Oxigéntartalmúak között szerves vegyületek Nagy jelentősége van az anyagok két teljes osztályának, amelyeket mindig együtt vizsgálnak szerkezetükben és megnyilvánuló tulajdonságaikban. Ezek aldehidek és ketonok. Ezek a molekulák sokak mögött állnak kémiai szintézisek, és szerkezetük elég érdekes ahhoz, hogy tanulmányozás tárgyává váljanak. Nézzük meg közelebbről, melyek ezek a vegyületosztályok.

Aldehidek és ketonok: általános jellemzők

Kémiai szempontból az aldehidek osztályának tartalmaznia kell szerves molekulák, amely a -SON funkciós csoport részeként oxigént tartalmaz, amelyet karbonilnek neveznek. Általános képlet ebben az esetben így fog kinézni: R-COH. Természetüknél fogva ezek lehetnek korlátozó és nem korlátozó vegyületek is. Közöttük is vannak aromás képviselők, valamint alifás. A szénatomok száma a gyökláncban meglehetősen széles skálán mozog, egytől (formaldehid vagy metanol) több tucatig.

A ketonok tartalmaznak egy -CO karbonilcsoportot is, de ez nem hidrogénkationhoz kapcsolódik, hanem egy másik, a láncban szereplőtől eltérő vagy azonos gyökhöz kapcsolódik. Az általános képlet így néz ki: R-CO-R, . Nyilvánvaló, hogy az aldehidek és a ketonok hasonlóak az összetétel egy funkciós csoportjának jelenlétében.

A ketonok telítettek és telítetlenek is lehetnek, és a mutatott tulajdonságok hasonlóak egy szorosan kapcsolódó osztály tulajdonságaihoz. Számos példa hozható a molekulák összetételének illusztrálására és a kérdéses anyagok képleteinek elfogadott megnevezésére.

1. Aldehidek: metanol - HCOH, butanal - CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH, fenil-ecetsav - C 6 H 5 - CH 2 -CH.
2. Ketonok: aceton vagy dimetil-keton - CH 3 -CO-CH 3, metil-etil-keton - CH 3 -CO-C 2 H 5 és mások.

Nyilvánvaló, hogy ezeknek a vegyületeknek a neve kétféleképpen alakul ki:

• a racionális nómenklatúra szerint a készítményben szereplő gyökök és az -al (aldehidek) és -on (ketonok) osztályutótag szerint;
• triviális, történelmileg megalapozott.

Ha mindkét anyagosztályra általános képletet adunk, akkor világossá válik, hogy ezek egymás izomerjei: C n H 2n O. Magukat is a következő izomériatípusok jellemzik:

A két osztály képviselőinek megkülönböztetésére kvalitatív reakciókat alkalmaznak, amelyek legtöbbje lehetővé teszi az aldehid azonosítását. Mivel ezeknek az anyagoknak a kémiai aktivitása valamivel magasabb, a hidrogénkation jelenléte miatt.

Molekula szerkezete

Nézzük meg, hogyan néznek ki az aldehidek és ketonok az űrben. Molekuláik szerkezete több ponton is tükröződhet.

1. A szénatom közvetlenül benne van funkcionális csoport, sp 2 hibridizációval rendelkezik, ami lehetővé teszi, hogy a molekula egy része lapos térbeli alakot kapjon.
2. Ebben az esetben a C=O kötés polaritása erős. Mivel elektronegatívabb, az oxigén veszi fel a sűrűség nagy részét, és egy részlegesen negatív töltést koncentrál magára.
3. Aldehidekben O-H csatlakozás szintén erősen polarizált, ami mozgékonysá teszi a hidrogénatomot.

Ennek eredményeként kiderül, hogy a molekulák ilyen szerkezete lehetővé teszi a kérdéses vegyületek oxidációját és redukálását is. Az újraelosztott elektronsűrűségű aldehid és keton képlete lehetővé teszi azon reakciók termékeinek előrejelzését, amelyekben ezek az anyagok részt vesznek.

Felfedezés és tanulmányozás története

Sok szerves vegyülethez hasonlóan az aldehideket és ketonokat is csak a 19. században sikerült izolálni és tanulmányozni az embereknek, amikor a vitalista nézetek teljesen összeomlottak, és világossá vált, hogy ezek a vegyületek szintetikusan, mesterségesen, élőlények közreműködése nélkül is előállíthatók.

1661-ben azonban R. Boyle-nak sikerült acetont (dimetil-ketont) nyernie, amikor a kalcium-acetátot hőhatásnak tette ki. De tanulmányozza ezt az anyagot részletesen, nevezze el, határozza meg szisztematikus álláspont többek között megbukott. Williamson csak 1852-ben tudta ezt a kérdést befejezni, és ekkor kezdődött a karbonilvegyületekkel kapcsolatos ismeretek részletes fejlődésének és felhalmozásának története.

Fizikai tulajdonságok

Gondoljuk át, mit fizikai tulajdonságok aldehidek és ketonok. Kezdjük az elsőkkel.

1. A methanal első képviselője az összesítés állapota- gáz, a következő tizenegy folyadék, több mint 12 szénatom a normál szerkezetű szilárd aldehidek része.
2. Forráspont: a C atomok számától függ, minél több van, annál magasabb. Ebben az esetben minél elágazóbb a lánc, annál alacsonyabb a hőmérséklet.
3. A folyékony aldehidek viszkozitása, sűrűsége és törésmutatója az atomok számától is függ. Minél többen vannak, annál magasabbak.
4. A gáznemű és folyékony aldehidek nagyon jól oldódnak vízben, de a szilárd aldehidek ezt gyakorlatilag nem tudják megtenni.
5. A képviselők illata nagyon kellemes, gyakran virágok, parfümök és gyümölcsök aromái. Csak azok az aldehidek erősek és kellemetlen szagú folyadékok, amelyekben a szénatomok száma 1-5.

Ha a ketonok tulajdonságait jelöljük, akkor a főbb tulajdonságokat is kiemelhetjük.

1. Aggregált állapotok: alacsonyabb képviselői folyadékok, nagyobb tömegűek szilárd vegyületek.
2. A szag csípős és kellemetlen minden képviselőnél.
3. A vízben való oldhatóság az alacsonyabbak számára jó, szerves oldószerekben pedig mindenki számára kiváló.
4. Illékony anyagok, ez a mutató meghaladja a savak és alkoholokét.
5. A forrás- és olvadáspont a molekula szerkezetétől függ, és nagymértékben változhat a láncban lévő szénatomok számától függően.

Ezek a vizsgált vegyületek fő tulajdonságai, amelyek a fizikaiak csoportjába tartoznak.

Kémiai tulajdonságok

A legfontosabb az, hogy az aldehidek és ketonok mivel reagálnak, kémiai tulajdonságai kapcsolati adatok. Ezért mindenképpen figyelembe vesszük őket. Először is foglalkozzunk az aldehidekkel.

