Презентация по химии Нуклеофильные реакции карбонильных соединений

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ и РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ КАРБОНИЛСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ

>C=O

Карбонилсодержащие соединения

оксосоединения

Карбонилсодержащие соединения. Классификация

В фармации >С(=О)Н
- наркотическое и дезинфицирующее действие

Карбонилсодержащие соединения. Номенклатура

метаналь
(формальдегид)

этаналь
(ацетальдегид)

Карбонилсодержащие соединения. Номенклатура

бутанон
метилэтилкетон

пропанон,
диметилкетон
(ацетон)

дифенилкетон
(бензофенон)

Формальдегид

ацетальдегид

C6H5CH2C(=O)H

Бензальдегид

Бензальдегид – жидкость с запахом горького миндаля.
Встречается в косточках и семечках,

применяется в парфюмерии, кондитерской промышленности, для маскирования запахов некоторых продуктов.

Ванилин

Фурфурол

фурфураль, желтоватая жидкость с запахом свежего ржаного хлеба

Низшие кетоны являются подвижными жидкостями с освежающим запахом.
Некоторые кетоны обладают

4-гептанон пахнет ананасом и земляникой

3-метил-2-(2-пентенил)-2-циклопентен-1-он

цис-Жасмон - жидкость с сильным запахом жасмина

Получение кетонов.
Пиролитическая кетонизация
(Реакция Ружечки, 1926)

ацетат

Строение карбонильной группы

Характеристики двойных связей С=С и С=О

Альдегиды и кетоны склонны к образованию Н-связей

δ+

δ-

δ’+

α

I. Реакции нуклеофильного присоединения

АN (от англ. addition nucleophilic)

H+ Nu-

Рацемическая смесь (нестереоселективно)

Реакции АN . Сравнение
реакционной способности альдегидов и кетонов (δ+, электронные факторы

Ароматические альдегиды

ароматические альдегиды менее
реакционноспособны по сравнению с алифатическими

электронные факторы

Сравнение
реакционной способности альдегидов и кетонов

арилалкильные кетоны

Стерическое влияние заместителей ( пространственные факторы )

1. Взаимодействие с цианидами металлов

Получение гидроксинитрилов

ОН-

Многоножка
Apheloria corrugata
при нападении муравьёв выделяет пары очень ядовитой синильной

2. Взаимодействие с водой

Гем-диолы - неустойчивы и, отщепляя воду, превращаются в

……..

…..

Формалин

Применяется в качестве стерилизующего вещества, а также (в патологии) как

3. Взаимодействие со спиртами

Полуацеталь превращается в ацеталь только в присутствии кислотного катализатора !

Полуацеталь превращается в ацеталь только в присутствии кислотного катализатора

ацеталь

полуацеталь

ПУГ

Ацеталь

полуацеталь

Внутримолекулярное образование полуацеталя

Кетали

4. Присоединение бисульфита Na,

альдегид-
бисульфитный
аддукт

Альдегиды,
метилкетоны

бисульфит Na

NaHSO3

Присоединение бисульфита Na

Используется для очистки карбонильных соединений, но не для

5.Реакции с магнийорганическими соединениями

Реакция Гриньяра

Гриньяр Франсуа Огюст Виктор
(6.V.1871–13.XII.1935)
(Франция)
Нобелевская

Реакции с магнийорганическими соединениями

Реакции с магнийорганическими соединениями

Реакции с магнийорганическими соединениями

6. Взаимодействие с аминами
общего вида NH2R

>C=O + NH2R >C=N-R

1стадия. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ AN

Взаимодействие с аминами

2 стадия. 1,2 – ОТЩЕПЛЕНИЕ, Еl

Кислый катализ

pH 5-7

Взаимодействие с аминами

Взаимодействие с аминами

Взаимодействие с аминами

Используется для идентификации карбонильных
соединений

2,4-динитрофенилгидразин

Присоединение аммиака и аминов.
Биологическое значение.

Переаминирование аминокислот in vivo катализируется трансаминазами и

При взаимодействии аммиака и формальдегида образуется интересное каркасное соединение – уротропин

Уротропин. Используется в урологии как дезинфицирующий препарат при воспалении мочевых путей.

Получение из альдегидов и кетонов
гем. Дигалогенпроизводных

7. Присоединение водорода (гидрирование; получение спиртов):

а) каталитическое гидрирование (первичные и вторичные

б) восстановление натрием в спирте

>C=O + Na + C2H5OH  >CHOH

Восстановление оксосоединений

в) восстановление комплексными
гидридами металлов;

г) восстановление по Клемменсену
>C=O + HCl (конц.) + Zn (мелкие

д) восстановление по Кижнеру Вольфу:

Реакция "серебряного зеркала»

8. Реакции окисления

аммиачный раствор оксида серебра

R-CH=O + 2 [Ag(NH3)2]OH => RCOONH4 + 2 Ag +3 NH3

РЕАКТИВ ФЕЛИНГА

Фелингова жидкость, 1849г. - раствор CuSO4 и тартрата калия-натрия
в

РЕАКТИВ ФЕЛИНГА

RCH=O + Cu(OH)2 + KOOC(CHOH)2COONa + NaOH Реактив Фелинга

Реактив Бенедикта (щелочной раствор цитрата двухвалентной меди)

Концентрированная HNO3, хромовая смесь (K2Cr2O7 + H2SO4) или KMnO4 в сильно

кетон сложный эфир

Реакция Байера-Виллигера, 1899 :

надкислоты

9. Реакция Канниццаро
( реакция диспропорционирования,
реакция самоокисления -

10. Полимеризация альдегидов

Дезинфицирующее и дезодорирующее средство (стерилизация инструментов, помещений ),
жидкость

Полимеризация альдегидов

Препарат употребляется как снотворное средство в различных случаях бессонницы,

II. Реакции с участием водородного атома в α-положении к карбонильной

Реакции конденсации. Альдольная конденсация

ацетальдегид 3-гидроксибутаналь (альдоль)

α

β

-альдоль

Стадия дегидратации альдолей получила название "кротоновой конденсации"

альдоль кротоновый альдегид

t

Альдольная конденсация была открыта практически одновременно в 1872 году французским химиком

- Открыл альдольную конденсациию,
- способ получения бромзамещённых углеводородов

А. П. Бородин считается

Механизм альдольной конденсации
( в щелочной среде)

Присоединение альдегидов и кетонов

Перекрестная альдольная конденсация

α

ацетон

ацетон

α

Альдольная конденсация в биологических системах in vivo

фосфат дигидроксиацетона

в растениях ,
фотосинтез

альдольная