Химические свойства кетонов
Подготовка к ЕГЭ по химии
Химические свойства кетонов
Т омский государственный университет. Карбонильная группа поляризована по связи С-О:. Альдегиды и кетоны можно рассматривать, как производные алканов , у которых одна из метильных -СН 3 или метиленовых групп -СН 2 - заменена на карбонильную группу:. Кетоны имеют в качестве заместителей при карбонильной группе два алкильных радикала, тогда как в альдегидах один заместител ь- алкильная группа, другой- водород. Такое различие приводит к существенным различиям в химических свойствах см. При наименовании альдегидов и кетонов по правилам номенклатуры ИЮПАК выбирается самая длинная цепь углеродов, включающая в себе карбонильную группу. Нумерация атомов углерода в этой цепи производится с того края, куда ближе карбонильная группа, а при формировании названия к названию углеводорода, соответствующему числу атомов углерода в основной цепи 1-метан, 2- этан, 3-пропан, 4-бутан, 5 —пентан и т. Положение карбонильной группы у кетонов указывается через тире, если возможно существование нескольких изомеров. Положение карбонильной группы альдегидов не указывается цифрой, поскольку во всех случаях она оказывается под первым номером:. Кетоны часто называют по радикалам, соединенным через карбонильную группу, с добавлением слова кетон. Например, гексанон-3 или метилэтил кетон , ацетон или диметил кето н. Альдегиды могут быть названы, как производные этаналя или уксусного альдегида:. Другое названи е - триметилэтаналь. Реакции присоединения по карбонильной группе присоединение нуклеофильных реагентов. Образующиеся гем-диолы неустойчивы и равновесие в этой реакции сильно смещено влево. Исключение составляют альдегиды и кетоны с электроноакцепторными группами, например, хлораль или гексафторацетон , которые в водной среде существуют в виде гем-диолов:. Присоединение идет через более нуклеофильный атом серы, а не кислорода, хотя на нем и имеется отрицательный заряд. Образуются производные алкансульфокислот соли алканоксисульфокислот. Образующиеся аддукты нерастворимы в насыщенном растворе бисульфита натрия или спиртах и выпадают в осадок в виде кристаллов. Так можно отделять карбонильные соединения из смеси со спиртами. Карбонильное соединение выделяется в свободном виде из аддукта при обработке его кислотой. При реакции с кетонами бисульфиты присоединяются только к метилкетонам СН 3 -СО-R. Реакция катализируется цианистым калием или натрием. Образующиеся оксинитрилы или циангидрины могут быть гидролизованы до оксикарбоновых кислот:. При присоединении первой молекулы спирта образуются полуацетали. Реакция катализируется кислотами или основаниями:. Присоединение второй молекулы спирта приводит к образованию ацеталей. Образование ацеталей катализируется только в кислой среде:. Ацетали устойчивы в нейтральной и щелочной среде, поэтому могут быть использованы для временной защиты альдегидных групп. Ацетали широко распространены в природе. Взаимодействие с формальдегидом, альдегидами, кетонам и - приводит к первичным, вторичным и третичным спиртам, соответственно. Из кетонов получаются третичные спирты. Так, из метилэтилкетона бутанон-2 получается 2-метилбутанол Альдегиды в подобной реакции дают вторичные спирты. Из пропионового альдегида пропаналь получается бутанол Из формальдегида образуются первичные спирты. При взаимодействии реактивов Гриньяра с галогенангидридами карбоновых кислот и сложными эфирами образуются третичные спирты, у которых имеется два одинаковых алкильных заместителя. При этом расходуется два моля реактива Гриньяра:. Первичные амины присоединяются к альдегидам и кетонам с образованием иминов оснований Шиффа: Аналогичная реакция вторичных аминов с карбонильными соединениями дает енамины:. С карбонильными соединениями могут вступать во взаимодействие также гидразин и его производные с образованием гидразонов:. Гидроксиламины присоединяются к альдегидам и кетонам с образованием альдоксимов и