1. Megfelelő oxidáció karbonsavak. Általános nézet reakcióegyenlet: R-COH + [O] = R-COOH. Az aromás képviselők még könnyebben lépnek be ilyen kölcsönhatásokba, és észterek képzésére is képesek, amelyek ipari jelentőséggel bírnak. A következő oxidálószereket használják: oxigén, Tollens-reagens, réz(II)-hidroxid és mások.
2. Az aldehidek erős redukálószerként nyilvánulnak meg, miközben telített egyértékű alkoholokká alakulnak.
3. Kölcsönhatás alkoholokkal acetálok és félacetálok képzése során.
4. Különleges reakciók a polikondenzáció. Ennek eredményeként fenol-formaldehid gyanták keletkeznek, amelyek fontosak a vegyipar számára.
5. Néhány specifikus reakciók a következő reagensekkel:

• hidroalkohol lúg;
• Grignard-reagens;
• hidroszulfitok és mások.

Az anyagok ezen osztályára adott minőségi reakció az „ezüsttükör” reakció. Ennek eredményeként fémesen redukált ezüst és a megfelelő karbonsav képződik. Megköveteli ammónia oldat ezüst-oxid vagy Tollins-reagens.

A ketonok kémiai tulajdonságai

Az alkoholok, aldehidek és ketonok hasonló tulajdonságú vegyületek, mivel mindegyik oxigéntartalmú. Azonban már az oxidációs szakaszban világossá válik, hogy az alkoholok a legaktívabb és legkönnyebben befolyásolható vegyületek. A ketonokat a legnehezebb oxidálni.

1. Oxidatív tulajdonságok. Ennek eredményeként szekunder alkoholok képződnek.
2. A hidrogénezés a fent említett termékekhez is vezet.
3. Keto-enol tautoméria - speciális konkrét tulajdonság a ketonok béta formát vesznek fel.
4. Aldol-kondenzációs reakciók béta-keto-alkoholok képződésével.
5. A ketonok a következőkkel is kölcsönhatásba léphetnek:

• ammónia;
• hidrogén-cianid;
• hidroszulfitok;
• hidrazin;
• ortoszilsav.

Nyilvánvaló, hogy az ilyen kölcsönhatások reakciói nagyon összetettek, különösen azok, amelyek specifikusak. Ezek mind az aldehidek és ketonok fő jellemzői. A kémiai tulajdonságok sok szintézis hátterében állnak fontos kapcsolatokat. Ezért az ipari folyamatokban rendkívül szükséges a molekulák természetének és karakterének ismerete a kölcsönhatások során.

Aldehidek és ketonok addíciós reakciói

Ezeket a reakciókat már megvizsgáltuk, de nem adtunk nekik ilyen nevet. Minden olyan kölcsönhatás, amelynek eredményeként a karbonilcsoport aktivitást mutat, addíciósnak minősíthető. Vagy inkább mozgékony hidrogénatom. Éppen ezért ebben a kérdésben előnyben részesítik az aldehideket, jobb reakcióképességük miatt.

Milyen anyagokkal lehetséges az aldehidek és ketonok reakciója nukleofil szubsztitúcióval? Ez:

1. A hidrogén-ciánsav cianohidrineket termel - az aminosavak szintézisének kiindulási anyagát.
2. Ammónia, aminok.
3. Alkoholok.
4. Víz.
5. Nátrium-hidrogén-szulfát.
6. Grignard reagens.
7. tiolok és mások.

Ezek a reakciók nagy ipari jelentőséggel bírnak, mivel a termékeket az emberi tevékenység különböző területein használják fel.

Megszerzési módszerek

Számos fő módszer létezik az aldehidek és ketonok szintetizálására. A laboratóriumi és ipari termelést a következő módokon fejezhetjük ki.

1. A leggyakoribb módszer, beleértve a laboratóriumokat is, a megfelelő alkoholok oxidációja: elsődlegesen aldehidekké, másodlagosan ketonokká. Oxidálószerként működhetnek: kromátok, rézionok, kálium-permanganát. A reakció általános formája: R-OH + Cu (KMnO 4) = R-COH.
2. Az iparban gyakran alkalmaznak egy alkének oxidációján alapuló módszert - oxoszintézist. A fő hatóanyag a szintézisgáz, CO 2 + H 2 keveréke. Az eredmény egy aldehid, amelynek láncában még egy szén található. R=R-R+CO2+H2=R-R-R-COH.
3. Alkének oxidációja ózonnal - ozonolízis. Az eredmény aldehidre, de ketonra is utal a keverékben. Ha a termékeket az oxigén eltávolításával mentálisan kombinálják, kiderül, melyik eredeti alként vették fel.
4. Kucherov reakció - az alkinok hidratálása. Kötelező szer a higanysók. Aldehidek és ketonok szintézisének egyik ipari módszere. R≡R-R + Hg 2+ + H 2 O = R-R-COH.
5. Dihalogénezett szénhidrogének hidrolízise.
6. Redukálása: karbonsavak, amidok, nitrilek, savkloridok, észterek. Ennek eredményeként aldehid és keton is képződik.
7. Karbonsav-keverékek pirolízise katalizátorok felett fém-oxidok formájában. A keveréknek gőzösnek kell lennie. A lényeg a szén-dioxid és a vízmolekulák közötti szétválás. Ennek eredményeként aldehid vagy keton képződik.

Az aromás aldehideket és ketonokat más módszerekkel állítják elő, mivel ezek a vegyületek tartalmaznak egy aromás csoportot (például fenilcsoportot).

1. Friedel-Crafts szerint: a kiindulási reagensekben aromás szénhidrogénés egy dihalogénezett keton. Katalizátor - ALCL 3. Ennek eredményeként aromás aldehid vagy keton képződik. Az eljárás másik neve acilezés.
2. A toluol oxidációja különböző szerek hatására.
3. Az aromás karbonsavak redukciója.

Az ipar természetesen igyekszik olyan módszereket alkalmazni, amelyeknél az alapanyag a lehető legolcsóbb és a katalizátorok kevésbé mérgezőek. Az aldehidek szintéziséhez ez az alkének oxigénnel történő oxidációja.

Ipari alkalmazások és jelentősége

Az aldehideket és ketonokat olyan iparágakban használják, mint:

• gyógyszerek;
• kémiai szintézis;
• gyógyszer;
• parfüm terület;
• élelmiszeripar;
• festék- és lakkgyártás;
• műanyagok, szövetek szintézise stb.

Több terület azonosítása is lehetséges, mert évente körülbelül 6 millió tonna formaldehidet szintetizálnak! 40%-os oldatát formalinnak hívják, és anatómiai tárgyak tárolására használják. Gyógyszerek, antiszeptikumok és polimerek gyártására is használják.

Az acetaldehid vagy etanol szintén tömegtermék. A világ éves fogyasztása körülbelül 4 millió tonna. Ez az alapja számos kémiai szintézisnek, amelyben fontos termékek keletkeznek. Például:

• ecetsav és anhidridje;
• cellulóz-acetát;
• gyógyszerek;
• butadién - a gumi alapja;
• acetát rost.

