Альдегиды и кетоны весьма схожи, различие заключается в том, что последние имеют при карбонильной группе два заместителя. Поляризация двойной связи «углерод-кислород» по принципу мезомерного сопряжения позволяет записать следующие резонансные структуры:
Подобное разделение зарядов подтверждается физическими методами исследования и во многом определяет реакционную способность альдегидов, как выраженных электрофилов. В общем случае химические свойства альдегидов аналогичны кетонам, однако альдегиды проявляют бо́льшую активность, что связано с большей поляризацией связи. Кроме того, для альдегидов характерны реакции, не характерные для кетонов, например гидратация в водном растворе: у метаналя в связи с ещё большей поляризацией связи — полная, а у других альдегидов — частичная:
Простейшие альдегиды имеют резкий характерный запах (например, бензальдегид — запах миндаля).
Под действием гидроксиламина превращаются в оксимы:
Содержание
Методы синтеза
Важнейшие альдегиды
Название
Формула
Температура плавления
Температура кипения
Формальдегид
HCHO
−92 °C
−19 °C
Ацетальдегид
CH3CHO
−123 °C
20,8 °C
Пропаналь
CH3CH2CHO
−81 °C
48,8 °C
Бутаналь
CH3CH2CH2CHO
−97 °C
75 °C
Акролеин
CH2=CH-CHO
−88 °C
52,5 °C
Кротоновый альдегид
CH3-CH=CH-CHO
−76,5 °C
104 °C
Бензальдегид
C6H5-CHO
−56 °C
179 °C
Салициловый альдегид
1,6 °C
197 °C
Фурфурол
−36,5 °C
161,7 °C
Химические свойства
Высокая реакционноспособность связана с наличием высокополярной связи С=О. Проявляют свойства органических оснований.
Восстановление. Альдегиды способны к восстановлению, основной продукт восстановления — первичные спирты.
Присоединение синильной кислоты. Используется для удлинения углеродной цепи.
Присоединение гидросульфита натрия. Используется для выделения альдегидов из растворов.
Присоединение спиртов с образованием полуацеталей (при избытке спирта и хлороводороде образуются ацетали)
2 Окисление. Альдегиды легко (значительно легче, чем спирты) окисляются в соответствующие карбоновые кислоты.
Реакция «медного зеркала». Окислителем здесь выступает свежеприготовленный гидроксид меди(II). Образуется кирпично-красный осадок оксида Cu(I)
3 Реакция полимеризации
Формальдегид образует параформальдегид (n=8-100) при длительном стоянии или испарении.
При циклизации образуются триоксан (n = 3) и тетраоксиметилен (n = 4).
4 Реакция поликонденсации При нагревании альдегида с фенолом в кислой или щелочной среде образуются фенолформальдегидные смолы.
Биологическое действие
См. также
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Альдегиды» в других словарях:
Альдегиды — представляют значительную и важную группу органических соединений, члены которой хотя и не часто встречаются в отдельном состоянии в природе, но без сомнения играют чрезвычайно существенную роль в различных физиологических процессах как животного … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
АЛЬДЕГИДЫ — летучие жидкости органического состава, образуются из алкоголя, путем окисления его. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. АЛЬДЕГИДЫ летучие жидкости органического состава; имеют приятный запах… … Словарь иностранных слов русского языка
альдегиды — ов, м. aldéhyde m, f. 1845. Лексис. В химии органические соединения, являющиеся продуктом неполного окисления спирта. БАС 2. Профессор химии в Валь де Грасе открыл, что альдегид имеет те же анестезические свойства, как серный эфир и хлороформ. ОЗ … Исторический словарь галлицизмов русского языка
АЛЬДЕГИДЫ — АЛЬДЕГИДЫ, органические соединения, содержащие альдегидную группу CHO, например формальдегид, ванилин. Применяют в производстве полимеров, как душистые вещества и др … Современная энциклопедия
АЛЬДЕГИДЫ — органические соединения, содержащие альдегидную группу CHO. Примеры альдегидов формальдегид, ацетальдегид, бензальдегид, акролеин, ванилин. Получают окислением первичных спиртов и др. методами. Применяют в производстве полимеров, органическом… … Большой Энциклопедический словарь
Альдегиды — АЛЬДЕГИДЫ, органические соединения, содержащие альдегидную группу CHO, например формальдегид, ванилин. Применяют в производстве полимеров, как душистые вещества и др. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
