Альдегиды и кетоны.
Альдегиды – это органические соединения, молекулы которых содержат альдегидную группу, связанную с углеводородным радикалом.
Гомологический ряд альдегидов и кетонов:
Название | Формула |
Альдегиды | |
Метаналь (муравьиный альдегид, формальдегид) | |
Этаналь (уксусный альдегид, ацетальдегид) | |
Пропаналь (пропионовый альдегид) | |
Бутаналь (масляный альдегид) | |
Пропеналь (акролеин) | |
Бутен-2-аль (кротоновый альдегид) | |
Бензальдегид | |
Кетоны | |
Пропанон (ацетон) | |
Бутанон (метилэтилкетон) | |
Ацетофенон (метилфенилкетон) | |
Номенклатура и изомерия:
Название альдегида по международной номенклатуре образуется от названия соответствующего алкана с таким же числом атомов углерода с добавлением окончания –аль. Нумерацию углеродной цепи начинают от атома углерода альдегидной группы.
Названием альдегида = название алкана + окончание –аль
Алгоритм названия альдегидов:
1. Найдите главную углеродную цепь - это самая длинная цепь атомов углерода, включающая атом углерода альдегидной группы.
2. Пронумеруйте атомы углерода в главной цепи, начиная с атома углерода альдегидной группы.
3. Назовите соединение по алгоритму для углеводородов.
4. В конце названия допишите суффикс -аль.
Изомерия:
1. Углеродного скелета
2. Межклассовая – кетоны
3. ТОЛЬКО У КЕТОНОВ: положение функциональной группы
Физические свойства:
Низшие альдегиды имеют резкий запах, высшие альдегиды, содержащие 8-12 атома «С» - душистые вещества. Альдегиды с 1-3 атомами «С» хорошо растворяются в воду, с увеличением числа атомов «С» растворимость уменьшается. Все альдегиды растворяются в органических растворителях.
Альдегиды раздражают слизистые оболочки глаза и верхних дыхательных путей, вредно влияют на нервную систему.
Химические свойства альдегидов и кетонов:
Альдегиды – один из наиболее реакционноспособных классов органических соединений, что связанно с наличием в их молекулах высокополяризованной карбонильной группы.
Для альдегидов характерны реакции присоединения, окисления, полимеризации и поликонденсации.
Горение:
2CH3CHO + 5O2 = 4CO2 + 4H2O
Присоединение (по двойной связи карбонильной группы).
В ряду
склонность к реакциям присоединения уменьшается. Это связано с наличием и числом углеводородных радикалов, связанных с атомом углерода карбонильной группы.
а) Гидрирование (восстановление водородом):
Из альдегидов при этом получаются первичные спирты, а из кетонов - вторичные.
Окисление:
(реакция 'серебряного зеркала' - качественная реакция)
(образуется красный осадок - качественная реакция)
Кетоны слабыми окислителями не окисляются.
Замещение атомов водорода в углеводородном радикале (замещение происходит в альфа-положение, т. е. замещается атом водорода у 2-го атома углерода):
CH3CHO + Cl2 = CH2Cl-CHO + HCl
Применение важнейших представителей:
Муравьиный альдегид:
1. Полимеры
2. Антисептик
3. Для хранения анатомических препаратов
Уксусный альдегид:
1. Получение этанола
2. Производство зеркал
3. Лекарства
4. Ацетатное волокно
5. Получение уксусной кислоты
6. Получение уксусного ангидрида
7. Получение сложного эфира – этилацетат.
Карбоновые кислоты.
Карбоновые кислоты– это производные УВ, содержащие функциональную карбоксильную группы –СООН.
По основности кислоты делятся на:
1. одноосновные (монокарбоновые)
2. двухосновные (дикарбоновые)
3. трехосновные (трикарбоновые)
Наибольшее значение имеют насыщенные монокарбоновые кислоты.
Номенклатура и изомерия:
Формула | Название кислоты | Название остатка |
|
Систематическое | Тривиальное |
| |
HCOOH | метановая | меравьиная | Формиат |
CH3COOH | этановая | уксусная | Ацетат |
C2H5COOH | пропановая | пропионавая | Пропионат |
C3H7COOH | бутановая | масляная | Бутират |
C4H9COOH | пентановая | валерьяновая | Валерат |
C5H11COOH | гексановая | капроновая | Капрат |
C15H31COOH | гексадекановая | пальмитиновая | Пальмитат |
C17H35COOH | октадекановая | стеариновая | Стеарат |
C6H5COOH | бензолкарбоновая | бензойная | Бензоат |
CH2=CHCOOH | пропеновая | акриловая | акрилат |
У насыщенных карбоновых кислот ТОЛЬКО изомерия углеродного скелета.