Az aromás aldehidek és ketonok számos aroma alkotóelemei, mind az élelmiszerekben, mind az illatokban. Legtöbbjük nagyon kellemes virágos, citrusos, gyógynövényes aromájú. Ez lehetővé teszi, hogy ezek alapján állítsák elő:

• különböző típusú légfrissítők;
• WC- és parfümvizek;
• különféle tisztítószerek és mosószerek.

Némelyikük fogyasztásra engedélyezett aromás élelmiszer-adalékanyag. Természetes illóolaj-, gyümölcs- és gyantatartalmuk bizonyítja az ilyen felhasználás lehetőségét.

Egyéni képviselők

Az aldehid, például a citrál magas viszkozitású és erős citrom aromájú folyadék. A természetben az utóbbi illóolajaiban található. Tartalmaz még eukaliptuszt, cirokot, kebabot.

Alkalmazási területei jól ismertek:

• gyermekgyógyászat - csökkent koponyaűri nyomás;
• a vérnyomás normalizálása felnőtteknél;
• a látásszervek gyógyszerének összetevője;
• számos aromás anyag szerves része;
• gyulladásgátló és antiszeptikus;
• nyersanyagok a retinol szintéziséhez;
• ízesítők étkezési célokra.

Bevezetés

Ezek olyan vegyületek, amelyek karbonilcsoportot tartalmaznak = C = O. Az aldehidekben a karbonilcsoportot egy gyök és hidrogén köti össze. Az aldehidek általános képlete:

A ketonokban a karbonilcsoport két gyökhöz kapcsolódik. A ketonok általános képlete:

Az aldehidek aktívabbak, mint a ketonok (a ketonokban a karbonilcsoportot mindkét oldalon gyökök blokkolják).

Classification

1.szénhidrogén gyök által (telített, telítetlen, aromás, ciklusos).

2. a karbonilcsoportok számával (egy, kettő stb.)

Izomerizmus és nómenklatúra

Az aldehidek izomériája a szénváz izomériájának köszönhető. A ketonokban a szénváz izomériája mellett a karbonilcsoport helyzetének izomériája is megfigyelhető. A triviális nómenklatúra szerint az aldehideket aszerint nevezik, hogy milyen karbonsavakká alakulnak át az oxidáció során. A tudományos nómenklatúra szerint az aldehidek nevei a megfelelő szénhidrogének nevéből állnak össze, az al végződés hozzáadásával. Az aldehidcsoport szénatomja határozza meg a számozás kezdetét. Az empirikus nómenklatúra szerint a ketont a karboxilcsoporthoz kapcsolódó gyökök nevezik el, a keton szó hozzáadásával. A tudományos nómenklatúra szerint a ketonok nevei a megfelelő szénhidrogének nevéből állnak össze OH végződés hozzáadásával, és a végére teszik annak a szénatomnak a számát, amelynél a karbonil található. A számozás a ketoncsoporthoz legközelebb eső lánc végétől kezdődik.

A telített aldehidek képviselői. CnH2n+1C=O

A telített ketonok képviselői

Módfogadása

1) Alkoholok oxidációjával. Az aldehideket primer alkoholokból, a ketonokat pedig a szekunder alkoholokból nyerik. Az alkoholok oxidációja erős oxidálószerek (króm keverék) hatására enyhe melegítéssel történik. Az iparban a levegő oxigénjét használják oxidációként katalizátor jelenlétében - réz (Cu) t0 = 300-5000 C-on

CH3 - CH2 - CH2 - OH + O K2Cr2O7 CH3 - CH2 - C =O + HOH

propanol -1 H

propanál

CH3 - CH - CH3 + O K2Cr2O7 CH3 - C - CH3

propanol -2 propanon

2) A karbonsavak kalciumsóinak hőbomlása, és ha hangyasavat veszünk, akkor aldehidek képződnek, és ha más savakat veszünk, akkor ketonok.

Ó, acetaldehid

O - Ca kalcinálás CaCO3 + CH3 - C = O

CH3-C-O CH3

Ezek laboratóriumi gyártási módszerek.

3) A Kucserov-reakció szerint (alkinekből és vízből a katalizátor a higanysók savas környezet). Az aldehidek acetilénből, a ketonok pedig bármely más alkinból képződnek.

CH = CH + HON CH2 = CH - OH CH3 - C = O

acetilén-vinil CH3

alkohol acetaldehid

CH3 - C = CH + HON CH3 - C = CH2 CH3 - C = O

propin OH CH3

propenol - 2 aceton

4) Oxoszintézis. Ez az alkének közvetlen kölcsönhatása vizes gázzal (CO + H2) kobalt vagy nikkel katalizátorok jelenlétében, 100-200 atmoszféra nyomáson, t0 = 100-2000 C hőmérsékleten. Ezzel a módszerrel aldehideket állítanak elő

CH3-CH2-CH2-C = O

butanal N

CH3 - CH = CH2 + CO + H2

CH3 - CH - C = O

2-metil-propanal

5) Dihalogén-származékok hidrolízise. Ha mindkét halogén az elsődleges szénatomon található, akkor aldehid, ha a szekunder szénatomon, akkor keton képződik.

CH3 - CH2 - C - CL2 + HOH 2HCL + CH3 - CH2 - C = O

1,1-diklór-propén-propenál

CH3 - C - CH3 + HOH 2HCL + CH3 - C = O

2,2-diklór-propán-propanon

A hangyaldehid gáz, a többi rövid szénláncú aldehid és keton folyadék, vízben könnyen oldódik; Az aldehidek fullasztó illatúak, ami erősen hígítva kellemessé (virágos vagy gyümölcsös) válik. A ketonok nagyon kellemes illatúak. Ezért a karbonil = C = O szaghordozó, ezért az illatiparban aldehideket és ketonokat használnak. Az aldehidek és ketonok forráspontja a molekulatömeg növekedésével nő.

A karbonilcsoport természete

Az aldehidek és ketonok legtöbb reakcióját karbonilcsoport jelenléte hajtja végre. Tekintsük a karbonil = C = O természetét. Például,

1.a karbonilben a szén és az oxigén kettős kötéssel kapcsolódnak össze: az egyik szigma kötés, a másik egy pi kötés. Az aldehidekben és ketonokban a P-kötés felhasadása következtében addíciós reakciók (nukleofil típusú) lépnek fel:

R - C = O R - C - O:

Az oxigén elektronegatívabb elem, mint a szén, ezért az oxigénatom elektronsűrűsége nagyobb, mint a szénatomé. Az addíciós reakciók során a reagens nukleofil része a szénhez, az elektrofil rész pedig oxigénhez kerül hozzáadásra.

2. A szubsztitúciós reakciókban a karbonil-oxigén helyettesíthető. Ez megszakítja a kettős kötést C és O között.

3.a karbonil a gyökben lévő C - H kötésekre hat, gyengíti azokat, különösen az alfa-helyzetben, vagyis a karbonilcsoport mellett.

N - ?S -? C - ?C - C = O

Ha szabad halogéneknek vannak kitéve, a hidrogén az alfa-szénatom széngyökében helyettesítődik.

