Оглавление

3. Органическая химия Читать 0 мин.

3.5. Альдегиды, карбоновые кислоты, сложные эфиры

Альдегиды и кетоны.

Альдегиды – это органические соединения, молекулы которых содержат альдегидную группу, связанную с углеводородным радикалом.

Гомологический ряд альдегидов и кетонов:

Название

Формула

Альдегиды

 

Метаналь (муравьиный альдегид, формальдегид)

Этаналь (уксусный альдегид, ацетальдегид)

Пропаналь (пропионовый альдегид)

Бутаналь (масляный альдегид)

Пропеналь (акролеин)

Бутен-2-аль (кротоновый альдегид)

Бензальдегид

Кетоны

 

Пропанон (ацетон)

Бутанон (метилэтилкетон)

Ацетофенон (метилфенилкетон)


Номенклатура и изомерия:

Название альдегида по международной номенклатуре образуется от названия соответствующего алкана с таким же числом атомов углерода с добавлением окончания –аль. Нумерацию углеродной цепи начинают от атома углерода альдегидной группы.

Названием альдегида = название алкана + окончание –аль

Алгоритм названия альдегидов:

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

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

3. Назовите соединение по алгоритму для углеводородов.

4. В конце названия допишите суффикс -аль.

Изомерия:

1. Углеродного скелета

2. Межклассовая – кетоны

3. ТОЛЬКО У КЕТОНОВ: положение функциональной группы

Физические свойства:

Низшие альдегиды имеют резкий запах, высшие альдегиды, содержащие 8-12 атома «С» - душистые вещества. Альдегиды с 1-3 атомами «С» хорошо растворяются в воду, с увеличением числа атомов «С» растворимость уменьшается. Все альдегиды растворяются в органических растворителях.

Альдегиды раздражают слизистые оболочки глаза и верхних дыхательных путей, вредно влияют на нервную систему.

Химические свойства альдегидов и кетонов:

Альдегиды – один из наиболее реакционноспособных классов органических соединений, что связанно с наличием в их молекулах высокополяризованной карбонильной группы.

Для альдегидов характерны реакции присоединения, окисления, полимеризации и поликонденсации.

  • Горение:

2CH3CHO + 5O2 = 4CO2 + 4H2O

  • Присоединение (по двойной связи карбонильной группы).

В ряду

$HCHO \longrightarrow RCHO \longrightarrow RCOR'$ склонность к реакциям присоединения уменьшается. Это связано с наличием и числом углеводородных радикалов, связанных с атомом углерода карбонильной группы.

а) Гидрирование (восстановление водородом):

$HCHO + H_2 \stackrel{Ni, t}{\longrightarrow} CH_3OH$
$CH_3 - CO-CH_3 +H_2 \stackrel{Ni, t}{\longrightarrow} CH_3-CH(OH)-CH_3$

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

  • Окисление:

$CH_3CHO + Ag_2O = 2Ag\downarrow + CH_3COOH$ (реакция "серебряного зеркала" - качественная реакция)

$HCHO + 2Cu(OH)_2 = 2H_2O + Cu_2O\downarrow + HCOOH$ (образуется красный осадок - качественная реакция)

Кетоны слабыми окислителями не окисляются.

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

CH3CHO + Cl2 = CH2Cl-CHO + HCl

Применение важнейших представителей:

Муравьиный альдегид:

1. Полимеры

2. Антисептик

3. Для хранения анатомических препаратов

Уксусный альдегид:

1. Получение этанола

2. Производство зеркал

3. Лекарства

4. Ацетатное волокно

5. Получение уксусной кислоты

6. Получение уксусного ангидрида

7. Получение сложного эфира – этилацетат.

Карбоновые кислоты.

Карбоновые кислотыэто производные УВ, содержащие функциональную карбоксильную группы –СООН.

По основности кислоты делятся на:

1. одноосновные (монокарбоновые)

2. двухосновные (дикарбоновые)

3. трехосновные (трикарбоновые)

Наибольшее значение имеют насыщенные монокарбоновые кислоты.

Номенклатура и изомерия:

Формула

Название кислоты

Название остатка

 

Систематическое

Тривиальное

   

HCOOH

метановая

меравьиная

Формиат

CH3COOH

этановая

уксусная

Ацетат

C2H5COOH

пропановая

пропионавая

Пропионат

C3H7COOH

бутановая

масляная

Бутират

C4H9COOH

пентановая

валерьяновая

Валерат

C5H11COOH

гексановая

капроновая

Капрат

C15H31COOH

гексадекановая

пальмитиновая

Пальмитат

C17H35COOH

октадекановая

стеариновая

Стеарат

C6H5COOH

бензолкарбоновая

бензойная

Бензоат

CH2=CHCOOH

пропеновая

акриловая

акрилат


У насыщенных карбоновых кислот ТОЛЬКО изомерия углеродного скелета.