Физические свойства:
В твердом и жидком состояниях молекулы насыщенных монокарбоновых кислот димеризуются в результате образования между ними водородных связей. Водородная связь в кислотах сильнее, чем в спиртах, поэтому температуры кипения кислот больше температуры кипения соответствующих спиртов.
В водных растворах кислоты образуют линейные димеры.
Химические свойства карбоновых кислот:
Для насыщенных карбоновых кислот характерна высокая реакционная способность. Это определяется главным образом реакциями карбоксильной группы, а также реакциями замещения атомов водорода в альфа-положении.
1. Диссоциация:
R-COOH - RCOO- + H+
2. Взаимодействие с активными металлами:
2R-COOH + 2Na > 2R-COONa + H2^
3. Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:
2R-COOH + CaO > (R-COO)2Ca + H2O
R-COOH + NaOH > R-COONa + H2O
4. Взаимодействие с солями слабых кислот:
R-COOH + NaHCO > R-COONa + H2O + CO2^
Соли карбоновых кислот разлагаются сильными минеральными кислотами:
R-COONa + HСl > NaCl + R-COOH
В водных растворах гидролизуются:
R-COONa + H2O - R-COOH + NaOH
5. Образование сложных эфиров со спиртами:
Специфические свойства?
1. Получение хлорангидридов:
R-COOH + PCl5 > R-CO-Cl + POCl3 + HCl
2. Образование амидов
Вместо карбоновых кислот чаще используют их галогенангидриды:
Амиды образуются также при взаимодействии карбоновых кислот (их галогенангидридов или ангидридов) с органическими производными аммиака (аминами):
3. Реакции замещения с галогенами
(свойства углеводородного радикала, образуется альфа-хлорпроизводное карбоновой кислоты):
Особенности муравьиной кислоты H-COOH:?
1. Даёт реакцию «Серебряного зеркала»:
H-COOH + 2[Ag(NH3)2]OH > 2Agv + (NH4)2CO3 + 2NH3 + H2O
2. Окисление хлором:
H-COOH + Cl2 > CO2 + 2HCl
3. Вступает в реакцию с гидроксидом меди(II):
H-COOH + 2Cu(OH)2 t > Cu2Ov + CO2^ + 3H2O
4.Разлагается при нагревании:
HCOOH t,H2SO4> CO^ + H2O
Реакции декарбоксилирования солей карбоновых кислот
(получение алканов):
R-COONa + NaOH t > Na2CO3 + R-H (алкан)
Окисление в атмосфере кислорода:
R-COOH + O2 > CO2 + H2O
Применение важнейших карбоновых кислот:
Муравьиная:
1. Растворители
2. Пестициды
3. Крашение тканей и бумаги
4. Обработка кожи
5. Лекарственные средства
6. Консервирование фруктовых соков, зеленых кормов
7. Дезинфекция емкостей в пищевой промышленности
Уксусная:
1. Растворители
2. Дли пищевых целей
3. Красители
4. Лекарственное средство – аспирин
5. получение производных карбоновых кислот
Эфиры.
Сложные эфиры – это вещества, которые образуются в результате взаимодействия органических или кислородсодержащих неорганических кислот со спиртами (реакции этерификации).
Изомерия сложных эфиров:
Структурная изомерия | Межклассовая изомерия |
|
Углеродной цепи | Радикалов |
|
Пропиловый эфир уксусной кислоты или пропилацетат | Этиловый эфирпропионовой кислоты или эти пропионат | Пентановая кислоты |
Изопропиловый эфир уксусной кислоты или изопропилацетат | Метиловый эфир масляной кислоты или метилбутират |
Номенклатура:?
Название сложных эфиров образуются из названий соответствующих кислот или кислотных остатков и названий алкильных радикалов, входящих в состав спиртов.
Физические свойства:
?Простейшие по составу сложные эфиры карбоновых кислот – бесцветные легкокипящие жидкости с фруктовым запахом. Высшие сложные эфиры – воскообразные вещества (пчелиный воск), все сложные эфиры в воде растворяются плохо.
Химические свойства:?
Гидролиз – важнейшее химическое свойство сложных эфиров:
Применение сложных эфиров:
1. Парфюмерия
2. Растворители
3. Пищевая промышленность
4. Лекарственные вещества
5. Пластмассы