CH3 - CH2 - CH2 - C = O + CL2 CH3 - CH2 - CH - C = O + HCL

Klór-butiraldehid

Kémiai tulajdonságok

A szerves vegyületek összes osztálya közül az aldehidek és a ketonok a legreaktívabbak. Ezenkívül kémiailag az aldehidek aktívabbak, mint a ketonok. Jellemzőjük a következő reakciók: oxidáció, addíció, szubsztitúció, polimerizáció, kondenzáció. A ketonokra nem jellemző a polimerizációs reakció.

Oxidációs reakciók

Az aldehidek könnyen oxidálódnak, még gyenge oxidálószerekkel is HBrO, OH, Fehling-oldat. Az aldehidek oxidációja során karbonsavak keletkeznek.

CH3 - C = O + O CH3 - C = O - ecetsav

Ha az oxidálószer OH, akkor szabad ezüst szabadul fel (ez az „ezüsttükör” reakció kvalitatív reakció aldehidekhez).

CH3 - C = O + 2OH CH3 - C = O + 2 Ag + 4 NH3 + H2O

A ketonok oxidációja sokkal nehezebb és csak erős oxidálószerekkel történik. Az oxidációs termékek karbonsavak. Egy keton oxidálásakor alkohol-keton, majd diketon képződik, amely feltörve savakat képez.

CH3 - CH2 - C - CH2 - CH3 + O CH3 - CH - C - CH2 - CH -H2O+O CH3 - C - C - CH2 - CH3 +O + H2O

Ó Ó O O O

dietil-keton alkohol keton diketon

CH3-C=O+O=C-CH2-CH3

ecetsav propionsav

Vegyes keton esetén az oxidáció a Popov-Wagner-szabály szerint megy végbe, vagyis a reakció fő iránya a karbonil melletti legkevésbé hidrogénezett szénatom oxidációja. De a fő irány mellett lesz a reakció oldaliránya is, vagyis a karbonil másik oldalán lévő szénatom oxidálódik. Ez különféle karbonsavak keverékét eredményezi.

CH3 - C - CH - CH3 - alkohol keton + O - H2O

CH3-C-CH2-CH3OH O

O CH2 - C - CH2 - CH3 + O - H2O

Butanon-2 alkohol keton

CH3 - C - C - CH3 +O + H2O 2 CH3 - C = O

diketon-ecetsav

CH-C - CH2 - CH3 + O + H2O HC = O + CH3 - CH2 - C = O

diketon hangyasav propionsav

Reakciókcsatlakozás

A karbonilben lévő pi-kötés felszakadása miatt fordul elő. Ezek a reakciók nukleofil addíciós reakciók, azaz először a reagens szabad elektronpárral rendelkező nukleofil részét adják hozzá a pozitív töltésű karbonilszénhez (lassan megy tovább):

C+ = O - + :X - = C - O -

A második lépés egy proton vagy más kation hozzáadása a kapott anionhoz (gyorsan megy):

C - O - + H + = C - OH

1.Hidrogén hozzáadása.

Ebben az esetben aldehidekből kapjuk primer alkoholok, ketonokból - másodlagos. A reakció Ni, Pt stb. katalizátorok jelenlétében megy végbe.

CH3-C=O+H+:H-CH3-C-H

acetaldehid etanol

CH3-C-CH3+H+: H-CH3-CH-CH3

propanon propanol -2

2. Nátrium-hidrogén-szulfát (hidrogén-szulfát) hozzáadása:

R - C = O + HSO3Na R - C - S03Na

Ebben az esetben biszulfit-származékok képződnek. Ezt a reakciót az aldehidek és ketonok tisztítására és a szennyeződésektől való elválasztására használják.

3. Hidrociánsav hozzáadása. Ebben az esetben p-hidroxi-nitrilek képződnek, amelyek a hidroxisavak és aminosavak szintézisének közbenső termékei:

R - C = O + HCN R - C - C = N

Oxinitril

4. Ammónia NH3 hozzáadása. Ebben az esetben oxiaminok képződnek.

R - C = O + H - NH2 CH3 - CH - NH2

Oxiamin

5. Szerves magnézium-halogenid vegyületek hozzáadása (Grignard-reagens). A reakciót alkoholok előállítására használják.

6. Alkoholok hozzáadása (vízmentes). Ebben az esetben kezdetben félacetálok képződnek (normál addíciós reakcióként). Ezután alkoholfelesleggel hevítve acetálok (éterek formájában) keletkeznek.

R - C = O + CH3 - OH R - CH - O - CH3 + CH3OH R - CH - O - CH3

H OH O - CH3

félacetál acetál

A természetben nagyon sok félacetál és acetál vegyület található, különösen a szénhidrátok (cukrok) között.

Szubsztitúciós reakciók

A karbonilcsoportok oxigénje helyettesíthető halogénekkel és egyes nitrogéntartalmú vegyületekkel.

1. Halogének helyettesítése. Akkor fordul elő, ha az aldehidek és ketonok a PCL3 és PCL5 halogén foszforvegyületeinek vannak kitéve. Ha szabad halogéneknek vannak kitéve, a hidrogén helyettesítődik a szénhidrogéngyökben az α-szénatomnál.

PCL5 CH3 - CH2 - CH -CL2 + POCL3

CH3 - CH2 - C = O 1,1-diklórpopin (foszfor-oxi-klorid)

H +CL2 CH3 - CH - CH = O + HCL

propanal CL

Monoklór-propionaldehid

2. Reakció hidroxiamin NH2OH-val. Ebben az esetben aldehidek (aldoxilok) és ketonok (ketoxinok) oxidjai képződnek.

CH3 - CH = O + H2N - OH CH3 - CH - N - OH + H2O

acetaldehid oxietanal

Ezt a reakciót a karboxilvegyületek mennyiségi meghatározására használják.

3. Reakció NH2-NH2 hidrazinnal. A reakciótermékek a hidrazinok (amikor egy molekula aldehid vagy keton reagál) és az azinek (ha két molekula reagál).

CH3-CH=O+NH2-NH2CH3-CH=N-NH2

ethanal hidrazin hidrazin ethanal

CH3 - CH = N - NH2 + O = CH - CH3 CH3 - CH = N - N = HC - CH3

azin-etanal (aldazin)

4. Reakciók fenilhidrazinnal. C6H5-NH-NH2. A reakciótermékek fenilhidrazinok.

CH3 - CH = O + H2N - NH - C6H5 CH3 - CH = N - NH - C6H5

Fenilhidrazon etanol

Oxidok, hidrazinok, azinek, fenilhidrazinok - szilárd kristályos anyagok jellemző olvadási hőmérsékletekkel, amelyek meghatározzák a karbonilvegyület természetét (szerkezetét).

Polimerizációs reakciók

Csak az aldehidekre jellemző. De még ekkor is csak a gáznemű és illékony aldehidek (hangyasav, ecetsav) mennek keresztül polimerizáción. Ez nagyon kényelmes az aldehidek tárolása során. A hangya-aldehid kénsav vagy sósav jelenlétében polimerizálódik normál hőmérsékleten. Polimerizációs együttható n=10-50. A polimerizációs termék egy szilárd anyag, az úgynevezett polioximetilén (formalin).

