Альдегиды и кетоны (карбонильные соединения)

Карбонильными соединениями называют органические вещества, в молекулах которых содержится карбонильная группа >С=О. Общая формула карбонильных соединений

Классификация карбонильных соединений. В зависимости от типа заместителя Х эти соединения подразделяют на: альдегиды ( Х = Н ); кетоны ( Х = R, R' );

Альдегиды - органические соединения, в молекулах которых атом углерода карбонильной группы связан с атомом водорода. Функциональная группа –СН=О называется альдегидной.

R = Н, алкил, арил

Кетоны - органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу, соединенную с двумя углеводородными радикалами.

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

Формула	Название
	систематическое	тривиальное
	метаналь	муравьиный альдегид (формальдегид)
	этаналь	уксусный альдегид (ацетальдегид)
	2-метил-пропаналь	изомасляный альдегид
	бутен-2-аль	кротоновый альдегид

Важнейшие химические свойства альдегидов и кетонов. Для карбонильных соединений наиболее характерными являются реакции: присоединения по карбонильной группе; полимеризации; конденсации; восстановления и окисления. Большинство реакций присоединения, характерных для альдегидов и кетонов протекают по связи С=О. Реакционная способность в таких реакциях уменьшается от альдегидов к кетонам:

Это объясняется, главным образом, двумя факторами: углеводородные радикалы у группы С=О затрудняют присоединение к карбонильному атому углерода новых атомов или атомных групп; углеводородные радикалы за счет +I-эффекта уменьшают положительный заряд на карбонильном атоме углерода, что затрудняет присоединение нуклеофильного реагента.

Реакции присоединения идут в мягких условиях.

1. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты HCN:

Эта реакция используется для удлинения углеродной цепи, а также для получения –гидроксикислот.

2. Присоединение спиртов с образованием полуацеталей (в присутствии кислоты или основания как катализатора):

Полуацетали - соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами. Взаимодействие полуацеталя с еще одной молекулой спирта (в присутствии кислоты) приводит к замещению полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR' и образованию ацеталя:

Ацетали - соединения, в которых атом углерода связан с двумя алкоксильными (-OR)группами. Образование ацеталей из полуацеталей подобно реакции получения простых эфиров при межмолекулярной дегидратации спиртов. Реакции карбонильных соединений со спиртами играют важную роль в химии углеводов.

3. Реакция присоединения-замещения с гидроксиламином с образованием оксимов:

1. Конденсация с фенолами. Практическое значение имеет реакция формальдегида с фенолом (катализаторы – кислоты или основания):

Реакции восстановления альдегидов и кетонов. Альдегиды при взаимодействии с водородом в присутствии Ni-катализатора (реакция восстановлеия) образуют первичные спирты, кетоны - вторичные:

В лабораторных условиях для восстановления альдегидов и кетонов используется алюмогидрид лития LiAlH₄

Реакции окисления альдегидов и кетонов. Реакции окисления альдегидов идут значительно легче, чем кетонов. Альдегиды очень легко окисляются в соответствующие карбоновые кислоты под действием таких мягких окислителей, как аммиачный раствор оксида серебра [Ag(NH₃)₂]OH . (качественные реакции на альдегидную группу):

а) реакция "серебрянного зеркала" - окисление аммиачным раствором оксида серебра:

R–CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH → RCOOH + 2Ag + 4NH₃ + H₂O

Кетоны окисляются сильными окислителями(K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄; KMnO₄ + H₂SO₄ ) с разрывом цепи атомов углерода около карбонильной группы, преимущественно по 1 направлению.

В ароматическом ряду карбонильная группа является ориентантом II-рода, и направляет заместители в мета положение по отношению к себе.