Prapashtesa aldehide. Aldehidet dhe ketonet

Aldehidet dhe ketonet janë karbonil komponimet organike. Komponimet karbonil janë substanca organike molekulat e të cilave përmbajnë një grup >C=O (grup karbonil ose okso).

Formula e përgjithshme e komponimeve karbonil:

Grupi funksional –CH=O quhet aldehid. Ketonet - lëndë organike, molekulat e të cilit përmbajnë një grup karbonil të lidhur me dy radikale hidrokarbure. Formulat e përgjithshme: R 2 C=O, R–CO–R" ose

Nomenklatura e aldehideve dhe ketoneve.

Emrat sistematikë aldehidet ndërtuar me emrin e hidrokarburit përkatës dhe duke shtuar një prapashtesë -al. Numërimi i zinxhirit fillon me atomin e karbonit karbonil. Emrat e parëndësishëm rrjedhin nga emrat e parëndësishëm të atyre acideve në të cilat aldehidet shndërrohen gjatë oksidimit.

Emrat sistematikë ketonet struktura e thjeshtë rrjedh nga emrat e radikalëve (në rend në rritje) me shtimin e fjalës keton. Për shembull: CH 3 –CO–CH 3 - dimetil keton(aceton); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - metilpropil keton. Në më shumë rast i përgjithshëm emri i një ketoni bazohet në emrin e hidrokarburit dhe prapashtesës përkatëse -Ai; Numërimi i zinxhirit fillon nga fundi i zinxhirit më afër grupit karbonil (nomenklatura zëvendësuese IUPAC). Shembuj: CH 3 –CO–CH 3 - propan Ai(aceton); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - pentan ai- 2; CH 2 =CH–CH 2 –CO–CH 3 - penten-4 -Ai- 2.

Izomerizmi i aldehideve dhe ketoneve.

Aldehidet dhe ketonet karakterizohen nga izomerizmi strukturor.

Izomerizmi aldehidet:

izomerizmi ndërklasor (i ngjashëm me aldehidet).

Struktura e grupit karbonil C=O.

 Vetitë e aldehideve dhe ketoneve përcaktohen nga struktura e grupit karbonil >C=O.

Lidhja C=O është shumë polare. Momenti i tij dipol (2.6-2.8D) është dukshëm më i lartë se ai i lidhjes C–O në alkoole (0.70D). Elektronet e lidhjes së shumëfishtë C=O, veçanërisht -elektronet më të lëvizshme, zhvendosen drejt atomit elektronegativ të oksigjenit, gjë që çon në shfaqjen e një ngarkese të pjesshme negative në të. Karboni karbonil fiton pjesërisht ngarkesë pozitive.

 Prandaj, karboni sulmohet nga reagentët nukleofile, dhe oksigjeni sulmohet nga reagentët elektrofilë, duke përfshirë H +.

Molekulave të aldehideve dhe ketoneve u mungojnë atomet e hidrogjenit të aftë për të formuar lidhje hidrogjenore. Prandaj, pikat e tyre të vlimit janë më të ulëta se ato të alkooleve përkatëse. Metanal (formaldehid) - gaz, aldehide C 2 -C 5 dhe ketone C 3 - C 4 - lëngje, më të larta - të ngurta. Homologët e ulët janë të tretshëm në ujë për shkak të formimit të lidhjeve hidrogjenore midis atomeve të hidrogjenit të molekulave të ujit dhe atomeve të oksigjenit karbonil. Me rritjen e radikaleve të hidrokarbureve, tretshmëria në ujë zvogëlohet.

Qendrat e reagimit të aldehideve dhe ketoneve

sp 2 -Atomi i karbonit i hibridizuar i grupit karbonil formon tre lidhje σ të shtrira në të njëjtin rrafsh dhe një lidhje π me atomin e oksigjenit për shkak të orbitalit p të pahibridizuar. Për shkak të ndryshimit në elektronegativitetin e atomeve të karbonit dhe oksigjenit, lidhja π ndërmjet tyre është shumë e polarizuar (Fig. 5.1). Si rezultat, një ngarkesë e pjesshme pozitive δ+ shfaqet në atomin e karbonit të grupit karbonil, dhe një ngarkesë e pjesshme negative δ- shfaqet në atomin e oksigjenit. Meqenëse atomi i karbonit ka mungesë elektroni, ai siguron një vend për sulm nukleofilik.

Shpërndarja e densitetit elektronik në molekulat e aldehideve dhe ketoneve, duke marrë parasysh transferimin e ndikimit elektronik nga elektroni

Oriz. 5.1. Struktura elektronike e grupit karbonil

atomi i karbonit me mungesë të grupit karbonil përgjatë lidhjeve σ është paraqitur në skemën 5.1.

Skema 5.1. Qendrat e reagimit në molekulën e aldehideve dhe ketoneve

Ekzistojnë disa qendra reagimi në molekulat e aldehideve dhe ketoneve:

Qendra elektrofilike - atomi i karbonit i grupit karbonil - përcakton mundësinë e sulmit nukleofilik;

Qendra kryesore - atomi i oksigjenit - bën të mundur sulmin me një proton;

Një qendër acidi CH, atomi i hidrogjenit i së cilës ka lëvizshmëri të dobët të protoneve dhe, në veçanti, mund të sulmohet nga një bazë e fortë.

Në përgjithësi, aldehidet dhe ketonet kanë një nivel të lartë reaktiviteti.

PËRKUFIZIM

Aldehidet– substanca organike që i përkasin klasës së përbërjeve karbonil që përmbajnë grupi funksional–CH = O, që quhet karbonil.

Formula e përgjithshme aldehidet e ngopura dhe ketonet C n H 2 n O. Emrat e aldehideve përmbajnë prapashtesën –al.

Përfaqësuesit më të thjeshtë të aldehideve janë formaldehidi (formaldehidi) -CH 2 = O, acetaldehidi (aldehidi acetik) - CH 3 -CH = O. Ka aldehide ciklike, për shembull, cikloheksan-karbaldehid; aldehidet aromatike kanë emra të parëndësishëm– benzaldehid, vanilinë.