кетоксимов:. В конденсацию вступают енол и протонированная карбонильная группа второй молекулы соединения: Образование енолят-иона , генерирующего карбанион , протекает по схеме: Далее карбанион присоединяется к карбонильной группе второй молекулы, причем протекает С-алкилирование , в отличие от термодинамически невыгодного О- алкилирования: Таким образом, в реакцию альдольн о - кротоновой конденсации в том числе и самоконденсации могут вступать как альдегиды, так и кетоны, имеющие альфа-углеродные атомы водорода. В случае кетонов положение равновесия невыгодно для образования продуктов, тем не менее, проводя реакцию в особых условиях например, исключая контакт продукта с катализатором основного характера можно добиваться существенных выходов. Перекрестные реакции между альдегидами и кетонами не имеют лабораторного применения, поскольку образуется трудноразделяемая смесь из четырех продуктов и непрореагировавших исходных соединений. Чаще в синтетических целях проводят реакцию между двумя карбонильными соединениями, одно из которых является источником карбанионов метиленовая компонента , а другое служит карбонильной компонентой не имеющей альфа-углеродных атомов водорода. Обычно в роли карбонильной компоненты используются формальдегид, ароматические альдегиды, эфиры угольной, щавелевой и муравьиной кислот. В качестве метиленовой компоненты применяют в том числе и С-Н кислоты и даже производные ацетиленовых углеводородов с концевой тройной связью. Альдегиды, не имеющие альфа-углеродных атомов водорода при нагревании с сильными основаниями вступают в реакцию окисления-восстановления, когда одна из молекул восстанавливается до спирта за счет окисления второй молекулы до карбоновой кислоты. Такие реакции носят название реакции Канниццаро , и протекают по схеме:. C воеобразной разновидностью внутримолекулярного окисления-восстановления является Бензиловая перегруппировка:. Карбонильные соединения могут сосуществовать в двух форма х- кетонной и енольной:. Превращения альдегидов и кетонов в енолы непредельные спирты протекает как самопроизвольно, так и с катализом кислотами и основаниями. Енольные формы хоть и присутствуют в альдегидах и кетонах в незначительных концентрациях, но роль в их реакционной способности играют существенную. Через образование енолов идет целый ряд важных реакций альдегидов и кетонов. Рассмотрим механизмы перехода кетонных форм в енольные , протекающие при каталитическом действии кислот и оснований. Енолизация , катализируемая кислотой. Реакция начинается с протонирования атома кислорода карбонильной группы и завершается отщеплением протона уже от альфа-углеродного атома. Таким образом, формально протон играет роль катализатора. Енолизация , катализируемая основанием. В образовании енолов при катализе основаниями важную роль играет кислотность альф а- углеродных атомов водорода. Их повышенная кислотность связана с близким соседством с карбонильной группой и ее отрицательным индуктивным эффектом, оттягивающим электроны связи С-Н и облегчающим таким образом отщепление протона. Другими словами, отщепление протона облегчено потому, что образующийся карбанион стабилизирован делокализацией отрицательного заряда на карбонильную группу. Только в отличие от алкенов , где такое присоединение завершается полным связыванием галогена, у альдегидов и кетонов присоединяется только один атом галогена на соседний с карбонильной группой углерод. Второй атом галогена на карбонильную группу не присоединяется, а реакция завершается отщеплением протона и регенерацией карбонильной группы:. В кислой среде реакция на этом и останавливается. Замещения второго атома водорода на галоген не происходит. А вот в щелочной среде происходит быстрая реакция замещения второго, и еще более быстрая реакция замещения третьего атома углерода на галоген увеличение числа атомов галогена при углероде резко усиливает кислотность его водородов:. В конечном итоге все три атома водорода