Кетоны – органические соединения, в молекулах которых карбонильная группа связана с двумя УВ радикалами

Номенклатура и изомерия.

Названия альдегидов по международной номенклатуре образуется от названия соответствующего алкана с добавлением окончания –аль. Нумерацию углеродной цепи начинают от атома углерода альдегидной группы. Для боковых ответвлений указывают номер атома углерода, от которого отходит радикал, называют его, добавляя название основной цепи с окончанием –аль (например, 3-метилгексаналь).

Кроме международной номенклатуры у альдегидов используются тривиальные названия в соответствии с названиями карбоновых кислот, в которые альдегиды превращаются при окислении:

- метаналь – муравьиный альдегид (формальдегид);

- этаналь – уксусный альдегид;

- пропаналь – пропионовый альдегид;

- бутаналь – масляный альдегид;

- пентаналь – валериановый альдегид;

- гексаналь – капроновый альдегид.

В пределах класса альдегидов возможен только один вид изомерии – изомерия углеродной цепи. Кроме этого, существует межклассовая изомерия. Альдегиды изомерны кетонам. Например, с формулой C₃H₆O – пропаналь и пропанон (диметилкетон, ацетон).

Электронное строение.

Атом углерода карбонильной группы sp²-гибридизирован, поэтому атомы, которые с ним связаны (атомы «О», «Н», «С») находятся в одной плоскости.

Атом углерода карбонильной группы соединен с атомом кислорода двойной связью, которая состоит из σ- и π-связи. Электроны π-связи смещены в сторону более ЭО атома кислорода. В результате атом кислорода имеет частичный отрицательный заряд δ^-, а атом «С» – частичный положительный заряд δ⁺. Это оказывает влияние на химические свойства.

Химические свойства.

Реакции нуклеофильного присоединения.

Альдегиды и кетоны, обладая электрофильным центром, способны вступать во взаимодействие с нуклеофильными реагентами. Поэтому для них характерны реакции, протекающие по механизму нуклеофильного присоединения А_N. В зависимости от нуклеофильного реагента, присоединяющегося по двойной связи С=О, альдегиды и кетоны превращаются в разнообразные соединения.

Нуклеофильная части Nu^- атакует электрофильный центр молекулы оксосоединения – атом углерода карбонильной группы – и присоединяется к нему за счет своей пары электронов. Одновременно происходит гетеролитический разрыв π-связи С=О и пара электронов, образовывавшая эту связь, переходит к атому кислорода, создавая на нем отрицательный заряд. Таким образом, в результате присоединения нуклеофильного реагента оксосоединение превращается в алкоксид-ион. Эта стадия реакции протекает медленно.

Алкоксид-ион является сильным основанием. Поэтому он легко взаимодействует с любой, даже слабой кислотой (например, с молекулой воды). Вторая стадия реакции, протекающая быстро, заключается в стабилизации алкоксид-иона путем присоединения протона из среды. В результате реакции атом углерода оксогруппы переходит из sp²- в sp³-гибридное состояние.

Атака нуклеофила протекает тем легче, чем больше величина частичного положительного заряда на карбонильном атоме углерода. Существенное влияние на величину δ+ оказывают углеводородные радикалы и заместители в них.

Гидрирование (восстановление) с образованием первичных спиртов RCH₂OH (Ni (Pt)).

Присоединение спиртов с образованием полуацеталей.

При взаимодействии альдегидов со спиртами образуются полуацетали (когда к атому карбонильного кислорода присоединяется атом водорода гидроксогруппы спирта). Эта полуацетальная гидроксогруппа очень реакционноспособна.

В присутствии катализатора – хлороводорода HCl и при избытке спирта образуются ацетали RCH(OR’)2:

Присоединение гидросульфита натрия NaHSO₃ с образованием гидросульфитных производных альдегидов.

(гидросульфитное производное этаналя)

Этой реакцией часто пользуются для выделения альдегидов из смесей или с целью их очистки.

Взаимодействие с цианидами металлов.

При взаимодействии оксосоединений с солями циановодородной кислоты – цианидами – образуются гидроксинитрилы (содержащие в молекуле гидроксильную группу и цианогруппу).

Реакция имеет важное значение в органической химии, так как с помощью этой реакции можно удлинить углеродную цепь исходного вещества на один атом углерода, а также, продукты реакции – гидроксинитрилы – служат исходными соединениями для синтеза гидроксикарбоновых кислот.

Взаимодействие с водой.

В результате образуется соединение, в котором с одним атомом углерода связаны две гидроксогруппы. Такие вещества очень неустойчивы (например, гидрат ацетльдегида).

Реакции окисления.

В молекулах альдегидов атом углерода карбонильной группы, имеющий избыточный положительный заряд, притягивает к себе электроны связи С–Н. Вследствие этого атом водорода приобретает большую реакционную активность, что проявляется в способности альдегидов к окислению. Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот с тем же числом углеродных атомов различными окислителями (сильные окислители: O₂ воздуха, подкисленный раствор K₂Cr₂O₇ или KMnO₄; слабые окислители: аммиачный раствор оксида серебра (I), щелочной раствор сульфата меди (II) т.д.).