Sufijo de aldehídos. Aldehídos y cetonas

Los aldehídos y las cetonas son carbonilo compuestos orgánicos. Los compuestos carbonílicos son sustancias orgánicas cuyas moléculas contienen un grupo >C=O (grupo carbonilo u oxo).

Fórmula general de compuestos carbonílicos:

El grupo funcional –CH=O se llama aldehído. Cetonas - materia orgánica, cuyas moléculas contienen un grupo carbonilo conectado a dos radicales hidrocarbonados. Fórmulas generales: R 2 C=O, R–CO–R" o

Nomenclatura de aldehídos y cetonas.

Nombres sistemáticos aldehídos construido por el nombre del hidrocarburo correspondiente y agregando un sufijo -Alabama. La numeración de cadenas comienza con el átomo de carbono carbonilo. Los nombres triviales se derivan de los nombres triviales de aquellos ácidos en los que se convierten los aldehídos durante la oxidación.

Nombres sistemáticos cetonas La estructura simple se deriva de los nombres de los radicales (en orden creciente) con la adición de la palabra. cetona. Por ejemplo: CH 3 –CO–CH 3 - dimetilo cetona(acetona); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - metilpropilo cetona. En mas caso general El nombre de una cetona se basa en el nombre del hidrocarburo correspondiente y su sufijo. -Él; La numeración de las cadenas comienza desde el final de la cadena más cercana al grupo carbonilo (nomenclatura sustitutiva IUPAC). Ejemplos: CH 3 –CO–CH 3 - propano Él(acetona); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - pentano Él- 2; CH 2 =CH–CH 2 –CO–CH 3 - penteno-4 -Él- 2.

Isomería de aldehídos y cetonas..

Los aldehídos y las cetonas se caracterizan por isomería estructural.

Isomería aldehídos:

Isomería entre clases (similar a los aldehídos).

Estructura del grupo carbonilo C=O.

 Las propiedades de los aldehídos y cetonas están determinadas por la estructura del grupo carbonilo >C=O.

El enlace C=O es altamente polar. Su momento dipolar (2,6-2,8D) es significativamente mayor que el del enlace C-O en los alcoholes (0,70D). Los electrones del enlace múltiple C=O, especialmente los electrones , que son más móviles, se desplazan hacia el átomo de oxígeno electronegativo, lo que provoca la aparición de una carga negativa parcial en él. El carbono carbonilo adquiere parcial Carga positiva.

 Por lo tanto, el carbono es atacado por reactivos nucleofílicos y el oxígeno es atacado por reactivos electrófilos, incluido el H +.

Las moléculas de aldehídos y cetonas carecen de átomos de hidrógeno capaces de formar enlaces de hidrógeno. Por tanto, sus puntos de ebullición son inferiores a los de los alcoholes correspondientes. Metanal (formaldehído) - gas, aldehídos C 2 -C 5 y cetonas C 3 -C 4 - líquidos, superiores - sólidos. Los homólogos inferiores son solubles en agua debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre los átomos de hidrógeno de las moléculas de agua y los átomos de oxígeno del carbonilo. A medida que aumenta el radical hidrocarbonado, disminuye la solubilidad en agua.

Centros de reacción de aldehídos y cetonas.

sp 2 -El átomo de carbono hibridado del grupo carbonilo forma tres enlaces σ que se encuentran en el mismo plano y un enlace π con el átomo de oxígeno debido al orbital p no hibridado. Debido a la diferencia de electronegatividad de los átomos de carbono y oxígeno, el enlace π entre ellos está altamente polarizado (figura 5.1). Como resultado, aparece una carga positiva parcial δ+ en el átomo de carbono del grupo carbonilo y una carga negativa parcial δ- en el átomo de oxígeno. Dado que el átomo de carbono tiene deficiencia de electrones, proporciona un sitio para el ataque nucleofílico.

Distribución de la densidad electrónica en moléculas de aldehídos y cetonas, teniendo en cuenta la transferencia de influencia electrónica por electrones.

Arroz. 5.1. Estructura electrónica del grupo carbonilo.

el átomo de carbono deficiente del grupo carbonilo a lo largo de los enlaces σ se presenta en el Esquema 5.1.

Esquema 5.1. Centros de reacción en la molécula de aldehídos y cetonas.

Existen varios centros de reacción en las moléculas de aldehídos y cetonas:

El centro electrófilo, el átomo de carbono del grupo carbonilo, determina la posibilidad de un ataque nucleofílico;

El centro principal, el átomo de oxígeno, permite atacar con un protón;

Un centro ácido CH cuyo átomo de hidrógeno tiene una movilidad protónica débil y puede, en particular, ser atacado por una base fuerte.

En general, los aldehídos y las cetonas tienen un alto reactividad.

DEFINICIÓN

Aldehídos– sustancias orgánicas que pertenecen a la clase de compuestos carbonílicos que contienen grupo funcional–CH = O, que se llama carbonilo.

Formula general aldehídos saturados y cetonas C n H 2 n O. Los nombres de los aldehídos contienen el sufijo –al.