Физические свойства:

В твердом и жидком состояниях молекулы насыщенных монокарбоновых кислот димеризуются в результате образования между ними водородных связей. Водородная связь в кислотах сильнее, чем в спиртах, поэтому температуры кипения кислот больше температуры кипения соответствующих спиртов.

В водных растворах кислоты образуют линейные димеры.

Химические свойства карбоновых кислот:

Для насыщенных карбоновых кислот характерна высокая реакционная способность. Это определяется главным образом реакциями карбоксильной группы, а также реакциями замещения атомов водорода в альфа-положении.

1. Диссоциация:

R-COOH ↔ RCOO- + H+

2. Взаимодействие с активными металлами:

2R-COOH + 2Na → 2R-COONa + H2↑

3. Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:

2R-COOH + CaO → (R-COO)2Ca + H2O

R-COOH + NaOH → R-COONa + H2O

4. Взаимодействие с солями слабых кислот:

R-COOH + NaHCO → R-COONa + H2O + CO2

  • Соли карбоновых кислот разлагаются сильными минеральными кислотами:

R-COONa + HСl → NaCl + R-COOH

  • В водных растворах гидролизуются:

R-COONa + H2O ↔ R-COOH + NaOH

5. Образование сложных эфиров со спиртами:

Специфические свойства 

1. Получение хлорангидридов:

R-COOH + PCl5 → R-CO-Cl + POCl3 + HCl

2. Образование амидов

$CH_3COOH + NH_3 \longrightarrow CH_3COOHNH_4 \stackrel{t}{\longrightarrow} CH_3CONH_2 + H_2O$

  • Вместо карбоновых кислот чаще используют их галогенангидриды:

  • Амиды образуются также при взаимодействии карбоновых кислот (их галогенангидридов или ангидридов) с органическими производными аммиака (аминами):

3. Реакции замещения с галогенами

(свойства углеводородного радикала, образуется альфа-хлорпроизводное карбоновой кислоты):

$CH_3COOH + Cl_2 \stackrel{P\text{красн.}}{=} CH_2Cl-COOH + HCl$

Особенности муравьиной кислоты H-COOH: 

1. Даёт реакцию «Серебряного зеркала»:

H-COOH + 2[Ag(NH3)2]OH → 2Ag↓ + (NH4)2CO3 + 2NH3 + H2O

2. Окисление хлором:

H-COOH + Cl2 → CO2 + 2HCl

3. Вступает в реакцию с гидроксидом меди(II):

H-COOH + 2Cu(OH)2 t → Cu2O↓ + CO2↑ + 3H2O

4.Разлагается при нагревании:

HCOOH t,H2SO4→ CO↑ + H2O

Реакции декарбоксилирования солей карбоновых кислот

(получение алканов):

R-COONa + NaOH t → Na2CO3 + R-H (алкан)

Окисление в атмосфере кислорода:

R-COOH + O2 → CO2 + H2O

Применение важнейших карбоновых кислот:

Муравьиная:

1. Растворители

2. Пестициды

3. Крашение тканей и бумаги

4. Обработка кожи

5. Лекарственные средства

6. Консервирование фруктовых соков, зеленых кормов

7. Дезинфекция емкостей в пищевой промышленности

Уксусная:

1. Растворители

2. Дли пищевых целей

3. Красители

4. Лекарственное средство – аспирин

5. получение производных карбоновых кислот

Эфиры.

Сложные эфиры – это вещества, которые образуются в результате взаимодействия органических или кислородсодержащих неорганических кислот со спиртами (реакции этерификации).

Изомерия сложных эфиров:

Структурная изомерия

Межклассовая изомерия

 

Углеродной цепи

Радикалов

 

Пропиловый эфир уксусной кислоты или пропилацетат

Этиловый эфирпропионовой кислоты или эти пропионат

Пентановая кислоты

Изопропиловый эфир уксусной кислоты или изопропилацетат

Метиловый эфир масляной кислоты или метилбутират

 

Номенклатура: 

Название сложных эфиров образуются из названий соответствующих кислот или кислотных остатков и названий алкильных радикалов, входящих в состав спиртов.

Физические свойства:

Простейшие по составу сложные эфиры карбоновых кислот – бесцветные легкокипящие жидкости с фруктовым запахом. Высшие сложные эфиры – воскообразные вещества (пчелиный воск), все сложные эфиры в воде растворяются плохо.

Химические свойства: 

Гидролиз – важнейшее химическое свойство сложных эфиров:

Применение сложных эфиров:

1. Парфюмерия

2. Растворители

3. Пищевая промышленность

4. Лекарственные вещества

5. Пластмассы

 

Прочитано Отметь, если полностью прочитал текст
Ништяк!

Решено верно

Браво!

Решено верно

Крутяк!

Решено верно

Зачёт!

Решено верно

Чётко!

Решено верно

Бомбезно!

Решено верно

Огонь!

Решено верно

Юхууу!

Решено верно

Отпад!

Решено верно

Шикарно!

Решено верно

Блестяще!

Решено верно

Волшебно!

Решено верно