- •АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
- •-Альдегиды и кетоны – это
- ••Если оксогруппа связана с одним углеводородным радикалом, то соединения называют альдегидами:
- •Классификация и номенклатура
- •По ИЮПАК карбонильная группа альдегидов
- •Способы получения
- •в) окисление алкенов:
- •г)Окисление алкенов без разрыва С-скелета
- •д) окисление углеводородов – применяют
- •2. Восстановление хлорангидридов карбоновых к-т (по Розенмунду) – получают альдегиды:
- •3. Оксосинтез (гидроформилирование алкенов) – с увеличением числа С- атомов на 1.
- •4. Гидратация алкинов (р-ция Кучерова) –
- •5. Гидролиз гем- дигалогенпроизводных
- •6. Декарбоксилирование карбоновых кислот и их солей:
- •А и К могут быть получены и из карбоновых к-т нагреванием в присутствии
- •Если декарбоксилированию подвергают соли дикарбоновых
- •7. а) Ароматические кетоны получают ацилированием по Фриделю- Крафтсу).
- •б) ароматические альдегиды –
- •Физические свойства
- •ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
- ••Наиболее типичными реакциями А и К являютя р-ции нуклеофильного присоединения АN
- •Реакции нуклеофильного
- •Механизм АN-реакций
- •2-ая стадия – быстрое присоединение электрофила к аниону с образованием конечного продукта присоединения.
- •Влияние катализаторов.
- •Однако следует выбирать оптимальное значение кислотности среды, т.к. избыток кислоты может привести к
- •Некоторые р-ции нуклеофильного присоединения проводят в условиях
- •• Влияние природы нуклеофила.
- •Влияние строения субстрата. 2 фактора –
- ••альдегиды более реакционноспособны, чем кетоны
- •Карбонильные соединения с учетом электронных эффектов групп, связанных с карбонильным С-атомом, можно расположить
- •б)пространственный фактор – карбонильный С-атом имеет плоскую конфигурацию, min энергии обеспечивается при атаке
- •АN-реакции с О-, S-, C- и Hal – нуклеофилами
- •Н2О – слабый нуклеофил.
- •Карбонильное
- •б) Присоединение спиртов
- ••Ацетали в отличие от простых эфиров легко гидролизуются в кислой среде с образованием
- •Кетоны менее активны, однако с 1,2- диолами образуют циклические кетали.
- •в) Присоединение натрий гидросульфита
- •Механизм реакции
- •Гидросульфитные производные гидролизуются как в кислой, так и в щелочной среде. Поэтому реакция
- •г) Присоединение циановодородной кислоты – образование циангидринов (α-гидроксинитрилов).
- •Механизм реакции
- •Присоединение HCN к карбонильным соединениям является р-цией
- •д) Присоединение магнийорганических соединений.
- •В зависимости от строения исходного карбонильного соединения можно получать различные спирты:
- •е) Взаимодействие с галогеннуклеофилами.
- •Реакции с N-нуклеофилами – реакции присоединения-отщепления.
- •Р-ция протекает в 2 стадии:
- •В этих р-циях как правило используют кислотный катализ для активации субстрата. Кроме того
- •Врезультате этого взаимодействия происходит замещение О-атома карбонильной группы с отщеплением молекулы воды.
- •Альдегиды с аммиаком образуют альдимины, которые легко полимеризуются.
- •Имины, содержащие хотя бы одну арильную группу (основания Шиффа) явл- ся более устойчивыми.
- •Оксимы кетонов под действием сильных кислот претерпевают перегруппировку Бекмана с образованием амидов кислот.
- •Реакции конденсации
- •Образующийся анион является амбидентным и может присоединить протон по двум реакционным центрам -
- ••Процесс превращения оксо-формы в енольную называют енолизацией, а явление существования оксосоединений в двух
- •а) Альдольная и кротоновая конденсация.
- •Кменее активные в р-ции конденсации, чем
- •Механизм альдольной конденсации АN
- •2) нуклеофильное присоединение енолят- иона к карбонильному С-атому с образованием связи С-С:
- •3) протонирование алкоксиданиона с регенерацией гидроксид-иона (kt):
- ••б) Реакция Кляйзена – Шмидта
- •Механизм аналогичен механизму альдольной конденсации.
- ••в) Реакция Перкина
- •Реакции окисления и восстановления
- •Окисление можно проводить не только обычными окислителями (р-рами КМnO4 и СrO3 в H2SO4),
- ••Р-ция серебряного зеркала является
- •Кетоны окисляются значительно
- •Практическое значение имеет
- •• Восстановление
- •Боргидрид натрия является мягким восстановителем, поэтому его используют для избирательного восстановления А и
- •• б) Получение углеводородов.
- ••Восстановление избытком гидразина в присутствии щелочи в среде растворителя диэтиленгликоля (по Кижнеру-Вольфу):
- •Реакции окисления-восстановления (диспропорционирования)
- •С конц. растворами щелочей они вступают в реакцию окисления- восстановления – одна молекула
- •окисление
- •Механизм реакции
- •Затем анион передает гидрид-ион другой молекуле альдегида
- •В перекрестной р-ции Канниццаро окисление-восстановление происходит между различными альдегидами.
- •б) Реакция Меервейна-Понндорфа Взаимодействие кетонов с
- •Реакции по углеводородному радикалу
- ••В щелочной среде происходит исчерпывающее галогенирование.