Los representantes más simples de los aldehídos son formaldehído (formaldehído) -CH 2 = O, acetaldehído (aldehído acético) - CH 3 -CH = O. Hay aldehídos cíclicos, por ejemplo, ciclohexano-carbaldehído; Los aldehídos aromáticos tienen nombres triviales– benzaldehído, vainillina.

El átomo de carbono en el grupo carbonilo está en un estado de hibridación sp 2 y forma enlaces 3σ (dos enlaces C-H y un enlace C-O). El enlace π está formado por los electrones p de los átomos de carbono y oxígeno. El doble enlace C=O es una combinación de enlaces σ y π. La densidad electrónica se desplaza hacia el átomo de oxígeno.

Los aldehídos se caracterizan por la isomería del esqueleto carbonado, así como por la isomería interclase con cetonas:

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

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

CH3-C(CH2-CH3) = O (metil etil cetona).

Propiedades químicas de los aldehídos.

Las moléculas de aldehído tienen varios centros de reacción: un centro electrófilo (átomo de carbono carbonilo), que participa en reacciones de adición nucleofílica; el centro principal es un átomo de oxígeno con un solitario pares de electrones; centro ácido α-CH responsable de las reacciones de condensación; conexión C-H, rompiéndose en reacciones de oxidación.

1. Reacciones de suma:

- agua con formación de hemodioles

R-CH = O + H2O ↔ R-CH(OH)-OH;

— alcoholes con formación de hemiacetales

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

— tioles con formación de ditioacetales (en un ambiente ácido)

CH3-CH = O + C2H5SH ↔ CH3-CH(SC2H5)-SC2H5 + H2O;

— hidrosulfito de sodio con formación de α-hidroxisulfonatos de sodio

C2H5-CH = O + NaHSO3 ↔ C2H5-CH(OH)-SO3Na;

- aminas con formación de iminas N-sustituidas (bases de Schiff)

C6H5CH = O + H2NC6H5 ↔ C6H5CH = NC6H5 + H2O;

- hidracinas para formar hidrazonas

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

- ácido cianhídrico con formación de nitrilos

CH3-CH = O + HCN ↔ CH3-CH(N)-OH;

- recuperación. Cuando los aldehídos reaccionan con el hidrógeno, se obtienen alcoholes primarios:

R-CH = O + H2 → R-CH2-OH;

2. Oxidación

– reacción “espejo de plata” – oxidación de aldehídos solucion de amoniacoóxido de plata

R-CH = O + Ag 2 O → R-CO-OH + 2Ag↓;

- oxidación de aldehídos con hidróxido de cobre (II), que da como resultado la formación de un precipitado rojo de óxido de cobre (I)

CH3-CH = O + 2Cu(OH)2 → CH3-COOH + Cu2O↓ + 2H2O;

Estas reacciones son reacciones cualitativas a los aldehídos.

Propiedades físicas de los aldehídos.

Primer representante series homólogas aldehídos - formaldehído (formaldehído) - una sustancia gaseosa (n.s.), aldehídos de estructura y composición no ramificada C 2 -C 12 - líquidos, C 13 y más - sólidos. Cómo más átomos Cuanto más carbono forma parte de un aldehído no ramificado, mayor es su punto de ebullición. Con aumento peso molecular aldehídos, aumentan los valores de su viscosidad, densidad e índice de refracción. El formaldehído y el acetaldehído pueden mezclarse con agua en cantidades ilimitadas, sin embargo, con el crecimiento de la cadena de hidrocarburos, esta capacidad de los aldehídos disminuye. Los aldehídos inferiores tienen un olor acre.

Preparación de aldehídos

Los principales métodos para obtener aldehídos:

- hidroformilación de alquenos. Esta reacción implica la adición de CO e hidrógeno a un alqueno en presencia de ciertos carbonilos metálicos. VIII grupo, por ejemplo, octacarbonil dicobalto (Co 2 (CO) 8) La reacción se lleva a cabo cuando se calienta a 130 C y una presión de 300 atm.

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

- hidratación de alquinos. La interacción de los alquinos con el agua se produce en presencia de sales de mercurio (II) y en un ambiente ácido:

HC≡CH + H2O → CH3-CH = O;

- oxidación de alcoholes primarios (la reacción ocurre cuando se calienta)

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

Aplicación de aldehídos

Los aldehídos se utilizan ampliamente como materia prima para la síntesis. diversos productos. Así, a partir del formaldehído (producción a gran escala) se obtienen diversas resinas (fenol-formaldehído, etc.) y medicamentos (urotropina); acetaldehído - materia prima para síntesis ácido acético, etanol, diversos derivados de piridina, etc. Muchos aldehídos (butírico, canela, etc.) se utilizan como ingredientes en perfumería.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

EJEMPLO 2

Clase de compuestos orgánicos con fórmula general.

donde R - radical hidrocarbonado(resto); en el cuerpo son productos metabólicos intermedios.

