Альдегиды и кетоны.

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

Гомологический ряд альдегидов и кетонов:

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 кислоты– это 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:

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,H₂^SO₄→ 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:

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