Альдегид ба кетонууд нь найрлагадаа >C=O карбонилийн функциональ бүлэгтэй бөгөөд карбонилийн нэгдлүүдийн ангилалд багтдаг. Тэднийг мөн оксо нэгдлүүд гэж нэрлэдэг. Эдгээр бодисууд нь нэг ангилалд хамаарах хэдий ч бүтцийн онцлогоосоо шалтгаалан хоёр том бүлэгт хуваагдсан хэвээр байна.
Кетонуудад >C=O бүлгийн нүүрстөрөгчийн атом нь хоёр ижил буюу өөр нүүрсустөрөгчийн радикалуудтай холбогддог бөгөөд тэдгээр нь ихэвчлэн R-CO-R' хэлбэртэй байдаг. Карбонил бүлгийн энэ хэлбэрийг кето бүлэг эсвэл оксо бүлэг гэж нэрлэдэг. Альдегидийн хувьд карбонил нүүрстөрөгч нь зөвхөн нэг нүүрсустөрөгчийн радикалтай холбогддог бөгөөд үлдсэн валентыг устөрөгчийн атом эзэлдэг: R-CH. Ийм бүлгийг альдегидийн бүлэг гэж нэрлэдэг. Бүтцийн эдгээр ялгаатай байдлаас шалтгаалан альдегид ба кетонууд ижил бодисуудтай харилцан үйлчлэхэд бага зэрэг ялгаатай байдаг.
Карбонил бүлэг
Энэ бүлгийн
C ба O атомууд sp2-эрлийзжсэн төлөвт байна. sp2-эрлийз орбиталуудаас үүдэлтэй нүүрстөрөгч нь нэг хавтгайд ойролцоогоор 120 градусын өнцгөөр байрлах 3 σ-бондтой.
Хүчилтөрөгчийн атом нь нүүрстөрөгчийн атомаас хамаагүй өндөр цахилгаан сөрөг нөлөөтэй тул >C=O бүлгийн π-бондын хөдөлгөөнт электронуудыг өөртөө татдаг. Иймээс О атом δ- дээр илүүдэл электрон нягт гарч ирэх ба С атом дээр эсрэгээрээ δ+ буурдаг. Энэ нь альдегид ба кетонуудын шинж чанарыг тайлбарладаг.
C=O давхар холбоо нь C=C-ээс илүү бат бөх боловч нүүрстөрөгч болон хүчилтөрөгчийн атомуудын электрон сөрөг чанарын ялгаа ихтэй тул илүү идэвхтэй байдаг.
Нэршил
Бусад бүх төрлийн органик нэгдлүүдийн нэгэн адил альдегид ба кетоныг нэрлэх янз бүрийн арга байдаг. IUPAC нэршлийн заалтуудын дагуу карбонил бүлгийн альдегид хэлбэр байгаа эсэхийг -al, кетон - нэг дагавараар тэмдэглэнэ. Хэрэв карбонил бүлэг нь хамгийн ахмад нь бол үндсэн гинжин хэлхээний С атомуудын дугаарлалтын дарааллыг тодорхойлно. Альдегидийн карбонилийн нүүрстөрөгчийн атом нь эхнийх нь бөгөөд кетонуудад С атомууд нь гинжин хэлхээний төгсгөлөөс эхлэн дугаарлагдсан байдаг ба >C=O бүлэг илүү ойр байдаг. Үүнтэй холбоотойгоор кетон дахь карбонил бүлгийн байрлалыг тодорхойлох шаардлагатай байна. Тэд үүнийг -on дагаварын ард тохирох тоог бичнэ.
| Н-УНТЛАА | метал | CH3-CO-CH3 | пропанон |
| CH3-УНТАХ | этанал | CH3-CO-CΗ2-CΗ3 | бутанон |
| CH3-CH2-COΗ | пропанал | CH3-CO-CΗ2-CH2-CΗ 3 | пентанон-2 |
| СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ | бутанал | CH3-CH2-CO-CH2-CH 3 | пентанон-3 |
| CΗ3-(CΗ2)3-COΗ | пентанал | CH3-CO-CΗ2-CH2-CΗ 2-SN3 | гексанон-2 |
| CΗ3-(CΗ2)4-УНТАХ | гексанал | СΗ3-СΗ2-CO-CH2-СΗ 2-SN3 | гексанон-3 |
Хэрэв карбонилийн бүлэг нь ахлах бүлэг биш бол IUPAC-ийн дүрмийн дагуу альдегидийн хувьд -оксо, кетонуудын хувьд -оксо (-кето) угтвараар илэрхийлэгддэг.