Atomi i karbonit në grupin karbonil është në gjendje hibridizimi sp 2 dhe formon lidhje 3σ (dy lidhje C-H dhe një lidhje C-O). Lidhja π formohet nga elektronet p të atomeve të karbonit dhe oksigjenit. Lidhja e dyfishtë C=O është një kombinim i lidhjeve σ dhe π. Dendësia e elektroneve zhvendoset drejt atomit të oksigjenit.

Aldehidet karakterizohen nga izomeria e skeletit të karbonit, si dhe izomeria ndërklasore me ketonet:

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

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

CH3-C (CH2-CH3) = O (metiletil keton).

Vetitë kimike të aldehideve

Molekulat e aldehidit kanë disa qendra reaksioni: një qendër elektrofile (atom karboni karbonil), i cili merr pjesë në reaksionet e shtimit nukleofilik; qendra kryesore është një atom oksigjeni me të vetmuar çifte elektronike; qendra e acidit α-CH përgjegjëse për reaksionet e kondensimit; Lidhja C-H, duke u copëtuar në reaksionet e oksidimit.

1. Reaksionet e shtimit:

- ujë me formimin e heme-dioleve

R-CH = O + H2O ↔ R-CH(OH)-OH;

— alkoolet me formimin e hemiacetaleve

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

— tiolet me formimin e ditioacetaleve (në një mjedis acid)

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

— hidrosulfit natriumi me formimin e α-hidroksisulfonateve të natriumit

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

- aminet me formimin e imineve të zëvendësuara me N (bazat Schiff)

C 6 H 5 CH = O + H 2 NC 6 H 5 ↔ C 6 H 5 CH = NC 6 H 5 + H 2 O;

- hydrazines për të formuar hydrazones

CH 3 -CH = O + 2 HN-NH 2 ↔ CH 3 -CH = N-NH 2 + H 2 O;

- acidi hidrocianik me formimin e nitrileve

CH3-CH = O + HCN ↔ CH3-CH(N)-OH;

- shërim. Kur aldehidet reagojnë me hidrogjenin, fitohen alkoolet primare:

R-CH = O + H2 → R-CH2-OH;

2. Oksidimi

– Reaksioni “pasqyrë argjendi” – oksidimi i aldehideve tretësirë ​​amoniaku oksid argjendi

R-CH = O + Ag 2 O → R-CO-OH + 2Ag↓;

- oksidimi i aldehideve me hidroksid bakri (II), i cili rezulton në formimin e një precipitati të kuq të oksidit të bakrit (I)

CH 3 -CH = O + 2Cu(OH) 2 → CH 3 -COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O;

Këto reaksione janë reagime cilësore ndaj aldehideve.

Vetitë fizike të aldehideve

Përfaqësuesi i parë seri homologe aldehide - formaldehid (formaldehid) - një substancë e gaztë (n.s.), aldehide me strukturë dhe përbërje të padegëzuar C 2 -C 12 - lëngje, C 13 dhe më të gjata - lëndë të ngurta. Si më shumë atome karboni është pjesë e një aldehidi të padegëzuar, aq më e lartë është pika e tij e vlimit. Me rritje peshë molekulare aldehidet, rriten vlerat e viskozitetit, densitetit dhe indeksit të thyerjes. Formaldehidi dhe acetaldehidi janë në gjendje të përzihen me ujë në sasi të pakufizuar, megjithatë, me rritjen e zinxhirit hidrokarbur, kjo aftësi e aldehideve zvogëlohet. Aldehidet e poshtme kanë një erë të fortë.

Përgatitja e aldehideve

Metodat kryesore për marrjen e aldehideve:

- hidroformilimi i alkeneve. Ky reagim përfshin shtimin e CO dhe hidrogjenit në një alken në prani të karbonileve të caktuara metalike Grupi VIII, për shembull, oktakarbonil dikobalt (Co 2 (CO) 8) Reaksioni kryhet kur nxehet në 130 C dhe një presion prej 300 atm

CH 3 -CH = CH 2 + CO + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH = O + (CH 3) 2 CHCH = O;

- hidratimi i alkineve. Ndërveprimi i alkineve me ujin ndodh në prani të kripërave të merkurit (II) dhe në një mjedis acid:

HC≡CH + H 2 O → CH 3 -CH = O;

- oksidimi i alkooleve primare (reaksioni ndodh kur nxehet)

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

Aplikimi i aldehideve

Aldehidet përdoren gjerësisht si lëndë e parë për sintezë produkte të ndryshme. Kështu, nga formaldehidi (prodhimi në shkallë të gjerë) fitohen rrëshira të ndryshme (fenol-formaldehid etj.) dhe ilaçe (urotropina); acetaldehid - lëndë e parë për sintezë acid acetik, etanol, derivate të ndryshme të piridinës etj. Shumë aldehide (butirik, kanellë, etj.) përdoren si përbërës në parfumeri.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

SHEMBULL 2

Klasa e përbërjeve organike me formulë të përgjithshme

ku R - radikal hidrokarbure(mbetja); në organizëm janë produkte të ndërmjetme metabolike.

Përfaqësuesit individualë të aldehideve zakonisht marrin emrat e tyre nga acidi i formuar gjatë oksidimit të tyre (për shembull, acid acetik - acetaldehid). Varësisht nga lloji i radikaleve dallohen aldehidet e ngopura, të pangopura, aromatike, ciklike dhe të tjera. Nëse radikali është një mbetje alkooli, acid karboksilik dhe kështu me radhë, formohen alkoole aldehide, acide aldehide dhe komponime të tjera me funksione të përziera, që posedojnë veti kimike të qenësishme në aldehidet dhe grupet përkatëse R. Kur hidrogjeni i grupit aldehid zëvendësohet nga një radikal hidrokarbur, fitohen ketone (shih), të cilat japin shumë reaksione të ngjashme me aldehidet. Një nga aldehidet më të thjeshta është acetik, ose acetaldehidi CH 3 - CHO, ndonjëherë i marrë nga dehidrogjenimi alkool etilik mbi bakër të ndezur.

Një metodë e zakonshme për prodhimin e aldehidit nga hidrokarburet e serisë së acetilenit duke shtuar ujë në to në prani të një katalizatori, i zbuluar nga M. G. Kucherov:

Ky reagim përdoret në prodhimin sintetik të acidit acetik. Aldehidet aromatike zakonisht përgatiten nga oksidimi i hidrokarbureve aromatike që kanë një grup metil të varur:

ose nga veprimi i monoksidit të karbonit në hidrokarburet përkatëse në prani të HCl dhe një katalizatori.

