М. Дроздова - Органическая химия

Уксусный альдегид (ацетальдегид, или этанал) в промышленном масштабе получают обычно дегидрированием паров этилового спирта при действии катализатора (меди): от спирта отщепляются два атома водорода. Важным методом получения ацетальде-гида является также реакция Кучерова – присоединение воды к ацетилену.

В лабораторных условиях ацетальдегид обычно получают из спирта путем окисления его дихроматом калия в кислой среде.

Ацетальдегид представляет собой летучую жидкость. В больших концентрациях он обладает неприятным удушливым запахом; в малых концентрациях имеет приятный запах яблок (в которых он и содержится в небольшом количестве).

При добавлении к ацетальдегиду капли кислоты при комнатной температуре он полимеризуется в параль-дегид; при низкой температуре ацетальдегид полиме-ризуется в метальдегид – твердое кристаллическое вещество.

Паральдегид является циклическим тримером (СН 3СНО) 3, метальдегид – циклическим тетрамером (СН 3СНО) 4, он иногда применяется в быту в качестве горючего под названием «сухого спирта». Паральдегид ранее применялся в качестве снотворного средства.

Важным производным ацетальдегида является трихлорацетальдегид, или хлорал. Хлорал представляет собой тяжелую жидкость. Он присоединяет воду с образованием твердого кристаллического вещества гидрата хлорала, или хлоралгидрата. Хлоралгидрат представляет собой один из весьма немногочисленных примеров прочных гидратов альдегида. Хлоралгидрат легко (уже на холоде) разлагается щелочами с образованием хлороформа и соли муравьиной кислоты. Хлоралгидрат применяется в качестве снотворного средства.

Глиоксаль является простейшим представителем диальдегидов – соединений с двумя альдегидными группами.

Бензойный альдегид, или бензальдегид в природе встречается в виде гликозида амигдалина, содержащегося в горьких миндалях, листьях лавровишни и черемухи, косточках персиков, абрикосов, слив и т. д. Под влиянием фермента эмульсина, а также при кислотном гидролизе амигдалин расщепляется на синильную кислоту, бензальдегид и две молекулы глюкозы.

В качестве промежуточного продукта гидролиза амигдалина можно выделить бензальдегидциангид-рин, который можно рассматривать как продукт взаимодействия бензальдегида и HCN.

В горькоминдальной воде Aqim атудаа1агит атага-rum – препарате из горьких миндалей – синильная кислота содержится главным образом в виде бензаль-дегидциангидрина.

Кетонами называются вещества, содержащие карбонильную группу – С(О)-, связанную с двумя радикалами. Общая формула кетонов R-C(O)-R'.

Радикалы могут быть алифатическими (предельными или непредельными), алициклическими, ароматическими.

Ароматические кетоны можно разделить на две подгруппы:

1) смешанные жирно-ароматические, содержащие один ароматический остаток;

2) чисто ароматические кетоны, содержащие два ароматических остатка.

Номенклатура и изомерия

Обычно кетоны называют по радикалам, входящим в их молекулу, прибавляя слово кетон. Так, простейший представитель Н 3С-С(О) – СН 3называют диметилкетоном, Н 3С-С(О) – С 2Н 5– метилэтилкетоном, Н 3С-С(О) – С 6Н 5– метилфенилкетоном, С 6Н-С(О) – С 6Н 5– дифенилкетоном и т. д.

По международной номенклатуре наименования ке-тонов производят от названий соответствующих углеводородов, прибавляя к этому названию окончание – он. Так, диметилкетон будет называться про-паноном, метилэтилкетон – бутаноном и т. д.

Для обозначения положения карбонильной группы нумеруют атомы углерода, начиная с того конца, к которому ближе находится карбонильная группа, и, называя кетон, соответствующей цифрой обозначают место карбонила.

Некоторые кетоны имеют, кроме того, и свои эмпирические названия. Например, диметилкетон обычно называют ацетоном, метилфенилкетон – ацетофено-ном, дифенилкетон – бензофеноном.

Изомерия кетонов зависит от положения карбонильной группы в цепи, а также от изомерии радикалов. Способы получения

Кетоны можно получить способами, аналогичными тем, которыми получают альдегиды.

1. Окисление вторичных спиртов.

2. Получение из дигалогенопроизводных, у которых оба атома галогена находятся у одного и того же вторичного атома углерода.

3. Получение из кальциевых солей карбоновых кислот путем их сухой перегонки. Так, из ацетата кальция получается ацетон.

Для получения смешанных кетонов (с разными радикалами) берут соли соответствующих кислот, содержащих нужные радикалы.

При сухой перегонке дерева получаются некоторые кетоны, например ацетон и метилэтилкетон.

Ароматические кетоны удобно получать реакцией Фриделя—Крафтса, действуя на хлорангидрид жирной или ароматической кислоты ароматическим углеводородом в присутствии хлорида алюминия.

Физические свойства

Простейший кетон – ацетон – жидкость. Последующие представители также являются жидкостями. Высшие алифатические, а также ароматические кето-ны – твердые вещества. Простейшие кетоны смешиваются с водой. Все кетоны хорошо растворимы в спирте и эфире. Простейшие кетоны обладают характерным запахом.

Кетоны обладают рядом характерных для карбонильной группы свойств, сближающих их с альдегидами. В то же время кетоны не имеют характерного для альдегидов водородного атома, связанного с карбо-нилом, поэтому не дают целого ряда окислительных реакций, очень характерных для альдегидов. Кетоны представляют собой вещества менее реакционноспо-собные, чем альдегиды. Как упоминалось ранее, многие реакции присоединения к альдегидам протекают вследствие сильной поляризации карбонильной группы по ионному механизму.

Радикалы, связанные с карбонильной группой, обладают так называемым положительным индукционным эффектом: они повышают электронную плотность связи радикала с другими группами, т. е. как бы гасят положительный заряд углеродного атома карбонила.

Вследствие этого карбонилсодержащие соединения по убыли их химической активности можно расположить в следующий ряд:

формальдегид – ацетальдегид – ацетон.

Существует и другая – стереохимическая – причина меньшей реакционной способности кетонов по сравнению с альдегидами. Положительно заряженный углеродный атом карбонильной группы альдегидов связан с одним радикалом и атомом водорода, имеющим малый объем. У кетонов такой атом углерода связан с двумя радикалами, часто оба они весьма объемисты. Таким образом, нуклеофильная частица (ОН, OR и др.), уже приближаясь к карбонильной группе кетонов, может встретить «стерические препятствия». Далее, в результате присоединения ну-клеофильной частицы к углероду карбонила и соответствующих атомов или групп атомов к кислороду карбонила происходит изменение гибридизации электронов этого углерода: sp 2– sp 3. В трехмерном пространстве около «бывшего» карбонильного углерода альдегида должны расположиться три более или менее объемистые группы и атом водорода.