Альдегидийн хувьд "хүчил" гэдэг үгийг "альдегид"-ээр сольж исэлдэх явцад хувирах хүчлүүдийн нэрнээс гаралтай өчүүхэн нэрсийг өргөн ашигладаг:
- СΗ3-SON ацетальдегид;
- СΗ3-CH2-SON пропионалдегид;
- CΗ3-CH2-CH2-CH-OH бутирик альдегид.
Кетонуудын хувьд зүүн болон зүүн талын нэрсээс бүрдэх радикал функциональ нэрс түгээмэл байдаг.карбонил нүүрстөрөгчийн атом болон "кетон" гэсэн үгтэй холбогдсон баруун радикалууд:
- CΗ3-CO-CH3 диметил кетон;
- CH3-CH2-CO-CH2-CH 2-CH3 этил пропил кетон;
- C6Η5-CO-CΗ2-CΗ2-СΗ3 пропил фенил кетон.
Ангилал
Нүүрсустөрөгчийн радикалуудын шинж чанараас хамааран альдегид ба кетонуудын ангиллыг дараахь байдлаар хуваадаг.
- ultimate - С атомууд хоорондоо зөвхөн нэг холбоогоор (пропанал, пентанон) холбогддог;
- ханаагүй - С атомуудын хооронд давхар ба гурвалсан холбоо байдаг (пропенал, пентен-1-нэг-3);
- ароматик - молекулдаа бензолын цагираг (бензальдегид, ацетофенон) агуулдаг.
Карбонилын тоо болон бусад функциональ бүлгүүд нь дараахь зүйлийг ялгадаг:
- монокарбонилийн нэгдлүүд - зөвхөн нэг карбонилийн бүлэг (гексанал, пропанон) агуулдаг;
- дикарбонилийн нэгдлүүд - альдегид ба/эсвэл кетон хэлбэрийн хоёр карбонилийн бүлгийг агуулдаг (глиоксал, диацетил);
- бусад функциональ бүлгүүдийг агуулсан карбонилийн нэгдлүүд нь эргээд галокарбонил, гидроксикарбонил, аминокарбонил гэх мэт хуваагддаг.
Изомеризм
Альдегид ба кетонуудын хамгийн онцлог нь бүтцийн изомеризм юм. Нүүрс устөрөгчийн радикалд тэгш бус атом, мөн янз бүрийн орлуулагчтай давхар холбоо байгаа тохиолдолд орон зайн боломжтой.
- Нүүрстөрөгчийн араг ясны изомеризм. Энэ нь хоёр төрлийн карбонилийн нэгдлүүдэд ажиглагддаг боловч альдегид дэх бутанал, кетон дахь пентанон-2-оос эхэлдэг. Тэгэхээр бутанал CH3-СΗ2-СΗ2-CH нь нэг изомер 2-метилпропанал СН-тэй байна. 3-СΗ(СΗ3)-УНТАХ. Мөн пентанон-2 СΗ3-CO-СΗ2-СΗ2-СΗ 3 изомер 3-метилбутанон-2 СΗ3-СО-СΗ(СΗ3)-СΗ 3.
- Анги хоорондын изомеризм. Ижил найрлагатай Оксо нэгдлүүд нь бие биетэйгээ изомер юм. Жишээлбэл, С3Η6О найрлага нь пропан CH3-СΗ-тай тохирч байна. 2 -SON ба пропанон СΗ3-CO-СΗ3. Альдегид ба кетонуудын молекулын томъёо C4H8O нь бутанал CH3-СΗ-д тохирно.2-СΗ2-SON ба бутанон CH3-CO-СΗ2-СΗ3.
Мөн карбоксилын нэгдлүүдийн анги хоорондын изомерууд нь мөчлөгт исэл юм. Жишээлбэл, этанал ба этилен исэл, пропанон, пропилен исэл. Үүнээс гадна ханаагүй спирт, эфир нь нийтлэг найрлагатай, оксо нэгдлүүдтэй байж болно. Тэгэхээр молекулын томъёо C3H6O нь:
- СΗ3-СΗ2-УНТАХ - propanal;
- СΗ2=СΗ-СΗ2-OH - аллилийн спирт;
- СΗ2=СΗ-O-CH3 - метил винил эфир.