Veçoritë dhe vetitë kimike të aldehideve lidhen kryesisht me vetitë dhe transformimet e grupit aldehid. Kështu, aldehidet më të thjeshta janë formale, ose formaldehide.

grupi aldehid i të cilit është i lidhur me hidrogjenin është një gaz; aldehidet e ulëta (për shembull, acetaldehidi) janë lëngje me erë të fortë; aldehidet më të larta janë lëndë të ngurta të patretshme në ujë.

Për shkak të pranisë së një grupi karbonil dhe një atomi të lëvizshëm hidrogjeni, aldehidet janë ndër përbërjet organike më reaktive. Shumica e reaksioneve të gjithanshme të aldehideve karakterizohen nga pjesëmarrja e një grupi karbonil. Këto përfshijnë reaksionet e oksidimit, shtimin dhe zëvendësimin e oksigjenit me atome dhe radikale të tjera.

Aldehidet polimerizohen dhe kondensohen lehtësisht (shih Kondensimi i Aldolit); Kur aldehidet trajtohen me alkale ose acide, fitohen aldolet, për shembull:

Kur uji eliminohet, aldol kthehet në krotonaldehid

të aftë për shtimin e mëtejshëm të molekulave (me polimerizim). Polimeret e përftuara si rezultat i konsumimit të kondensimit emër i përbashkët rrëshirat aldol.

Gjatë studimit të substrateve biologjike (gjaku, urina, etj.) efekt pozitiv reaksionet e bazuara në oksidimin e grupit aldehid jepen me shumën e substancave reduktuese. Prandaj, këto reaksione, edhe pse përdoren për kuantifikimi sheqeri (glukoza) sipas Hagedorn-Jensen, si dhe Nylander, Gaines, Benedict dhe të tjerë, por nuk mund të konsiderohet specifike.

Aldehidet luajnë një rol të rëndësishëm në proceset biologjike, në veçanti, aminet biogjenike në prani të enzimave të aminooksidazës shndërrohen në aldehide, të ndjekura nga oksidimi i tyre në acide yndyrore.

Aldehidet radikale të acideve yndyrore më të larta janë pjesë e molekulave plazmalogjene (shih). Organizmat bimore përdorin aldehid formik gjatë fotosintezës për të asimiluar karbonin. Vajrat esencialë të prodhuar nga bimët përbëhen kryesisht nga aldehide ciklike të pangopura. (anison, kanellë, vanilinë dhe të tjera).

Gjatë fermentimit alkoolik, nën veprimin e enzimës karboksilazë maja, ndodh dekarboksilimi i acidit piruvik me formimin acetaldehidi, i cili shndërrohet nga reduktimi në alkool etilik.

Aldehidet përdoren gjerësisht në sintezën e shumë përbërjeve organike. NË praktikë mjekësore Të dy aldehidet përdoren drejtpërdrejt (shih Formalin, Paraldehyde, Citral), dhe derivatet sintetikë të marrë nga aldehidet, për shembull, metenamina (shih Heksametilentetramina), hidrat kloral (shih) dhe të tjerë.

Aldehidet si një rrezik në punë

Adeghidet përdoren gjerësisht në prodhimit industrial rrëshirat sintetike dhe plastika, industritë e ngjyrave të vaniljes dhe tekstilit, në industria ushqimore dhe parfume. Formaldehidi përdoret kryesisht në prodhimin e plastikës dhe rrëshirave artificiale, në industrinë e lëkurës dhe leshit e kështu me radhë; akroleina - në të gjitha proceset e prodhimit ku yndyrat nxehen deri në 170° ( shkritore - tharja e shufrave të fiksuara me vaj, industria elektrike, fabrikat e vajit dhe prodhimi i dhjamit, e kështu me radhë). Për më shumë detaje, shihni artikujt kushtuar aldehideve individuale.

Të gjitha aldehidet, veçanërisht ato më të ulëta, kanë një efekt toksik të theksuar.

Aldehidet irritojnë mukozën e syve dhe të sipërm traktit respirator. Për nga natyra e efektit të tyre toksik të përgjithshëm, aldehidet janë ilaçe, por efekti i tyre narkotik është dukshëm më i ulët se ai irritues. Shkalla e ashpërsisë së dehjes përcaktohet, së bashku me madhësinë e përqendrimit efektiv, gjithashtu nga natyra e radikalit dhe, si pasojë, nga ndryshimi vetitë fizike dhe kimike aldehidet: aldehidet e poshtme (substanca shumë të tretshme dhe shumë të paqëndrueshme) kanë një efekt të mprehtë irritues në organet e sipërme të frymëmarrjes dhe një efekt narkotik relativisht më pak të theksuar; me rritjen e gjatësisë së zinxhirit hidrokarbur të radikalit, tretshmëria dhe paqëndrueshmëria e aldehideve zvogëlohen, si rezultat i së cilës efekti irritues zvogëlohet dhe efekti narkotik nuk rritet; Efekti irritues i aldehideve të pangopura është më i fortë se ai i aldehideve të ngopura.

Mekanizmi i veprimit toksik të aldehideve shoqërohet me reaktivitetin e lartë të grupit karbonil të aldehideve, i cili, kur ndërvepron me proteinat e indeve, shkakton efektin parësor irritues, reaksionet reflekse të qendrës. sistemi nervor, ndryshime distrofike organet e brendshme e kështu me radhë. Përveç kësaj, kur hyjnë në trup, aldehidet i nënshtrohen transformimeve të ndryshme biokimike; në këtë rast, nuk janë vetë aldehidet që kanë një efekt toksik në trup, por produktet e shndërrimeve të tyre. Aldehidet eliminohen ngadalë nga trupi dhe mund të grumbullohen, gjë që shpjegon zhvillimin e helmimit kronik, manifestimet kryesore të të cilave vërehen kryesisht në formën e ndryshimeve patologjike në sistemin e frymëmarrjes.