АЛЬДЕГИДЫ — класс органических соединений, содержащих в молекуле карбонильную группу >С=0, связанную с органическим радикалом (R) и атомом водорода. Общая формула A. RC(0)H. Благодаря присутствию карбонильной группы А. легко вступают в реакции замещения и… … Большая политехническая энциклопедия
альдегиды — ов; мн. (ед. альдегид, а; м.). [искаж. лат. al(cohol) dehyd(rogenatum) алкоголь, лишённый водорода]. Хим. Органические соединения, продукт дегидрирования первичных спиртов (применяются в производстве полимеров или органическом синтезе и т.п.).… … Энциклопедический словарь
Альдегиды — класс органических соединений, содержащих карбонильную группу связанную c органическим радикалом (R) и с атомом водорода, Свойства А. во многом сходны со свойствами кетонов, также содержащих карбонильную … Большая советская энциклопедия
Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке
Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера
. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке
Лучшие условия по продуктам ТИНЬКОФФ по данной ссылке
План урока:
Приятный цветочный запах духов, аромат ванильных булочек, корицы и фруктов кроются в альдегидах и кетонах. Жидкость для снятия лака и строительные растворители также производят из карбонильных соединений. Без альдегидов и кетонов невозможно представить жизнь человека.
Карбонильные соединения – молекулы, содержащие карбонильную группу С=О. Они состоят из двух классов– альдегидов (R-CHO) и кетонов (R-CO-R’).
Общая формула гомологического ряд карбонильных соединений: CnH2nO.
Строение альдегидов и кетонов
Классификация альдегидов и кетонов
В классификации заключено отличительное строение молекулы. В основе одной из классификаций лежит строение радикала.
Также альдегиды и кетоны можно классифицировать по количеству карбонильных групп.
Номенклатура альдегидов и кетонов
В соответствии с систематической номенклатурой в альдегидах добавляется суффикс «-аль» (например, метанАЛЬ), а в кетонах –«-он» (например, метанОН).
Алгоритм составления названия
Гомологический ряд альдегидов и кетонов
Ряд альдегидов начинается с соединения с одним углеродным атомом – с метаналя. Он содержится во многих природных объектах, например, в деревьях. Характерный запах новой мебели – это запах метаналя, который при больших концентрациях опасен для здоровья человека и животных.
Гомологический ряд кетонов начинается с пропанона. Это соединение широко известен как хороший растворитель. Ацетон характеризуется резким характерным запахом.
Изомерия карбонильных соединений
Для карбонильных соединений свойственна как структурная, так и пространственная изомерия. Пространственная изомерия включает оптическую и цис-транс. Оптическая изомерия возможна при наличии ассиметричного атома углерода в молекуле, а цис-транс-изомерия – при наличии кратной связи.
Оптическая изомерия альдегида.
Структурная изомерия альдегидов
Структурная изомерия кетонов
Способы получения альдегидов и кетонов
Карбонильные соединения можно получить несколькими способами.
Окисление спиртов
Окисление протекает при нагревании. Альдегиды получают с помощью реакций окисления первичных спиртов, а кетоны – вторичных.
Дегидрирование спиртов
Реакция заключается в пропускании спиртовых паров над медью.
Взаимодействие алкинов с водой, или реакция Кучерова
Для проведения реакции необходим катализатор в виде соли ртути (II).
Гидролиз дигалогенпроизводных алканов
В ходе щелочного гидролиза образуется диол, содержащий две гидроксильные группы –ОН у одного атома углерода. Эта структура неустойчива, поэтому быстро образуется в альдегид или кетон.
Пиролиз солей карбоновых кислот
Для проведения данной реакции необходимо нагревание и наличие двухвалентных металлов. В результате образуются кетоны и карбонаты.
Кумольный метод получения пропанона
В промышленности пропанон, или более известный как ацетон, получают с помощью каталитического окисления кумола. Синтез пропанона проходит в два этапа.
Физические свойства альдегидов и кетонов
У соединений этого класса атомы не могут формировать водородные связи. Эта особенность отражается в низких температурах плавления и кипения, по сравнению со спиртами. У кетонов температура плавления и кипения немного выше, чем у альдегидов.
