Aldehitler son eki. Aldehitler ve ketonlar

Aldehitler ve ketonlar karbonil organik bileşikler. Karbonil bileşikleri, molekülleri bir >C=O grubu (karbonil veya okso grubu) içeren organik maddelerdir.

Karbonil bileşiklerinin genel formülü:

–CH=O fonksiyonel grubuna aldehit denir. Ketonlar - organik madde molekülleri iki hidrokarbon radikaline bağlı bir karbonil grubu içerir. Genel formüller: R 2 C=O, R–CO–R" veya

Aldehit ve ketonların isimlendirilmesi.

Sistematik isimler aldehitler karşılık gelen hidrokarbonun adına göre inşa edilmiş ve bir sonek eklenmiş -al. Zincir numaralandırması karbonil karbon atomuyla başlar. Önemsiz isimler, aldehitlerin oksidasyon sırasında dönüştürüldüğü asitlerin önemsiz adlarından türetilir.

Sistematik isimler ketonlar Basit yapı, radikallerin isimlerinden (artan sırayla) kelimenin eklenmesiyle türetilmiştir. keton. Örneğin: CH3 –CO–CH3 - dimetil keton(aseton); CH3CH2CH2 –CO–CH3 - metilpropil keton. Daha fazlası Genel dava Bir ketonun adı karşılık gelen hidrokarbonun ismine ve son ekine dayanmaktadır. -O; Zincir numaralandırması, zincirin karbonil grubuna en yakın ucundan başlar (IUPAC ikame terminolojisi). Örnekler: CH3 –CO–CH3 - propan O(aseton); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - pentan O- 2; CH2 =CH–CH2 –CO–CH3 - penten-4 -O- 2.

Aldehit ve ketonların izomerizmi.

Aldehitler ve ketonlar aşağıdakilerle karakterize edilir: yapısal izomerizm.

İzomerizm aldehitler:

sınıflar arası izomerizm (aldehitlere benzer).

Karbonil grubunun yapısı C=O.

 Aldehit ve ketonların özellikleri karbonil grubunun >C=O yapısına göre belirlenir.

C=O bağı oldukça polardır. Dipol momenti (2.6-2.8D), alkollerdeki C–O bağından (0.70D) önemli ölçüde daha yüksektir. C=O çoklu bağının elektronları, özellikle de daha hareketli olan -elektronları, elektronegatif oksijen atomuna doğru kayar, bu da üzerinde kısmi bir negatif yükün ortaya çıkmasına neden olur. Karbonil karbon kısmi olarak elde edilir pozitif yük.

 Bu nedenle karbon, nükleofilik reaktifler tarafından saldırıya uğrar ve oksijen, H + dahil olmak üzere elektrofilik reaktifler tarafından saldırıya uğrar.

Aldehit ve keton molekülleri, hidrojen bağları oluşturabilen hidrojen atomlarından yoksundur. Bu nedenle kaynama noktaları ilgili alkollerinkinden daha düşüktür. Metanal (formaldehit) - gaz, aldehitler C2 -C5 ve ketonlar C3 -C4 - sıvılar, daha yüksek - katılar. Alt homologlar, su moleküllerinin hidrojen atomları ile karbonil oksijen atomları arasında hidrojen bağlarının oluşması nedeniyle suda çözünür. Hidrokarbon radikali arttıkça sudaki çözünürlük azalır.

Aldehit ve ketonların reaksiyon merkezleri

sp 2 -Karbonil grubunun melezleşmiş karbon atomu, aynı düzlemde bulunan üç σ bağı ve melezleşmemiş p yörüngesi nedeniyle oksijen atomuyla bir π bağı oluşturur. Karbon ve oksijen atomlarının elektronegatifliklerindeki farklılık nedeniyle aralarındaki π bağı oldukça polarizedir (Şekil 5.1). Sonuç olarak, karbonil grubunun karbon atomunda kısmi bir pozitif yük δ+ belirir ve oksijen atomunda kısmi bir negatif yük δ- belirir. Karbon atomu elektron bakımından eksik olduğundan nükleofilik saldırı için bir alan sağlar.

Elektronların elektronik etkinin aktarımını dikkate alarak aldehit ve keton moleküllerindeki elektron yoğunluğunun dağılımı.

Pirinç. 5.1. Karbonil grubunun elektronik yapısı

σ bağları boyunca karbonil grubunun eksik karbon atomu Şema 5.1'de sunulmaktadır.

Şema 5.1. Aldehit ve keton moleküllerindeki reaksiyon merkezleri

Aldehit ve keton moleküllerinde birkaç reaksiyon merkezi vardır:

Elektrofilik merkez (karbonil grubunun karbon atomu) nükleofilik saldırı olasılığını belirler;

Ana merkez - oksijen atomu - bir protonla saldırmayı mümkün kılar;

Hidrojen atomu zayıf proton hareketliliğine sahip olan ve özellikle güçlü bir baz tarafından saldırıya uğrayabilen bir CH asit merkezi.

Genel olarak aldehitler ve ketonlar yüksek tepkime.

TANIM

Aldehitler- karbonil bileşikleri sınıfına ait olan organik maddeler; fonksiyonel grup–CH = O, buna karbonil denir.

Genel formül doymuş aldehitler ve ketonlar C n H 2 n O. Aldehitlerin isimleri –al ekini içerir.

Aldehitlerin en basit temsilcileri formaldehit (formaldehit) -CH2 = O, asetaldehit (asetik aldehit) - CH3 -CH = O'dur. Siklik aldehitler vardır, örneğin sikloheksan-karbaldehit; aromatik aldehitler var önemsiz isimler– benzaldehit, vanilin.

Karbonil grubundaki karbon atomu sp2 hibridizasyonu halindedir ve 3σ bağı (iki C-H bağı ve bir C-O bağı) oluşturur. π bağı karbon ve oksijen atomlarının p elektronları tarafından oluşturulur. C=O çift bağı σ ve π bağlarının birleşimidir. Elektron yoğunluğu oksijen atomuna doğru kayar.