Ndihma e parë për helmimin me aldehid. Sillni viktimën në ajër të pastër. Shpëlajini sytë me tretësirë ​​alkaline 2%. Inhalimet alkaline dhe vajore. Në rast asfiksie, thithni oksigjen. Sipas indikacioneve, barna që stimulojnë aktivitetin kardiak dhe frymëmarrjen, qetësuesit (bromidet, sanëz). Për një kollë të dhimbshme - suva mustardë, gota, preparate kodeine. Në rast helmimi përmes gojës - lavazh stomaku, tretësirë ​​bikarbonat natriumi 3% nga goja, vezë të papërpunuara, ujë proteinik, qumësht, laksativë të kripur. Në rast kontakti me lëkurën, lani me ujë ose 5% amoniak.

Shihni gjithashtu artikuj mbi aldehidet individuale.

Parandalimi

Vulosja dhe automatizimi i proceseve të prodhimit. Ventilimi i ambienteve (shiko Ventilimi). Përdorimi fondet individuale mbrojtje, për shembull, një maskë gazi filtri e klasës "A" (shih Maska me gaz), veshje pune (shih Veshje) etj.

Përqendrimet maksimale të lejueshme në atmosferë ambientet e prodhimit: për akroleinën - 0,7 mg/m3, për acetaldehidin, butirin dhe aldehidet propone - 5 mg/m3, për formaldehidin dhe krotonin A. - 0,5 mg/m3.

Përcaktimi i aldehideve. Të gjitha aldehidet përcaktohen në total me metodën e bisulfitit duke u lidhur me sulfat natriumi acid ose në mënyrë kolorimetrike me acid fukssulfurik. Janë zhvilluar një metodë polarografike (Petrova-Yakovtsevskaya) dhe një metodë spektrofotometrike (Weksler).

Bibliografia

Bauer K. G. Analiza e përbërjeve organike, përkth. nga gjermanishtja, M., 1953; Nesmeyanov A. N. dhe Nesmeyanov N. A. Fillimet kimi organike, libër 1-2, M., 1969-1970.

Rreziqet profesionale- Amirkhanova G.F dhe Latypova Z.V. Arsyetimi eksperimental i përqendrimit maksimal të acetaldehidit në ujin e rezervuarëve, në librin: Prom. të ndotur rezervuarët, ed. S. N. Cherkinsky, V. 9, f. 137, M., 1969, bibliogr.; Bykhovskaya M. S., Ginzburg S. L. dhe Khalizova O. D. Metodat për përcaktimin e substancave të dëmshme në ajër, f. 481, M., 1966; Wang Wen-yan, Materiale mbi toksikologjinë e aldehideve rresht i guximshëm, në librin: Materialet mbi toksikolin. substancat e përdorura në prodhim. plastike masive dhe sintetike goma, ed. N.V. Lazarev dhe I.D Gadaskina, f. 42, L., 1957, bibliogr.; Substancat e dëmshme në industri, ed. N.V. Lazareva, vëll 1, f. 375, L., 1971, bibliogr.; Gurvits S.S. dhe Sergeeva T.I. Përcaktimi i sasive të vogla të aldehideve në ajrin e ambienteve industriale duke përdorur metodën e polarografisë derivatore, Gig. punës dhe prof. zabolev., Nr. 9, f. 44, 1960; Trofimov L.V. Efektet toksike krahasuese të krotonit dhe butiraldehideve, po aty, nr. 9, f. 34, 1962, bibliogr.; Tsai L. M. Për çështjen e transformimeve të acetaldehidit në trup, po aty, nr. 12, f. 33, 1962, bibliogr.; Nëntë S. N. a. O. Studime mbi toksicitetin e aldehidit glicid, Arch, mjedis. Hlth, v. 2, fq. 23, 1961, bibliogr.; Jung F. u. Onnen K. Bindung und Wirkungen des Formaldehyds an Erythrocyten, Naunyn-Schmiedeberg "s Arch. exp. Path. Pharmak., Bd 224, S. 179, 1955; Nova H. a. Touraine R. G. Asthme au profol., Arch. ., t. 18, fq.

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

Ndër përbërjet organike që përmbajnë oksigjen rëndësi të madhe kanë dy klasa të tëra substancash, të cilat studiohen gjithmonë së bashku për ngjashmërinë e tyre në strukturë dhe vetitë e manifestuara. Këto janë aldehidet dhe ketonet. Janë këto molekula që qëndrojnë në themel të shumë sintezat kimike, dhe struktura e tyre është mjaft interesante për t'u bërë objekt studimi. Le të hedhim një vështrim më të afërt se cilat janë këto klasa të komponimeve.

Aldehidet dhe ketonet: karakteristikat e përgjithshme

Nga pikëpamja kimike, klasa e aldehideve duhet të përfshijë molekulat organike, që përmban oksigjen si pjesë e grupit funksional -SON, i quajtur karbonil. Formula e përgjithshme në këtë rast do të duket kështu: R-COH. Për nga natyra e tyre, këto mund të jenë komponime kufizuese dhe jokufizuese. Gjithashtu midis tyre ka përfaqësues aromatikë, së bashku me ata alifatikë. Numri i atomeve të karbonit në zinxhirin radikal ndryshon mjaft gjerësisht, nga një (formaldehid ose metanal) në disa dhjetëra.

Ketonet përmbajnë gjithashtu një grup karbonil -CO, por ai nuk është i lidhur me një kation hidrogjeni, por me një radikal tjetër, të ndryshëm ose identik me atë të përfshirë në zinxhir. Formula e përgjithshme duket si kjo: R-CO-R, . Është e qartë se aldehidet dhe ketonet janë të ngjashme në prani të një grupi funksional të kësaj përbërje.

Ketonet gjithashtu mund të jenë të ngopura dhe të pangopura, dhe vetitë e shfaqura janë të ngjashme me ato të një klase të lidhur ngushtë. Mund të jepen disa shembuj për të ilustruar përbërjen e molekulave dhe për të reflektuar shënimet e pranuara formulat e substancave në fjalë.

1. Aldehidet: metanal - HCOH, butanal - CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH, fenilacetik - C 6 H 5 - CH 2 -CH.
2. Ketonet: aceton ose dimetil keton - CH 3 -CO-CH 3, metil etil keton - CH 3 -CO-C 2 H 5 dhe të tjerë.

Natyrisht, emri i këtyre përbërjeve është formuar në dy mënyra:

• sipas nomenklaturës racionale sipas radikaleve të përfshira në përbërje dhe prapashtesës së klasës -al (për aldehidet) dhe -on (për ketonet);
• i parëndësishëm, i vendosur historikisht.