Los representantes individuales de los aldehídos generalmente reciben sus nombres del ácido formado durante su oxidación (por ejemplo, ácido acético - acetaldehído). Dependiendo del tipo de radical se distinguen aldehídos saturados, insaturados, aromáticos, cíclicos y otros. Si el radical es un residuo de alcohol, ácido carboxílico y así sucesivamente, se forman alcoholes aldehídos, ácidos aldehídos y otros compuestos con funciones mixtas, que poseen propiedades químicas inherentes a los aldehídos y los correspondientes grupos R. Cuando el hidrógeno del grupo aldehído se reemplaza por un radical hidrocarbonado, se obtienen cetonas (ver), que dan muchas reacciones similares a los aldehídos. Uno de los aldehídos más simples es el acético o acetaldehído CH 3 - CHO, a veces obtenido por deshidrogenación. alcohol etílico sobre cobre calentado.

Un método común para producir aldehído a partir de hidrocarburos de la serie del acetileno agregándoles agua en presencia de un catalizador, descubierto por M. G. Kucherov:

Esta reacción se utiliza en la producción sintética de ácido acético. Los aldehídos aromáticos suelen prepararse mediante la oxidación de hidrocarburos aromáticos que tienen un grupo metilo colgante:

o por la acción del monóxido de carbono sobre los correspondientes hidrocarburos en presencia de HCl y un catalizador.

Las características y propiedades químicas de los aldehídos están asociadas principalmente con las propiedades y transformaciones del grupo aldehído. Por tanto, el más simple de los aldehídos es el fórmico o formaldehído.

cuyo grupo aldehído está unido al hidrógeno es un gas; los aldehídos inferiores (por ejemplo, acetaldehído) son líquidos con un olor acre; Los aldehídos superiores son sólidos insolubles en agua.

Debido a la presencia de un grupo carbonilo y un átomo de hidrógeno móvil, los aldehídos se encuentran entre los compuestos orgánicos más reactivos. La mayoría de las reacciones versátiles de los aldehídos se caracterizan por la participación de un grupo carbonilo. Estos incluyen reacciones de oxidación, adición y sustitución de oxígeno por otros átomos y radicales.

Los aldehídos se polimerizan y condensan fácilmente (ver Condensación aldólica); Cuando los aldehídos se tratan con álcalis o ácidos se obtienen aldoles, por ejemplo:

Cuando se elimina el agua, el aldol se convierte en crotonaldehído.

capaz de una mayor adición de moléculas (por polimerización). Los polímeros obtenidos como resultado del desgaste por condensación. nombre común resinas aldólicas.

Al estudiar sustratos biológicos (sangre, orina, etc.) Efecto positivo Las reacciones basadas en la oxidación del grupo aldehído están dadas por la suma de sustancias reductoras. Por lo tanto, estas reacciones, aunque utilizadas para cuantificación azúcar (glucosa) según Hagedorn-Jensen, así como Nylander, Gaines, Benedict y otros, pero no puede considerarse específico.

Los aldehídos juegan un papel importante en procesos biológicos, en particular, las aminas biogénicas en presencia de enzimas amina oxidasa se convierten en aldehídos, seguido de su oxidación en ácidos grasos.

Los radicales aldehídos de ácidos grasos superiores forman parte de las moléculas de plasmalógeno (ver). Los organismos vegetales utilizan aldehído fórmico durante la fotosíntesis para asimilar carbono. Los aceites esenciales producidos por las plantas se componen principalmente de aldehídos cíclicos insaturados. (anís, canela, vainillina y otros).

Durante la fermentación alcohólica, bajo la acción de la enzima carboxilasa de levadura, se produce la descarboxilación del ácido pirúvico con la formación. acetaldehído, que se convierte por reducción en alcohol etílico.

Los aldehídos se utilizan ampliamente en la síntesis de muchos compuestos orgánicos. EN práctica médica Ambos aldehídos se utilizan directamente (ver formalina, paraldehído, citral) y derivados sintéticos obtenidos de aldehídos, por ejemplo, metenamina (ver hexametilentetramina), hidrato de cloral (ver) y otros.

Los aldehídos como riesgo laboral

Los adeghidos se utilizan ampliamente en producción industrial resinas sintéticas y plásticos, tintes de vainilla e industrias textiles, en Industria de alimentos y perfumes. El formaldehído se utiliza principalmente en la producción de plásticos y resinas artificiales, en la industria del cuero y la peletería, etc.; acroleína - en todos los procesos de producción en los que las grasas se calientan a una temperatura de 170° (fundiciones - secado de varillas unidas en aceite, industria eléctrica, almazaras y producción de manteca de cerdo, etc.). Para obtener más detalles, consulte los artículos dedicados a aldehídos individuales.

Todos los aldehídos, especialmente los inferiores, tienen un efecto tóxico pronunciado.

Los aldehídos irritan las membranas mucosas de los ojos y la parte superior. tracto respiratorio. Por la naturaleza de su efecto tóxico general, los aldehídos son fármacos, pero su efecto narcótico es significativamente inferior al irritante. El grado de gravedad de la intoxicación está determinado, junto con la magnitud de la concentración efectiva, también por la naturaleza del radical y, en consecuencia, por el cambio propiedades físicas y químicas aldehídos: los aldehídos inferiores (sustancias altamente solubles y altamente volátiles) tienen un fuerte efecto irritante en los órganos respiratorios superiores y un efecto narcótico relativamente menos pronunciado; a medida que aumenta la longitud de la cadena hidrocarbonada del radical, la solubilidad y volatilidad de los aldehídos disminuyen, como resultado de lo cual el efecto irritante disminuye y el efecto narcótico no aumenta; el efecto irritante de los aldehídos insaturados es más fuerte que el de los aldehídos saturados.

