02. Химические свойства альдегидов и кетонов

Окисление

Разница между кетонами и альдегидами:

Карбонильную группу кетонов окислить непросто, ведь она находится в середине молекулы и не связана с атомами водорода. Напротив, альдегидная группа легко окисляется даже слабыми окислителями. На этом основаны качественные реакции.

1. Реакция «серебряного зеркала»

При аккуратном нагревании альдегида в водно-аммиачном растворе оксида серебра стенки пробирки покрываются зеркальным слоем выделившегося серебра:

RCH = O + Ag₂O → RCOOH + 2Ag↓

Более правильно писать:

2. Взаимодействие с гидроксидом меди (II)

Голубая суспензия гидроксида меди (II) при нагревании с альдегидом приобретает окраску томатного сока – образуется красный осадок оксида меди (I) (рис. 1):

Более правильно писать:

При нагревании формальдегида с гидроксидом меди выделяются пузырьки газа:

Почему? В формальдегиде рядом с карбонильной группой два атома водорода. Это приводит к тому, что формальдегид окисляется еще легче, чем другие альдегиды.

1. Присоединение воды

Вода присоединяется обратимо:

R-CHO + НOH R-CH(OH)-OН.

Однако для формальдегида эта реакция в его растворе – формалине – протекает почти полностью.

2. Присоединение спиртов

Альдегиды и кетоны обратимо присоединяют спирты, превращаясь в полуацетали. Реакция идет в присутствии каталитических количеств кислоты или щелочи:

В избытке спирта при наличии каталитических количеств кислоты происходит дальнейшее нуклеофильное замещение ОН-группы полуацеталя остатком спирта с образованием ацеталя:

Образование ацеталей позволяет защитить карбонильную группу при химических реакциях, проводимых с другими реакционными центрами молекулы, т. к. реакционно-способная двойная связь в ацетале исчезает. После проведения реакций ацеталь гидролизуют, и карбонильная группа снова появляется.

3. Циангидринный синтез

R-CHO + HCN → R-CH(CN)-OH.

Гидролиз образующихся соединений приводит к получению нового класса органических веществ – оксикарбоновых кислот R-CH(COOH)-OH.

Нуклеофильное присоединение

Атомы углерода и кислорода карбонильной группы связаны двойной связью. Из этого следует, что для этих веществ характерны реакции присоединения.

На атоме углерода карбонильной группы имеется частичный положительный заряд, значит, характерны нуклеофильные реакции.

Типичные реакции альдегидов и кетонов – нуклеофильное присоединение.

Нуклеофильные реакции – реакции, заключающиеся в атаке реагента, имеющего избыточную электронную плотность, на атом углерода с частичным положительным зарядом.

Нуклеофил (Nu) – частица с избытком электронной плотности.

Нуклеофилами могут быть: частицы с отрицательным зарядом (анионы ); молекулы, содержащие атомы N, O, S, P c неподеленной электронной парой (H₂O, NH₃, H₂S, PH₃, CH₃OH); молекулы, содержащие кратные связи углерод-углерод (H₂C=CH₂, HC≡CH, бензол C₆H₆).

Восстановление

Альдегиды и кетоны присоединяют водород при нагревании под давлением в присутствии катализатора:

CH₃CH = O + H₂

 CH₃CH₂OH

Образование фенолформальдегидных смол

2 стадии:

1. нуклеофильное замещение (углерод в орто- и пара-положениях фенола – нуклеофил):

2. конденсация (отщепление воды с образованием метиленового мостика между бензольными кольцами):

Далее две эти стадии повторяются по циклу:

В конце получается высокомолекулярный продукт. Он имеет не линейное, а сетчатое строение, т.к. в реакции участвует также пара-положение фенола.

Подведение итога урока

При помощи данного урока вы смогли самостоятельно изучить тему «Химические свойства альдегидов и кетонов». Благодаря особым химическим свойствам альдегидов и кетонов, химики очень широко применяют эти вещества в органическом синтезе. На этом уроке вы смогли подробнее изучить эти свойства и их проявление в химических реакциях этих веществ.

Список литературы

1. Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.

3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.

4. Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «Химик» (Источник)

Домашнее задание

1. №№ 6, 7 (с. 102) Рудзитис Г. Е. , Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Как можно двумя способами доказать, что в данном растворе содержится альдегид?

3. Приведите примеры реакций нуклеофильного присоединения.