Aldehitler, karbon iskeletinin izomerizminin yanı sıra ketonlarla sınıflar arası izomerizm ile karakterize edilir:

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

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

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

Aldehitlerin kimyasal özellikleri

Aldehit moleküllerinin birkaç reaksiyon merkezi vardır: nükleofilik katılma reaksiyonlarına katılan bir elektrofilik merkez (karbonil karbon atomu); ana merkez yalnız bir oksijen atomudur elektron çiftleri; yoğunlaşma reaksiyonlarından sorumlu a-CH asit merkezi; C-H bağlantısı Oksidasyon reaksiyonlarında parçalanır.

1. İlave reaksiyonları:

- heme-diol oluşumu ile su

R-CH = O + H20 ↔ R-CH(OH)-OH;

- hemiasetal oluşumuna sahip alkoller

CH3-CH = O + C2H5OH ↔CH3-CH(OH)-0-C2H5;

— ditiyoasetallerin oluşumu ile tiyoller (asidik bir ortamda)

CH3-CH = O + C2H5SH ↔ CH3-CH(SC2H5) -SC2H5 + H20;

- sodyum a-hidroksisülfonatların oluşumuyla birlikte sodyum hidrosülfit

C2H5-CH = O + NaHSO3 ↔ C2H5-CH(OH)-S03Na;

- N-ikame edilmiş iminlerin (Schiff bazları) oluşumu ile aminler

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

- Hidrazonlar oluşturmak için hidrazinler

CH3-CH = O + 2 HN-NH2 ↔ CH3-CH = N-NH2 + H20;

- nitril oluşumu ile hidrosiyanik asit

CH3-CH = O + HCN ↔ CH3-CH(N)-OH;

- iyileşmek. Aldehitler hidrojenle reaksiyona girdiğinde birincil alkoller elde edilir:

R-CH = O + H2 → R-CH2-OH;

2. Oksidasyon

– “gümüş ayna” reaksiyonu – aldehitlerin oksidasyonu amonyak çözeltisi gümüş oksit

R-CH = O + Ag20 → R-CO-OH + 2Ag↓;

- aldehitlerin bakır (II) hidroksit ile oksidasyonu, bunun sonucunda kırmızı bir bakır (I) oksit çökeltisi oluşur.

CH3-CH = O + 2Cu(OH)2 → CH3-COOH + Cu20↓ + 2H20;

Bu reaksiyonlar aldehitlere verilen kalitatif reaksiyonlardır.

Aldehitlerin fiziksel özellikleri

İlk temsilci homolog seri aldehitler - formaldehit (formaldehit) - gaz halinde bir madde (n.s.), dallanmamış yapı ve bileşime sahip aldehitler C2-C12 - sıvılar, C13 ve daha uzun - katılar. Nasıl daha fazla atom karbon dallanmamış bir aldehitin parçasıdır, kaynama noktası ne kadar yüksek olursa. Artışla moleküler ağırlık aldehitlerin viskozitesi, yoğunluğu ve kırılma indeksi değerleri artar. Formaldehit ve asetaldehit suyla sınırsız miktarda karışabilir ancak hidrokarbon zincirinin büyümesiyle aldehitlerin bu yeteneği azalır. Düşük aldehitlerin keskin bir kokusu vardır.

Aldehitlerin hazırlanması

Aldehit elde etmenin ana yöntemleri:

- alkenlerin hidroformilasyonu. Bu reaksiyon, belirli metal karbonillerin varlığında bir alkene CO ve hidrojenin eklenmesini içerir. VIII grubuörneğin oktakarbonil dikobalt (Co2(CO)8) Reaksiyon 130 C'ye ısıtıldığında ve 300 atm basınçta gerçekleştirilir.

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

- alkinlerin hidrasyonu. Alkinlerin su ile etkileşimi cıva (II) tuzlarının varlığında ve asidik bir ortamda meydana gelir:

HC≡CH + H20 → CH3-CH = O;

- birincil alkollerin oksidasyonu (reaksiyon ısıtıldığında meydana gelir)

CH3-CH2-OH + CuO → CH3-CH = O + Cu + H20.

Aldehitlerin uygulanması

Aldehitler sentez için hammadde olarak yaygın şekilde kullanılır çeşitli ürünler. Böylece formaldehitten (büyük ölçekli üretim) çeşitli reçineler (fenol-formaldehit vb.) ve ilaçlar (ürotropin) elde edilir; asetaldehit - sentez için hammadde asetik asit, etanol, çeşitli piridin türevleri vb. Parfümeride içerik olarak birçok aldehit (bütirik, tarçın vb.) kullanılır.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2

Genel formüle sahip organik bileşikler sınıfı

burada R- hidrokarbon radikali(kalan); vücutta ara metabolik ürünlerdirler.

Aldehitlerin bireysel temsilcileri genellikle isimlerini oksidasyonları sırasında oluşan asitten alırlar (örneğin, asetik asit - asetaldehit). Radikalin türüne bağlı olarak doymuş, doymamış, aromatik, siklik aldehitler ve diğerleri ayırt edilir. Radikal bir alkol kalıntısı ise, karboksilik asit ve benzeri, aldehitlerin ve karşılık gelen R gruplarının doğasında bulunan kimyasal özelliklere sahip olan aldehit alkoller, aldehit asitler ve karışık işlevlere sahip diğer bileşikler oluşturulur. Aldehit grubunun hidrojeni bir hidrokarbon radikaliyle değiştirildiğinde, aldehitlere benzer birçok reaksiyon veren ketonlar elde edilir (bkz.). En basit aldehitlerden biri, bazen dehidrojenasyonla elde edilen asetik veya asetaldehit CH3 - CHO'dur. etil alkol aşırı ısıtılmış bakır.

M. G. Kucherov tarafından keşfedilen, bir katalizör varlığında bunlara su ekleyerek asetilen serisinin hidrokarbonlarından aldehit üretmenin yaygın bir yöntemi:

Bu reaksiyon asetik asitin sentetik üretiminde kullanılır. Aromatik aldehitler genellikle asılı bir metil grubuna sahip aromatik hidrokarbonların oksidasyonu ile hazırlanır:

veya HCl ve bir katalizör varlığında karbon monoksitin karşılık gelen hidrokarbonlar üzerindeki etkisi ile.