El mecanismo de acción tóxica de los aldehídos está asociado con la alta reactividad del grupo carbonilo de los aldehídos, que, al interactuar con las proteínas del tejido, provoca el efecto irritante primario, reacciones reflejas del sistema central. sistema nervioso, cambios distróficos órganos internos etcétera. Además, al ingresar al organismo, los aldehídos sufren diversas transformaciones bioquímicas; en este caso, no son los aldehídos en sí los que tienen un efecto tóxico en el organismo, sino los productos de sus transformaciones. Los aldehídos se eliminan lentamente del cuerpo y pueden acumularse, lo que explica el desarrollo de intoxicaciones crónicas, cuyas principales manifestaciones se observan principalmente en forma de cambios patológicos en el sistema respiratorio.

Primeros auxilios en caso de intoxicación por aldehídos. Llevar a la víctima a Aire fresco. Enjuague los ojos con una solución alcalina al 2%. Inhalaciones alcalinas y oleosas. En caso de asfixia, inhalar oxígeno. Según indicaciones, fármacos que estimulan la actividad cardíaca y la respiración, sedantes (bromuros, valeriana). Para la tos dolorosa: tiritas de mostaza, tazas, preparaciones de codeína. En caso de intoxicación por la boca: lavado gástrico, solución de bicarbonato de sodio al 3% por vía oral, huevos crudos, agua con proteínas, leche, laxantes salinos. En caso de contacto con la piel, lavar con agua o amoniaco al 5%.

Consulte también artículos sobre aldehídos individuales.

Prevención

Sellado y automatización de procesos productivos. Ventilación de locales (ver Ventilación). Uso fondos individuales protección, por ejemplo, una máscara con filtro de gas de grado "A" (ver Máscaras de gas), ropa de trabajo (ver Ropa), etc.

Concentraciones máximas permitidas en la atmósfera. locales de producción: para acroleína - 0,7 mg/m 3 , para acetaldehído, butiral y aldehídos propone - 5 mg/m 3 , para formaldehído y croton A. - 0,5 mg/m 3 .

Determinación de aldehídos. Todos los aldehídos se determinan en total mediante el método del bisulfito uniéndolos con sulfato de sodio ácido o colorimétricamente con ácido fucsulfuroso. Se han desarrollado un método polarográfico (Petrova-Yakovtsevskaya) y un método espectrofotométrico (Weksler).

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B.V. Kulibakin; N.K.Kulagina (profesor).

Entre los compuestos orgánicos que contienen oxígeno. gran valor Tenemos dos clases completas de sustancias, que siempre se estudian juntas por su similitud en estructura y propiedades manifestadas. Estos son aldehídos y cetonas. Son estas moléculas las que subyacen a muchas síntesis químicas, y su estructura es lo suficientemente interesante como para convertirse en tema de estudio. Echemos un vistazo más de cerca a cuáles son estas clases de compuestos.

Aldehídos y cetonas: características generales.

Desde un punto de vista químico, la clase de aldehídos debería incluir moléculas orgánicas, que contiene oxígeno como parte del grupo funcional -SON, llamado carbonilo. La fórmula general en este caso será la siguiente: R-COH. Por su naturaleza, estos pueden ser compuestos tanto limitantes como no limitantes. También entre ellos se encuentran representantes aromáticos, junto con los alifáticos. El número de átomos de carbono en la cadena radical varía bastante, desde uno (formaldehído o metanal) hasta varias docenas.

Las cetonas también contienen un grupo carbonilo -CO, pero no está conectado a un catión de hidrógeno, sino a otro radical, diferente o idéntico al incluido en la cadena. La fórmula general es la siguiente: R-CO-R,. Es obvio que los aldehídos y las cetonas son similares en presencia de un grupo funcional de esta composición.

Las cetonas también pueden ser saturadas e insaturadas, y las propiedades exhibidas son similares a las de una clase estrechamente relacionada. Se pueden dar varios ejemplos para ilustrar la composición de las moléculas y reflejar notaciones aceptadas Fórmulas de las sustancias en cuestión.

1. Aldehídos: metanal - HCOH, butanal - CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH, fenilacético - C 6 H 5 -CH 2 -CH.
2. Cetonas: acetona o dimetilcetona - CH 3 -CO-CH 3, metiletilcetona - CH 3 -CO-C 2 H 5 y otras.

Evidentemente, el nombre de estos compuestos se forma de dos formas:

• según nomenclatura racional según los radicales incluidos en la composición y el sufijo de clase -al (para aldehídos) y -on (para cetonas);
• trivial, históricamente establecido.

si traes formula general Para ambas clases de sustancias, quedará claro que son isómeros entre sí: C n H 2 n O. Ellos mismos se caracterizan por los siguientes tipos de isomería:

Para distinguir entre representantes de ambas clases se utilizan reacciones cualitativas, la mayoría de las cuales permiten identificar el aldehído. Dado que la actividad química de estas sustancias es ligeramente mayor, debido a la presencia de un catión de hidrógeno.

estructura de la molécula

Veamos cómo se ven los aldehídos y las cetonas en el espacio. La estructura de sus moléculas se puede reflejar en varios puntos.