N - C = O - C - O - C - O - ...- C - ... - C - O -

N N N N N n

polioximetilén

Szilárd anyag, de vízzel hígítva és enyhén melegítve formikaldehiddé alakítható.

Az acetaldehid savak hatására folyékony ciklikus trimmert - paraldózt és szilárd tetramert - metaldózist ("száraz alkoholt") képez.

3 CH3 - CH = O O

CH3-HC CH-CH3

paraldehid

4 CH3 - CH = O CH3 - HC O

Metaldehid

Kondenzációs reakciók

1. Az aldehidek gyengén bázikus környezetben (kálium-aceton, hamuzsír, kálium-szulfát jelenlétében) aldolkondenzáción mennek keresztül, így aldehid-alkoholok, rövidítésük aldolok keletkeznek. Ezt a reakciót kémikus A.P. Borodin (aki szintén zeneszerző). Az egyik molekula a karbonilcsoportjával, a másik molekula pedig a szénatomon lévő hidrogénnel vesz részt a reakcióban.

CH3 - CH = O + HCH2 - CH = O CH3 - CH - CH2 - CH = O

HE aldol

(3-hidroxibutanal vagy a-hidroxi-butiraldehid)

CH3 - CH - CH2 - CH = O + HCH2 - CH = O CH3 - CH - CH2 - CH - CH2 -CH =O

hexenciol-3,5-al

Az OH csoportok száma minden alkalommal növekszik. Tömörítéskor aldehid gyantát termel nagy számban molekulák.

2. Croton kondenzáció. az aldehideknél az aldolkondenzáció folytatása, vagyis hevítéskor az aldol leválik a vízről, és telítetlen aldehid keletkezik.

CH3 - CH - CH2 - CH = O CH3 - CH = CH - C = O

krotonaldehid

Nézzük meg ezeket a ketonok reakcióit.

CH3 - C = O + HCH2 - C = O CH3 - C - CH2 - C = O CH3 - C = CH - C = O

CH3 CH3 OH CH3 CH3 CH3 CH3

4-hidroxi-4-metil-pentanon-2 4-metil-pentán-3-on-2

3.Észter kondenzáció. Csak az aldehidekre jellemző. Kifejlesztette: V.E. Tishchenko. alumínium-alkoxid katalizátorok (CH3 - CH2 - O)3 AL jelenlétében fordul elő.

CH3 - CH = O + O = HC - CH3 CH3 - CH2 - O - C = O

etil-acetát

1.CH2 = CH - CH =O - propén-2-al - akril aldehid vagy akrolein

2. CH3 - CH = CH - CH = O - butén - 2 - al - krotonaldehid

Az akroleint egyébként csádnak hívják, a zsírok elégetésének hevítésével nyerik. Kémiailag a telítetlen aldehidek a karbonilcsoportban lévő telített aldehidek összes tulajdonságával rendelkeznek, és a gyökben lévő kettős kötés miatt addíciós reakciókon mennek keresztül.

Ezek az aldehidek konjugált kettős kötésrendszerrel rendelkeznek, így kémiailag az addíciós reakciókban különböznek egymástól. Hidrogén, halogének és hidrogén-halogenidek hozzáadása a konjugált rendszer végein történik.

Az elektronsűrűség az oxigén felé tolódik el, és a reagens pozitív töltésű része felé, a reagens negatív része pedig a pozitívan polarizált szén felé irányul.

CH2+ = CH- - CH+= O- + H+: Br- CH2 - CH = CH - OH CH2 - CH2 - CH = O

3-bróm-propanal

Az így létrejövő aldehid enol formája azonnal stabilabb karbonil formává alakul. Így a hidrogén-halogenidek hozzáadása egy gyökhöz ellentétes Markovnikov uralmával.

Aromás aldehidek

Képviselők C6H5 -CH = O - benzoaldehid. Ez egy keserű mandula illatú folyadék, amely szilva, cseresznye, vadbarack és más gyümölcsök magjában található.

VELfelhasznált irodalom listája

1) Granberg I.I. Szerves kémia. - M., 2002

2) Kim A.M. Szerves kémia. - Novoszibirszk, 2007

Az aldehidek és a ketonok karbonil szerves vegyületek. A karbonilvegyületek olyan szerves anyagok, amelyek molekulái >C=O csoportot (karbonil- vagy oxocsoportot) tartalmaznak.

A karbonilvegyületek általános képlete:

A –CH=O funkciós csoportot aldehidnek nevezzük. Ketonok- szerves anyagok, amelyek molekulái két szénhidrogén gyökhöz kapcsolódó karbonilcsoportot tartalmaznak. Általános képletek: R 2 C=O, R–CO–R" vagy

Az aldehidek és ketonok nómenklatúrája.

Szisztematikus nevek aldehidek a megfelelő szénhidrogén nevével és utótag hozzáadásával épült -al. A láncszámozás a karbonil-szénatommal kezdődik. A triviális nevek azon savak triviális nevéből származnak, amelyekké az oxidáció során aldehidek alakulnak át.

Szisztematikus nevek ketonok egyszerű szerkezet a gyökök nevéből származik (növekvő sorrendben) a szó hozzáadásával keton. Például: CH 3 –CO–CH 3 - dimetil keton(aceton); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - metilpropil keton.Általánosabban, a keton neve a megfelelő szénhidrogén nevén és az utótagon alapul -Ő; A láncszámozás a karbonilcsoporthoz legközelebb eső lánc végétől kezdődik (IUPAC szubsztituens nómenklatúra). Példák: CH 3 –CO–CH 3 – propán Ő(aceton); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - pentán Ő- 2; CH 2 =CH–CH 2 –CO–CH 3 - pentén-4 -Ő- 2.

Aldehidek és ketonok izomerizmusa.

Az aldehidekre és ketonokra jellemző szerkezeti izoméria.

Izomerizmus aldehidek:

osztályok közötti izoméria (hasonlóan az aldehidekhez).

A karbonilcsoport felépítése C=O.

 Az aldehidek és ketonok tulajdonságait a >C=O karbonilcsoport szerkezete határozza meg.

A C=O kötés erősen poláris. Dipólusmomentuma (2,6-2,8D) lényegesen nagyobb, mint az alkoholokban lévő C–O kötésé (0,70D). A C=O többszörös kötés elektronjai, különösen a mozgékonyabb -elektronok az elektronegatív oxigénatom felé tolódnak el, ami egy részleges negatív töltés megjelenéséhez vezet rajta. A karbonil szén részleges pozitív töltést kap.

 Ezért a szenet megtámadják a nukleofil reagensek, az oxigént pedig az elektrofil reagensek, beleértve a H +-t is.

