروبيونيك من بروبيونالديهيد (بروبانال):
2. الأكسدة بعوامل مؤكسدة ضعيفة(محلول أمونيا من أكسيد الفضة). في شكل مبسط ، يمكن التعبير عن هذه العملية بمعادلة التفاعل:
فمثلا:
بتعبير أدق ، تنعكس هذه العملية في المعادلات:
إذا كان سطح الوعاء الذي يتم فيه إجراء التفاعل قد تم إزالة الشحوم منه مسبقًا ، فإن الفضة المتكونة أثناء التفاعل تغطيه بغشاء رقيق مستوٍ. لذلك ، يسمى رد الفعل هذا برد فعل "المرآة الفضية". يستخدم على نطاق واسع في صناعة المرايا وزخارف الفضة وزينة عيد الميلاد.
3. الأكسدة بهيدروكسيد النحاس (II) المترسب حديثًا.يؤكسد الألدهيد ، يتم تقليل Cu 2+ إلى Cu +. هيدروكسيد النحاس (I) CuOH المتكون أثناء التفاعل يتحلل على الفور إلى أكسيد النحاس الأحمر (I) والماء.
رد الفعل هذا مثل رد الفعل مرآة الفضة”، للكشف عن الألدهيدات.
لا تتأكسد الكيتونات إما عن طريق الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي أو بواسطة عامل مؤكسد ضعيف مثل محلول الأمونيا من أكسيد الفضة.
الخواص الكيميائية للألدهيدات والأحماض - مجردة
الممثلين الفرديين للألدهيدات ومعناها
الفورمالديهايد(الميثان ، الفورميك الألدهيد HCHO) هو غاز عديم اللون برائحة نفاذة ونقطة غليان تصل إلى -21 درجة مئوية ، وسوف نذوب في الماء بسهولة. الفورمالديهايد سام! محلول الفورمالديهايد في الماء (40٪) يسمى الفورمالين ويستخدم لتطهير الفورمالديهايد والأسيتيك. في الزراعة ، يستخدم الفورمالين لتغذية البذور ، وفي صناعة الجلود - لمعالجة الجلود. يستخدم لصنع الفورمالديهايد يوروتروبين- مادة طبية. يتم ضغط urotropin أحيانًا على شكل قوالب ، ويستخدم كوقود (كحول جاف). يتم استهلاك كمية كبيرة من الفورمالديهايد في إنتاج راتنجات الفينول فورمالدهايد وبعض المواد الأخرى.
ألدهيد الخليك(ethanal، acetaldehyde CH3 CHO) - سائل برائحة حادة كريهة ونقطة غليان 21 درجة مئوية ، سوف نذوب جيدًا في الماء. يتم الحصول على حمض الخليك وعدد من المواد الأخرى من الأسيتالديهيد على نطاق صناعي ، ويستخدم لإنتاج مختلف أنواع البلاستيك والألياف الخلات. ألدهيد الخليك سام!
مجموعة ذرات -
اتصل مجموعة الكربوكسيل، أو الكربوكسيل.
الأحماض العضوية التي تحتوي على مجموعة كربوكسيل واحدة في الجزيء أحادي القاعدة.
الصيغة العامة لهذه الأحماض هي RCOOH ، على سبيل المثال:
تسمى الأحماض الكربوكسيلية التي تحتوي على مجموعتين من الكربوكسيل ثنائي القاعدة. وتشمل ، على سبيل المثال ، أحماض الأكساليك والسكسينيك:
هناك أيضا متعدد الأساسأحماض كربوكسيلية تحتوي على أكثر من مجموعتين كربوكسيل. وتشمل ، على سبيل المثال ، حامض الستريك تريباسيك:
اعتمادًا على طبيعة الجذر الهيدروكربوني ، يتم تقسيم الأحماض الكربوكسيلية إلى هامشي ، غير مشبع ، عطري.