Aldehitlerin özellikleri ve kimyasal özellikleri esas olarak aldehit grubunun özellikleri ve dönüşümleri ile ilişkilidir. Bu nedenle aldehitlerin en basiti formik veya formaldehittir.

hidrojene bağlı aldehit grubu bir gazdır; düşük aldehitler (örneğin asetaldehit) keskin kokulu sıvılardır; Daha yüksek aldehitler suda çözünmeyen katılardır.

Bir karbonil grubunun ve hareketli bir hidrojen atomunun varlığı nedeniyle aldehitler en reaktif organik bileşikler arasındadır. Aldehitlerin çok yönlü reaksiyonlarının çoğu, bir karbonil grubunun katılımıyla karakterize edilir. Bunlar arasında oksidasyon reaksiyonları, oksijenin eklenmesi ve diğer atomlar ve radikallerle değiştirilmesi yer alır.

Aldehitler kolaylıkla polimerize olur ve yoğunlaşır (bkz. Aldol yoğunlaşması); Aldehitler alkaliler veya asitlerle muamele edildiğinde aldoller elde edilir, örneğin:

Su elimine edildiğinde aldol krotonaldehite dönüşür

daha fazla molekül ekleme yeteneğine sahip (polimerizasyon yoluyla). Yoğuşma aşınması sonucu elde edilen polimerler yaygın isim aldol reçineleri.

Biyolojik substratları incelerken (kan, idrar vb.) olumlu etki aldehit grubunun oksidasyonuna dayanan reaksiyonlar, indirgeyici maddelerin toplamı ile verilir. Bu nedenle bu reaksiyonlar her ne kadar amaçla kullanılsa da nicelik belirleme Hagedorn-Jensen'in yanı sıra Nylander, Gaines, Benedict ve diğerlerine göre şeker (glikoz) ancak spesifik olarak kabul edilemez.

Aldehitler önemli bir rol oynar biyolojik süreçlerözellikle biyojen aminler, amin oksidaz enzimlerinin varlığında aldehitlere dönüştürülür, ardından bunların oksidasyonu yağ asitlerine dönüşür.

Daha yüksek yağ asitlerinin radikal aldehitleri, plazmalojen moleküllerinin bir parçasıdır (bkz.). Bitki organizmaları fotosentez sırasında karbonu asimile etmek için formik aldehit kullanır. Bitkiler tarafından üretilen uçucu yağlar esas olarak siklik doymamış aldehitlerden oluşur. (anason, tarçın, vanilin ve diğerleri).

Alkolik fermantasyon sırasında, maya karboksilaz enziminin etkisi altında, piruvik asitin dekarboksilasyonu oluşumu ile meydana gelir. asetaldehit indirgenerek etil alkole dönüştürülür.

Aldehitler birçok organik bileşiğin sentezinde yaygın olarak kullanılmaktadır. İÇİNDE tıbbi uygulama Her iki aldehit de doğrudan kullanılır (bkz. Formalin, Paraldehit, Sitral) ve aldehitlerden elde edilen sentetik türevler, örneğin metenamin (bkz. Heksametilentetramin), kloral hidrat (bkz.) ve diğerleri.

Mesleki bir tehlike olarak aldehitler

Adehidler yaygın olarak kullanılmaktadır. endüstriyel üretim sentetik reçineler ve plastikler, vanilya boyası ve tekstil endüstrileri Gıda endüstrisi ve parfümler. Formaldehit esas olarak plastik ve suni reçinelerin üretiminde, deri ve kürk endüstrisinde vb. kullanılır; akrolein - yağların t° 170°'ye kadar ısıtıldığı tüm üretim süreçlerinde (dökümhaneler - yağa tutturulmuş çubukların kurutulması, elektrik endüstrisi, yağ fabrikaları ve domuz yağı üretimi vb.). Daha fazla ayrıntı için bireysel aldehitlere ayrılmış makalelere bakın.

Tüm aldehitler, özellikle düşük olanlar, belirgin bir toksik etkiye sahiptir.

Aldehitler gözlerin ve üst kısımdaki mukoza zarlarını tahriş eder. solunum sistemi. Genel toksik etkilerinin doğası gereği aldehitler ilaçtır, ancak narkotik etkileri tahriş edici olandan önemli ölçüde daha düşüktür. Zehirlenmenin ciddiyet derecesi, etkili konsantrasyonun büyüklüğü ile birlikte radikalin doğasına ve bunun sonucunda meydana gelen değişime göre belirlenir. fiziksel ve kimyasal özellikler aldehitler: düşük aldehitler (yüksek oranda çözünür ve oldukça uçucu maddeler), üst solunum organları üzerinde keskin bir tahriş edici etkiye ve nispeten daha az belirgin bir narkotik etkiye sahiptir; radikalin hidrokarbon zincirinin uzunluğu arttıkça aldehitlerin çözünürlüğü ve uçuculuğu azalır, bunun sonucunda tahriş edici etki azalır ve narkotik etki artmaz; Doymamış aldehitlerin tahriş edici etkisi doymuş aldehitlerinkinden daha güçlüdür.

Aldehitlerin toksik etkisinin mekanizması, doku proteinleri ile etkileşime girdiğinde birincil tahriş edici etkiye, merkezi sinir sisteminin refleks reaksiyonlarına neden olan karbonil aldehit grubunun yüksek reaktivitesi ile ilişkilidir. gergin sistem distrofik değişiklikler iç organlar ve benzeri. Ayrıca aldehitler vücuda girdiğinde çeşitli biyokimyasal dönüşümlere uğrar; bu durumda vücut üzerinde toksik etkiye sahip olan aldehitlerin kendileri değil, dönüşümlerinin ürünleridir. Aldehitler yavaşça vücuttan atılır ve birikebilir; bu, ana belirtileri öncelikle solunum sistemindeki patolojik değişiklikler şeklinde gözlenen kronik zehirlenmenin gelişimini açıklar.

Aldehit zehirlenmesinde ilk yardım. Kurbanı yanına getir Temiz hava. Gözleri %2 alkali solüsyonla yıkayın. Alkali ve yağ inhalasyonları. Asfiksi durumunda oksijen soluyun. Endikasyonlara göre, kalp aktivitesini ve solunumu uyaran ilaçlar, sakinleştiriciler (bromürler, kediotu). Ağrılı bir öksürük için - hardal sıvaları, bardaklar, kodein preparatları. Ağız yoluyla zehirlenme durumunda - mide yıkama, ağızdan% 3 sodyum bikarbonat çözeltisi, çiğ yumurta, protein suyu, süt, tuzlu laksatifler. Cilt ile teması halinde su veya %5 amonyak ile yıkayın.

