Вы уже зна­е­те, что при окис­ле­нии спир­тов могут быть по­лу­че­ны аль­де­ги­ды или ке­то­ны. Свой­ства кар­бо­ниль­ных со­еди­не­ний очень силь­но за­ви­сят от того, какие атомы или груп­пы ато­мов свя­за­ны с кар­бо­ниль­ной груп­пой. Кар­бо­ниль­ная груп­па – груп­па из ато­мов С и О, свя­зан­ных двой­ной свя­зью:

Кар­бо­ниль­ные со­еди­не­ния делят на два клас­са – аль­де­ги­ды и ке­то­ны.

Рис. 1. Аль­де­ги­ды в при­ро­де

Пер­вый член ряда аль­де­ги­дов – фор­маль­де­гид, или му­ра­вьи­ный аль­де­гид, или ме­та­наль. В его мо­ле­ку­ле кар­бо­ниль­ная груп­па свя­за­на толь­ко с ато­ма­ми во­до­ро­да: H₂C=O

Альдегиды и кетоны

II. Номенклатура альдегидов и кетонов

Систематические названия альдегидов строят по названию соответствующего углеводорода с добавлением суффикса -аль. Нумерацию цепи начинают с карбонильного атома углерода.

Тривиальные названия производят от тривиальных названий тех кислот, в которые альдегиды превращаются при окислении.

Систематические названия кетонов производят от названий радикалов (в порядке увеличения) с добавлением слова кетон.

Например:

CH₃–CO–CH₃ - диметилкетон (ацетон);
CH₃CH₂CH₂–CO–CH₃ - метилпропилкетон.

В более общем случае название кетона строится по названию соответствующего углеводорода и суффикса -он; нумерацию цепи начинают от конца цепи, ближайшего к карбонильной группе.

Примеры:

CH₃–CO–CH₃ - пропанон (ацетон);
CH₃CH₂CH₂–CO–CH₃ - пентанон-2;

Номенклатура карбонильных соединений

III. Физические свойства альдегидов

Метаналь (формальдегид) – газ, альдегиды С₂-C₅ и кетоны С₃-С₄ – жидкости, высшие – твердые вещества. Низшие гомологи растворимы в воде, благодаря образованию водородных связей между атомами водорода молекул воды и карбонильными атомами кислорода. С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде падает.

Альдегиды обладают удушливым запахом, который при многократном разведении становится приятным, напоминая запах плодов. Альдегиды кипят при более низкой температуре, чем спирты с тем же числом углеродных атомов. Это cвязано с отсутствием в альдегидах водородных связей. В то же время температура кипения альдегидов выше, чем у соответствующих по молекулярной массе углеводородов, что связано с высокой полярностью альдегидов.

Физические свойства некоторых альдегидов

Формальдегид– газ, с резким запахом, раздражает слизистые ткани и оказывает действие на центральную нервную систему. ОПАСЕН ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ! Водный раствор формальдегида – формалин.

Ацетальдегид – жидкость , с запахом зелёной листвы. ОЧЕНЬ ТОКСИЧЕН! Подавляет дыхательные процессы в клетках.

АкролеинСН₂ = CHCH=Oакриловый альдегид, пропеналь (в производстве полимеров) – образуется при пригорании жиров, жидкость с неприятным запахом, раздражает слизистые ткани.

Бензальдегид  C₆H₅CH=O(производство красителей) – жидкость с запахом горького миндаля, содержится в миндале, листьях черёмухи, косточках персиков, абрикосов. 

IV. Строение карбонильной группы 

Рис. Формальдегид

Свойства альдегидов и кетонов определяются строением карбонильной группы >C=O.

Альдегиды характеризуются высокой реакционной способностью. Большая часть их реакций обусловлена наличием карбонильной группы.

 

Атом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp² -гибридизации и образует три s- связи (одна из них – связь С–О), которые расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу.

Связь С=О сильно полярна. Электроны кратной связи С=О, в особенности более подвижные π-электроны, смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный углерод приобретает частичный положительный заряд

V. Изо­ме­рия аль­де­ги­дов и ке­то­нов

Изомерия альдегидов

1. Изомерия углеродного скелета, начиная с С₄

2. Межклассовая изомерия

• с кетонами, начиная с С₃

• циклическими оксидами (с С₂)

• непредельными спиртами и простыми эфирами (с С₃)

Изомерия кетонов

Для ке­то­нов с чис­лом ато­мов уг­ле­ро­да боль­ше 4-х ха­рак­тер­на изо­ме­рия по­ло­же­ния функ­ци­о­наль­ной груп­пы:

СН₃-СН₂-СН₂-СО-СН₃       пен­та­нон-2

СН₃-СН₂-СО-СН₂-СН         пен­та­нон-3

Ке­то­ны изо­мер­ны аль­де­ги­дам с таким же чис­лом ато­мов уг­ле­ро­да, а также ено­лам – со­еди­не­ни­ям, со­дер­жа­щим од­но­вре­мен­но двой­ную связь и гид­рок­силь­ную груп­пу:

СН₃-СН₂-СНО                 про­па­наль

СН₃-СО-СН₃                   про­па­нон

СН₂=СН-СН₂ОН              про­пен-2-ол-1

Енолы (непре­дель­ные спир­ты), у ко­то­рых двой­ная связь и гид­рок­силь­ная груп­па на­хо­дят­ся при одном атоме уг­ле­ро­да, неустой­чи­вы и пе­ре­груп­пи­ро­вы­ва­ют­ся в ке­то­ны или аль­де­ги­ды.

CH₃-CH=CHOH → СН₃-СН₂-СНО

Такая пе­ре­груп­пи­ров­ка про­ис­хо­дит при гид­ра­та­ции ал­ки­нов:

Тренажер №1: “Изомерия предельных альдегидов”