Применение альдегидов и кетонов

Муравьиный альдегид (метаналь).

— получение фенолформальдегидных смол;

— получение мочевино-формальдегидных смол;

— получение полиоксиметиленовых полимеров;

— синтез лекарственных средств (уротропина);

— дезинфицирующее средство;

— консервант биологическимх препаратов

Уксусный альдегид (ацетальдегид, этаналь)

Циклогексанон

— в синтезе в производстве поли-ε-капроамида (капрон,нейлон-6, дедерон)

Контрольные вопросы к главе 11 «Альдегиды и кетоны»

№ 1. Напишите уравнения реакций нуклеофильного присо­единения по карбонильной группе. Какое из соединений будет более активно в реакциях A_N и почему: (а) формальдегид, уксус­ный альдегид, ацетон; (б) пропионовый альдегид, a-хлорпропионовый альдегид, ацетон, хлораль С1₃С-СНО; (в) альдегиды ароматического ряда общей формулы

(где Х=Н, NO₂, CH₃)? В чем суть кислотного катализа в этих реакциях?

№ 2 Карбонильные соединения с водой образуют гидраты. Какой гидрат устойчивее: (а) пропионового альдегида или метилглиоксаля; (б) уксусного или трихлоруксусного альдегида? Напишите все стадии реакции образования ацетальной формы бензальдегида с этанолом в присутствии кислоты.

№ 3.Производными каких соединений являются приведен­ные ниже вещества:

Какова устойчивость каждого вещества в кислой и щелочной сре­дах? Напишите уравнения реакций.

№ 4. Приведите примеры реакций, которые легко протека­ют для альдегидов, но практически не идут для кетонов.

№ 5. Как химическим путем различить валериановый альдегид, метил-пропилкетон и диэтилкетон?

№ 6. Напишите уравнения реакций и объясните меха­низм альдольной и кротоновой конденсации (в присутствии NaOH) следующих соедине­ний: (а) бутаналя;(б)3-метилбутаналя; (в)ацетофенона (метилфенилкетона); (г)бензальдегида с уксусным альдегидом; (д) п-нитробензальдегида с метил­фенилкетоном.

№ 7. Что происходит с альдегидами, не содержащими атом Н при a-углеродном атоме (формальдегидом, триметилуксусным альдегидом, м-хлорбензальдегидом) в присутствии гидроксида на­трия?

№ 8. Напишите уравнения реакций и назовите образующиеся соединения:

(а) бутанона-2 с гидросульфитом натрия, (б) триметилуксусного альдегида с пентахлоридом фосфора; (в) бензальдегида с 2,4-динитрофенилгидразином, (г) акролеина (пропеналя) с хлороводородом; (д) бромирования метил-изопропилкетона (3:1), затем с избытком гидроксида натрия; (e) напишите схему химических превращений:

№ 9.Приведите схемы синтеза следующих соедине­ний, используя только неорганические реактивы: (a) ацетона из этанола; (б) пентина-2 из пентанона-2; (в) 1,6-дихлоргексана из циклогексена; (г) диметилглиоксима (реактива Чугаева) из бутена-2 (аналитического реагента на Ni²⁺); (д)2-этилгександиола-1,3 (репеллента насекомых «6-12») из бутаналя.

№ 10. Установите строение соединений: (а) С₅Н₁₀О, реагирует с гидроксиламином и гидросульфитом натрия, дает реакцию серебряного зеркала, окисляясь в изовалериановую кислоту; (б) С₉Н₁₀О, реагирует с гидроксиламином и фенилгидразином, при окислении образует изофталевую (бензол-1,3-дикарбоновую) кислоту; (в) С₉Н₈О, получено из бензальдегида, обесцвечивает бромную воду, дает реакцию серебряного зеркала; при окислении перманганатом калия образует два продукта, один из которых - бензойная кислота; (г) С₈Н₈О, образует оксим, оксинитрил; при действии иода в щелочной среде превращается в соль бензойной кислоты и иодоформ; (д) С₈Н₈О, дает реакцию с жидкостью Фелинга, а при окис­лении KMnO₄ превращается в терефталевую (бензол-1,4-дикарбоновую) кислоту.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Определение.Карбоновыми кислотами называются органические соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных групп (–COOН), соединенных с углеводородным радикалом. Общая формула одноосновных карбоновых кислот - R –COOН.