يحد، أو الأحماض الكربوكسيلية المشبعة ، على سبيل المثال ، حمض البروبانويك (بروبيونيك):
أو مألوف لدينا بالفعل حمض السكسينيك.
من الواضح أن الأحماض الكربوكسيلية المشبعة لا تحتوي على روابط π في جذور الهيدروكربون.
في جزيئات الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة ، ترتبط مجموعة الكربوكسيل بجذر هيدروكربوني غير مشبع وغير مشبع ، على سبيل المثال ، في جزيئات الأكريليك (البروبين)
CH 2 \ u003d CH-COOH
أو أوليك
CH 3 - (CH 2) 7 -CH \ u003d CH- (CH 2) 7 -COOH
والأحماض الأخرى.
كما يتضح من صيغة حمض البنزويك ، فهو كذلك عطريحيث أنه يحتوي على حلقة عطرية (بنزين) في الجزيء:
يتكون اسم حمض الكربوكسيل من اسم الألكان المقابل (ألكان له نفس عدد ذرات الكربون في الجزيء) مع إضافة اللاحقة -ov— ، تنتهي -و اناوالكلمات حامض. ترقيم ذرات الكربون يبدأ بمجموعة الكربوكسيل. فمثلا:
يشار إلى عدد مجموعات الكربوكسيل في الاسم من خلال البادئات ثنائي ، ثلاثي ، رباعي-:
العديد من الأحماض لها أسماء طورت تاريخيًا أو تافهة.
سيتم التعبير عن تكوين الأحماض الكربوكسيلية أحادية القاعدة بواسطة الصيغة العامة ج ن H 2n O 2، أو C n H 2n + 1 COOH، أو RCOOH.
الخصائص الفيزيائية للأحماض الكربوكسيلية
الأحماض السفلية ، أي الأحماض ذات الوزن الجزيئي الصغير نسبيًا ، والتي تحتوي على ما يصل إلى أربع ذرات كربون في الجزيء ، هي سوائل ذات رائحة نفاذة مميزة (على سبيل المثال ، رائحة حمض الأسيتيك). الأحماض التي تحتوي على 4 إلى 9 ذرات كربون هي سوائل زيتية لزجة ذات رائحة كريهة ؛ تحتوي على أكثر من 9 ذرات كربون في جزيء - مواد صلبة لا تذوب في الماء. تزداد نقاط غليان الأحماض الكربوكسيلية أحادية القاعدة مع زيادة عدد ذرات الكربون في الجزيء ، وبالتالي مع زيادة الوزن الجزيئي النسبي. لذا ، فإن نقطة غليان حمض الفورميك هي 100.8 درجة مئوية ، وحمض الخليك - 118 درجة مئوية ، وحمض البروبيونيك - 141 درجة مئوية.
أبسط حمض الكربوكسيل ، الفورميك HCOOH ، له وزن جزيئي نسبي صغير (M r (HCOOH) = 46) ، في ظل الظروف العادية هو سائل مع نقطة غليان 100.8 درجة مئوية. في الوقت نفسه ، يكون البيوتان (M r (C 4 H 10) \ u003d 58) غازيًا في نفس الظروف وله نقطة غليان تبلغ -0.5 درجة مئوية. يفسر هذا التناقض بين نقاط الغليان والأوزان الجزيئية النسبية تشكيل ثنائيات الأحماض الكربوكسيليةحيث يتم ربط جزيئين من الحمض بواسطة اثنين روابط هيدروجينية:
يصبح حدوث الروابط الهيدروجينية واضحًا عند النظر في بنية جزيئات حمض الكربوكسيل.
تحتوي جزيئات الأحماض الكربوكسيلية أحادية القاعدة المشبعة على مجموعة قطبية من الذرات - الكربوكسيل
وعمليا جذري هيدروكربوني غير قطبي. تنجذب مجموعة الكربوكسيل إلى جزيئات الماء ، وتشكل معها روابط هيدروجينية:
أحماض الفورميك والأسيتيك قابلة للذوبان في الماء بلا حدود. من الواضح أنه مع زيادة عدد الذرات في جذور الهيدروكربون ، تقل قابلية ذوبان الأحماض الكربوكسيلية.