оказываются замещены на галогены, после чего следует отщепление группировки СХ 3 в виде аниона, с последующим немедленным обменом протоном:. В результате образуется тригалогенметан , называемый галоформом иодоформ CHJ 3 , бромоформ CHBr 3 , хлороформ CHCl 3 и анион карбоновой кислоты. А сам процесс называется галоформной реакцией. Галоформной реакции подвержены любые метилкетоны. Галоформы выпадают в виде окрашенного осадка желтый иодоформ , имеют специфический запах и могут служить качественной реакцией на присутствие метилкетонов. Галоформную реакцию дают также спирты, при окислении которых могут образоваться метилкетоны например, изопропанол. Окисление осуществляется избыточным количеством галогена. Окисление альдегидов и кетонов. Кетоны окисляются с трудом, в жестких условиях. Окисление сопровождается разрывом С-С связи по соседству с карбонильной группой. В результате получается набор продуктов окислени я- карбоновые кислоты с разной длиной углеродной цепи:. Окислением первичных спиртов получают альдегиды, а вторичные спирты дают кетоны:. Первый заключается в пропускании паров спирта через нагретую до С окись меди CuO. Альдегиды и кетоны получаются при гидролизе гем-дигалогеналканов. Вначале происходит замещение двух атомов галогена на гидроксильные группы. Но неустойчивые гем-диолы быстро перегруппировываются в карбонильные соединения с отщеплением молекулы воды:. На первом этапе озонирования получается озонид , при разложении которого водой образуются карбонильные соединения и перекись водорода. Чтобы перекись не спровоцировала дальнейшее окисление альдегидов, в воду при разложении озонидов добавляют цинковую пыль. Озонирование алкенов имеет целью не столько синтез альдегидов и кетонов, сколько определение места положения кратной связи:. Присоединение воды к алкинам. Присоединение воды к тройной связи в присутствии солей ртути приводит в случае ацетилена к уксусному альдегиду, а в случае замещенных ацетилено в- к кетонам. Вода присоединяется по правилу Марковникова: Карбонильная группа поляризована по связи С-О: Альдегиды и кетоны можно рассматривать, как производные алканов , у которых одна из метильных -СН 3 или метиленовых групп -СН 2 - заменена на карбонильную группу: Номенклатура Номенклатура IUPAC При наименовании альдегидов и кетонов по правилам номенклатуры ИЮПАК выбирается самая длинная цепь углеродов, включающая в себе карбонильную группу. Положение карбонильной группы альдегидов не указывается цифрой, поскольку во всех случаях она оказывается под первым номером: Рациональная номенклатура Кетоны часто называют по радикалам, соединенным через карбонильную группу, с добавлением слова кетон. Альдегиды могут быть названы, как производные этаналя или уксусного альдегида: Химические свойства карбонильных соединений Все реакции карбонильных соединений можно разделить на группы: Исключение составляют альдегиды и кетоны с электроноакцепторными группами, например, хлораль или гексафторацетон , которые в водной среде существуют в виде гем-диолов: Образующиеся оксинитрилы или циангидрины могут быть гидролизованы до оксикарбоновых кислот: Реакция катализируется кислотами или основаниями: Образование ацеталей катализируется только в кислой среде: При этом расходуется два моля реактива Гриньяра: Присоединение аммиака и аминов Первичные амины присоединяются к альдегидам и кетонам с образованием иминов оснований Шиффа: Аналогичная реакция вторичных аминов с карбонильными соединениями дает енамины: С карбонильными соединениями могут вступать во взаимодействие также гидразин и его производные с образованием гидразонов: Гидроксиламины присоединяются к альдегидам и кетонам с образованием альдоксимов и кетоксимов: Альдольно-кротоновая конденсация Конденсация может происходить как в кислой среде, так и в щелочной. Катализируемая кислотой конденсация В конденсацию вступают енол и протонированная карбонильная группа второй молекулы соединения: Конденсация, катализируемая