- •Иодоформная реакция используется также для идентификации метилкетонов – образуется желтый осадок иодоформа, имеющий
- •б) по ароматическому кольцу
- •Общие представления о непредельных альдегидах и кетонах
- •Наиболее общие методы получения:
- •дегидратация глицерина
- •в) специфический способ получения метивинилкетона
- •Химические свойства
- •Реакции электрофильного присоединения несимметричных реагентов протекают против правила Марковникова- через стадию 1,4- присоединения
- ••α,β-ненасыщенные А и К проявляют повышенную склонность к р-циям полимеризации;
- ••Окисление
- ••Сильные окислители окисляют и кратную связь, что приводит к расщеплению молекулы.
- ••Восстановление.
- •• При каталитическом гидрировании Н2 на
- •Отдельные представители
- •ХИНОНЫ
- •В основе этих соединений лежит группировка, которую называют хиноидной
- •Способы получения
- •Строение бензохинона
- •Химические свойства
- •Хиноны являются активными электрофилами и легко вступают в р-ции Дильса-Альдера – получение би-
- •Для хинонов наиболее характерны ОВР
- •Значительный интерес представляют красители, содержащие хиноидные структуры- дифенил-, трифенилметановые красители (малахитовый зеленый, фенолфталеин),
Образующийся анион является амбидентным и может присоединить протон по двум реакционным центрам - с образованием исходного оксосоединения и енола.
|
. |
O |
O |
|
R |
C |
|||
.C |
R CH C |
|||
|
H |
R' |
R' |
|
|
H |
|
H |
|
|
|
|
||
|
H2 |
O |
OH |
|
R |
C |
C |
R CH C |
|
R' |
||||
|
|
R' |
||
|
|
енол |
||
оксосоединение |
||||
|
•Процесс превращения оксо-формы в енольную называют енолизацией, а явление существования оксосоединений в двух равновесных формах
кето-енольной таутомерией.
•Для большинства А и К равновесие смещено в сторону оксо-формы.
•Енолизация облегчается в присутствии оснований и кислот.
а) Альдольная и кротоновая конденсация.
Вр-цию вступают алифатические А и К, содержащие в α-положении к карбонильной
группе H-атом (енолизирующиеся!)
Вприсутствии разб. р-ров оснований (NaOH, Na2CO3, K2CO3, Ba(OH)2, Al(OH)3) происходит
самоконденсация альдегидов и кетонов с образованием
β-гидроксиальдегидов либо β-гидроксикетонов.
Одна молекула выступает в роли субстрата (карбонильной компоненты), другая –
в роли нуклеофильного реагента (метиленовой компоненты).
Кменее активные в р-ции конденсации, чем
А– для осуществления р-ции требуется более высокая температура.
Образуется альдоль, поэтому альдольная конденсация. Затем при нагревании альдоль отщепляет воду и образуется
(α,β-ненасыщенный альдегид, кротоновый альдегид ), поэтому эта стадия называется кротонизацией, а реакцию называют
альдольно-кротоновой конденсацией.
|
|
H2 |
|
|
O |
H |
|
|
O |
NaOH |
|
|
|
|
H2 |
|
OH |
H |
O |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
H3C |
|
C |
+ |
HC |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H C |
|
|
C |
|
|
C |
|
|
C |
|
C |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
H |
H |
O |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
H |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
H |
|
CH3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|||||||||||||
карбонильная |
метиленовая |
|
|
|
|
|
|
|
_ H2O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
компонента |
|
компонента |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H C |
|
|
|
|
H2 |
|
C |
|
|
C |
|
|
C |
O |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- ненасыщенный |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
альдегид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Механизм альдольной конденсации АN
1) активация реагента – образование сильного нуклеофила енолят-иона :
|
H |
O |
|
|
. |
O |
R |
. |
C |
OH |
R |
C |
|
.C |
.C |
|||||
|
H |
R' |
|
|
H |
R' |
|
|
|
|
|
2) нуклеофильное присоединение енолят- иона к карбонильному С-атому с образованием связи С-С:
|
|
|
|
|
|
|
H2 |
|
|
O |
R |
. |
O |
R C |
C |
|
|
.C |
C |
|
|
|
|
R' |
|
H |
R' |
|
|
|
|
|
||
|
H2 |
O |
Н |
O |
|
|
R |
C |
|
|
|||
C |
|
C C |
|
|||
|
|
|
R' |
R |
R' |
|
|
|
|
|
|
||
|
алкоксиданион |
|
3) протонирование алкоксиданиона с регенерацией гидроксид-иона (kt):
H2 |
O |
Н |
O |
HOH |
H2 |
OH |
Н |
O |
C |
C C |
C |
|
|||||
R C |
|
|
R C |
C C + OH |
||||
|
R' |
R |
R' |
|
|
R' |
R |
R' |
|
|
|
|
|
•б) Реакция Кляйзена – Шмидта
Один из вариантов перекрестной конденсации: в качестве карбонильной компоненты используются ароматические альдегиды, в качестве метиленовой компоненты – енолизируемые алифатические альдегиды и кетоны.
Образующиеся гидроксикарбонильные соединения легко отщепляют воду, результатом превращения явл-ся
α,β-ненасыщенные альдегиды и кетоны,
стабилизированные сопряжением с ароматическим кольцом.