Nëse sillni formulë e përgjithshme për të dy klasat e substancave do të bëhet e qartë se ato janë izomere të njëra-tjetrës: C n H 2n O. Ato vetë karakterizohen nga këto lloje të izomerizmit:

Për të dalluar përfaqësuesit e të dy klasave, përdoren reaksione cilësore, shumica e të cilave lejojnë identifikimin e aldehidit. Meqenëse aktiviteti kimik i këtyre substancave është pak më i lartë, për shkak të pranisë së një kationi hidrogjen.

Struktura e molekulës

Le të shohim se si duken aldehidet dhe ketonet në hapësirë. Struktura e molekulave të tyre mund të pasqyrohet në disa pika.

1. Atomi i karbonit i përfshirë drejtpërdrejt në grupin funksional ka hibridizimin sp 2, i cili lejon që një pjesë e molekulës të ketë një formë hapësinore të sheshtë.
2. Në këtë rast, polariteti i lidhjes C=O është i fortë. Duke qenë më elektronegativ, oksigjeni merr pjesën më të madhe të densitetit, duke përqendruar një ngarkesë pjesërisht negative në vetvete.
3. Në aldehide Lidhja O-Hështë gjithashtu shumë i polarizuar, gjë që e bën atomin e hidrogjenit të lëvizshëm.

Si rezultat, rezulton se një strukturë e tillë molekulash lejon që përbërësit në fjalë të oksidohen dhe të reduktohen. Formula e një aldehidi dhe një ketoni me një densitet elektronik të rishpërndarë bën të mundur parashikimin e produkteve të reaksioneve në të cilat marrin pjesë këto substanca.

Historia e zbulimit dhe studimit

Ashtu si shumë komponime organike, njerëzit arritën të izolonin dhe studionin aldehidet dhe ketonet vetëm në shekullin e 19-të, kur pikëpamjet vitaliste u shembën plotësisht dhe u bë e qartë se këto komponime mund të formoheshin në mënyrë sintetike. artificialisht, pa pjesëmarrjen e qenieve të gjalla.

Megjithatë, në vitin 1661, R. Boyle arriti të marrë aceton (dimetil keton) kur ekspozoi acetatin e kalciumit në nxehtësi. Por studiojeni këtë substancë në detaje dhe emërtoni, përcaktoni pozicioni sistematik ndër të tjera ai dështoi. Ishte vetëm në 1852 që Williamson ishte në gjendje ta përfundonte këtë çështje, dhe më pas filloi historia e zhvillimit të detajuar dhe akumulimit të njohurive rreth komponimeve karbonil.

Vetitë fizike

Le të shqyrtojmë se çfarë vetitë fizike aldehidet dhe ketonet. Le të fillojmë me të parët.

1. Përfaqësuesi i parë i metanalit në gjendjen e tij të grumbullimit është një gaz, njëmbëdhjetë e ardhshme janë lëngje, mbi 12 atome karboni janë pjesë e aldehideve të ngurta me strukturë normale.
2. Pika e vlimit: varet nga numri i atomeve C sa më shumë të ketë, aq më e lartë është. Në këtë rast, sa më i degëzuar zinxhiri, aq më e ulët bie temperatura.
3. Për aldehidet e lëngëta, viskoziteti, dendësia dhe indekset e thyerjes varen gjithashtu nga numri i atomeve. Sa më shumë të ketë, aq më të larta janë.
4. Aldehidet e gazta dhe të lëngëta treten në ujë shumë mirë, por ato të ngurta praktikisht nuk mund ta bëjnë këtë.
5. Era e përfaqësuesve është shumë e këndshme, shpesh aroma e luleve, parfumeve dhe frutave. Vetëm ato aldehide në të cilat numri i atomeve të karbonit është 1-5 janë lëngje të forta dhe me erë të pakëndshme.

Nëse tregojmë vetitë e ketoneve, mund të theksojmë edhe ato kryesore.

1. Gjendjet agregate: përfaqësuesit më të ulët janë lëngje, ato më masive janë komponime të ngurta.
2. Era është e athët dhe e pakëndshme në të gjithë përfaqësuesit.
3. Tretshmëria në ujë është e mirë për ato më të ulëta, dhe e shkëlqyer në tretësit organikë për të gjithë.
4. substanca të avullueshme, këtë tregues tejkalon atë të acideve dhe alkooleve.
5. Pikat e vlimit dhe të shkrirjes varen nga struktura e molekulës dhe ndryshojnë shumë në varësi të numrit të atomeve të karbonit në zinxhir.

Këto janë vetitë kryesore të përbërjeve në shqyrtim, të cilat i përkasin grupit të përbërjeve fizike.

Vetitë kimike

Gjëja më e rëndësishme është me çfarë reagojnë aldehidet dhe ketonet dhe vetitë kimike të këtyre përbërjeve. Prandaj, ne patjetër do t'i konsiderojmë ato. Së pari, le të merremi me aldehidet.

1. Oksidimi në acidet karboksilike përkatëse. Pamje e përgjithshme ekuacioni i reaksionit: R-COH + [O] = R-COOH. Përfaqësuesit aromatikë hyjnë në ndërveprime të tilla edhe më lehtë, ata janë gjithashtu të aftë të formojnë estere, të cilat kanë të rëndësishme vlera industriale. Përdoren agjentët e mëposhtëm oksidues: oksigjen, reagjent Tollens, hidroksid bakri (II) dhe të tjerë.
2. Aldehidet manifestohen si agjentë të fortë reduktues, ndërsa kthehen në alkoole monohidrike të ngopura.
3. Ndërveprimi me alkoolet për të formuar acetalet dhe hemiacetalet.
4. Reaksione të veçanta janë polikondensimi. Si rezultat, formohen rrëshira fenol-formaldehide, të cilat janë të rëndësishme për industrinë kimike.
5. Disa reaksione specifike me reagentët e mëposhtëm:

• alkali hidroalkoolik;
• Reagent Grignard;
• hidrosulfite dhe të tjera.

Reagimi cilësor ndaj këtë klasë substanca është reagimi "pasqyrë argjendi". Si rezultat, formohet argjendi i reduktuar metalik dhe acidi karboksilik përkatës. Kërkon një zgjidhje amoniaku të oksidit të argjendit ose reagentit Tollins.