Az aldehidek és ketonok molekuláiból hiányoznak a hidrogénkötések kialakítására alkalmas hidrogénatomok. Ezért forráspontjuk alacsonyabb, mint a megfelelő alkoholoké. A metanol (formaldehid) gáz, a C 2 -C 5 aldehidek és a C 3 -C 4 ketonok folyadékok, a magasabb anyagok szilárd anyagok. Az alacsonyabb homológok vízben oldódnak, mivel a vízmolekulák hidrogénatomjai és a karbonil-oxigénatomok között hidrogénkötések képződnek. A szénhidrogén gyök növekedésével a vízben való oldhatóság csökken.

Aldehidek és ketonok reakcióközpontjai

sp 2 -A karbonilcsoport hibridizált szénatomja három, egy síkban elhelyezkedő σ kötést és egy π kötést hoz létre az oxigénatommal a nem hibridizált p pálya miatt. A szén- és oxigénatomok elektronegativitásának különbsége miatt a köztük lévő π kötés erősen polarizált (5.1. ábra). Ennek eredményeként a karbonilcsoport szénatomján egy részleges pozitív töltés δ+, az oxigénatomon pedig egy δ- részleges negatív töltés jelenik meg. Mivel a szénatom elektronhiányos, helye a nukleofil támadásnak.

Az elektronsűrűség megoszlása ​​az aldehidek és ketonok molekuláiban, figyelembe véve az elektronhatás átadását az elektron-

Rizs. 5.1. A karbonilcsoport elektronszerkezete

a karbonilcsoport σ-kötések mentén hiányos szénatomját az 5.1. ábra mutatja be.

5.1. séma. Reakcióközpontok az aldehidek és ketonok molekulájában

Az aldehidek és ketonok molekuláiban számos reakcióközpont található:

Az elektrofil központ - a karbonilcsoport szénatomja - meghatározza a nukleofil támadás lehetőségét;

A fő központ - az oxigénatom - lehetővé teszi a protonnal történő támadást;

CH-savcentrum, amelynek hidrogénatomja gyenge protonmobilitású, és különösen erős bázis támadhatja meg.

Általában az aldehidek és ketonok nagyon reaktívak.

1. Alkoholok oxidációja. Az elsődleges alkoholok oxidációja során aldehideket képeznek, amelyek azután könnyen karbonsavakká oxidálódnak:

A szekunder alkoholok oxidációja során ketonok keletkeznek:

2. Alkinek hidratálása (Kucherov-reakció). Ha vizet adnak az acetilénhez higany(II)-sók jelenlétében, az acetaldehid képződéséhez vezet:

A ketonokat más acetilénhomológok hidratálásával nyerik:

3. Alkének oxidációja (katalizátorok - Pd és Cu-kloridok):

4. Kumen módszer aceton és fenol előállítására (Kruzhalov, Sergeev, Nyemcov):

5. Oxoszintézis reakció:

6. Karbonsav-kloridok redukciója:

7. A karbonilvegyületek a szénhidrogének savakká történő oxidációjának közbenső termékei.

Aldehidek és ketonok kémiai tulajdonságai. A karbonilcsoport elektronszerkezete határozza meg reakcióképesség aldehidek és ketonok. A karbonilcsoport szénatomja sp 2 hibridizációs állapotban van. A δ-kötések közötti kötési szög 120 0. A szén párosítatlan p-elektronja átfedésben van az oxigén p-elektronjával, és π-kötést képez, amely az aldehidmolekula síkjára merőlegesen helyezkedik el. A π kötés elektronsűrűsége az oxigén felé tolódik el. Ennek alapján az aldehidek és ketonok tipikus reakciói a következők:

─ reakciók nukleofil szubsztitúció(Ad N);

─ oxidációs reakciók;

─ reakciók, amelyekben hidrogénatomok vesznek részt a karbonilcsoport α-helyzetében.

Nukleofil addíciós reakciók. A nukleofil addíciós reakciók egy intermedier komplex képződési szakaszán mennek keresztül, amelyet a kiindulási aldehid hibridizációs típusának megváltozása jellemez. A molekula átveszi a hibridizáció típusát, amely a reakció végtermékeiben lesz. A reakció mechanizmusa a következő:

1. Kölcsönhatás hidrogén-cianiddal:

A ketonok nehezebben lépnek be Ad N reakcióba, mint az aldehidek. Ennek oka a ketonok alkilcsoportjainak sztérikus gátlása a köztes szerkezet kialakulása során.

2. Nátrium-hidroszulfit hozzáadása:

Csak a metil-ketonok reagálnak nátrium-hidroszulfittal.

A karbonilvegyületek nátrium-hidroszulfittal való reakcióit használják a termékek karbonilvegyületekből való tisztítására.

3. Kölcsönhatás ammóniával:

A ketonok és az ammónia kölcsönhatása eltérő módon történik:

4. Kölcsönhatás hidroxil-aminnal. Amikor a karbonilvegyületek hidroxil-aminnal reagálnak, oximok képződnek:

Ezt a reakciót a reakcióelegyekben és különböző termékekben lévő karbonilvegyületek mennyiségi meghatározására használják. Ebben az esetben hidroxil-amin-hidrokloridot (NH 2 -OH HCl) használunk.

5. Aldehidek kölcsönhatása hidrazinnal:

A ketonok hasonló módon hatnak egymásra.

6. Kölcsönhatás fenilhidrozinnal:

7. Hidrogénezési reakciók. Az aldehidek redukálásakor primer alkoholok képződnek. A ketonok redukálásakor szekunder alkoholok képződnek. Ha a ketonokat hidrogénnel redukáljuk a felszabadulás időpontjában, pinakonok képződése lehetséges.

8. Aldehidek kölcsönhatása alkoholokkal:

Oxidációs reakciók. A karbonilvegyületek oxidációja enyhe körülmények között megy végbe. Az aldehidek karbonsavakká oxidálódnak. A ketonok a szénhidrogénlánc megszakadásával savak keverékévé oxidálódnak:

Ezüsttükör reakciók:

α-hidrogén atomokat érintő reakciók. Az aldehidekben és ketonokban a karbonilcsoport szénatomjához képest α-helyzetben lévő hidrogénatomok nagyon mozgékonyak, és savként képesek disszociálódni.

Az α-helyzetben lévő protonok mobilitása az oxigén akceptor hatásának köszönhető, amely csökkenti az α-helyzetben lévő szén elektronsűrűségét.

A III. szerkezet energetikailag stabil, mivel rezonancia stabilizálja. A III. szerkezet két szerkezet hibridje: az I. és a II.

1. Brómozási reakció.

A ketonok általános képlete: R1-CO-R2.

Az IUPAC-nómenklatúra szerint a ketonok nevei úgy jönnek létre, hogy a megfelelő szénhidrogének nevéhez vagy a C=O ketocsoporthoz kapcsolódó gyökök nevéhez a „keton” szót hozzáadják az „on” utótagot; ha elérhető idősebb csoport A ketocsoportot az „oxo” előtag jelöli. Például a CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3 vegyületeket 3-hexanonnak vagy etil-propil-ketonnak, a CH3-CO-CH2-CH2-COOH vegyületeket 4-oxopentánsavnak nevezzük. . Néhány ketonnak közös neve van.