основанием Образование енолят-иона , генерирующего карбанион , протекает по схеме: Реакция Канниццаро Альдегиды, не имеющие альфа-углеродных атомов водорода при нагревании с сильными основаниями вступают в реакцию окисления-восстановления, когда одна из молекул восстанавливается до спирта за счет окисления второй молекулы до карбоновой кислоты. Такие реакции носят название реакции Канниццаро , и протекают по схеме: Известны и внутримолекулярные реакции окисления-восстановления: C воеобразной разновидностью внутримолекулярного окисления-восстановления является Бензиловая перегруппировка: Реакции по углеродному скелету альдегидов и кетонов Реакции, затрагивающие углеродный скелет, включают: Кето-енольная таутомерия Карбонильные соединения могут сосуществовать в двух форма х- кетонной и енольной: Енолизация , катализируемая основанием Образование енолят-иона протекает по схеме: Второй атом галогена на карбонильную группу не присоединяется, а реакция завершается отщеплением протона и регенерацией карбонильной группы: А вот в щелочной среде происходит быстрая реакция замещения второго, и еще более быстрая реакция замещения третьего атома углерода на галоген увеличение числа атомов галогена при углероде резко усиливает кислотность его водородов: В конечном итоге все три атома водорода оказываются замещены на галогены, после чего следует отщепление группировки СХ 3 в виде аниона, с последующим немедленным обменом протоном: Окисление альдегидов и кетонов Альдегиды легко окисляются до соответствующих кислот: В результате получается набор продуктов окислени я- карбоновые кислоты с разной длиной углеродной цепи: Окислением первичных спиртов получают альдегиды, а вторичные спирты дают кетоны: Альдегиды и кетоны получаются при гидролизе гем-дигалогеналканов Вначале происходит замещение двух атомов галогена на гидроксильные группы. Но неустойчивые гем-диолы быстро перегруппировываются в карбонильные соединения с отщеплением молекулы воды: Озонолиз алкенов приводит к образованию смесей альдегидов и кетонов, в зависимости от строения исходного алкена: Озонирование алкенов имеет целью не столько синтез альдегидов и кетонов, сколько определение места положения кратной связи: Присоединение воды к алкинам Присоединение воды к тройной связи в присутствии солей ртути приводит в случае ацетилена к уксусному альдегиду, а в случае замещенных ацетилено в- к кетонам.
Среди других карбонильных соединений наличие в кетонах именно двух атомов углерода, непосредственно связанных с карбонильной группой, отличает их от карбоновых кислот и их производных, а также альдегидов. Слово кетон произошло от старого немецкого слова Aketon ацетон. Придумал его в году немецкий химик Леопольд Гмелин — [1]. Названия алифатических и алициклических кетонов образуют, прибавляя суффикс -он или -дион для дикетонов к названию родоночального углеводорода. Дикетоны ароматического ряда с кетонными группами в ядре называют сокращённым названием углеводорода, добавляя суффикс -хинон [2]. Для простейших кетонов используются их тривиальные названия, например, ацетон для 2-пропанона и бензофенон для дифенилкетона. Допускается название кетонов по радикально-функциональной номенклатуре, при этом название составляется из радикалов при кетогруппе в алфавитном порядке и названия класса соединений функции - кетон например, метилэтилкетон — CH 3 -CO-CH 2 -CH 3. Ацетон был открыт Робертом Бойлем в году при нагревании ацетата кальция ацетон происходит от лат. Похожая реакция была описана Андреасом Либавием — ацетон образовывался при нагревании свинцового сахара ацетата свинца II. Установить состав этого вещества удалось только в году Александру Уильяму Уильямсону [3]. Кетоны, которые имеют по крайней мере один альфа-водородный атом, подвергаются кето- енольной таутомеризации. Таутомеризация катализируется как кислотами , так и основаниями. Как правило, кето-форма является более стабильной, чем енольная. Это равновесие позволяет получать