Aldegidlar va ketonlar o'z tarkibida >C=O karbonil funktsional guruhiga ega va karbonil birikmalar sinfiga kiradi. Ularni okso birikmalar ham deyiladi. Bu moddalar bir sinfga mansub bo'lishiga qaramay, tuzilish xususiyatlariga ko'ra ular hali ham ikkita katta guruhga bo'lingan.
Ketonlarda >C=O guruhidagi uglerod atomi ikkita bir xil yoki turli uglevodorod radikallari bilan bogʻlanadi, odatda ular R-CO-R'ga oʻxshaydi. Karbonil guruhining bu shakli keto guruhi yoki okso guruhi deb ham ataladi. Aldegidlarda karbonil uglerod faqat bitta uglevodorod radikaliga bog'langan va qolgan valentlikni vodorod atomi egallaydi: R-CH. Bunday guruhga aldegid guruhi deyiladi. Tuzilishdagi bu farqlar tufayli aldegidlar va ketonlar bir xil moddalar bilan oʻzaro taʼsirlashganda oʻzini bir oz boshqacha tutadi.
Karbonil guruhi
Bu guruhdagi
C va O atomlari sp2-gibridlangan holatda. Sp2 gibrid orbitallari tufayli uglerod bir tekislikda taxminan 120 daraja burchak ostida joylashgan 3 ta s-bog'ga ega.
Kislorod atomi uglerod atomiga qaraganda ancha yuqori elektromanfiylikka ega va shuning uchun >C=O guruhidagi p-bogʻning harakatlanuvchi elektronlarini oʻziga tortadi. Shuning uchun O atomida d- ortiqcha elektron zichligi paydo bo`ladi, C atomida esa aksincha d+ kamayadi. Bu aldegidlar va ketonlarning xossalarini tushuntiradi.
C=O qoʻsh bogʻlanishi C=C dan kuchliroq, lekin ayni paytda uglerod va kislorod atomlarining elektr manfiyligidagi katta farq tufayli reaktivroqdir.
Nomenklatura
Organik birikmalarning boshqa barcha sinflari singari, aldegidlar va ketonlarni nomlashda ham turlicha yondashuvlar mavjud. IUPAC nomenklaturasining qoidalariga muvofiq, karbonil guruhining aldegid shakli mavjudligi -al qo'shimchasi va keton -bir bilan ko'rsatiladi. Agar karbonil guruhi eng katta bo'lsa, u asosiy zanjirdagi C atomlarining raqamlash tartibini aniqlaydi. Aldegidda karbonil uglerod atomi birinchi, ketonlarda esa C atomlari zanjir oxiridan boshlab raqamlanadi, ularga >C=O guruhi yaqinroqdir. Ketonlarda karbonil guruhining o'rnini belgilash zarurati shu bilan bog'liq. Ular buni -on qo'shimchasidan keyin tegishli raqamni yozish orqali amalga oshiradilar.
| N-SLEEP | metanal | CH3-CO-CH3 | propanon |
| CH3-UYQU | etanal | CH3-CO-CO2-C3 | butanon |
| CH3-CH2-COE | propanal | CH3-CO-CO2-CH2-C 3 | pentanon-2 |
| S3-S2-S2-S | butanal | CH3-CH2-CO-CH2-CH 3 | pentanon-3 |
| C3-(C2)3-COE | pentanal | CH3-CO-CO2-CH2-C 2-SN3 | geksanon-2 |
| C3-(C2)4-UYQU | geksanal | S3-S2-CO-CH2-S 2-SN3 | geksanon-3 |
Agar karbonil guruhi katta bo'lmasa, IUPAC qoidalariga ko'ra, uning mavjudligi aldegidlar uchun -okso va ketonlar uchun -okso (-keto) prefiksi bilan ko'rsatiladi.
Aldegidlar uchun "kislota" so'zini "aldegid" bilan almashtirish bilan oksidlanish jarayonida aylana oladigan kislotalar nomidan kelib chiqqan arzimas nomlar keng qo'llaniladi:
- S3-SON asetaldegid;
- S3-CH2-SON propionaldegid;
- C3-CH2-CH2-CH-OH butirik aldegid.
Ketonlar uchun radikal funktsional nomlar keng tarqalgan bo'lib, ular chap vakarbonil uglerod atomi va "keton" so'zi bilan bog'langan o'ng radikallar:
- C3-CO-CH3 dimetil keton;
- CH3-CH2-CO-CH2-CH 2-CH3 etil propil keton;
- C6D5-CO-CO2-C2-S3 propilfenil keton.