Más karbonilvegyületek közül a ketonokban pontosan két, a karbonilcsoporthoz közvetlenül kapcsolódó szénatom jelenléte különbözteti meg őket a karbonsavaktól és származékaiktól, valamint az aldehidektől.

A ciklikus telítetlen diketonok egy speciális osztálya a kinonok.

Fizikai tulajdonságok

A legegyszerűbb ketonok színtelen, illékony folyadékok, amelyek vízben oldódnak. A ketonok kellemes illatúak. A magasabb ketonok szilárd, olvadó anyagok. Nincsenek gáznemű ketonok, mivel ezek közül a legegyszerűbb (aceton) folyadék. Az aldehidekre jellemző számos kémiai tulajdonságot a ketonok is mutatják.

Keto-enol tautoméria

A tautomerizmus az izoméria egyik fajtája, amelyben gyors spontán reverzibilis interkonverzió megy végbe. szerkezeti izomerek- tautomerek. A tautomerek interkonverzióját tautomerizációnak nevezik.

A legalább egy α-hidrogénatomot tartalmazó ketonok keto-enol tautomerizáción mennek keresztül.

A karbonilcsoporthoz képest α-helyzetben hidrogénatomot tartalmazó oxovegyületeknél egyensúly van a tautomer formák között. Az oxovegyületek túlnyomó többségénél ez az egyensúly a ketoforma felé tolódik el. A ketoforma enol formává történő átalakításának folyamatát enolizációnak nevezik. Ez az alapja annak, hogy az ilyen ketonok C- vagy O-nukleofilként reagálnak. Az enol forma koncentrációja a ketonok szerkezetétől függ és (%-ban): 0,0025 (aceton), 2 (ciklohexanon), 80 (acetilaceton). Az enolizáció sebessége savak és bázisok jelenlétében növekszik.

Kémiai tulajdonságok

Az oxidáció mértékét tekintve a ketonok, az aldehidekhez hasonlóan, az alkoholok és a savak között köztes helyet foglalnak el, ami nagymértékben meghatározza azok kémiai tulajdonságait.
1. A ketonokat szekunder alkoholokká redukálják fém-hidridek, például LiAlH 4 vagy NaBH 4, hidrogén (kat. Ni, Pd), izopropanol Al-alkoholát jelenlétében (Meerwein-Ponndorff-Verley reakció).

R2CO + 2H → R2CH(OH)

2. Ha a ketonokat nátriummal vagy elektrokémiai úton redukáljuk (katódos redukció), pinakonok keletkeznek.

2R2CO + 2H → R2CH(OH)-CR2(OH)

3. Amikor a ketonok kölcsönhatásba lépnek az ötvözött Zn-nel és tömény HCl-lel (Clemmensen-reakció) vagy hidrazinnal lúgos közegben (Kizhner-Wolf reakció), a C=O csoport CH 2 -dá redukálódik.

4. A ketonok oxidációja

Az aldehidekkel ellentétben sok keton stabil az oxigénnel szemben a tárolás során. Az α-metiléncsoportot tartalmazó ketonokat SeO 2 oxidálja 1,2-diketonokká, például energikusabb oxidálószerekké. KMnO 4 - karbonsavak keverékéhez. A ciklikus ketonok HNO 3-mal vagy KMnO 4-gyel kölcsönhatásba lépve a ciklus oxidatív hasításán mennek keresztül, például adipinsav képződik ciklohexanonból. A lineáris ketonokat persavak észterekké, a ciklusos ketonokat laktonokká oxidálják (Bayer-Villiger reakció).

Ha például króm keveréket (tömény kénsav és telített kálium-dikromát oldat keveréke) használunk oxidálószerként hevítéskor. A ketonok oxidációja mindig együtt jár a szén-szén kötések felszakadásával, aminek következtében az eredeti keton szerkezetétől függően kisebb szénatomszámú savak és ketonok keveréke képződik. Az oxidáció a következő séma szerint megy végbe:

A karbonilcsoporthoz képest az α-helyzetben lévő szén, általában a legkevésbé hidrogénezett, először oxidálódik. Ha a keton metil-keton, akkor az egyik oxidációs terméke szén-dioxid lesz. A szomszédos karbonil szénatomok közötti kötés könnyen megszakad, ami a következőket eredményezi:

A ketonok karbonsavakra történő oxidációja nem mehet végbe a szénváz felhasadása nélkül, és szigorúbb körülményeket igényel, mint az aldehidek oxidációja. A. N. Popov, aki a ketonok oxidációját tanulmányozta, kimutatta, hogy az oxidáció során aszimmetrikusan felépített ketonból mind a négy lehetséges karbonsav képződhet (Popov-szabály):

Ha a keton α-helyzetben egy tercier szénatomot tartalmaz, akkor az oxidáció eredményeként három karbonsav és egy új keton keletkezik, amelyek a körülményektől függően vagy tovább oxidálódnak, vagy változatlanok maradnak:

5. Aldol és kreton kondenzáció

A ketonok az α-H atomok szubsztitúciós termékeit képezik Br 2, N-bróm-szukcinimid, SO 2 Cl 2 hatására, valamint diszulfidokkal történő tiilezés során. A keton-enolátok alkilezése és acilezése során vagy a ketonok α-H atomjainak szubsztitúciós termékei, vagy enolok O-származékai keletkeznek. Nagy érték a szerves szintézisben aldol és kreton kondenzációt tartalmaznak, például:

Aldehidekkel való kondenzáció során a ketonok főleg CH-savként reagálnak, például ketonokból és CH 2 O-ból bázis jelenlétében α, β-telítetlen ketonok keletkeznek:

RCOCH 3 + CH 2 O → RCOCH=CH 2 + H 2 O

A karbonilcsoport polaritása miatt

A ketonok C-elektrofilként reagálhatnak, például karbonsavszármazékokkal való kondenzáció során (Stobbe-kondenzáció, Darzan-reakció stb.):

(CH 3) 2 CO + (C 2 H 5 OOCCH 2) 2 + (CH 3) 3 COK → (CH 3) 2 =C(COOC 2 H 5) CH 2 COOK + C 2 H 5 OH + (CH 3 ) 3 COH

Az α,β-telítetlen ketonok különösen érzékenyek a nukleofil támadásra, de ebben az esetben a kettős kötés támad (Michael-reakció), pl.

6. Kölcsönhatás ilidekkel

Amikor ilidekkel P (alkilidén-foszforánok) lépnek kölcsönhatásba, a ketonok az O atomot alkilidéncsoportra cserélik (Wittig-reakció):

R 2 C=O + Ph 3 P=CHR" → R 2 C=CHR" + Ph 3 PO

7. Ciklopentadiénnel a ketonok fulveneket képeznek, például:

8. A ketonok hidroxil-aminnal történő kondenzációja ketoximokat eredményez R 2 C=NOH, hidrazinnal - hidrazonok R 2 C=N-NH 2 és azinok R 2 C=N-N=CR 2, primer aminokkal - Schiff bázisok R 2 C=NR , szekunder aminokkal - enaminokkal.