Vetitë kimike të ketoneve

Alkoolet, aldehidet dhe ketonet janë komponime me veti të ngjashme, pasi që të gjitha përmbajnë oksigjen. Sidoqoftë, tashmë në fazën e oksidimit bëhet e qartë se alkoolet janë përbërësit më aktivë dhe lehtësisht të prekur. Ketonet janë më të vështirat për t'u oksiduar.

1. Vetitë oksiduese. Si rezultat, formohen alkoole dytësore.
2. Hidrogjenizimi gjithashtu çon në produktet e përmendura më sipër.
3. Tautomerizmi i keto-enolit është një veti e veçantë specifike e ketoneve për të marrë formën beta.
4. Reaksionet e kondensimit të aldolit me formimin e alkooleve beta-keto.
5. Ketonet gjithashtu mund të ndërveprojnë me:

• amoniak;
• acid hidrocianik;
• hidrosulfite;
• hidrazinë;
• acid ortosilicik.

Natyrisht, reagimet e ndërveprimeve të tilla janë shumë komplekse, veçanërisht ato që janë specifike. Këto janë të gjitha tiparet kryesore që shfaqin aldehidet dhe ketonet. Vetitë kimike përbëjnë bazën e shumë sintezave lidhje të rëndësishme. Prandaj, njohja e natyrës së molekulave dhe karakterit të tyre gjatë ndërveprimeve është jashtëzakonisht e nevojshme në proceset industriale.

Reaksionet e shtimit të aldehideve dhe ketoneve

Ne i kemi shqyrtuar tashmë këto reagime, por nuk u kemi dhënë një emër të tillë. Të gjitha ndërveprimet si rezultat i të cilave grupi karbonil shfaqi aktivitet mund të klasifikohen si shtesë. Ose më mirë, një atom hidrogjeni i lëvizshëm. Kjo është arsyeja pse në këtë çështje preferencë u jepet aldehideve për shkak të reaktivitetit më të mirë të tyre.

Me cilat substanca janë të mundshme reaksionet e aldehideve dhe ketoneve me zëvendësim nukleofilik? Kjo:

1. Acidi hidrocianik prodhon cianohidrinat - materiali fillestar për sintezën e aminoacideve.
2. Amoniak, amina.
3. Alkoolet.
4. Uji.
5. Hidrogjen sulfat natriumi.
6. Reagent Grignard.
7. Tiols dhe të tjerët.

Këto reaksione janë të një rëndësie industriale sepse produktet përdoren në zona të ndryshme aktivitetet jetësore të njerëzve.

Metodat e marrjes

Ekzistojnë disa metoda kryesore me të cilat sintetizohen aldehidet dhe ketonet. Prodhimi në laborator dhe industri mund të shprehet në mënyrat e mëposhtme.

1. Metoda më e zakonshme, përfshirë laboratorët, është oksidimi i alkooleve përkatëse: primare ndaj aldehideve, sekondare ndaj ketoneve. Si agjent oksidues mund të veprojnë: kromatet, jonet e bakrit, permanganat kaliumi. Forma e përgjithshme e reaksionit: R-OH + Cu (KMnO 4) = R-COH.
2. Në industri, shpesh përdoret një metodë e bazuar në oksidimin e alkeneve - oksosinteza. Agjenti kryesor është gazi sintetik, një përzierje e CO 2 + H 2. Rezultati është një aldehid me një karbon më shumë në zinxhir. R=R-R + CO 2 + H 2 = R-R-R-COH.
3. Oksidimi i alkeneve me ozon - ozonoliza. Rezultati sugjeron gjithashtu një aldehid, por edhe një keton në përzierje. Nëse produktet kombinohen mendërisht duke hequr oksigjenin, do të bëhet e qartë se cili alken origjinal është marrë.
4. Reaksioni Kucherov - hidratimi i alkineve. Një agjent i detyrueshëm janë kripërat e merkurit. Një nga metodat industriale sinteza e aldehideve dhe ketoneve. R≡R-R + Hg 2+ + H 2 O = R-R-COH.
5. Hidroliza e hidrokarbureve të dihalogjenizuara.
6. Reduktimi i: acideve karboksilike, amideve, nitrileve, klorureve acide, esteret. Si rezultat, formohen si një aldehid ashtu edhe një keton.
7. Piroliza e përzierjeve të acideve karboksilike mbi katalizatorët në formën e oksideve metalike. Përzierja duhet të jetë me avull. Thelbi është ndarja midis dioksidit të karbonit dhe molekulave të ujit. Si rezultat, formohet një aldehid ose keton.

Aldehidet aromatike dhe ketonet përgatiten me metoda të tjera, pasi këto komponime kanë një radikal aromatik (p.sh. fenil).

1. Sipas Friedel-Crafts: në reagentët fillestarë hidrokarbure aromatike dhe një keton të dihalogjenuar. Katalizator - ALCL 3. Si rezultat, formohet një aldehid ose keton aromatik. Një emër tjetër për procesin është acilimi.
2. Oksidimi i toluenit nga veprimi i agjentëve të ndryshëm.
3. Reduktimi i acideve karboksilike aromatike.

Natyrisht, industria përpiqet të përdorë ato metoda në të cilat lënda e parë është sa më e lirë që të jetë e mundur dhe katalizatorët janë më pak toksikë. Për sintezën e aldehideve, ky është oksidimi i alkeneve me oksigjen.

Zbatimet Industriale dhe Rëndësia

Përdorimi i aldehideve dhe ketoneve kryhet në industri të tilla si:

• farmaceutike;
• sinteza kimike;
• bar;
• zona e parfumit;
• industria ushqimore;
• prodhimi i bojës dhe llakut;
• sinteza e plastikës, pëlhurave etj.

Është e mundur të identifikohen më shumë se një zonë, sepse vetëm afërsisht 6 milion ton formaldehid sintetizohen në vit! Tretësira e saj 40% quhet formalin dhe përdoret për ruajtjen e objekteve anatomike. Ai po shkon në prodhim barna, antiseptikët dhe polimerët.