Существование в виде характерно только для формальдегида. Альдегиды с двумя-пятью и кетоны с тремя-четырьмя углеродными атомами – жидкости. Агрегатное состояние высших соединений – твердое. Низшие карбонильные молекулы растворимы в воде, а по мере увеличения углеродной цепи эта способность падает. Все альдегиды и кетоны хорошо растворимы в органических растворителях.
Особенность представителей класса заключается в особенных ароматах. Низшие альдегиды и кетоны отличаются резким запахом, средние имеют неприятный запах, а высшие обладают цветочными ароматами. Альдегиды опасны при вдыхании, т.к. поражают слизистые, а также оказывают негативное влияние на нервную систему.
Формальдегид – опасный для здоровья бесцветный газ. Его можно отличить по резкому запаху. Формальдегид относится к группе веществ раздражающего или слезоточивого действия. Водный раствор 40-% формальдегида – формалин, который обладает дезинфицирующим эффектом и используется для хранения биологических объектов.
Ацетальдегид – бесцветная жидкость с низкой температурой кипения в 21˚С. Обладает запахом зеленой листвы. Негативно влияет на организм человека и животных.
Некоторые альдегиды люди используют как источник витаминов. Например, в пиродоксале содержится витамин В6.
Некоторые насекомые в качестве защиты используют сильные запахи, в состав которых входят альдегиды. Эти соединения оказывают раздражающее действие.
Химические свойства альдегидов и кетонов
Реакции определяются наличием группы С=О, которая создает активное вещество. Для альдегидов свойственна большая реакционная способность по сравнению с кетонами.
Реакции присоединения
Данные реакции проходят по двойной связи.
Гидрирование альдегидов приводит к образованию первичных спиртов, а кетонов – вторичных.
Гидратация возможна только для формальдегида и уксусного альдегида. В результате гидратации формальдегида синтезируется гидратная форма, которая существует только при низких температурах.
При взаимодействии спиртов и альдегидов образуются полуацетали, которые существуют только при низких температурах. Реакции протекает при участии катализатора – кислоты или щелочи.
При реакции полуацеталя с еще одной молекулы спирта в присутствии протона Н + полуацетальный гидроксил замещается на алкоксильную группу и образуется ацеталь.
Окисление
Альдегиды легко поддаются окислению. Кетоны окисляются только при участии сильных окислителей и при высоких температурах.
Для данной реакции требуется свежеприготовленный гидроксид меди (II). Характерная черта реакции – образование краснокирпичного осадка оксида меди (I)Cu2O.
Особенность данной реакции заключается в том, что на стенках пробирки образуется небольшой слой металлического серебра («серебряное зеркало»).
Упрощенная форма уравнения:
Окислителями могут быть перманганаты и соединения хрома (VI).
Кетоны подвергаются окислению только под действием перманганатов и дихроматов при нагревании.
Реакции замещения
При взаимодействии с галогенами образуется галогензамещенный (у ближайшего к функциональной группе атома углерода) альдегид или кетон.
Поликонденсация
Формальдегид может реагировать с фенолом при наличии катализатора – кислоты или щелочи.
Полимеризация
Реакция полимеризации возможна для легких альдегидов.
Применение альдегидов и кетонов
Карбонильные соединения широко применяются во многих отраслях. Им характерна высокая реакционная активность.
Формальдегид применяется для получения пластмасс, формальдегидных смол, а также в производстве лекарств и продуктов органического синтеза и в обработке кож в кожевенной промышленности. При взаимодействии формальдегида и аммиака образуется уротропин – мочегонный препарат. Иногда прессованный уротропин используют как сухое горючее.
Ацетальдегид используется в получении уксусной кислоты, уксусного ангидрида, этилацетата и др.
Ацетон применяется в лакокрасочной промышленности, в производстве ацетатного шелка, пироксилина (бездымного пороха), киноплёнки.
Метаналь в основном используют для получения формальдегидной смолы, которая применяется в производстве пластмасс, клея, лаков.
Ванилин – альдегид, который используют в пищевой промышленности (в особенности при изготовлении выпечки) и парфюмерии. Он имеет характерный сладкий запах.