1. El átomo de carbono incluido directamente en el grupo funcional tiene hibridación sp 2, lo que permite que parte de la molécula tenga una forma espacial plana.
2. En este caso, la polaridad del enlace C=O es fuerte. Al ser más electronegativo, el oxígeno toma la mayor parte de la densidad, concentrando una carga parcialmente negativa sobre sí mismo.
3. En aldehídos Conexión OH También está altamente polarizado, lo que hace que el átomo de hidrógeno sea móvil.

Como resultado, resulta que tal estructura de moléculas permite que los compuestos en cuestión se oxiden y se reduzcan. La fórmula de un aldehído y una cetona con densidad electrónica redistribuida permite predecir los productos de reacciones en las que participan estas sustancias.

Historia del descubrimiento y el estudio.

Como muchos compuestos orgánicos, la gente logró aislar y estudiar los aldehídos y las cetonas solo en el siglo XIX, cuando las opiniones vitalistas colapsaron por completo y quedó claro que estos compuestos se pueden formar sintéticamente. artificialmente, sin la participación de seres vivos.

Sin embargo, allá por 1661, R. Boyle logró obtener acetona (dimetilcetona) cuando expuso acetato de calcio al calor. Pero estudie esta sustancia en detalle y nómbrela, determine posición sistemática entre otros, fracasó. No fue hasta 1852 que Williamson pudo completar este asunto, y entonces comenzó la historia del desarrollo detallado y la acumulación de conocimientos sobre los compuestos carbonílicos.

Propiedades físicas

Consideremos lo que propiedades físicas aldehídos y cetonas. Empecemos por los primeros.

1. El primer representante del metanal en su estado de agregación es un gas, los siguientes once son líquidos, más de 12 átomos de carbono forman parte de aldehídos sólidos de estructura normal.
2. Punto de ebullición: depende del número de átomos de C cuantos más hay, mayor es. En este caso, cuanto más ramificada es la cadena, menor desciende la temperatura.
3. Para los aldehídos líquidos, la viscosidad, la densidad y los índices de refracción también dependen del número de átomos. Cuanto más hay, más altos son.
4. Los aldehídos gaseosos y líquidos se disuelven muy bien en agua, pero los sólidos prácticamente no pueden hacerlo.
5. El olor de los representantes es muy agradable, a menudo aromas de flores, perfumes y frutas. Sólo aquellos aldehídos en los que el número de átomos de carbono es de 1 a 5 son líquidos fuertes y de olor desagradable.

Si denotamos las propiedades de las cetonas, también podemos resaltar las principales.

1. Estados agregados: los representantes inferiores son líquidos, los más masivos son compuestos sólidos.
2. El olor es acre y desagradable en todos los representantes.
3. La solubilidad en agua es buena para los más bajos y excelente en disolventes orgánicos para todos.
4. volátiles, este indicador supera al de los ácidos y alcoholes.
5. Los puntos de ebullición y fusión dependen de la estructura de la molécula y varían mucho según la cantidad de átomos de carbono en la cadena.

Estas son las principales propiedades de los compuestos considerados, que pertenecen al grupo de los físicos.

Propiedades químicas

Lo más importante es con qué reaccionan los aldehídos y las cetonas y las propiedades químicas de estos compuestos. Por lo tanto, definitivamente los consideraremos. Primero, tratemos con los aldehídos.

1. Oxidación a los ácidos carboxílicos correspondientes. forma general ecuaciones de reacción: R-COH + [O] = R-COOH. Los representantes aromáticos entran en tales interacciones aún más fácilmente y también son capaces de formar ésteres, que tienen importantes propiedades; valor industrial. Se utilizan los siguientes agentes oxidantes: oxígeno, reactivo de Tollens, hidróxido de cobre (II) y otros.
2. Los aldehídos se manifiestan como fuertes agentes reductores, mientras se convierten en alcoholes monohídricos saturados.
3. Interacción con alcoholes para formar acetales y hemiacetales.
4. Las reacciones especiales son la policondensación. Como resultado, se forman resinas de fenol-formaldehído, que son importantes para la industria química.
5. Varias reacciones específicas con los siguientes reactivos:

• álcali hidroalcohólico;
• reactivo de Grignard;
• hidrosulfitos y otros.

Reacción cualitativa a esta clase sustancias es la reacción del “espejo de plata”. De este modo se forman plata reducida metálica y el correspondiente ácido carboxílico. Requiere una solución amoniacal de óxido de plata o reactivo de Tollins.

Propiedades químicas de las cetonas.

Los alcoholes, aldehídos y cetonas son compuestos con propiedades similares, ya que todos contienen oxígeno. Sin embargo, ya en la etapa de oxidación queda claro que los alcoholes son los compuestos más activos y más fácilmente afectados. Las cetonas son las más difíciles de oxidar.