Физик шинж чанар
Карбонил молекулууд туйлтай хэдий ч,Спиртээс ялгаатай нь альдегид ба кетонууд нь хөдөлгөөнт устөрөгчгүй тул холбоо үүсгэдэггүй. Иймээс тэдгээрийн хайлах болон буцлах температур нь харгалзах спиртийнхээс арай бага байна.
Хэрэв бид ижил найрлагатай альдегид ба кетонуудыг харьцуулж үзвэл сүүлийнх нь tkip арай өндөр байна. Молекулын жин нэмэгдэхийн хэрээр оксо нэгдлүүдийн tpl болон tbp нь аяндаа нэмэгддэг.
Доорх карбонилийн нэгдлүүд (ацетон, формальдегид, ацетальдегид) усанд сайн уусдаг бол өндөр альдегид, кетонууд нь органик бодисуудад (архи, эфир гэх мэт) уусдаг.
Оксо нэгдлүүд тэс өөр үнэртэй. Тэдний доод төлөөлөгчид хурц үнэртэй байдаг. Гураваас зургаан С атом агуулсан альдегид нь маш тааламжгүй үнэртэй боловч тэдгээрийн өндөр гомологууд нь цэцгийн анхилуун үнэртэй бөгөөд бүр сүрчигний үйлдвэрлэлд ашиглагддаг.
Нэмэлт хариу үйлдэл
Альдегид ба кетонуудын химийн шинж чанар нь карбонил бүлгийн бүтцийн онцлогтой холбоотой. C=O давхар холбоо нь хүчтэй туйлшралтай тул туйлшралын нөлөөгөөр энгийн нэг холбоо болж хувирдаг.
1. Гидроцианы хүчилтэй харилцан үйлчлэх. Шүлтлэгийн ул мөр байгаа тохиолдолд HCN-ийн нэмэлт нь цианогидрин үүсэх үед үүсдэг. Ионы концентрацийг нэмэгдүүлэхийн тулд шүлт нэмнэ CN-:
R-SON + NCN ―> R-CH(OH)-CN
2. устөрөгч нэмэх. Давхар холбоонд устөрөгч нэмснээр карбонилийн нэгдлүүдийг амархан спирт болгон бууруулж болно. Үүний зэрэгцээ альдегидээсанхдагч спиртийг, хоёрдогч спиртийг кетоноос гаргаж авдаг. Никелийн хурдасгасан урвал:
N3S-SLEEP + N2 ―> N3S-SΗ 2-ОΗ
Η3C-CO-CΗ3 + Η2 ―> H 3C-CΗ(OH)-CΗ3
3. гидроксиламин нэмэх. Альдегид ба кетонуудын эдгээр урвалууд нь хүчлээр катализатор болдог:
H3S-SON + NH2OH ―> Η3S- СΗ=N-OH + H2O
4. Чийгшүүлэх. Оксо нэгдлүүдэд усны молекулыг нэмэх нь эрдэнийн диол үүсэхэд хүргэдэг, i.e. нэг нүүрстөрөгчийн атомд хоёр гидроксил бүлэг холбогдсон хоёр атомт спиртүүд. Гэсэн хэдий ч ийм урвалууд нь буцаах боломжтой байдаг тул үүссэн бодисууд нь анхны бодисууд үүсэхэд шууд задардаг. Энэ тохиолдолд электрон татах бүлгүүд урвалын тэнцвэрийг бүтээгдэхүүн рүү шилжүүлнэ:
C=O + Η2 >C(OΗ)2
5. архи нэмэх. Энэ урвалын явцад янз бүрийн бүтээгдэхүүнийг авч болно. Альдегидтэй архины хоёр молекул нийлбэл ацетал, нэг бол хагас ацетал үүснэ. Урвалын нөхцөл нь хольцыг хүчил эсвэл усгүйжүүлэгч бодисоор халаах явдал юм.