Tasnifi
Uglevodorod radikallarining tabiatiga koʻra aldegidlar va ketonlar sinfi quyidagilarga boʻlinadi:
- ultimate - C atomlari bir-biriga faqat bitta bog'lar (propanal, pentanon) orqali bog'langan;
- toʻyinmagan - C atomlari oʻrtasida qoʻsh va uchlik bogʻlar mavjud (propenal, penten-1-bir-3);
- aromatik - molekulasida benzol halqasi (benzaldegid, asetofenon) mavjud.
Karbonillar soni va boshqa funktsional guruhlar mavjudligi bilan ajralib turadi:
- monokarbonil birikmalari - faqat bitta karbonil guruhini o'z ichiga oladi (geksanal, propanon);
- dikarbonil birikmalari - aldegid va/yoki keton shaklida ikkita karbonil guruhini o'z ichiga oladi (glioksal, diatsetil);
- o'z ichiga boshqa funktsional guruhlarni ham o'z ichiga olgan karbonil birikmalari, ular o'z navbatida galokarbonil, gidroksikarbonil, aminokarbonil va boshqalarga bo'linadi.
izomerizm
Aldegid va ketonlarning eng xarakterlisi strukturaviy izomeriyadir. Uglevodorod radikalida assimetrik atom, shuningdek, turli oʻrinbosarlar bilan qoʻsh bogʻ mavjud boʻlganda fazoviy boʻlishi mumkin.
- Uglerod skeletining izomeriyasi. U ko'rib chiqilayotgan har ikki turdagi karbonil birikmalarida kuzatiladi, lekin aldegidlarda butanal va ketonlarda pentanon-2 bilan boshlanadi. Demak, butanal CH3-S2-S2-CH bitta izomerga ega 2-metilpropanal SN 3-S(S3)-UYQU. Va pentanon-2 S3-CO-SE2-S2-S 3 izomerik 3-metilbutanon-2 S3-SO-S(S3)-S 3.
- Sinflararo izomeriya. Tarkibi bir xil bo'lgan okso birikmalar bir-biri bilan izomerdir. Masalan, S3E6O tarkibi propanal CH3-S ga mos keladi. 2 -SON va propanon S3-CO-SE3. Aldegid va ketonlarning molekulyar formulasi C4H8O butanal CH3-S mos keladi2-S2-SON va butanon CH3-CO-Se2-S3.
Karboksil birikmalarining sinflararo izomerlari ham siklik oksidlardir. Masalan, etanal va etilen oksidi, propanon va propilen oksidi. Bundan tashqari, to'yinmagan spirtlar va efirlar ham umumiy tarkibga va okso birikmalariga ega bo'lishi mumkin. Demak, C3H6O molekulyar formulasi:
- S3-S2-UYQU - propanal;
- S2=S-Se2-OH - allil spirt;
- S2=S-O-CH3 - metilvinil efir.
Jismoniy xususiyatlar
Karbonil molekulalari qutbli boʻlishiga qaramay,spirtli ichimliklardan farqli o'laroq, aldegidlar va ketonlar mobil vodorodga ega emas, shuning uchun ular assotsiatsiyalar hosil qilmaydi. Shunday qilib, ularning erish va qaynash nuqtalari tegishli spirtlarnikidan biroz pastroq.
Agar biz bir xil tarkibdagi aldegidlar va ketonlarni solishtiradigan bo'lsak, ikkinchisi bir oz yuqoriroq tkip. Molekulyar vazn ortishi bilan tpl va tbp okso birikmalari tabiiy ravishda ortadi.
Quyi karbonil birikmalari (aseton, formaldegid, atsetaldegid) suvda yaxshi eriydi, yuqori darajadagi aldegidlar va ketonlar esa organik moddalarda (spirtlar, efirlar va boshqalar) eriydi.
Oxo birikmalari butunlay boshqacha hidga ega. Ularning pastki vakillari o'tkir hidlarga ega. Tarkibida 3 dan 6 gacha C atomlari boʻlgan aldegidlar juda yoqimsiz hidga ega, lekin ularning yuqori gomologlari gulli aromatlarga ega va hatto parfyumeriya sohasida ham qoʻllaniladi.
Qoʻshish reaktsiyalari
Aldegidlar va ketonlarning kimyoviy xossalari karbonil guruhining tuzilish xususiyatlariga bog'liq. C=O qo'sh bog'i kuchli qutblanganligi sababli, qutbli moddalar ta'sirida u osonlikcha oddiy bitta bog'ga aylanadi.