1. Propiedades oxidativas. Como resultado, se forman alcoholes secundarios.
2. La hidrogenación también conduce a los productos mencionados anteriormente.
3. La tautomerización ceto-enol es una propiedad específica especial de las cetonas para tomar la forma beta.
4. Reacciones de condensación aldólica con formación de beta-cetoalcoholes.
5. Las cetonas también pueden interactuar con:

• amoníaco;
• ácido cianhídrico;
• hidrosulfitos;
• hidracina;
• ácido ortosilícico.

Obviamente, las reacciones de tales interacciones son muy complejas, especialmente aquellas que son específicas. Estas son todas las características principales que exhiben los aldehídos y las cetonas. Propiedades químicas forman la base de muchas síntesis conexiones importantes. Por tanto, conocer la naturaleza de las moléculas y su carácter durante las interacciones es sumamente necesario en los procesos industriales.

Reacciones de adición de aldehídos y cetonas.

Ya hemos examinado estas reacciones, pero no les hemos dado ese nombre. Todas las interacciones como resultado de las cuales el grupo carbonilo mostró actividad pueden clasificarse como adición. O mejor dicho, un átomo de hidrógeno móvil. Por eso en este problema Se da preferencia a los aldehídos debido a su mejor reactividad.

¿Con qué sustancias son posibles las reacciones de aldehídos y cetonas mediante sustitución nucleofílica? Este:

1. El ácido cianhídrico produce cianhidrinas, el material de partida para la síntesis de aminoácidos.
2. Amoníaco, aminas.
3. Alcoholes.
4. Agua.
5. Hidrogenosulfato de sodio.
6. Reactivo de Grignard.
7. Tioles y otros.

Estas reacciones son de importancia industrial porque los productos se utilizan en Diferentes areas actividades de vida de las personas.

Métodos de obtención

Existen varios métodos principales mediante los cuales se sintetizan aldehídos y cetonas. La producción en laboratorio e industria se puede expresar de las siguientes maneras.

1. El método más común, incluso en los laboratorios, es la oxidación de los alcoholes correspondientes: primarios a aldehídos y secundarios a cetonas. Como agente oxidante pueden actuar: cromatos, iones de cobre, permanganato de potasio. Forma general de la reacción: R-OH + Cu (KMnO 4) = R-COH.
2. En la industria, a menudo se utiliza un método basado en la oxidación de alquenos: la oxosíntesis. El agente principal es el gas de síntesis, una mezcla de CO 2 + H 2. El resultado es un aldehído con un carbono más en la cadena. R=R-R + CO 2 + H 2 = R-R-R-COH.
3. Oxidación de alquenos con ozono - ozonólisis. El resultado también sugiere un aldehído, pero también una cetona en la mezcla. Si los productos se combinan mentalmente eliminando el oxígeno, quedará claro qué alqueno original se tomó.
4. Reacción de Kucherov: hidratación de alquinos. Un agente obligatorio son las sales de mercurio. Uno de métodos industriales Síntesis de aldehídos y cetonas. R≡R-R + Hg 2+ + H 2 O = R-R-COH.
5. Hidrólisis de hidrocarburos dihalogenados.
6. Reducción de: ácidos carboxílicos, amidas, nitrilos, cloruros de ácidos, ésteres. Como resultado, se forman tanto un aldehído como una cetona.
7. Pirólisis de mezclas de ácidos carboxílicos sobre catalizadores en forma de óxidos metálicos. La mezcla debe quedar humeante. La esencia es la división entre moléculas de dióxido de carbono y agua. Como resultado, se forma un aldehído o una cetona.

Los aldehídos y cetonas aromáticos se preparan por otros métodos, ya que estos compuestos tienen un radical aromático (fenilo, por ejemplo).

1. Según Friedel-Crafts: en los reactivos de partida hidrocarburo aromático y una cetona dihalogenada. Catalizador - ALCL 3. Como resultado, se forma un aldehído o una cetona aromática. Otro nombre para el proceso es acilación.
2. Oxidación del tolueno por la acción de diversos agentes.
3. Reducción de ácidos carboxílicos aromáticos.

Naturalmente, la industria intenta utilizar aquellos métodos en los que la materia prima sea lo más barata posible y los catalizadores sean menos tóxicos. Para la síntesis de aldehídos, se trata de la oxidación de alquenos con oxígeno.

Aplicaciones industriales y significado

El uso de aldehídos y cetonas se lleva a cabo en industrias tales como:

• productos farmacéuticos;
• síntesis química;
• medicamento;
• área de perfumes;
• industria de alimentos;
• producción de pinturas y barnices;
• síntesis de plásticos, tejidos, etc.

Es posible identificar más de un área, porque cada año se sintetizan aproximadamente 6 millones de toneladas de formaldehído. Su solución al 40% se llama formalina y se utiliza para almacenar objetos anatómicos. Él está entrando en producción. medicamentos, antisépticos y polímeros.

El acetaldehído, o etanal, también es un producto producido en masa. El consumo anual en el mundo es de unos 4 millones de toneladas. Es la base de muchas síntesis químicas, en las que se forman productos importantes. Por ejemplo:

• ácido acético y su anhídrido;
• acetato de celulosa;
• medicamentos;
• butadieno - la base del caucho;
• fibra de acetato.