Ayrıca bireysel aldehitlerle ilgili makalelere bakın.

Önleme

Üretim süreçlerinin mühürlenmesi ve otomasyonu. Binaların havalandırılması (bkz. Havalandırma). Kullanım bireysel araçlar koruma, örneğin “A” sınıfı filtreli gaz maskesi (bkz. Gaz maskeleri), iş kıyafeti (bkz. Giyim) vb.

Atmosferde izin verilen maksimum konsantrasyonlar üretim tesisleri: akrolein için - 0,7 mg/m3, asetaldehit, bütiral ve propon aldehitler için - 5 mg/m3, formaldehit ve kroton A için - 0,5 mg/m3.

Aldehitlerin belirlenmesi. Tüm aldehitler, asidik sodyum sülfatla bağlanarak bisülfit yöntemiyle veya fuksülfüröz asitle kolorimetrik olarak toplam olarak belirlenir. Bir polarografik yöntem (Petrova-Yakovtsevskaya) ve bir spektrofotometrik yöntem (Weksler) geliştirilmiştir.

Kaynakça

Bauer K. G. Organik bileşiklerin analizi, çev. German, M., 1953'ten; Nesmeyanov A. N. ve Nesmeyanov N. A. Başlangıçlar organik Kimya, kitap 1-2, M., 1969-1970.

Mesleki tehlikeler- Amirkhanova G.F. ve Latypova Z.V. Rezervuar suyunda izin verilen maksimum asetaldehit konsantrasyonunun deneysel gerekçesi: Prom. kirli rezervuarlar, ed. S. N. Cherkinsky, V. 9, s. 137, M., 1969, kaynakça; Bykhovskaya M.S., Ginzburg S.L. ve Khalizova O.D. Havadaki zararlı maddeleri belirleme yöntemleri, s. 481, M., 1966; Wang Wen-yan, Aldehitlerin toksikolojisine ilişkin materyaller kalın satır, kitapta: Toksikol ile ilgili materyaller. Üretimde kullanılan maddeler. plastik kütle ve sentetik kauçuklar, ed. N.V. Lazarev ve I.D. 42, L., 1957, kaynakça; Zararlı maddeler endüstride, ed. N.V. Lazareva, cilt 1, s. 375, L., 1971, kaynakça; Gurvits S.S. ve Sergeeva T.I. Türev polarografi yöntemini kullanarak endüstriyel tesislerin havasındaki küçük miktarlarda aldehitlerin belirlenmesi, Gig. emek ve prof. zabolev., No. 9, s. 44, 1960; Trofimov L.V. Kroton ve bütiraldehitlerin karşılaştırmalı toksik etkileri, age, No. 9, s. 34, 1962, kaynakça; Tsai L. M. Vücuttaki asetaldehitin dönüşümleri konusunda, age, No. 12, s. 33, 1962, kaynakça; Dokuz S.N.a. Ö. Glisid aldehitin toksisitesi üzerine çalışmalar, Arch, çevre. Hlth, v. 2, s. 23, 1961, kaynakça; Jung F.u. Onnen K. Bindung und Wirkungen des Formaldehyds an Erythrocyten, Naunyn-Schmiedeberg's. Pharmak., Bd 224, S. 179, 1955; Nova H. a. Touraine R. G. Asthme au formol, Arch. t. 293, 1957; Düşük alifatik aldehitlerin sözlükolojik araştırması, Actapharmacol., v. 299, 1950, bibliogr.

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

Oksijen içeren organik bileşikler arasında büyük bir değer yapı ve ortaya çıkan özellikler açısından benzerlikleri açısından her zaman birlikte incelenen iki tam madde sınıfına sahiptir. Bunlar aldehitler ve ketonlardır. Pek çok şeyin altında yatan bu moleküllerdir. kimyasal sentezler ve yapıları araştırmaya konu olacak kadar ilgi çekicidir. Bu bileşik sınıflarının neler olduğuna daha yakından bakalım.

Aldehitler ve ketonlar: genel özellikler

Kimyasal açıdan aldehit sınıfı şunları içermelidir: organik moleküller Karbonil adı verilen -SON fonksiyonel grubunun bir parçası olarak oksijen içerir. Bu durumda genel formül şu şekilde görünecektir: R-COH. Doğaları gereği bunlar hem sınırlayıcı hem de sınırlayıcı olmayan bileşikler olabilir. Ayrıca aralarında alifatik olanların yanı sıra aromatik temsilciler de var. Radikal zincirdeki karbon atomlarının sayısı, bir taneden (formaldehit veya metanal) birkaç düzineye kadar oldukça geniş bir aralıkta değişir.

Ketonlar ayrıca bir karbonil grubu -CO içerir, ancak bir hidrojen katyonuna değil, zincirde bulunandan farklı veya aynı olan başka bir radikale bağlanır. Genel formül şuna benzer: R-CO-R, . Bu bileşimdeki fonksiyonel bir grubun varlığında aldehitlerin ve ketonların benzer olduğu açıktır.

Ketonlar ayrıca doymuş ve doymamış olabilir ve sergilenen özellikler yakından ilişkili bir sınıfın özelliklerine benzer. Moleküllerin bileşimini göstermek ve yansıtmak için birkaç örnek verilebilir. kabul edilen notasyonlar söz konusu maddelerin formülleri.

1. Aldehitler: metanal - HCOH, bütanal - CH3-CH2-CH2-CH, fenilasetik - C6H5-CH2-CH.
2. Ketonlar: aseton veya dimetil keton - CH3-CO-CH3, metil etil keton - CH3-CO-C2H5 ve diğerleri.

Açıkçası, bu bileşiklerin adı iki şekilde oluşturulmuştur:

• bileşimde yer alan radikallere ve -al (aldehitler için) ve -on (ketonlar için) sınıf ekine göre rasyonel isimlendirmeye göre;
• önemsiz, tarihsel olarak kurulmuş.