1. Hidrosiyan kislotasi bilan o'zaro ta'siri. Ishqorlar izlari borligida HCN qo'shilishi siyanogidrinlarning hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. Ionlarning konsentratsiyasini oshirish uchun ishqor qo'shiladi CN-:
R-SON + NCN ―> R-CH(OH)-CN
2. vodorod qo'shilishi. Karbonil birikmalarini qo'sh bog'ga vodorod qo'shish orqali osonlikcha alkogolga qaytarish mumkin. Shu bilan birga, aldegidlardanbirlamchi spirtlar, ketonlardan ikkilamchi spirtlar olinadi. Nikel bilan katalizlangan reaksiyalar:
N3S-SLEEP + N2 ―> N3S-Se 2-O
D3C-CO-C3 + L2 ―> H 3C-CO(OH)-C3
3. gidroksilaminlarning qo'shilishi. Aldegidlar va ketonlarning bu reaksiyalari kislotalar tomonidan katalizlanadi:
H3S-SON + NH2OH ―> D3S- SO=N-OH + H2O
4. Hidratsiya. Okso birikmalariga suv molekulalarining qo'shilishi gem diollarining shakllanishiga olib keladi, ya'ni. bir uglerod atomiga ikkita gidroksil guruhi biriktirilgan ikki atomli spirtlar. Biroq, bunday reaktsiyalar teskari bo'lib, hosil bo'lgan moddalar boshlang'ich moddalarning shakllanishi bilan darhol parchalanadi. Bu holda elektronni tortib oluvchi guruhlar reaksiyalar muvozanatini mahsulotlarga siljitadi:
C=O + Η2 >C(OΗ)2
5. spirtli ichimliklarni qo'shish. Ushbu reaksiya jarayonida turli xil mahsulotlarni olish mumkin. Agar aldegidga ikkita alkogol molekulasi biriktirilsa, atsetal, agar bitta bo'lsa, yarim atsetal hosil bo'ladi. Reaksiyaning sharti aralashmani kislota yoki suvsizlantiruvchi vosita bilan qizdirishdir.
R-SLEEP + HO-R' ―> R-CH(HO)-O-R'
R-SLEEP + 2HO-R' ―> R-CH(O-R')2
Uzoq uglevodorod zanjiriga ega aldegidlar molekulyar kondensatsiyaga moyil boʻlib, siklik atsetallar hosil boʻladi.
Sifatli reaktsiyalar
Ichkarida boshqa karbonil guruhi borligi aniqaldegidlar va ketonlar, ularning kimyosi ham har xil. Ba'zida hosil bo'lgan okso birikmasi bu ikki turdan qaysi biri ekanligini tushunish kerak. Aldegidlar, hatto kumush oksidi yoki mis (II) gidroksid ta'sirida ham ketonlarga qaraganda osonroq oksidlanadi. Bunda karbonil guruhi karboksil guruhiga aylanadi va karboksilik kislota hosil bo'ladi.
Kumush oyna reaksiyasi odatda aldegidlarning kumush oksidi eritmasi bilan ammiak ishtirokida oksidlanishi deb ataladi. Aslida, eritmada aldegid guruhiga ta'sir qiluvchi kompleks birikma hosil bo'ladi:
Ag2O + 4NH3 + H2O ―> 2[Ag (NO3)2]O
S3-SOΗ + 2[Ag(NO3)2]O ―> CH3-COO-NH4 + 2Ag + 3NH3 +H 2O
Ko'pincha ular davom etayotgan reaktsiyaning mohiyatini oddiyroq sxema bilan yozadilar:
S3-SOΗ + Ag2O ―> S3-SOOO + 2Ag
Reaksiya jarayonida oksidlovchi modda metall kumushga qaytariladi va choʻkma hosil boʻladi. Bunday holda, reaksiya idishining devorlarida oynaga o'xshash nozik kumush qoplama hosil bo'ladi. Reaksiya shunday nom oldi.
Aldegidlar va ketonlarning tuzilishidagi farqni ko'rsatadigan yana bir sifat reaktsiyasi yangi Cu(OΗ)2 ning -CH guruhiga ta'siridir. Ikki valentli mis tuzlari eritmalariga ishqorlar qo'shib tayyorlanadi. Bu ko'k suspenziyani hosil qiladi, u bilan qizdirilgandaaldegidlar mis (I) oksidi hosil boʻlishi tufayli rangini qizil-jigarrangga oʻzgartiradi:
R-SON + Cu(OΗ)2 ―> R-SOOΗ + Cu2O + Η 2O
Oksidlanish reaksiyalari
Okso birikmalari kislotali muhitda qizdirilganda KMnO4 eritmasi bilan oksidlanishi mumkin. Biroq ketonlar jarayonda amaliy ahamiyatga ega bo'lmagan mahsulotlar aralashmasi hosil bo'lishi bilan yo'q qilinadi.