Acetaldehidi, ose etanali, është gjithashtu një produkt i prodhuar në masë. Sasia e konsumit vjetor në botë është rreth 4 milionë tonë Është baza e shumë sintezave kimike, në të cilat formohen produkte të rëndësishme. Për shembull:

• acidi acetik dhe anhidridi i tij;
• acetat celulozë;
• barna;
• butadieni - baza e gomës;
• fibra acetate.

Aldehidet aromatike dhe ketonet janë komponent shumë aromatizues, si ushqim ashtu edhe parfum. Shumica e tyre kanë aromë shumë të këndshme lulesh, agrumesh, bimore. Kjo bën të mundur prodhimin në bazë të tyre:

• freskues ajri të llojeve të ndryshme;
• ujërat e tualetit dhe parfumit;
• produkte të ndryshme pastrimi dhe detergjente.

Disa prej tyre janë aditivë aromatikë ushqimorë të miratuar për konsum. Përmbajtja e tyre natyrale në vajra esencialë, fruta dhe rrëshira dëshmon mundësinë e një përdorimi të tillë.

Përfaqësues individualë

Një aldehid si citral është një lëng me viskozitet të lartë dhe një aromë të fortë limoni. Gjendet në natyrë në vajrat esenciale të këtyre të fundit. Gjithashtu përmban eukalipt, melekuqe, qebap.

Fushat e aplikimit të tij janë të njohura:

• pediatri - ulje e presionit intrakranial;
• normalizimi presionin e gjakut në të rriturit;
• komponent i një ilaçi për organet e shikimit;
• pjesë përbërëse e shumë substancave aromatike;
• anti-inflamator dhe antiseptik;
• lëndë të para për sintezën e retinolit;
• aromatizues për qëllime ushqimore.

Grupi i parë i vetive janë reaksionet e shtimit. Në grupin karbonil midis karbonit dhe oksigjenit ekziston lidhje e dyfishtë, e cila, siç e mbani mend, përbëhet nga një lidhje sigma dhe një lidhje pi. Përveç reaksioneve, lidhja pi prishet dhe krijohen dy lidhje sigma, njëra me karbon dhe tjetra me oksigjen. Një ngarkesë e pjesshme pozitive është e përqendruar në karbon, dhe një ngarkesë e pjesshme negative në oksigjen. Prandaj, një grimcë e reagentit të ngarkuar negativisht, një anion, është ngjitur me karbonin, dhe një pjesë e ngarkuar pozitivisht e molekulës është e lidhur me oksigjenin.

Së pari hidrogjenizimi i vetive, shtimi i hidrogjenit.

Reagimi ndodh kur nxehet. Përdoret katalizatori i hidrogjenizimit i njohur tashmë për ju: nikeli. Alkoolet primare fitohen nga aldehidet, dhe alkoolet dytësore nga ketonet.

Në alkoolet dytësore, grupi hidrokso është i lidhur me një atom karboni sekondar.

Së dyti hidratimi i pronës, shtimi i ujit. Ky reagim është i mundur vetëm për formaldehidin dhe acetaldehidin. Ketonet nuk reagojnë fare me ujin.

Të gjitha reagimet e shtimit zhvillohen në atë mënyrë që plusi shkon në minus dhe minusi në plus.

Siç e mbani mend nga videoja për alkoolet, prania e dy grupeve hidrokso në një atom është një situatë pothuajse e pamundur, substanca të tilla janë jashtëzakonisht të paqëndrueshme. Pra, këto dy raste specifike - hidrat i formaldehidit dhe acetaldehidit - janë të mundshme, megjithëse ekzistojnë vetëm në tretësirë.

Nuk është e nevojshme të njihen vetë reagimet. Me shumë mundësi, pyetja në provim mund të tingëllojë si një deklaratë fakti, për shembull, substancat reagojnë me ujin dhe renditen. Midis tyre, lista mund të përfshijë metanal ose etanal.

Së treti shtimi i vetive të acidit hidrocianik.

Përsëri, plus shkon në minus, dhe minus në plus. Substancat që rezultojnë quhen hidroksinitrile. Përsëri, vetë reagimi është i pazakontë, por është një pronë që ia vlen të dihet.

Së katërti shtimi pronësor i alkooleve.

Këtu përsëri, nuk keni nevojë të dini përmendësh ekuacionin e reagimit, thjesht duhet të kuptoni se një ndërveprim i tillë është i mundur.

Si zakonisht në reaksionet e shtimit në një grup karbonil, plus në minus dhe minus në plus.

E pesta reaksion veti me hidrosulfit natriumi.

Dhe përsëri, reagimi është mjaft kompleks, nuk ka gjasa që ju të jeni në gjendje ta mësoni atë, por ky është një nga reagimet cilësore ndaj aldehideve, sepse kripa e natriumit që rezulton precipiton. Kjo është, në fakt, duhet të dini se aldehidet reagojnë me hidrosulfit natriumi, kjo do të jetë e mjaftueshme.

Kjo përfundon me grupin e parë të reagimeve. Grupi i dytë janë reaksionet e polimerizimit dhe polikondensimit.

2. Polimerizimi dhe polikondensimi i aldehideve

Jeni të njohur me polimerizimin: goma polietileni, butadieni dhe izopreni, klorur polivinil - këto janë produkte të kombinimit të shumë molekulave (monomere) në një zinxhir të madh polimer të vetëm. Kjo do të thotë, merret një produkt. Gjatë polikondensimit ndodh e njëjta gjë, por përveç polimerit fitohen edhe produkte me peshë të ulët molekulare, për shembull, ujë. Kjo do të thotë, fitohen dy produkte.

Pra, i gjashti polimerizimi i vetive. Ketonet nuk hyjnë në këto reaksione vetëm polimerizimi i formaldehidit është i një rëndësie industriale.

Lidhja pi prishet dhe dy lidhje sigma formohen me monomere fqinje. Rezultati është poliformaldehidi, i quajtur edhe paraform. Me shumë mundësi, pyetja në provim mund të tingëllojë si kjo: substancat hyjnë në reaksione polimerizimi. Dhe ekziston një listë e substancave që mund të përfshijnë formaldehid.

Vetia e shtatë është polikondensimi. Edhe një herë: gjatë polikondensimit, përveç polimerit, fitohet edhe një përbërje me peshë të ulët molekulare, për shembull, ujë. Formaldehidi reagon me fenolin në këtë mënyrë. Për qartësi, fillimisht shkruajmë ekuacionin me dy molekula fenoli.