Eğer getirirsen Genel formül her iki madde sınıfı için de birbirlerinin izomerleri oldukları anlaşılacaktır: C n H 2n O. Kendileri aşağıdaki izomerizm türleri ile karakterize edilir:

Her iki sınıfın temsilcileri arasında ayrım yapmak için çoğu aldehitin tanımlanmasına izin veren niteliksel reaksiyonlar kullanılır. Bu maddelerin kimyasal aktivitesi, bir hidrojen katyonunun varlığından dolayı biraz daha yüksek olduğundan.

Molekül yapısı

Aldehitlerin ve ketonların uzayda nasıl göründüğüne bakalım. Moleküllerinin yapısı birkaç noktada yansıtılabilir.

1. Doğrudan fonksiyonel gruba dahil edilen karbon atomu, molekülün bir kısmının düz bir uzaysal şekle sahip olmasını sağlayan sp2 hibridizasyonuna sahiptir.
2. Bu durumda C=O bağının polaritesi kuvvetlidir. Daha elektronegatif olan oksijen, yoğunluğun büyük kısmını alır ve kısmen negatif yükü kendi üzerinde yoğunlaştırır.
3. Aldehitlerde O-H bağlantısı aynı zamanda oldukça polarizedir, bu da hidrojen atomunu hareketli kılar.

Sonuç olarak, böyle bir molekül yapısının söz konusu bileşiklerin hem oksitlenmesine hem de indirgenmesine izin verdiği ortaya çıktı. Yeniden dağıtılmış elektron yoğunluğuna sahip bir aldehit ve bir ketonun formülü, bu maddelerin katıldığı reaksiyonların ürünlerini tahmin etmeyi mümkün kılar.

Keşif ve çalışmanın tarihi

Birçok organik bileşik gibi, insanlar da aldehitleri ve ketonları izole etmeyi ve incelemeyi ancak 19. yüzyılda, vitalist görüşlerin tamamen çöktüğü ve bu bileşiklerin sentetik olarak oluşturulabileceğinin netleştiği zaman başardılar. yapay olarak canlıların katılımı olmadan.

Ancak 1661 yılında R. Boyle, kalsiyum asetatı ısıya maruz bıraktığında aseton (dimetil keton) elde etmeyi başardı. Ancak bu maddeyi ayrıntılı olarak inceleyin ve adlandırın, belirleyin sistematik konum diğerlerinin yanı sıra başarısız oldu. Williamson ancak 1852'de bu konuyu tamamlayabildi ve ardından karbonil bileşikleri hakkındaki bilgilerin ayrıntılı gelişimi ve birikiminin tarihi başladı.

Fiziki ozellikleri

Ne olduğunu düşünelim fiziki ozellikleri aldehitler ve ketonlar. İlk olanlardan başlayalım.

1. Metanalın toplanma halindeki ilk temsilcisi bir gazdır, sonraki on bir tanesi sıvıdır, 12'den fazla karbon atomu normal yapıdaki katı aldehitlerin parçasıdır.
2. Kaynama noktası: C atomlarının sayısına bağlıdır; ne kadar çok varsa o kadar yüksektir. Bu durumda zincir ne kadar dallanırsa sıcaklık düşer.
3. Sıvı aldehitler için viskozite, yoğunluk ve kırılma indeksleri aynı zamanda atom sayısına da bağlıdır. Ne kadar çok olursa, o kadar yüksek olurlar.
4. Gaz halindeki ve sıvı aldehitler suda çok iyi çözünür, ancak katı olanlar bunu pratikte yapamaz.
5. Temsilcilerin kokusu çok hoş, genellikle çiçek, parfüm ve meyve aromaları. Yalnızca karbon atomu sayısı 1-5 olan aldehitler güçlü ve hoş olmayan kokulu sıvılardır.

Ketonların özelliklerini belirtirsek ana olanları da vurgulayabiliriz.

1. Toplu haller: alt temsilciler sıvılardır, daha büyük olanlar ise katı bileşiklerdir.
2. Koku, tüm temsilcilerde keskin ve nahoştur.
3. Sudaki çözünürlük düşük olanlar için iyidir ve organik çözücüler için hepsi için mükemmeldir.
4. Uçucu maddeler, bu gösterge asit ve alkollerinkini aşıyor.
5. Kaynama ve erime noktaları molekülün yapısına bağlıdır ve zincirdeki karbon atomlarının sayısına bağlı olarak büyük ölçüde değişir.

Bunlar, fiziksel olanlar grubuna ait olan, söz konusu bileşiklerin ana özellikleridir.

Kimyasal özellikler

En önemlisi aldehit ve ketonların hangi maddelerle reaksiyona girdiği ve bu bileşiklerin kimyasal özellikleridir. Bu nedenle bunları mutlaka dikkate alacağız. İlk önce aldehitlerle ilgilenelim.

1. Karşılık gelen karboksilik asitlere oksidasyon. Genel form reaksiyon denklemi: R-COH + [O] = R-COOH. Aromatik temsilciler bu tür etkileşimlere daha kolay girerler; aynı zamanda önemli olan esterleri de oluşturabilirler. endüstriyel değer. Aşağıdaki oksitleyici maddeler kullanılır: oksijen, Tollens reaktifi, bakır (II) hidroksit ve diğerleri.
2. Aldehitler doymuş monohidrik alkollere dönüşürken güçlü indirgeyici maddeler olarak kendilerini gösterirler.
3. Asetaller ve hemiasetaller oluşturmak için alkollerle etkileşim.
4. Özel reaksiyonlar polikondensasyondur. Bunun sonucunda kimya endüstrisi için önemli olan fenol-formaldehit reçineleri oluşur.
5. Aşağıdaki reaktiflerle birkaç spesifik reaksiyon:

• hidroalkolik alkali;
• Grignard reaktifi;
• hidrosülfitler ve diğerleri.

Niteliksel tepki bu sınıf maddelerin “gümüş ayna” reaksiyonudur. Sonuç olarak metalik indirgenmiş gümüş ve karşılık gelen karboksilik asit oluşur. Gümüş oksit veya Tollins reaktifinin amonyak çözeltisini gerektirir.