Aldegidlar va ketonlarning bu xossasini aks ettiruvchi kimyoviy reaksiya pushti rangli reaksiya aralashmasining rangsizlanishi bilan birga kechadi. Shu bilan birga, karboksilik kislotalar aldegidlarning katta qismidan olinadi:
CH3-UYQU + KMnO4 + H2SO 4 ―> CH3-UYQU + MnSO4 + K2SO 4 + H2O
Bu reaksiyada formaldegid chumoli kislotasiga oksidlanadi, oksidlovchi moddalar ta'sirida karbonat angidrid hosil qilish uchun parchalanadi:
H-SLEEP + KMnO4 + H2SO4 ―> CO 2 + MnSO4 + K2SO4 + N 2O
Aldegidlar va ketonlar yonish reaksiyalarida toʻliq oksidlanish bilan tavsiflanadi. Bu CO2 va suv hosil qiladi. Formaldegidning yonish tenglamasi:
HSON + O2 ―> CO2 + H2O
Qabul qilish
Mahsulotlar hajmi va ulardan foydalanish maqsadiga qarab, aldegid va ketonlarni olish usullari sanoat va laboratoriyaga bo'linadi. Kimyoviy ishlab chiqarishda karbonil birikmalari olinadialkanlar va alkenlarning (neft mahsulotlari) oksidlanishi, birlamchi spirtlarning degidrogenlanishi va dihaloalkanlarning gidrolizlanishi.
1. Metandan formaldegid olish (katalizator ishtirokida 500 ° C gacha qizdirilganda):
C4 + O2 ―> HSON + Η2O.
2. Alkenlarning oksidlanishi (katalizator va yuqori haroratda):
2S2=S2 + O2 ―> 2CH 3-UYQU
2R-Se=S2 + O2 ―> 2R-SE2 -COE
3. Birlamchi spirtlardan vodorodni yo'q qilish (mis bilan katalizlangan, isitish kerak):
S3-S2-OH ―> CH3-SLEEP + Η 2
R-CH2-OH ―> R-SLEEP + H2
4. Digaloalkanlarning ishqorlar bilan gidrolizlanishi. Har ikkala halogen atomining bir xil uglerod atomiga biriktirilishi shart:
S3-C(Cl)2H + 2NaOH ―> S3 -COΗ + 2NaCl + H2O
Laboratoriyada oz miqdorda karbonil birikmalari alkinlarni hidratsiyalash yoki birlamchi spirtlarni oksidlash orqali olinadi.
5. Asetilenlarga suv qo'shilishi kislotali muhitda simob sulfid ishtirokida sodir bo'ladi (Kucherov reaktsiyasi):
ES≡SO + Η2O ―> CH3-SOΗ
R-S≡Se + Η2O ―> R-CO-CH3
6. Spirtli ichimliklarni terminal gidroksil guruhi bilan oksidlanishikislotali muhitda metall mis yoki kumush, mis (II) oksidi, shuningdek kaliy permanganat yoki bixromat yordamida amalga oshiriladi:
R-Cė2-OH + O2 ―> R-SLEEP + H2 O
Aldegidlar va ketonlarni qo'llash
Formik aldegid fenol bilan kondensatsiyalanish reaksiyasida olingan fenol-formaldegid smolalarini olish uchun zarurdir. O'z navbatida, olingan polimerlar turli xil plastmassalar, zarrachalar, elimlar, laklar va boshqa ko'p narsalarni ishlab chiqarish uchun zarurdir. Bundan tashqari, u dori-darmonlarni (urotropin), dezinfektsiyalash vositalarini olish uchun ishlatiladi va biologik preparatlarni saqlash uchun ishlatiladi.
Etanalning asosiy qismi sirka kislotasi va boshqa organik birikmalar sinteziga ketadi. Ayrim miqdorda atsetaldegid farmatsevtika ishlab chiqarishda ishlatiladi.
Aseton ko'plab organik birikmalarni, jumladan laklar va bo'yoqlarni, ba'zi turdagi kauchuklarni, plastmassalarni, tabiiy qatronlar va moylarni eritish uchun keng qo'llaniladi. Bu maqsadlarda u nafaqat toza, balki R-648, R-647, R-5, R-4 va boshqalar markali erituvchilar tarkibidagi boshqa organik birikmalar bilan aralashmasida ham qo'llaniladi. turli qismlar va mexanizmlarni ishlab chiqarishda sirtlarni yog'sizlantirish uchun ishlatiladi. Farmatsevtik va organik sintez uchun katta miqdorda aseton talab qilinadi.
Ko'pgina aldegidlar yoqimli hidga ega va shuning uchun parfyumeriya sanoatida qo'llaniladi. Shunday qilib, sitral limon hidiga ega, benzaldegidachchiq bodom hidi, fenilastik aldegid kompozitsiyaga sümbül xushbo'yligini olib keladi.
Sikloheksanon ko'plab sintetik tolalarni ishlab chiqarish uchun kerak. Undan adipik kislota olinadi, u o'z navbatida kaprolaktam, neylon va neylon uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi. Bundan tashqari, u yog'lar, tabiiy qatronlar, mum va PVX uchun erituvchi sifatida ishlatiladi.