Los aldehídos y cetonas aromáticos son componente muchos aromas, tanto alimentarios como perfumes. La mayoría de ellos tienen aromas florales, cítricos y herbáceos muy agradables. Esto permite producir sobre su base:

• ambientadores de diversos tipos;
• aguas de tocador y perfumes;
• diversos productos de limpieza y detergentes.

Algunos de ellos son aditivos alimentarios aromáticos aprobados para su consumo. Su contenido natural en aceites esenciales, frutas y resinas demuestra la posibilidad de tal uso.

Representantes individuales

Un aldehído como el citral es un líquido muy viscoso con un fuerte aroma a limón. Se encuentra en la naturaleza en los aceites esenciales de este último. También contiene eucalipto, sorgo, kebab.

Sus áreas de aplicación son bien conocidas:

• pediatría: disminución de la presión intracraneal;
• normalización presión arterial en adultos;
• componente de un medicamento para los órganos de la visión;
• una parte integral de muchas sustancias fragantes;
• antiinflamatorio y antiséptico;
• materias primas para la síntesis de retinol;
• aromatizantes para uso alimentario.

El primer grupo de propiedades son las reacciones de adición. En el grupo carbonilo entre el carbono y el oxígeno hay doble enlace, que, como recordarás, consta de un enlace sigma y un enlace pi. En reacciones adicionales, el enlace pi se rompe y se forman dos enlaces sigma, uno con carbono y otro con oxígeno. Una carga positiva parcial se concentra en el carbono y una carga negativa parcial en el oxígeno. Por lo tanto, una partícula reactiva cargada negativamente, un anión, está unida al carbono y una parte de la molécula cargada positivamente está unida al oxígeno.

Primero propiedad de hidrogenación, adición de hidrógeno.

La reacción ocurre cuando se calienta. Se utiliza el catalizador de hidrogenación que ya conoce: el níquel. Los alcoholes primarios se obtienen a partir de aldehídos y los alcoholes secundarios a partir de cetonas.

En los alcoholes secundarios, el grupo hidroxo está unido a un átomo de carbono secundario.

Segundo propiedad de hidratación, adición de agua. Esta reacción sólo es posible con formaldehído y acetaldehído. Las cetonas no reaccionan en absoluto con el agua.

Todas las reacciones de suma se desarrollan de tal manera que más pasa a menos y menos a más.

Como recordará del video sobre los alcoholes, la presencia de dos grupos hidroxo en un átomo es una situación casi imposible; tales sustancias son extremadamente inestables; Por tanto, estos dos casos específicos, el hidrato de formaldehído y el acetaldehído, son posibles, aunque sólo existen en solución.

No es necesario conocer las reacciones en sí. Lo más probable es que la pregunta del examen parezca una afirmación de hecho, por ejemplo, las sustancias reaccionan con el agua y se enumeran. Entre ellos, la lista puede incluir metanal o etanal.

Tercero propiedad de adición del ácido cianhídrico.

Nuevamente, más va a menos y menos a más. Las sustancias resultantes se llaman hidroxinitrilos. Una vez más, la reacción en sí es poco común, pero es una propiedad que vale la pena conocer.

Cuatro propiedad de adición de alcoholes.

Una vez más, no es necesario que se sepa de memoria la ecuación de reacción, sólo debe comprender que dicha interacción es posible.

Como es habitual en reacciones de adición a un grupo carbonilo, más a menos y menos a más.

Quinto propiedad de reacción con hidrosulfito de sodio.

Y nuevamente, la reacción es bastante compleja, es poco probable que puedas aprenderla, pero esta es una de las reacciones cualitativas a los aldehídos, porque la sal de sodio resultante precipita. Es decir, de hecho, debes saber que los aldehídos reaccionan con el hidrosulfito de sodio, esto será suficiente.

Esto concluye con el primer grupo de reacciones. El segundo grupo son las reacciones de polimerización y policondensación.

2. Polimerización y policondensación de aldehídos.

Usted está familiarizado con la polimerización: cauchos de polietileno, butadieno e isopreno, cloruro de polivinilo: estos son productos de la combinación de muchas moléculas (monómeros) en una sola cadena polimérica grande. Es decir, se obtiene un producto. Durante la policondensación ocurre lo mismo, pero además del polímero también se obtienen productos de bajo peso molecular, por ejemplo, agua. Es decir, se obtienen dos productos.

Entonces, sexto propiedad de polimerización. Las cetonas no entran en estas reacciones; sólo la polimerización del formaldehído tiene importancia industrial.

El enlace pi se rompe y se forman dos enlaces sigma con los monómeros vecinos. El resultado es poliformaldehído, también llamado paraform. Lo más probable es que la pregunta del examen suene así: las sustancias entran en reacciones de polimerización. Y hay una lista de sustancias que pueden incluir formaldehído.

La séptima propiedad es la policondensación. Una vez más: durante la policondensación, además del polímero, también se obtiene un compuesto de bajo peso molecular, por ejemplo agua. El formaldehído reacciona de esta forma con el fenol. Para mayor claridad, primero escribimos la ecuación con dos moléculas de fenol.

Como resultado, se forma dicho dímero y se escinde una molécula de agua. Ahora escribamos la ecuación de reacción en forma general.

