1. 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:

RCH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH → RCOONH₄ + 2Ag↓ + 3NH₃ + H₂O.

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.

RCH=O + 2Cu(OH)₂ → RCOOН + Cu₂O↓ + 2H₂O.

Более пра­виль­но пи­сать:

RCH=O + 2Cu(OH)₂ + NaOH → RCOONa + Cu₂O↓ + 3H₂O.

                                                                        →

Рис. 1. (фото Н. Мо­ро­зо­вой)

При на­гре­ва­нии фор­маль­де­ги­да с гид­рок­си­дом меди вы­де­ля­ют­ся пу­зырь­ки газа:

CH₂=О + 4Cu(OH)₂ → CO₂↑ + 2Cu₂O + 4H₂O.

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:

R-CHO + 2ROH  R-CH(OH)-OR

                                   по­лу­а­це­таль

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

R-CH(OH)-OR + ROH  R-CH(OR)₂ + H₂O.

аце­таль

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.

2. 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 F^-, Cl^-, Br^-, I^-,  OH^-, CH₃O^-, HS^-, NH₂^-, CH₃COO^-); 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

3. 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

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.