R-УНТАХ + HO-R' ―> R-CH(HO)-O-R'
R-SLEEP + 2HO-R' ―> R-CH(O-R')2
Урт нүүрсустөрөгчийн гинжин хэлхээтэй альдегид нь молекул доторх конденсацид өртөмтгий байдаг тул циклийн ацетал үүснэ.
Чанарын хариу үйлдэл
Өөр карбонил бүлэгтэй байх нь ойлгомжтойальдегид ба кетонууд, тэдгээрийн химийн найрлага нь өөр өөр байдаг. Заримдаа үүссэн оксо нэгдэл нь эдгээр хоёр төрлийн аль нь болохыг ойлгох шаардлагатай байдаг. Альдегид нь мөнгөн исэл эсвэл зэс (II) гидроксидын нөлөөн дор кетоноос илүү амархан исэлддэг. Энэ тохиолдолд карбонил бүлэг нь карбоксил бүлэг болж хувирч, карбоксилын хүчил үүснэ.
Мөнгөн толин тусгал үүсэх урвалыг аммиакийн оролцоотойгоор мөнгөний ислийн уусмалаар альдегидийг исэлдүүлэхийг түгээмэл гэж нэрлэдэг. Үнэндээ уусмалд альдегидийн бүлэгт үйлчилдэг цогц нэгдэл үүсдэг:
Ag2O + 4NH3 + H2O ―> 2[Ag (NΗ3)2]ОΗ
СΗ3-СОΗ + 2[Ag(NΗ3)2]ОΗ ―> CH3-COO-NH4 + 2Ag + 3NH3 +H 2O
Тэд үргэлжилсэн урвалын мөн чанарыг илүү энгийн схемээр бичдэг:
СΗ3-СОΗ + Ag2O ―> СΗ3-СООΗ + 2Ag
Урвалын явцад исэлдүүлэгч бодис нь металл мөнгө болж буурч, тунадас үүснэ. Энэ тохиолдолд урвалын савны ханан дээр толин тусгалтай төстэй нимгэн мөнгөн бүрхүүл үүсдэг. Ингэж хариу үйлдэл нэрээ авсан.
Альдегид ба кетонуудын бүтцийн ялгааг харуулсан өөр нэг чанарын урвал бол шинэ Cu(OΗ)2 -CH бүлэгт үзүүлэх үйлдэл юм. Үүнийг хоёр валенттай зэсийн давсны уусмалд шүлт нэмж бэлтгэдэг. Энэ нь халсан үед цэнхэр суспензийг үүсгэдэгальдегид нь зэс (I) исэл үүссэний улмаас өнгө нь улаан хүрэн болж өөрчлөгддөг:
R-SON + Cu(OΗ)2 ―> R-СООΗ + Cu2O + Η 2O
Исэлдүүлэх урвал
Оксо нэгдлүүдийг хүчиллэг орчинд халаахад KMnO4 уусмалаар исэлдүүлж болно. Гэсэн хэдий ч кетонууд нь практик ач холбогдолгүй бүтээгдэхүүнүүдийн холимог үүсэх явцад устдаг.
Альдегид ба кетонуудын энэ шинж чанарыг харуулсан химийн урвал нь ягаан урвалын хольцын өнгө алдагдах дагалддаг. Үүний зэрэгцээ карбоксилын хүчлийг альдегидийн дийлэнх хэсгээс гаргаж авдаг:
CH3-УНТАХ + KMnO4 + H2SO 4 ―> CH3-УНТАХ + MnSO4 + K2SO 4 + H2O
Энэ урвалын үед формальдегид нь шоргоолжны хүчил болж исэлддэг ба исэлдүүлэгч бодисын нөлөөн дор задарч нүүрстөрөгчийн давхар ислийг үүсгэдэг:
H-SLEEP + KMnO4 + H2SO4 ―> CO 2 + MnSO4 + K2SO4 + N 2O
Альдегид ба кетонууд нь шаталтын урвалын үед бүрэн исэлдэх шинж чанартай байдаг. Энэ нь CO2 болон ус үүсгэдэг. Формальдегидийн шаталтын тэгшитгэл нь:
HSON + O2 ―> CO2 + H2O
Хүлээн авах
Бүтээгдэхүүний хэмжээ, ашиглалтын зорилгоос хамааран альдегид ба кетоныг үйлдвэрлэх аргыг үйлдвэрлэлийн болон лабораторийн гэж хуваадаг. Химийн үйлдвэрлэлд карбонилийн нэгдлүүдийг олж авдагалкан ба алкены исэлдэлт (газрын тосны бүтээгдэхүүн), анхдагч спиртийг усгүйжүүлэх, дихалоалкануудын гидролиз.
