Органічна хімія
Оксосполук. Альдегіди і кетони.
До оксосполук відносяться органічні речовини, що містять оксогрупу:
Зв'язок вуглецю з киснем в оксогрупу - подвійна (одна - і одна - зв'язок). Атом вуглецю карбонільної групи називається карбонільним. Висока електронегативність кисню поляризує зв'язок, в результаті на карбонильное вуглеці виникає частковий позитивний заряд:
У кетонах обидві залишилися валентності карбонильного вуглецю зайняті вуглеводневими радикалами:
У альдегідах карбонільний вуглець пов'язаний з воднем:
Залежно від типу вуглеводневої радикала альдегіди і кетони діляться на граничні, неграничні і ароматичні. Оксогрупу також може бути кілька, відповідно в разі, наприклад, наявності в молекулі двох оксогрупу можуть існувати диальдегид, дикетонов і кетоальдегід. Альдегіди і кетони з однаковим числом атомів вуглецю ізомерний один одному. Нижче в таблиці наведені деякі оксосполук.
Фізичні властивості альдегідів і кетонів
Температури кипіння альдегідів і кетонів зростають зі збільшенням молекулярної маси. При одному і тому ж будову вуглеводневої радикала кетони мають трохи більш високими температурами кипіння в порівнянні з альдегідами. Температури кипіння альдегідів і кетонів, що володіють розгалуженим вуглеводневим радикалом (изостроения) нижче, ніж у мають нерозгалужене радикал (нормальне будова). У порівнянні зі спиртами соответвуют будови мають більш низькими температурами кипіння, що пов'язано з більш слабкою асоціацією молекул за рахунок водневих зв'язків.
Альдегіди і кетони володіють запахом. Нижчі альдегіди і кетони добре розчинні у воді.
Хімічні властивості альдегідів і кетонів
У ряді реакцій, наприклад в реакціях нуклеофільного приєднання, поведінка альдегідів і кетонів схоже, в інших реакціях, наприклад в реакціях окислення, істотно розрізняється.
Реакції нуклеофільного приєднання AN
Карбонільний вуглець є електрофільні центр:
і може бути легко атакований нуклеофільної часткою.
У водних розчинах оксосполук приєднують ціановодород HCN. В результаті дисоціації
утворюються ціанід іони CN - - нуклеофільниє частки, атакуючі карбонільний вуглець:
В результаті приєднання утворюється аніон I, який представляє собою алкоголят-іон (сильне підставу), який після приєднання протона утворює продукт реакції II - нітрит гідроксикислоти (інша назва цього класу сполук - ціангідріни).
Додавання невеликих кількостей лугу в реакційну суміш різко прискорює реакцію, в той час як додавання кислоти може її повністю зупинити. Це доводить протікання реакції за механізмом нуклеофільного приєднання - додавання лугу збільшує концентрацію ціанід-іонів CN - за рахунок зв'язування протонів, в той час як додана кислота зміщує равнеовесіе дисоціації HCN вліво, що призводить до різкого зменшення концентрації іонів CN -.
Спирти нуклеофільність приєднуються до альдегідів і кетонів, утворюючи напівацеталі (в лужному або нейтральному середовищі):
Якщо середовище кисле, реакція йде далі, вже як нуклеофільне замешение, в результаті виходять ацетали. Спочатку в напівацеталю протоніруется гідроксильний кисень і йде молекула води, на цій стадії утворюється катіон I:
який, реагуючи з іншою молекулою спирту утворює продукт реакції - ацеталь.
Ацеталі і напівацеталі відносять до класу простих ефірів.
До оксосполук приєднуються речовини, що містять аміногрупу X-NH 2. Нуклеофільність аміногрупи обумовлена неподіленої електронної парою атома азоту. Механізм реакції в загальному вигляді:
Нуклеофільних атака і освіту проміжної частинки з розділеними зарядами:
і відщеплення молекули води:
Точно такий же механізм реакції в разі альдегідів, досить R1 замінити на водень.
Нижче наведені деякі з можливих реагентів і назви відповідних продуктів приєднання.