Ketonların kimyasal özellikleri

Alkoller, aldehitler ve ketonlar, hepsi oksijen içerdiğinden benzer özelliklere sahip bileşiklerdir. Bununla birlikte, zaten oksidasyon aşamasında, alkollerin en aktif ve en kolay etkilenen bileşikler olduğu ortaya çıkıyor. Ketonlar oksitlenmesi en zor olanlardır.

1. Oksidatif özellikler. Bunun sonucunda ikincil alkoller oluşur.
2. Hidrojenasyon aynı zamanda yukarıda bahsedilen ürünlere de yol açar.
3. Keto-enol tautomerizmi, ketonların beta formunu almasına yönelik özel bir özelliktir.
4. Beta-keto alkollerin oluşumu ile aldol yoğunlaşma reaksiyonları.
5. Ketonlar ayrıca aşağıdakilerle de etkileşime girebilir:

• amonyak;
• hidrosiyanik asit;
• hidrosülfitler;
• hidrazin;
• ortosilik asit.

Açıkçası, bu tür etkileşimlerin tepkileri çok karmaşıktır, özellikle spesifik olanlar. Bunlar aldehitlerin ve ketonların sergilediği tüm temel özelliklerdir. Kimyasal özellikler birçok sentezin temelini oluşturur önemli bağlantılar. Bu nedenle endüstriyel proseslerde moleküllerin doğasını ve etkileşimler sırasındaki karakterlerini bilmek son derece gereklidir.

Aldehit ve ketonların katılma reaksiyonları

Bu reaksiyonları zaten incelemiştik ancak onlara böyle bir isim vermemiştik. Karbonil grubunun aktivite sergilediği tüm etkileşimler, ekleme olarak sınıflandırılabilir. Daha doğrusu hareketli bir hidrojen atomu. Bu yüzden bu konu Daha iyi reaktiviteleri nedeniyle aldehitler tercih edilir.

Nükleofilik sübstitüsyon yoluyla aldehitlerin ve ketonların reaksiyonları hangi maddelerle mümkündür? Bu:

1. Hidrosiyanik asit, amino asitlerin sentezi için başlangıç ​​​​materyali olan siyanohidrinleri üretir.
2. Amonyak, aminler.
3. Alkoller.
4. Su.
5. Sodyum hidrojen sülfat.
6. Grignard reaktifi.
7. Tiyoller ve diğerleri.

Bu reaksiyonlar endüstriyel öneme sahiptir çünkü ürünler farklı bölgeler insanların yaşam aktiviteleri.

Elde etme yöntemleri

Aldehitlerin ve ketonların sentezlendiği birkaç ana yöntem vardır. Laboratuvar ve endüstride üretim şu şekillerde ifade edilebilir.

1. Laboratuvarlarda da dahil olmak üzere en yaygın yöntem, karşılık gelen alkollerin oksidasyonudur: birincilden aldehitlere, ikincil olarak ketonlara. Aşağıdakiler oksitleyici madde görevi görebilir: kromatlar, bakır iyonları, potasyum permanganat. Reaksiyonun genel formu: R-OH + Cu (KMnO4) = R-COH.
2. Endüstride, alkenlerin oksidasyonuna (oksosentez) dayanan bir yöntem sıklıkla kullanılır. Ana ajan, CO2 + H2 karışımı olan sentez gazıdır. Sonuç, zincirde bir karbonun daha bulunduğu bir aldehittir. R=R-R + C02 + H2 = R-R-R-COH.
3. Alkenlerin ozonla oksidasyonu - ozon ayrışımı. Sonuç aynı zamanda karışımda bir aldehitin yanı sıra bir keton olduğunu da gösteriyor. Ürünler zihinsel olarak oksijeni uzaklaştırılarak birleştirilirse hangi orijinal alkenin alındığı netleşecektir.
4. Kucherov reaksiyonu - alkinlerin hidrasyonu. Zorunlu bir madde cıva tuzlarıdır. Biri endüstriyel yöntemler aldehit ve ketonların sentezi. R≡R-R + Hg 2+ + H20 = R-R-COH.
5. Dihalojenlenmiş hidrokarbonların hidrolizi.
6. İndirgenmeler: karboksilik asitler, amidler, nitriller, asit klorürler, esterler. Sonuç olarak hem aldehit hem de keton oluşur.
7. Karboksilik asit karışımlarının metal oksitler formundaki katalizörler üzerinde pirolizi. Karışım buharlı olmalıdır. İşin özü, karbondioksit ve su molekülleri arasındaki bölünmedir. Sonuç olarak bir aldehit veya keton oluşur.

Aromatik aldehitler ve ketonlar, bu bileşiklerin aromatik bir radikale (örneğin fenil) sahip olması nedeniyle başka yöntemlerle hazırlanır.

1. Friedel-Crafts'a göre: başlangıç ​​reaktiflerinde aromatik hidrokarbon ve dihalojenlenmiş bir keton. Katalizör - ALCL 3. Sonuç olarak aromatik bir aldehit veya keton oluşur. İşlemin bir diğer adı da asilasyondur.
2. Çeşitli ajanların etkisiyle tolüenin oksidasyonu.
3. Aromatik karboksilik asitlerin indirgenmesi.

Doğal olarak endüstri, hammaddenin mümkün olduğu kadar ucuz olduğu ve katalizörlerin daha az toksik olduğu yöntemleri kullanmaya çalışıyor. Aldehitlerin sentezi için bu, alkenlerin oksijenle oksidasyonudur.

Endüstriyel Uygulamalar ve Önemi

Aldehitlerin ve ketonların kullanımı aşağıdaki gibi endüstrilerde gerçekleştirilir:

• farmasötikler;
• kimyasal sentez;
• ilaç;
• parfüm alanı;
• Gıda endüstrisi;
• boya ve vernik üretimi;
• plastik, kumaş vb. sentezi

Birden fazla alanı tanımlamak mümkündür, çünkü yılda yaklaşık 6 milyon ton formaldehit tek başına sentezlenmektedir! % 40'lık çözeltisine formalin adı verilir ve anatomik nesnelerin saklanması için kullanılır. Üretime geçiyor ilaçlar, antiseptikler ve polimerler.

