Альдегиды и кетоны: классификация, строение, номенклатура, изомерия и основные методы синтеза

Общая формула альдегидов или R—CHO. Функциональная группа альдегидов (—CHO) называется альдегидной группой. Кетоны - органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу — —, связанную с двумя углеводородными радикалами. Общая формула кетонов или R—CO—R'.

Альдегиды и кетоны называются карбонильными соединениями, их общая формула - CnH2nO.

Изомеры и гомологи

г о м о л о г и HCHO метаналь (формальдегид, муравьиный альдегид)  
CH3CHO этаналь (ацетальдегид, уксусный альдегид)  
CH3CH2CHO пропаналь (пропионовый альдегид)   CH3—CO—CH3 пропанон (ацетон)
CH3CH2CH2CHO бутаналь (масляный альдегид) 2-метилпропаналь CH3—CO—CH2CH3 бутанон (метилэтилкетон)
  и з о м е р ы

В молекулах альдегидов, а тем более кетонов, в отличие от спиртов нет атомов водорода со значительным положительным частичным зарядом, поэтому между молекулами как альдегидов, так и кетонов нет водородных связей.

Алгоритм составления названий альдегидов

Найдите главную углеродную цепь - это самая длинная цепь атомов углерода, включающая атом углерода альдегидной группы.

Пронумеруйте атомы углерода в главной цепи, начиная с атома углерода альдегидной группы.

Назовите соединение по алгоритму для углеводородов.

В конце названия допишите суффикс -аль.

Физические свойства: формальдегид - газ с удушливым запахом, растворим в воде (с молекулами воды водородные связи образуются, 40 %-ный водный раствор называется формалином с увеличением температуры растворимость уменьшается); ацетальдегид - бесцветная легкокипящая жидкость с фруктовым запахом, растворим в воде; ацетон - бесцветная жидкость с резким запахом, растворим в воде.

В ряду алканы альдегиды (кетоны) спирты растворимость в воде и температура кипения увеличивается.

Химические свойства

Химические свойства альдегидов и кетонов в значительной степени обусловлены наличием в их молекулах сильно полярной карбонильной группы (связь поляризована в сторону атома кислорода). Чем больше частичный заряд ( +) на атоме углерода этой группы, тем выше активность соединения.

Горение:

2CH3CHO + 5O2 4CO2 + 4H2O
2CH3COCH3 + 9O2 6CO2 + 6H2O

 

Присоединение (по двойной связи карбонильной группы).
В ряду HCHO RCHO RCOR' склонность к реакциям присоединения уменьшается. Это связано с наличием и числом углеводородных радикалов, связанных с атомом углерода карбонильной группы.

а) Гидрирование (восстановление водородом):

HCHO + H2 CH3OH
CH3—CO—CH3 + H2 CH3—CH(OH)—CH3


Из альдегидов при этом получаются первичные спирты, а из кетонов - вторичные.

Окисление:

CH3CHO + Ag2O 2Ag + CH3COOH (реакция "серебряного зеркала" - качественная реакция)
HCHO + 2Cu(OH)2 2H2O + Cu2O + HCOOH (образуется красный осадок - качественная реакция)


Кетоны слабыми окислителями не окисляются.

Замещение атомов водорода в углеводородном радикале (замещение происходит в -положение, т. е. замещается атом водорода у 2-го атома углерода):

2( )  
CH3 —CH2 —CHO + Cl2 CH3—CHCl—CHO + HCl

Получение альдегидов и кетонов

Окисление спиртов.
а) Первичных

CH3OH + CuO HCHO + Cu + H2O


б) Вторичных

CH3—CH(OH)—CH3 + [O] CH3—CO—CH3 + H2O

 

Дегидрирование спиртов.
а) Первичных

CH3CH2OH CH3CHO + H2


б) Вторичных

CH3—CH(OH)—CH3 CH3—CO—CH3 + H2

 

Окисление метана: CH4 + O2 HCHO + H2O (При 500oС в присутствии оксидов азота)

Гидратация ацетилена (реакция Кучерова; лабораторный способ): C2H2 + H2O CH3CHO

Окисление этилена: 2C2H4 + O2 2CH3CHO

Классификация альдегидов и кетонов:

В зависимости от строения УВ радикала альдегиды и кетоны бывают алифатическими (предельными и непредельными) и ароматическими.