Si rezultat, një dimer i tillë formohet dhe një molekulë uji ndahet. Tani le të shkruajmë ekuacionin e reaksionit në formë të përgjithshme.

Produkti i polikondensimit është rrëshirë fenol-formaldehide. Ka një gamë të gjerë aplikimesh, nga ngjitësit dhe llaqet deri tek plastika dhe përbërësit e kartonit të chip.

Tani grupi i tretë i vetive - reaksionet e oksidimit.

3. Oksidimi i aldehideve dhe ketoneve

E teta reagim në listën e përgjithshmeështë reagim cilësor në oksidimin e grupit aldehid me një tretësirë ​​amoniaku të oksidit të argjendit. Reagimi i "pasqyrës së argjendtë". Unë do të them menjëherë se ketonet nuk hyjnë në këtë reagim, vetëm aldehidet.

Grupi aldehid oksidohet në një grup karboksil, grup acid, por në prani të amoniakut, i cili është një bazë, ndodh menjëherë një reaksion neutralizimi dhe fitohet kripa acetate e amonit. Argjendi precipiton, duke mbuluar pjesën e brendshme të epruvetës dhe duke krijuar sipërfaqe pasqyre. Ky reagim ndodh gjatë gjithë kohës në Provimin e Bashkuar të Shtetit.

Nga rruga, i njëjti reagim është cilësor për substancat e tjera që kanë një grup aldehid, për shembull, acidin formik dhe kripërat e tij, si dhe glukozën.

E nënta Reaksioni është gjithashtu cilësor ndaj oksidimit të grupit aldehid me hidroksid bakri të sapoprecipituar dy. Këtu do të vërej gjithashtu se ketonet nuk hyjnë në këtë reagim.

Vizualisht, fillimisht do të vërehet formimi i një precipitati të verdhë, i cili më pas merr ngjyrë të kuqe. Në disa tekste ka informacione se vetëm hidroksidi i bakrit formohet i pari, duke pasur të verdhë, i cili më pas zbërthehet vetëm në oksid bakri të kuq dhe ujë. Pra, kjo nuk është e vërtetë - sipas të dhënave të fundit, gjatë procesit të reshjeve, madhësia e grimcave të oksidit të bakrit ndryshon, të cilat në fund arrijnë madhësi që janë me ngjyrë të kuqe. Aldehidi oksidohet në acidin karboksilik përkatës. Reagimi ndodh shumë shpesh në Provimin e Bashkuar të Shtetit.

Reagimi i dhjetë: oksidimi i aldehideve me një zgjidhje të acidifikuar të permanganatit të kaliumit kur nxehet.

Zgjidhja bëhet e zbardhur. Grupi aldehid oksidohet në një grup karboksil, domethënë aldehidi oksidohet në acidin përkatës. Për ketonet, ky reagim nuk ka kuptim praktik, pasi molekula shkatërrohet dhe rezultati është një përzierje produktesh.

Është e rëndësishme të theksohet se aldehidi formik, formaldehidi, oksidohet në dioksid karboni, sepse korrespondon me të acid formik në vetvete nuk është rezistent ndaj agjentëve të fortë oksidues.

Si rezultat, karboni kalon nga gjendja e oksidimit 0 në gjendjen e oksidimit +4. Më lejoni t'ju kujtoj se metanoli, si rregull, në kushte të tilla oksidohet në një maksimum prej CO 2, duke anashkaluar fazën e aldehidit dhe acidit. Kjo veçori duhet të mbahet mend.

E njëmbëdhjeta djegia e reaksionit, oksidimi i plotë. Të dy aldehidet dhe ketonet digjen në dioksid karboni dhe ujë.

Le ta shkruajmë ekuacionin e reaksionit në formë të përgjithshme.

Sipas ligjit të ruajtjes së masës, duhet të ketë po aq atome në të majtë sa atome në të djathtë. Sepse në reaksionet kimike atomet nuk zhduken, por rendi i lidhjeve ndërmjet tyre thjesht ndryshon. Pra, do të ketë po aq molekula të dioksidit të karbonit sa ka atome karboni në molekulën e një përbërjeje karbonil, pasi molekula përmban një atom karboni. Kjo është, n molekula CO 2. Do të ketë dy herë më pak molekula uji se atomet e hidrogjenit, domethënë 2n/2, që do të thotë vetëm n.

Ka të njëjtin numër atomesh oksigjeni në të majtë dhe në të djathtë. Në të djathtë ka 2n dioksid karboni, sepse çdo molekulë ka dy atome oksigjen, plus n ujë, për një total prej 3n. Në të majtë ka të njëjtin numër atomesh oksigjeni 3n, por një nga atomet është në molekulën e aldehidit, që do të thotë se duhet të zbritet nga numri total për të marrë numrin e atomeve për oksigjen molekular. Rezulton se atomet 3n-1 përmbajnë oksigjen molekular, që do të thotë se ka 2 herë më pak molekula, sepse një molekulë përmban 2 atome. Kjo është (3n-1) / 2 molekula oksigjeni.

Kështu, ne kemi përpiluar një ekuacion për djegien e përbërjeve karbonil në formë të përgjithshme.

Dhe së fundi i dymbëdhjeti veti që lidhet me reaksionet e zëvendësimit të halogjenimit në atomin alfa të karbonit. Le të kthehemi edhe një herë te struktura e molekulës së aldehidit. Oksigjeni tërheq densitetin e elektroneve në vetvete, duke krijuar një ngarkesë të pjesshme pozitive në karbon. Grupi metil përpiqet të kompensojë këtë ngarkesë pozitive duke zhvendosur elektronet nga hidrogjeni në të përmes një zinxhiri lidhjesh sigma. Lidhja karbon-hidrogjen bëhet më polare dhe hidrogjeni shkëputet më lehtë kur sulmohet nga një reagent. Ky efekt vërehet vetëm për atomin alfa të karbonit, domethënë atomin pranë grupit aldehid, pavarësisht nga gjatësia e radikalit hidrokarbur.

Në këtë mënyrë, është e mundur të merret, për shembull, 2-kloroacetaldehidi. Zëvendësimi i mëtejshëm i atomeve të hidrogjenit në trikloroetanal është i mundur.