Asetaldehit veya etanal da seri üretilen bir üründür. Dünyadaki yıllık tüketim miktarı yaklaşık 4 milyon ton olup, önemli ürünlerin oluştuğu birçok kimyasal sentezin temelini oluşturur. Örneğin:

• asetik asit ve anhidriti;
• selüloz asetat;
• ilaçlar;
• bütadien - kauçuğun temeli;
• asetat lifi.

Aromatik aldehitler ve ketonlar bileşen hem yiyecek hem de parfüm olmak üzere birçok tatlandırıcı. Çoğunun çok hoş çiçek, narenciye, bitkisel aromaları var. Bu, bunların temelinde üretim yapılmasını mümkün kılar:

• çeşitli türde oda spreyleri;
• tuvalet ve parfüm suları;
• çeşitli temizlik ürünleri ve deterjanlar.

Bunlardan bazıları tüketime onaylanmış aromatik gıda katkı maddeleridir. Esansiyel yağlar, meyveler ve reçinelerdeki doğal içerikleri bu tür bir kullanımın mümkün olduğunu kanıtlıyor.

Bireysel temsilciler

Sitral gibi bir aldehit, yüksek viskoziteye ve güçlü limon aromasına sahip bir sıvıdır. Doğada ikincisinin uçucu yağlarında bulunur. Ayrıca okaliptüs, sorgum, kebap içerir.

Uygulama alanları iyi bilinmektedir:

• pediatri - kafa içi basıncında azalma;
• normalleştirme tansiyon yetişkinlerde;
• görme organları için bir ilacın bileşeni;
• birçok kokulu maddenin ayrılmaz bir parçası;
• antiinflamatuar ve antiseptik;
• retinol sentezi için hammaddeler;
• gıda amaçlı tatlandırıcı.

İlk özellik grubu ekleme reaksiyonlarıdır. Karbon ve oksijen arasındaki karbonil grubunda çift ​​bağ Hatırlayacağınız gibi bu bir sigma bağı ve bir pi bağından oluşuyor. Ayrıca reaksiyonlarda pi bağı kırılır ve biri karbonla, diğeri oksijenle olmak üzere iki sigma bağı oluşur. Kısmi bir pozitif yük karbon üzerinde yoğunlaşır ve kısmi bir negatif yük oksijen üzerinde yoğunlaşır. Bu nedenle, negatif yüklü bir reaktif parçacığı, bir anyon, karbona bağlanır ve molekülün pozitif yüklü bir kısmı oksijene bağlanır.

Birinciözellik hidrojenasyonu, hidrojen eklenmesi.

Reaksiyon ısıtıldığında meydana gelir. Zaten bildiğiniz hidrojenasyon katalizörü kullanılıyor: nikel. Birincil alkoller aldehitlerden, ikincil alkoller ise ketonlardan elde edilir.

İkincil alkollerde hidrokso grubu ikincil bir karbon atomuna bağlanır.

Saniyeözellik hidrasyonu, su ilavesi. Bu reaksiyon yalnızca formaldehit ve asetaldehit için mümkündür. Ketonlar suyla hiç reaksiyona girmez.

Tüm ekleme reaksiyonları, artı eksiye ve eksi artıya gidecek şekilde ilerler.

Alkollerle ilgili videodan hatırlayacağınız üzere bir atom üzerinde iki hidrokso grubunun bulunması neredeyse imkansız bir durumdur; bu tür maddeler son derece kararsızdır. Yani bu iki spesifik durum (formaldehit hidratı ve asetaldehit) sadece çözelti halinde mevcut olmalarına rağmen mümkündür.

Reaksiyonların kendilerini bilmek gerekli değildir. Büyük olasılıkla, sınavdaki soru bir gerçeğin ifadesi gibi gelebilir, örneğin maddeler suyla reaksiyona girer ve listelenir. Bunlar arasında liste metanal veya etanal içerebilir.

Üçüncü Hidrosiyanik asitin özellik eklenmesi.

Tekrar artı eksiye, eksi artıya gider. Ortaya çıkan maddelere hidroksinitriller denir. Tekrar ediyorum, reaksiyonun kendisi nadirdir ancak bilinmeye değer bir özelliktir.

Dördüncü alkollerin özellik eklenmesi.

Burada da yine reaksiyon denklemini ezberlemenize gerek yok, sadece böyle bir etkileşimin mümkün olduğunu anlamanız yeterli.

Bir karbonil grubuna artı eksiye ve eksi artıya ekleme reaksiyonlarında olağan olduğu gibi.

Beşinci sodyum hidrosülfit ile özellik reaksiyonu.

Ve yine, reaksiyon oldukça karmaşıktır, bunu öğrenmeniz pek mümkün değildir, ancak bu, aldehitlere verilen niteliksel reaksiyonlardan biridir, çünkü ortaya çıkan sodyum tuzu çöker. Yani aslında aldehitlerin sodyum hidrosülfit ile reaksiyona girdiğini bilmelisiniz, bu yeterli olacaktır.

Bu, ilk tepki grubuyla sona eriyor. İkinci grup ise polimerizasyon ve polikondenzasyon reaksiyonlarıdır.

2. Aldehitlerin polimerizasyonu ve polikondensasyonu

Polimerizasyona aşinasınız: polietilen, bütadien ve izopren kauçuklar, polivinil klorür - bunlar birçok molekülün (monomerin) tek bir büyük, tek polimer zincirinde birleştirilmesinin ürünleridir. Yani tek ürün elde edilir. Polikondensasyon sırasında da aynı şey olur, ancak polimere ek olarak su gibi düşük moleküler ağırlıklı ürünler de elde edilir. Yani iki ürün elde edilir.

Bu yüzden, altıncıözellik polimerizasyonu. Ketonlar bu reaksiyonlara girmez; yalnızca formaldehitin polimerizasyonu endüstriyel öneme sahiptir.

Pi bağı kırılır ve komşu monomerlerle iki sigma bağı oluşur. Sonuç, paraform olarak da adlandırılan poliformaldehittir. Büyük olasılıkla sınav sorusu şu şekilde gelebilir: maddeler polimerizasyon reaksiyonlarına girer. Formaldehit içerebilecek maddelerin bir listesi de var.