1. Метанаас формальдегид авах (катализаторын оролцоотойгоор 500 ° C хүртэл халаахад):
CΗ4 + O2 ―> HSON + Η2O.
2. Алкенуудын исэлдэлт (катализатор болон өндөр температурт):
2СΗ2=СΗ2 + O2 ―> 2CH 3-УНТАХ
2R-СΗ=СΗ2 + O2 ―> 2R-СΗ2 -COΗ
3. Анхдагч спиртээс устөрөгчийг зайлуулах (зэсээр катализатор, халаах шаардлагатай):
СΗ3-СΗ2-OH ―> CH3-УНТАХ + Η 2
R-CH2-OH ―> R-SLEEP + H2
4. Шүлттэй дихалоалкануудын гидролиз. Урьдчилсан нөхцөл бол галоген атомыг ижил нүүрстөрөгчийн атомд холбох явдал юм:
СΗ3-C(Cl)2H + 2NaOH ―> СΗ3 -COΗ + 2NaCl + H2O
Лабораторид бага хэмжээгээр карбонилийн нэгдлүүдийг алкиныг усжуулах эсвэл анхдагч спиртийг исэлдүүлэх замаар гаргаж авдаг.
5. Ацетиленд ус нэмэх нь хүчиллэг орчинд мөнгөн усны сульфидын дэргэд явагддаг (Кучеровын урвал):
ΗS≡SΗ + Η2O ―> CH3-SOΗ
R-С≡СΗ + Η2О ―> R-CO-CH3
6. Эцсийн гидроксил бүлэгтэй спиртийг исэлдүүлэхметалл зэс эсвэл мөнгө, зэс (II) исэл, түүнчлэн калийн перманганат эсвэл бихроматыг хүчиллэг орчинд ашиглан хийсэн:
R-CΗ2-OH + O2 ―> R-SLEEP + H2 O
Альдегид ба кетонуудын хэрэглээ
Формик альдегид нь фенолтой конденсацлах урвалын явцад олж авсан фенол формальдегидийн давирхайг үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Үүний үр дүнд үүссэн полимерууд нь төрөл бүрийн хуванцар, бөөмийн хавтан, цавуу, лак болон бусад зүйлийг үйлдвэрлэхэд шаардлагатай байдаг. Энэ нь мөн эм (urotropin), ариутгагч бодис авахад хэрэглэгддэг ба биологийн бэлдмэлийг хадгалахад ашиглагддаг.
Этаналын гол хэсэг нь цууны хүчил болон бусад органик нэгдлүүдийн нийлэгжилтэнд ордог. Зарим хэмжээний ацетальдегидийг эмийн үйлдвэрлэлд ашигладаг.
Ацетон нь лак, будаг, зарим төрлийн резин, хуванцар, байгалийн давирхай, тос зэрэг олон төрлийн органик нэгдлүүдийг уусгахад өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр зорилгоор зөвхөн цэвэр төдийгүй R-648, R-647, R-5, R-4 гэх мэт брэндийн уусгагчийн найрлага дахь бусад органик нэгдлүүдтэй хольж хэрэглэдэг. янз бүрийн эд анги, механизм үйлдвэрлэхэд гадаргуугийн тос арилгахад ашигладаг. Эмийн болон органик нийлэгжилтэд их хэмжээний ацетон шаардлагатай.
Олон альдегид нь тааламжтай үнэртэй тул сүрчигний үйлдвэрт ашиглагддаг. Тиймээс, цитрал нь нимбэгний үнэртэй, бензалдегид юмгашуун бүйлсний үнэртэй, фенил цууны альдегид нь найрлагад гиацинтын үнэрийг авчирдаг.
Циклогексанон нь олон төрлийн синтетик утас үйлдвэрлэхэд шаардлагатай. Үүнээс адипийн хүчил гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь эргээд капролактам, нейлон, нейлон түүхий эд болгон ашигладаг. Мөн өөх тос, байгалийн давирхай, лав болон PVC-ийн уусгагч болгон ашигладаг.