кетоны путём гидратации алкинов. Присоединение водорода к кетонам происходит в присутствии катализаторов гидрирования Ni , Co , Cu , Pt , Pd и др. В последнее время в качестве гидрирующего агента часто используют алюмогидрид лития. При этом кетоны превращаются во вторичные спирты:. При восстановлении кетонов водородом в момент выделения с помощью щелочных металлов или амальгамы магния образуются также гликоли пинаконы:. При нагревании с раствором соды или минеральной кислотой гидросульфитные производные разлагаются с выделением свободного кетона:. Как и в случае альдегидов, при нагревании с твёрдым KOH гидразоны кетонов выделяют азот и дают предельные углеводороды реакция Кижнера. В жёстких условиях в присутствии щелочей кетоны подвергаются альдольной конденсации. В ещё более жестких условиях, например при нагревании с концентрированной серной кислотой , кетоны подвергаются межмолекулярной дегидратации с образованием непредельных кетонов:. Окись мезитила может реагировать с новой молекулой ацетона с образованием форона:. Обладают раздражающим и местным действием, проникают через кожу, особенно хорошо ненасыщенные алифатические. Отдельные вещества обладают канцерогенным и мутагенным эффектом. Галогенпроизводные кетонов вызывают сильное раздражение слизистых оболочек и ожоги при контакте с кожей. Алициклические кетоны обладают наркотическим действием. Кетоны играют важную роль в метаболизме веществ в живых организмах. Так, убихинон участвует в окислительно-восстановительных реакциях тканевого дыхания. К соединениям, содержащим кетонную группу, относятся некоторые важные моносахариды фруктоза и др. В процессе фотосинтеза 1,5-дифосфат-D-эритро-пентулозы фосфолированная кетопентоза является катализатором. Наличие в моче и крови человека кетонов говорит о гипергликемии, различных расстройствах метаболизма или кетоацидозе. В промышленности кетоны используют как растворители, фармацевтические препараты и для изготовления различных полимеров. Важнейшими кетонами являются ацетон, метилэтиловый кетон и циклогексанон [5]. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Систематическая номенклатура альдегидов и кетонов. Проверено 24 августа Архивировано 21 августа года. Проверено 20 июля Алканы Алкены Арены Алкины Диены Циклоалканы. Спирты Простые эфиры этеры Альдегиды Кетоны Кетены Карбоновые кислоты Сложные эфиры эстеры Ортоэфиры Углеводы Жиры Хиноны Фенолы Енолы Оксикислоты Оксокислоты Пероксиды. Амины Окиси аминов Амиды Гидразиды Нитросоединения Нитрозосоединения Оксимы Нитрилы Изонитрилы Аминокислоты Белки Пептиды. Тиолы Сульфиды Сульфоксиды Сульфоны Сложные тиоэфиры Дисульфиды Сульфокислоты Тиоальдегиды Тиокетоны Тиокарбоновые кислоты. Фосфины Фосфонистые кислоты Фосфиновые кислоты Фосфоновые кислоты Нуклеиновая кислота Нуклеотиды. Фторорганические соединения Хлорорганические соединения Броморганические соединения Иодорганические соединения. Силаны Силазаны Силтианы Силоксаны Силиконы. Германийорганические Борорганические Оловоорганические Свинецорганические Алюминийорганические Ртутьорганические Другие металлоорганические. Галогенуглеводороды Циклические соединения Перфторуглеводороды. Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN Статьи со ссылками на Викисловарь. Навигация Персональные инструменты Вы не представились системе Обсуждение Вклад Создать учётную запись Войти. Пространства имён Статья Обсуждение. Просмотры Читать Править Править вики-текст История. В других проектах Викисклад. Эта страница последний раз была отредактирована 2 февраля в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия. Свяжитесь с нами Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Разработчики Соглашение о cookie Мобильная версия. CH 3 -CO-CH 3.
Химические свойства кетонов
Старая карта обнинска
Тенотен детский инструкция с какого возраста
Где заказать дешевые шторы
Экологические проблемы мурманской
Сколько весит кег 30 литров
Вышел камень из мочеточника что делать