Альдегиды и
кетоны относятся к карбонильным
органическим соединениям.
Карбонильными
соединениями называют
органические вещества, в молекулах
которых имеется группа >С=О
(карбонил или оксогруппа).
Общая формула карбонильных соединений:
В
зависимости от типа заместителя Х
эти соединения подразделяют на:
альдегиды ( Х = Н ); кетоны ( Х = R, R' );
карбоновые кислоты ( Х = ОН ) и их
производные ( Х = ОR, NH2, NHR, Hal и
т.д.).
Альдегиды
- органические соединения, в
молекулах которых атом углерода
карбонильной группы (карбонильный
углерод) связан с атомом водорода. Общая формула: R–CН=O или
R = H, алкил, арил |
Функциональная
группа –СН=О называется
альдегидной.
Кетоны
- органические вещества, молекулы
которых содержат карбонильную
группу, соединенную с двумя
углеводородными радикалами. Общие формулы: R2C=O, R–CO–R' или
R, R' = алкил, арил |
Название |
Формула |
Модель |
Формальдегид |
H2C=O |
|
Ацетальдегид |
СH3-CH=O |
|
Ацетон |
(СH3)2C=O |
Номенклатура альдегидов и кетонов.
Систематические
названия альдегидов строят по
названию соответствующего
углеводорода и добавлением
суффикса -аль. Нумерацию цепи
начинают с карбонильного атома
углерода.
Тривиальные названия производят от
тривиальных названий тех кислот, в
которые альдегиды превращаются при
окислении.
Формула |
Название |
|
систематическое |
тривиальное |
|
H2C=O |
метаналь |
муравьиный альдегид (формальдегид) |
CH3CH=O |
этаналь |
уксусный альдегид (ацетальдегид) |
(CH3)2CHCH=O |
2-метил-пропаналь |
изомасляный альдегид |
CH3CH=CHCH=O |
бутен-2-аль |
кротоновый альдегид |
Систематические названия
кетонов несложного строения
производят от названий радикалов (в
порядке увеличения) с добавлением
слова кетон. Например:
CH3–CO–CH3 - диметилкетон
(ацетон);
CH3CH2CH2–CO–CH3
- метилпропилкетон.
В более общем случае название
кетона строится по названию
соответствующего углеводорода и
суффикса -он; нумерацию цепи
начинают от конца цепи, ближайшего
к карбонильной группе
(заместительная номенклатура
ИЮПАК). Примеры:
CH3–CO–CH3 - пропанон
(ацетон);
CH3CH2CH2–CO–CH3
- пентанон-2;
CH2=CH–CH2–CO–CH3 -
пентен-4-он-2.
Изомерия альдегидов и кетонов.
Для альдегидов и кетонов характерна структурная изомерия.
Изомерия
альдегидов:
изомерия углеродного скелета, начиная с С4 | |
межклассовая изомерия с кетонами, начиная с С3 | |
циклическими оксидами (с С2) | |
непредельными спиртами и простыми эфирами (с С3) | |
Изомерия кетонов: углеродного скелета (c C5) | |
положения карбонильной группы (c C5) |
межклассовая изомерия (аналогично альдегидам).
Строение карбонильной группы C=O.
Свойства альдегидов и кетонов определяются строением карбонильной группы >C=O.
Атомы углерода и кислорода в карбонильной группе находятся в состоянии sp2-гибридизации. Углерод своими sp2-гибридными орбиталями образует 3 s-связи (одна из них - связь С–О), которые располагаются в одной плоскости под углом около 120° друг к другу. Одна из трех sp2-орбиталей кислорода участвует в s-связи С–О, две другие содержат неподеленнные электронные пары. p-Связь образована р-электронами атомов углерода и кислорода. |
Связь С=О сильно полярна. Ее дипольный момент (2,6-2,8D) значительно выше, чем у связи С–О в спиртах (0,70D). Электроны кратной связи С=О, в особенности более подвижные p-электроны, смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный углерод приобретает частичный положительный заряд.
В молекулах альдегидов и кетонов отсутствуют атомы водорода, способные к образованию водородных связей. Поэтому их температуры кипения ниже, чем у соответствующих спиртов. Метаналь (формальдегид) - газ, альдегиды С2–C5 и кетоны С3–С4 - жидкости, высшие - твердые вещества. Низшие гомологи растворимы в воде, благодаря образованию водородных связей между атомами водорода молекул воды и карбонильными атомами кислорода. С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде падает.