El producto de policondensación es resina de fenol-formaldehído. Tiene una amplia gama de aplicaciones, desde adhesivos y barnices hasta plásticos y componentes de aglomerado.

Ahora el tercer grupo de propiedades: las reacciones de oxidación.

3. Oxidación de aldehídos y cetonas.

Octavo reacción en lista general es reacción cualitativa sobre la oxidación del grupo aldehído con una solución amoniacal de óxido de plata. La reacción del “espejo de plata”. Diré de inmediato que las cetonas no entran en esta reacción, solo los aldehídos.

El grupo aldehído se oxida a un grupo carboxilo, grupo ácido, pero en presencia de amoníaco, que es una base, inmediatamente se produce una reacción de neutralización y se obtiene la sal acetato de amonio. La plata precipita, cubriendo el interior del tubo de ensayo y creando superficie del espejo. Esta reacción ocurre en el Examen Estatal Unificado todo el tiempo.

Por cierto, la misma reacción es cualitativa para otras sustancias que tienen un grupo aldehído, por ejemplo, el ácido fórmico y sus sales, así como la glucosa.

Noveno La reacción también es cualitativa para la oxidación del grupo aldehído con hidróxido de cobre dos recién precipitado. Aquí también señalaré que las cetonas no entran en esta reacción.

Visualmente se observará primero la formación de un precipitado amarillo, que luego se vuelve rojo. En algunos libros de texto hay información de que primero se forma hidróxido de cobre solo, teniendo amarillo, que luego se descompone en óxido de cobre rojo solo y agua. Así que esto no es cierto: según los últimos datos, durante el proceso de precipitación cambia el tamaño de las partículas de óxido de cobre, que finalmente alcanzan tamaños que se tiñen de rojo. El aldehído se oxida al ácido carboxílico correspondiente. La reacción ocurre muy a menudo en el Examen Estatal Unificado.

Décima reacción: oxidación de aldehídos con una solución acidificada de permanganato de potasio cuando se calienta.

La solución se decolora. El grupo aldehído se oxida a un grupo carboxilo, es decir, el aldehído se oxida al ácido correspondiente. Para las cetonas, esta reacción no tiene significado práctico, ya que la molécula se destruye y el resultado es una mezcla de productos.

Es importante señalar que el aldehído fórmico, formaldehído, se oxida a dióxido de carbono, porque le corresponde ácido fórmico Por sí solo no es resistente a agentes oxidantes fuertes.

Como resultado, el carbono pasa del estado de oxidación 0 al estado de oxidación +4. Permítanme recordarles que el metanol, por regla general, en tales condiciones se oxida hasta un máximo de CO 2, omitiendo la etapa tanto de aldehído como de ácido. Esta característica debe recordarse.

Undécimo combustión de reacción, oxidación completa. Tanto los aldehídos como las cetonas se queman formando dióxido de carbono y agua.

Escribamos la ecuación de reacción en forma general.

Según la ley de conservación de la masa, debería haber tantos átomos a la izquierda como átomos a la derecha. Porque en reacciones químicas los átomos no desaparecen, pero el orden de los enlaces entre ellos simplemente cambia. Por lo tanto, habrá tantas moléculas de dióxido de carbono como átomos de carbono en la molécula de un compuesto carbonílico, ya que la molécula contiene un átomo de carbono. Es decir, n moléculas de CO 2. Habrá dos veces menos moléculas de agua que átomos de hidrógeno, es decir, 2n/2, lo que significa sólo n.

Hay la misma cantidad de átomos de oxígeno a la izquierda y a la derecha. A la derecha hay 2n de dióxido de carbono, porque cada molécula tiene dos átomos de oxígeno, más n de agua, para un total de 3n. A la izquierda hay la misma cantidad de átomos de oxígeno 3n, pero uno de los átomos está en la molécula de aldehído, lo que significa que hay que restarlo de numero total para obtener el número de átomos por oxígeno molecular. Resulta que 3n-1 átomos contienen oxígeno molecular, lo que significa que hay 2 veces menos moléculas, porque una molécula contiene 2 átomos. Es decir (3n-1)/2 moléculas de oxígeno.

Por tanto, hemos compilado una ecuación para la combustión de compuestos carbonílicos en forma general.

Y finalmente duodécimo Propiedad relacionada con reacciones de sustitución de halogenación en el átomo de carbono alfa. Volvamos una vez más a la estructura de la molécula de aldehído. El oxígeno atrae la densidad de los electrones hacia sí mismo, creando una carga positiva parcial en el carbono. El grupo metilo intenta compensar esta carga positiva desplazando electrones del hidrógeno hacia él a través de una cadena de enlaces sigma. El enlace carbono-hidrógeno se vuelve más polar y el hidrógeno se rompe más fácilmente cuando es atacado por un reactivo. Este efecto se observa sólo para el átomo de carbono alfa, es decir, el átomo próximo al grupo aldehído, independientemente de la longitud del radical hidrocarbonado.

De este modo se puede obtener, por ejemplo, 2-cloroacetaldehído. Es posible una mayor sustitución de átomos de hidrógeno por tricloroetanal.