Yedinci özellik polikondensasyondur. Bir kez daha: polikondansasyon sırasında polimere ek olarak düşük molekül ağırlıklı bir bileşik de, örneğin su elde edilir. Formaldehit fenol ile bu şekilde reaksiyona girer. Açıklık sağlamak için önce denklemi iki fenol molekülüyle yazıyoruz.

Sonuç olarak böyle bir dimer oluşur ve bir su molekülü ayrılır. Şimdi reaksiyon denklemini genel formda yazalım.

Polikondensasyon ürünü fenol-formaldehit reçinesidir. Yapıştırıcılardan verniklere, plastiklerden sunta bileşenlerine kadar geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.

Şimdi üçüncü özellik grubu oksidasyon reaksiyonlarıdır.

3. Aldehitlerin ve ketonların oksidasyonu

Sekizinci reaksiyon genel liste dır-dir niteliksel reaksiyon aldehit grubunun gümüş oksit amonyak çözeltisi ile oksidasyonu üzerine. “Gümüş ayna” reaksiyonu. Hemen söyleyeyim ki bu reaksiyona ketonlar girmiyor, sadece aldehitler giriyor.

Aldehit grubu bir karboksil grubuna oksitlenir, asit grubu ancak bir baz olan amonyak varlığında hemen bir nötrleştirme reaksiyonu meydana gelir ve amonyum asetat tuzu elde edilir. Gümüş çökerek test tüpünün içini kaplar ve ayna yüzeyi. Bu tepki Birleşik Devlet Sınavında her zaman ortaya çıkar.

Bu arada, aynı reaksiyon, aldehit grubuna sahip diğer maddeler, örneğin formik asit ve tuzları ve glikoz için de nitelikseldir.

Dokuzuncu Reaksiyon aynı zamanda taze çökeltilmiş bakır hidroksit iki ile aldehit grubunun oksidasyonuna göre de nitelikseldir. Burada ketonların bu reaksiyona girmediğini de belirteceğim.

Görsel olarak, önce sarı bir çökeltinin oluşumu gözlenecek, daha sonra kırmızıya dönecektir. Bazı ders kitaplarında ilk önce bakır hidroksitin tek başına oluştuğu bilgisi vardır. sarı Daha sonra tek başına kırmızı bakır okside ve suya ayrışır. Yani bu doğru değil; en son verilere göre, çökeltme işlemi sırasında bakır oksit parçacıklarının boyutu değişiyor ve sonuçta kırmızı renkli boyutlara ulaşıyor. Aldehit karşılık gelen karboksilik asite oksitlenir. Tepki, Birleşik Devlet Sınavında çok sık meydana gelir.

Onuncu reaksiyon: aldehitlerin ısıtıldığında asitleştirilmiş bir potasyum permanganat çözeltisi ile oksidasyonu.

Çözeltinin rengi bozulur. Aldehit grubu bir karboksil grubuna oksitlenir, yani aldehit karşılık gelen aside oksitlenir. Ketonlar için bu reaksiyonun pratik bir anlamı yoktur, çünkü molekül yok edilir ve sonuç bir ürün karışımı olur.

Formik aldehitin, formaldehitin oksitlendiğine dikkat etmek önemlidir. karbon dioksitçünkü buna karşılık geliyor formik asit kendisi güçlü oksitleyici maddelere karşı dayanıklı değildir.

Sonuç olarak karbon, oksidasyon durumu 0'dan oksidasyon durumu +4'e geçer. Metanolün kural olarak bu koşullar altında maksimum CO2'ye oksitlendiğini ve hem aldehit hem de asit aşamasını atladığını hatırlatmama izin verin. Bu özelliğin unutulmaması gerekiyor.

Onbirinci reaksiyon yanması, tam oksidasyon. Hem aldehitler hem de ketonlar yanarak karbondioksit ve suya dönüşür.

Reaksiyon denklemini genel formda yazalım.

Kütlenin korunumu kanununa göre sağdaki atom sayısı kadar solda da atom bulunması gerekir. Çünkü içinde kimyasal reaksiyonlar atomlar kaybolmaz, ancak aralarındaki bağların sırası basitçe değişir. Dolayısıyla, molekül bir karbon atomu içerdiğinden, bir karbonil bileşiğinin molekülünde ne kadar karbon atomu varsa o kadar çok karbon dioksit molekülü olacaktır. Yani n CO2 molekülü. Hidrojen atomlarından iki kat daha az su molekülü, yani 2n/2, yani sadece n olacaktır.

Solda ve sağda aynı sayıda oksijen atomu vardır. Sağda 2n karbondioksit var, çünkü her molekülde iki oksijen atomu artı n su var, yani toplam 3n. Sol tarafta aynı sayıda 3n oksijen atomu vardır, ancak atomlardan biri aldehit molekülündedir, bu da onun çıkarılması gerektiği anlamına gelir. toplam sayısı başına atom sayısını elde etmek için moleküler oksijen. 3n-1 atomunun moleküler oksijen içerdiği ortaya çıktı, bu da 2 kat daha az molekül olduğu anlamına geliyor, çünkü bir molekül 2 atom içeriyor. Yani (3n-1)/2 oksijen molekülüdür.

Böylece karbonil bileşiklerinin yanması için genel formda bir denklem derledik.

Ve sonunda onikinci Alfa karbon atomunda ikame reaksiyonları halojenasyonuyla ilgili özellik. Bir kez daha aldehit molekülünün yapısına dönelim. Oksijen elektron yoğunluğunu kendi üzerine çekerek karbon üzerinde kısmi bir pozitif yük oluşturur. Metil grubu, elektronları bir sigma bağları zinciri yoluyla hidrojenden hidrojene doğru değiştirerek bu pozitif yükü telafi etmeye çalışır. Karbon-hidrojen bağı daha polar hale gelir ve hidrojen, bir reaktif tarafından saldırıya uğradığında daha kolay kırılır. Bu etki, hidrokarbon radikalinin uzunluğuna bakılmaksızın yalnızca alfa karbon atomu, yani aldehit grubunun yanındaki atom için gözlenir.

Bu şekilde örneğin 2-kloroasetaldehit elde etmek mümkündür. Hidrojen atomlarının trikloroetanale daha fazla ikame edilmesi mümkündür.