Цитраль – альдегид с цитрусовым ароматом. Его применяют в качестве отдушки моющих средств и косметики. Цитраль также входит в состав организмов муравьев. Он используется в медицине для понижения давления, а также для изготовления препаратов улучшающих зрение, антисептиков и антибактериальных средств.
Бензальдегид содержится в эфирных маслах и обладает запахом горького миндаля. Он в виде гликозида содержится в семенах миндаля, косточках вишни, абрикоса и персика.
Альдегидами и кетонами называют производные углеводородов, содержащие в своем составе карбонильную группу Поэтому их еще называют карбонильными соединениями.
В альдегидах карбонильная группа связана с углеводородным радикалом и атомом водорода. Общая формула альдегидов группировка получила название альдегидная группа.
В кетонах карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами.
Обшая формула кетонов . Карбонильную группу в кетонах часто называют кетогруппой.
В зависимости от строения углеводородного радикала альдегиды и кетоны подразделяют на алифатические, алициклические и ароматические. Среди алифатических альдегидов и кетонов различают насыщенные и ненасыщенные (предельные и непредельные).
1.1. Альдегиды и кетоны алифатического ряда
Номенклатура альдегидов и кетонов весьма многообразна. Используют как тривиальные названия, так и номенклатуру ИЮПАК. Поэтому многие карбонильные соединения имеют несколько названий.
1.1.2. Способы получения
1. Реакция окисления спиртов. Первичные спирты окисляются до альдегидов, а вторичные – до кетонов.
2. Реакция гидратации алкинов (реакция Кучерова). В условиях реакции Кучерова из ацетилена образуется уксусный альдегид, все гомологи ацетилена дают кетоны.
3. Реакция гидролиза дигалогеналканов. При гидролизе геминальных дигалогеналканов с атомами галогена у первичного атома углерода об разуются альдегиды, а у вторичного – кетоны:
4. Реакция термического разложения солей карбоновых кислот. Из смешанной соли муравьиной и другой карбоновой кислоты при термическом разложении (пиролизе) получают альдегиды, а в остальных случаях образуются кетоны:
1.1.3. Физические свойства
Насыщенные альдегиды и кетоны являются бесцветными жидкостями со своеобразным запахом (формальдегид – газ с острым запахом). Карбонильные соединения имеют более низкие температуры кипения, чем соответствующие спирты, т. к. не способны образовывать водородные связи.
Кетоны являются хорошими растворителями. Высшие альдегиды обладают цветочным запахом и широко применяются в парфюмерии.
Альдегиды раздражают слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, пагубно влияют на нервную систему. С увеличением числа атомов углерода в молекуле раздражающее действие ослабевает. Ненасыщенные альдегиды обладают более сильным раздражающим действием, чем насыщенные.
1.1.4. Химические свойства
Химические свойства альдегидов и кетонов определяются наличием в их молекуле карбонильной группы, которая является сильно полярной группой и имеет значительную поляризуемость.
Все реакции альдегидов и кетонов условно можно разделить на следующие группы:
1.1.4.1. Реакции нуклеофильного присоединения
2. Присоединение гидросульфита натрия. Альдегиды и кетоны (содержащие группировку Н3С–СО–R) реагируют с гидросульфитом (бисульфитом) натрия, образуя бисульфитные соединения.
Бисульфитные соединения – твердые вещества, трудно растворимые в воде, легко образуются, поэтому применяются для качественного обнаружения альдегидов, а также для выделения альдегидов из реакционной среды.
3. Присоединение воды. Растворение альдегидов в воде сопровождается образованием гидратов. Реакция представляет собой обратимый процесс. Продукты реакции гидратации обычно неустойчивы и выделить их практически невозможно из-за разложения на исходные компоненты:
4. Присоединение спиртов. В спиртовом растворе альдегиды образуют полуацетали, а в присутствии следов минеральных кислот – ацетали:
Кетоны из-за низкой реакционной способности и пространственных препятствий со спиртами не взаимодействуют.
1.1.4.2. Реакции присоединения-отщепления
Альдегиды и кетоны взаимодействуют с азотистыми основаниями с образованием неустойчивых продуктов нуклеофильного присоединения, которые стабилизируются благодаря отщеплению молекулы воды. Эта группа реакций получила название реакций присоединения-отщепления.
