Строение карбонильной группы

Альдегиды. Строение молекулы формальдегида. Изомерия и номенклатура.

КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ - органические вещества, содержащие карбонильную группу   │ – С = О   АЛЬДЕГИДЫ   ОБЩАЯ ФОРМУЛА: RCOH   Предельные CnH2n+1-CН=О Непредельные CH2=CH-CН=О акролеин Ароматические С6H5-CН=О бензальдегид   Суффикс - АЛЬ   Изомерия альдегидов: изомерия углеродного скелета, начиная с С4 межклассовая изомерия с кетонами, начиная с С3 циклическими оксидами (с С2) непредельными спиртами и простыми эфирами (с С3)     КЕТОНЫ   ОБЩАЯ ФОРМУЛА: RCOR1     Суффикс - ОН   Изомерия кетонов: углеродного скелета (c C5)     положения карбонильной группы (c C5) межклассовая изомерия (аналогично альдегидам).

Номенклатура альдегидов и кетонов

Систематические названия альдегидов строят по названию соответствующего углеводорода с добавлением суффикса -аль. Нумерацию цепи начинают с карбонильного атома углерода.

Тривиальные названия производят от тривиальных названий тех кислот, в которые альдегиды превращаются при окислении.

Формула	Название
систематическое	тривиальное
H2C=O	метаналь	муравьиный альдегид (формальдегид)
CH3CH=O	этаналь	уксусный альдегид (ацетальдегид)
CH3CH2CH=O	пропаналь	пропиновый альдегид
CH3CH2CH2CH=O	бутаналь	масляный альдегид
(CH3)2CHCH=O	2-метил-пропаналь	изомасляный альдегид
CH3CH2CH2CH2CH=O	пентаналь	валериановый альдегид
CH3CH=CHCH=O	бутен-2-аль	кротоновый альдегид

Систематические названия кетонов производят от названий радикалов (в порядке увеличения) с добавлением слова кетон.

Например:

CH₃–CO–CH₃ - диметил кетон (ацетон);
CH₃CH₂CH₂–CO–CH₃ - метилпропил кетон.

В более общем случае название кетона строится по названию соответствующего углеводорода и суффикса -он; нумерацию цепи начинают от конца цепи, ближайшего к карбонильной группе.

Примеры:

CH₃–CO–CH₃ - пропан он (ацетон);
CH₃CH₂CH₂–CO–CH₃ - пентан он- 2;

Физические свойства альдегидов

Метаналь (формальдегид) – газ, альдегиды С₂-C₅ и кетоны С₃-С₄ – жидкости, высшие – твердые вещества. Низшие гомологи растворимы в воде, благодаря образованию водородных связей между атомами водорода молекул воды и карбонильными атомами кислорода. С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде падает.

Альдегиды обладают удушливым запахом, который при многократном разведении становится приятным, напоминая запах плодов. Альдегиды кипят при более низкой температуре, чем спирты с тем же числом углеродных атомов. Это cвязано с отсутствием в альдегидах водородных связей. В то же время температура кипения альдегидов выше, чем у соответствующих по молекулярной массе углеводородов, что связано с высокой полярностью альдегидов.

Физические свойства некоторых альдегидов:

Формальдегид – газ, с резким запахом, раздражает слизистые ткани и оказывает действие на центральную нервную систему. ОПАСЕН ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ! Водный раствор формальдегида – формалин.

Ацетальдегид – жидкость, с запахом зелёной листвы. ОЧЕНЬ ТОКСИЧЕН! Подавляет дыхательные процессы в клетках.

АкролеинСН₂ = CHCH=O акриловый альдегид, пропеналь (в производстве полимеров) – образуется при пригорании жиров, жидкость с неприятным запахом, раздражает слизистые ткани.

Бензальдегид C₆H₅CH=O (производство красителей) – жидкость с запахом горького миндаля, содержится в миндале, листьях черёмухи, косточках персиков, абрикосов.

 

Строение карбонильной группы

Свойства альдегидов и кетонов определяются строением карбонильной группы >C=O.

Альдегиды характеризуются высокой реакционной способностью. Большая часть их реакций обусловлена наличием карбонильной группы.

Атом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp² -гибридизации и образует три s- связи (одна из них – связь С–О), которые расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу.

 

 

Схема строения карбонильной группы

Связь С=О сильно полярна. Электроны кратной связи С=О, в особенности более подвижные π-электроны, смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный углерод приобретает частичный положительный заряд

Поэтому углерод подвергается атаке нуклеофильными реагентами, а кислород электрофильными, в том числе Н⁺. Важнейшими реакциями альдегидов являются реакции нуклеофильного присоединения по двойной связи карбонильной группы.