9. Addíció a karbonilcsoportnál

A ketonok képesek vizet, alkoholokat, nátrium-hidrogén-szulfitot, aminokat és más nukleofileket hozzáadni a karbonilcsoporthoz, bár ezek a reakciók nem mennek végbe olyan könnyen, mint az aldehidek esetében.

Mivel alkoholos oldatokban a keton és hemiketálja közötti egyensúly erősen balra tolódik el, nehéz ketálokat nyerni ketonokból és alkoholokból:

RCOR" + R"OH ↔ RR"C(OH)OR"

Erre a célra a ketonokat ortohangyasav-észterekkel reagáltatják. A ketonok reakcióba lépnek C-nukleofilekkel, például lítiummal, cinkkel vagy szerves magnéziumvegyületekkel, valamint acetilénekkel bázisok jelenlétében (Favorsky-reakció), tercier alkoholokat képezve:

Bázisok jelenlétében a HCN hozzáadódik a ketonokhoz, és α-hidroxi-nitrileket (cianohidrineket) eredményez:

R 2 C=O + HCN → R 2 C(OH)CN

Ha savakkal katalizálják, a ketonok C-elektrofilként reagálnak a aromás vegyületek, Például:

A ketonok olefinekhez való homolitikus addíciója α-alkil-szubsztituált ketonokhoz, fotocikloaddíció oxetánokhoz vezet, például:

Ketonok beszerzése

1. Alkoholok oxidációja

A ketonok szekunder alkoholok oxidációjával állíthatók elő. A laboratóriumokban erre a célra általánosan használt oxidálószer a krómsav, amelyet leggyakrabban „króm keverék” (kálium- vagy nátrium-dikromát és kénsav keveréke) formájában használnak. Néha különféle fémek permanganátjait vagy mangán-peroxidot és kénsavat is használnak.

2. Másodlagos alkoholok dehidrogénezése (dehidrogénezése).

Amikor az alkoholgőzt fűtött csöveken vezetik át finomra zúzott, hidrogénnel redukált rézfémmel, a szekunder alkoholok ketonná és hidrogénné bomlanak. Ez a reakció valamivel rosszabb nikkel, vas vagy cink jelenlétében.

3. Egybázisú karbonsavakból

A ketonokat egybázisú savak kalcium- és bárium-sóinak száraz desztillációjával állíthatjuk elő. A hangyasav kivételével minden sav esetében a reakció a következőképpen megy végbe:

Gyakrabban nem maguk a savak redukálódnak, hanem származékaik, például savkloridok:

CH3-CO-Cl + 2H → CH3-CHO + HCl

azaz két azonos gyököt tartalmazó keton és kalcium-karbonát keletkezik.

Ha két sav sóinak keverékét vagy vegyes sót veszünk, akkor az előző reakcióval együtt különböző sók molekulái között is reakció lép fel:

Az előállított sók száraz desztillációja helyett kontakt módszert is alkalmaznak, az úgynevezett savas ketonizációs reakciót, amely savgőzök átvezetéséből áll. emelkedett hőmérséklet katalizátorok felett, amelyek magukban foglalják a kalcium- vagy bárium-karbonát-sókat, a mangán-oxidot, a tórium-oxidot, az alumínium-oxidot stb.

Itt először szerves savak sói képződnek, amelyek aztán lebontják, regenerálják a katalizátorként működő anyagokat. Ennek eredményeként a reakció például ecetsav esetében a következő egyenlet szerint megy végbe:

2CH 3 -COOH → CH 3 -CO-CH 3 + H 2 O + CO 2

4. A víz hatása dihalogenid vegyületekre

A ketonok előállíthatók olyan víz-dihalogenid vegyületekkel, amelyek ugyanazon a szénatomon mindkét halogénatomot tartalmazzák. Ebben az esetben a halogénatomok hidroxilcsoportokra történő kicserélődése és olyan kétértékű alkoholok képződése várható, amelyekben mindkét hidroxilcsoport ugyanazon a szénatomon található, például:

De az ilyen kétértékű alkoholok nem léteznek közönséges körülmények között, leválasztják a vízmolekulát, és ketonokat képeznek:

5. A víz hatása az acetilén szénhidrogénekre (Kucserov-reakció)

Amikor a víz az acetilén homológokra hat higany-oxid sók jelenlétében, ketonok keletkeznek:

CH3-C≡CH + H2O → CH3-CO-CH3

6. Előállítás szerves magnézium és szerves cink vegyületek felhasználásával

Amikor a karbonsavak származékai kölcsönhatásba lépnek néhány fémorganikus vegyülettel, egy fémorganikus vegyület egy molekulájának hozzáadása a karbonilcsoporthoz a következő séma szerint történik:

Ha a keletkező vegyületeket víznek teszik ki, reakcióba lépnek vele, és ketonokat képeznek:

Ha egy savamidot két szerves magnéziumvegyület molekulájának, majd víznek teszünk ki, ketonok keletkeznek tercier alkoholok képződése nélkül:

7. Organokadmium vegyületek hatása savkloridokra

A szerves kadmiumvegyületek másképpen reagálnak a savkloridokkal, mint a szerves magnézium- vagy cinkorganikus vegyületek:

R-CO-Cl + C 2 H 5 CdBr → R-CO-C 2 H 5 + CdClBr

Mivel a szerves kadmiumvegyületek nem lépnek reakcióba ketonokkal, tercier alkoholok itt nem állíthatók elő.

A ketonok felhasználása

Az iparban a ketonokat oldószerként, gyógyszerekként és különféle polimerek előállítására használják. A legfontosabb ketonok az aceton, a metil-etil-keton és a ciklohexanon.

Fiziológiai hatás

Mérgező. Irritáló és helyi hatásúak, behatolnak a bőrbe, különösen a jól telítetlen alifások. Egyes anyagok karcinogén és mutagén hatásúak. A halogénezett ketonok bőrrel érintkezve súlyos irritációt okoznak a nyálkahártyán és égési sérüléseket okoznak. Az aliciklusos ketonok kábító hatásúak.

A ketonok fontos szerepet játszanak az élő szervezetek anyagcseréjében. Így az ubikinon részt vesz a szöveti légzés redox reakcióiban. A ketoncsoportot tartalmazó vegyületek közé tartozik néhány fontos monoszacharid (fruktóz, stb.), terpének (menton, karvon), illóolaj-komponensek (kámfor, jázmon), természetes színezékek (indigo, alizarin, flavonok), szteroid hormonok (kortizon, progeszteron), pézsma (muscone), tetraciklin antibiotikum.

A fotoszintézis folyamatában az 1,5-difoszfát-D-eritropentulóz (foszfolált ketopentóz) katalizátor. Az acetoecetsav egy köztes termék a Krebbs-ciklusban.

A ketonok jelenléte a vizeletben és a vérben hipoglikémiát, különféle anyagcserezavarokat vagy ketoacidózist jelez.