1. Взаимодействие с аммиаком. Альдегиды, присоединяя молекулу аммиака, образуют альдимины. В процессе реакции в начале образуется неустойчивый аминоспирт, от которого затем отщепляется вода.
Кетоны также взаимодействуют с аммиаком, но при этом образуются продукты более сложного строения.
2. Взаимодействие с аминами. Первичные амины, реагируя с альдегидами или кетонами. лают имины. Если реакция протекает с ароматическими аминами, то образующиеся имины называют также основаниями Шиффа.
3. Взаимодействие с гидроксиламином. Продукты конденсации альдегидов и кетонов с гидроксиламином называют альдоксимами и кетоксимами.
Реакцию образования оксимов используют для выделения и идентификации альдегидов и кетонов.
4. Взаимодействие с гидразином. Подобно взаимодействию с первичными аминами протекают реакции оксосоединении с гидразином, фенилгидразином, семикарбазидом, тиосемикарбазидом.
Образующиеся производные оксосоединений обычно представляют собой кристаллические вещества с четкими температурами плавления. Эти реакции используются для идентификации исходных оксосоединений.
1.1.4.3. Реакции конденсации
2. Сложноэфирная конденсация (реакция Тищенко). При нагревании альдегидов в присутствии этилата алюминия образуются сложные эфиры карбоновых кислот:
В этой реакции одна молекула альдегида восстанавливается до спирта, а вторая – окисляется до кислоты. Такая реакция самоокисления-самовосстановления, получила название диспропорционирования или дисмутации.
При галогенировании соединений типа (СН3–СО–) в щелочной среде образуются тригалогенкарбонильные соединения, которые затем расщепляются с образованием карбоксильного аниона и тригалогеналкана (CHHal3). Например, в случае йодирования в щелочной среде происходит выделение желтых кристаллов йодоформа:
Реакция образования йодоформа (йодоформная проба) используется в аналитической практике.
1.1.4.5. Реакции восстановления и окисления
1. Реакции восстановления. Реакцию восстановления альдегидов и кетонов широко используют для получения спиртов. Карбонильные соединения восстанавливаются как при каталитическом гидрировании, так при действии таких восстановителей, как алюмогидрид лития LiAlH4. Альдегиды восстанавливаются до первичных спиртов:
Кетоны восстанавливаются до вторичных спиртов:
2. Реакции окисления. Альдегиды и кетоны по разному относятся к действию окислителей.
Альдегиды очень легко окисляются, даже при действии слабых окислителей (ионы Ag+. Cu2+).
2.1. Реакция «серебряного зеркала». При действии аммиачного раствора нитрата серебра (реакти в Толлеса) на альдегид происходит окислительно-восстановительная реакция. Альдегид окисляется в соответствующую кислоту, а катион серебра восстанавливается в металлическое серебро, которое дает блестящий налет на стенках пробирки.
Эта реакция является качественной для обнаружения альдегидной группы.
2.2. Реакции взаимодействия альдегидов с медно-виннокислым комплексом. Альдегиды также восстанавливаются реактивом Фелинга (смесь раствора сульфата меди со щелочным раствором натрийкалиевой соли виннокаменной кислоты):
Кетоны к действию этих окислителей инертны. Не окисляются они и кислородом воздуха. Только при действии более сильных окислителей кетоны удается окислить. При этом происходит разрыв углерод-углеродной связи между атомом углерода карбонильной группы и углеводородного радикала и образуется смесь кислот.
1.1.4.6. Реакции полимеризации
Альдегиды, в отличие от кетонов, способны полимеризоваться. Реакция полимеризации протекает в обычных условиях и ускоряется в присутствии минеральных кислот. При хранении 4O % водного раствора формальдегида (формалин), особенно при температуре ниже 9 °С, наблюдается выпадение белого осадка продукта линейной полимеризации (параформа):
Уксусный альдегид в присутствии следов серной кислоты приводит к образованию, в зависимости от условий, двух циклических продуктов – паральдегида и метальдегида:
Паральдегид – жидкость, метальдегид – твердое вещество, используется в быту как сухое горючее под названием «сухой спирт».
Поэтому их еще называют карбонильными соединениями.
группировка 
получила название альдегидная группа.
. Карбонильную группу в кетонах часто называют кетогруппой.