الخواص الكيميائية للأحماض الكربوكسيلية
تعود الخصائص العامة المميزة لفئة الأحماض (العضوية وغير العضوية) إلى الوجود في جزيئات مجموعة الهيدروكسيل التي تحتوي على رابطة قطبية قوية بين ذرات الهيدروجين والأكسجين. دعونا نفكر في هذه الخصائص باستخدام مثال الأحماض العضوية القابلة للذوبان في الماء.
1. التفككمع تكوين كاتيونات الهيدروجين وأنيونات بقايا الحمض:
بتعبير أدق ، يتم وصف هذه العملية بمعادلة تأخذ في الاعتبار مشاركة جزيئات الماء فيها:
يتم تحويل توازن تفكك الأحماض الكربوكسيلية إلى اليسار ؛ الغالبية العظمى منهم من الشوارد ضعيفة. ومع ذلك ، فإن الطعم الحامض لأحماض الأسيتيك والفورميك ، على سبيل المثال ، يرجع إلى التفكك في كاتيونات الهيدروجين وأنيونات المخلفات الحمضية.
من الواضح أن وجود الهيدروجين "الحمضي" ، أي هيدروجين مجموعة الكربوكسيل ، في جزيئات الأحماض الكربوكسيلية يحدد أيضًا الخصائص المميزة الأخرى.
2. التفاعل مع المعادنالوقوف في سلسلة الكهروكيميائية من الفولتية حتى الهيدروجين:
لذلك ، يقلل الحديد من الهيدروجين من حمض الأسيتيك:
3. التفاعل مع الأكاسيد الأساسيةمع تكوين الملح والماء:
4. التفاعل مع هيدروكسيدات المعادنمع تكوين الملح والماء (تفاعل معادلة):
5. التفاعل مع أملاح الأحماض الضعيفةمع تشكيل الأخير. وهكذا ، يحل حمض الأسيتيك محل حامض دهني من ستيرات الصوديوم وحمض الكربونيك من كربونات البوتاسيوم:
6. تفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع الكحولمع تكوين الإسترات - تفاعل الأسترة (أحد أهم التفاعلات المميزة للأحماض الكربوكسيلية):
يتم تحفيز تفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع الكحوليات بواسطة كاتيونات الهيدروجين.
يكون رد فعل الأسترة قابلاً للعكس. يتحول التوازن نحو تكوين الإستر في وجود عوامل نزع الماء وعند إزالة الإستر من خليط التفاعل.
في تفاعل الأسترة العكسي ، والذي يُسمى بالتحلل المائي للإستر (تفاعل إستر مع الماء) ، يتكون حمض وكحول:
من الواضح أن الكحولات متعددة الهيدروكسيل ، على سبيل المثال ، الجلسرين ، يمكن أن تتفاعل أيضًا مع الأحماض الكربوكسيلية ، أي تدخل في تفاعل الأسترة:
تحتوي جميع الأحماض الكربوكسيلية (باستثناء الفورميك) ، جنبًا إلى جنب مع مجموعة الكربوكسيل ، على بقايا هيدروكربون في جزيئاتها. بالطبع ، هذا لا يمكن إلا أن يؤثر على خصائص الأحماض ، التي تحددها طبيعة بقايا الهيدروكربون.