Ниже изображена структурная формула карбоновых кислот в общем виде и перечислены названия отдельных фрагментов молекулы:

Схема 13. Строение карбоновых кислот, их химические связи и типы реакций

Классификация. Карбоновые кислоты классифицируют по характеру углеводородного радикала, наличию или отсутствию кратных связей и количеству карбоксильных групп.

По характеру углеводородного радикала кислоты делятся на алифатичес-кие и алициклические (карбоциклические, ароматические, гетероциклические):

(CH₃)₂CH–CH₂–COOH

изовалериановая кислота циклогексанкарбоновая м-нитробензойная кислота

(алифатическая) кислота (карбоциклическая) (ароматическая)

пирослизевая кислота хинолиновая кислота

(гетероциклическая) (гетероциклическая)

По наличию или отсутствию в радикале соединения кратных связей различают предельные и непредельные карбоновые кислоты:

CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–COOH валериановая кислота (предельная)

CH₃–CH=CH–CH=CH–COOH сорбиновая кислота (непредельная)

CH₃ (CH₂)₄ CH=CHCH₂CH=CH (CH₂)₇ COOH линолевая кислота (непредельная)

CH₃ (CH₂CH=CH)₃(CH₂)₇ COOH линоленовая кислота (непредельная)

По количеству карбоксильных групп кислоты подразделяются на одноосновные (монокарбоновые), двухосновные (дикарбоновые), трехосновные (трикарбоновые) и т.д. кислоты. Монокарбоновые кислоты имеют общую формулу С_nН_{2n +1}СООН.

CH₃–CH₂–CH₂–СООН масляная кислота (одноосновная)

бутановая кислота (IUPAC)

СН₂–СН₂–СООН

│ адипиновая кислота (двухосновная)

СН₂–СН₂–СООН гександиовая кислота (IUPAC)

СН₂–СООН

│ 2-карбоксипентандиовая кислота (трехосновная)

СН –СООН

│

СН₂–СООН

Номенклатура

Рациональная.Приназвании карбоновой кислоты по рациональной номенклатуре за основу принимают тривиальное название более простой кислоты. Положение заместителей при этом указывают с помощью букв греческого алфавита, начиная от ближайшего заместителя к карбоксильной группе. Часто карбоновую кислоту удобно рассматривать как замещенную уксусную кислоту.

Присоставлении названия карбоновой кислоты алифатического ряда по номенклатуреIUPACза основу выбирают наиболее длинную углеродную цепь, включающую карбоксильную группу. Нумерацию цепи начинают с атома углерода карбоксильной группы. К названию углеводорода, соответствующему по числу атомов углерода главной цепи, прибавляют суффикс «-овая кислота».

2,3-диметилбутановая кислота (IUPAC) 2,3-дибромпентановая кислота (IUPAC)

метилизопропилуксусная кислота (рац.) α,β-дибромвалериановая кислота (рац.)

α,β-диметилмасляная кислота (рац.)

Названия кислот алициклического и гетероциклического рядов обычно образуются от названия соответствующего циклического соединения с добавлением суффикса «-карбоновая кислота». При этом углеродный атом карбоксильной группы не включается в нумерацию главной цепи.

4-бромциклопентен-2-карбоновая кислота циклопентандикарбоновая-1,2 кислот

Замещенные ароматические кислоты называют как производные бензойной и нафтойной кислот.

6-бром-2,3,4-триметилбензойная кислота 2-хлор-3-нитробензойная кислота

7-хлорнафталин-1-карбоновая кислота

Способы получения (см. также схему 14 на с.167)