Глава 8. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

ЦЕЛИ ИЗУЧЕНИЯ

1. Освоить составление названий альдегидов и кетонов.

2. Познакомиться с некоторыми альдегидами и кетонами, которые имеют практическое значение.

3. Изучить методы синтеза альдегидов и кетонов.

4. Изучить некоторые из множества реакций альдегидов и кетонов.

5. Познакомиться с понятием зашиты функциональной группы в ходе многостадийного синтеза.

Альдегиды и кетоны очень похожи друг на друга и, за несколькими исключениями, о которых будет сказано, вступают в одни и те же реакции. Молекулы обоих классов соединений включают двойную связь углеродкислород. Этот фрагмент называется карбонильной группой. Поскольку свойства альдегидов и кетонов близки, мы будем рассматривать эти соединения вместе:

В альдегидах атом углерода карбонильной группы соединен хотя бы с одним водородным атомом, тогда как в кетонах карбонильный атом углерода соединен с двумя углеродными атомами. Поскольку кислород намного более электроотрицательный элемент, чем углерод, связь полярна. Атом углерода несет частичный положительный заряд, а атом кислорода - частичный отрицательный. Двойная связь более полярна, чем простая связь и именно благодаря высокой полярности карбонильной группы альдегиды и кетоны вступают во многие реакции и растворимы в воде лучхле, чем алканы или простые эфиры со сходной структурой. Карбонильная группа и соединенные с ней атомы лежат в одной плоскости, а валентные углы составляют примерно 120°:

Карбонильный атом углерода имеет -гибридизацию. На рис. 8-1 показано электронное строение карбонильной группы формальдегида.

Рис. 8-1. Электронное строение карбонильной группы формальдегида; 1 - -связь; 2 - -связь; 3 — неподеленные электронные пары

Большинство альдегидов и кетонов при комнатной температуре - бесцветные жидкости. Формальдегид, имеющий в молекуле всего один атом углерода, - газ. Его обычно используют в виде водного раствора, который называется формалином.

Простейшие альдегиды имеют резкий неприятный запах, а простейшие кетоны - особый приятный запах.

НОМЕНКЛАТУРА АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

В соответствии с номенклатурой IUPAC названия альдегидов строятся путем добавления суффикса "аль" к названию углеводорода. Нумерация главной цепи альдегидов начинается с карбонильного атома углерода:

Тривиальные названия альдегидов образованы от названий карбоновых кислот с таким же углеродным скелетом. К этому названию добавляется слово альдегид. Положение заместителей обозначается греческими буквами, начиная от углеродного атома, соседнего с карбонильным. Ниже приведены тривиальные названия альдегидов с числом углеродных атомов от одного до шести:

1 Муравьиный, формальдегид

2 Уксусный, ацетальдегид

3 Пропионовый

4 Масляный

5 Валериановый

6 Капроновый

Приведем несколько названий в качестве примеров:

Номенклатура IUPAC предусматривает и иные варианты. Альтернативный вариант построения названий альдегидов показан на примере циклогексанкарбальдегида. Если же в молекуле имеется другая главная группа, например, функциональная группа карбоновой кислоты, альдегидный фрагмент рассматривается как заместитель и получает название формил:

В соответствии с номенклатурой IUPAC названия альдегидов состоят из названия углеводорода, суффикса "аль", локантов и названий заместителей. Нумерация главной цепи начинается от карбонильного атома углерода. Тривиальные названия альдегидов совпадают с соответствующими названиями кислот, а

положеиие заместителей в этом случае указывается греческими буквами, начиная от атома углерода соседнего с карбонильным.

Названия кетонов строятся путем прибавления суффикса "он" к названию углеводорода. В отличие от альдегидов, в которых карбонильная группа всегда находится на конце цепи, в кетонах она может быть расположена в любом месте цепи. Поэтому положение карбонильной группы в молекуле кетона необходимо указывать. Атомы углерода нумеруются таким образом, чтобы карбонильный атом получил наименьший из возможных номеров. Названия кетонов составляются в соответствии со следующей схемой:

В радикально-функциональной номенклатуре к слову "кетон" добавляют спереди названия радикалов, соединенных с карбонильной группой. Ниже дано несколько примеров.

В соответствии с номенклатурой IUPAC названия кетонов состоят из названия углеводорода, локаита карбонильной группы и суффикса "он". Указываются также положения и названия заместителей. В радикально-функциональной номенклатуре

названия кетоиов строятся из названий радикалов, соединенных с карбонильной группой, и слова "кетой".

УПРАЖНЕНИЯ

(см. скан)

Кратко упоням некоторые альдегиды и кетоны природного происхождения, а также те, которые находят практическое применение. Ацетон и метилэтилкетон широко используются как растворители. Формальдегид применяется для консервации биологических объектов.