7. تفاعلات إضافة رابطة متعددة- تدخل فيها أحماض كربوكسيلية غير مشبعة. على سبيل المثال ، تفاعل إضافة الهيدروجين هو الهدرجة. بالنسبة للحمض الذي يحتوي على رابطة n واحدة في الجذر ، يمكن كتابة المعادلة بشكل عام:
لذلك ، عندما يتم هدرجة حمض الأوليك ، يتم تكوين حمض دهني مشبع:
الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة ، مثل غيرها من المركبات غير المشبعة ، تضيف الهالوجينات إلى الرابطة المزدوجة. على سبيل المثال ، يقوم حمض الأكريليك بإزالة لون ماء البروم:
8. تفاعلات الاستبدال (مع الهالوجينات)- الأحماض الكربوكسيلية المشبعة قادرة على الدخول فيها. على سبيل المثال ، من خلال تفاعل حمض الأسيتيك مع الكلور ، يمكن الحصول على مشتقات أحماض الكلور المختلفة:
الخواص الكيميائية للأحماض الكربوكسيلية - خلاصة وافية
الممثلين الفرديين للأحماض الكربوكسيلية وأهميتها
حمض الفورميك (الميثان) HCOOH- سائل ذو رائحة نفاذة ودرجة غليانه 100.8 درجة مئوية ، عالي الذوبان في الماء.
حمض الفورميك سام ويسبب حروقًا إذا لامس الجلد! يحتوي السائل اللاذع الذي يفرزه النمل على هذا الحمض.
يحتوي حمض الفورميك على خاصية مطهرة وبالتالي يجد تطبيقه في صناعات الأغذية والجلود والأدوية والأدوية. يتم استخدامه في صباغة المنسوجات والورق.
حمض الخليك (الإيثانويك) CH 3 COOH- سائل عديم اللون ذو رائحة نفاذة مميزة ، قابل للامتزاج مع الماء بأي نسبة. يتم طرح المحاليل المائية لحمض الأسيتيك للبيع تحت اسم الخل (محلول 3-5٪) وجوهر الخل (محلول 70-80٪) وتستخدم على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية. حمض الأسيتيك مذيب جيد للعديد من المواد العضوية ولذلك يستخدم في الصباغة وصناعة الجلود وصناعة الطلاء والورنيش. بالإضافة إلى ذلك ، يعد حمض الأسيتيك مادة خام لإنتاج العديد من المركبات العضوية المهمة تقنيًا: على سبيل المثال ، يتم استخدامه للحصول على المواد المستخدمة لمكافحة الحشائش - مبيدات الأعشاب. حمض الخليك هو المكون الرئيسي لخل النبيذ ، ورائحته المميزة ترجع إليه. إنه نتاج أكسدة الإيثانول ويتكون منه عند تخزين النبيذ في الهواء.
أهم الممثلين لأعلى الأحماض أحادية القاعدة هم بالميتيك C 15 H 31 COOH و stearic C 17 H 35 COOH الأحماض. على عكس الأحماض السفلية ، فإن هذه المواد صلبة ، ضعيفة الذوبان في الماء.
ومع ذلك ، فإن أملاحهم - الستيرات والراحة - قابلة للذوبان بدرجة عالية ولها تأثير منظف ، وهذا هو سبب تسميتها أيضًا بالصابون. من الواضح أن هذه المواد يتم إنتاجها على نطاق واسع.
من الأحماض الكربوكسيلية الأعلى غير المشبعة ، الأهم هو حمض الأوليك C 17 H 33 COOH أو CH 3 - (CH 2) 7 - CH \ u003d CH - (CH 2) 7 COOH. إنه سائل شبيه بالزيت بدون طعم أو رائحة. تستخدم أملاحه على نطاق واسع في التكنولوجيا.
أبسط ممثل للأحماض الكربوكسيلية ثنائية القاعدة هو حمض الأكساليك (ethanedioic) HOOC-COOH ، توجد أملاحها في العديد من النباتات ، مثل حميض وحميض. حمض الأكساليك مادة بلورية عديمة اللون ، عالية الذوبان في الماء. يتم استخدامه في تلميع المعادن ، وفي صناعة الأخشاب والجلود.
المواد المرجعية لاجتياز الاختبار:
الجدول الدوري
جدول الذوبان