??????????
background image

                          КАРБОНИЛНИ  ПРОИЗВОДНИ

                                                    (доц. Г. Велинов)

                                    ОПРЕДЕЛЕНИЕ  И  КЛАСИФИКАЦИЯ
Органични съединения, които съдържат в молекулата си карбонилна група 
(     

С = О

), се наричат карбонилни съединения. В зависимост от това с какви 

атоми или атомни групи е свързана карбонилната група, тези съединения се 
делят   на   две   големи   подгрупи   :  

алдехиди   и   кетони

.   При   алдехидите 

карбонилната   група   е   свързана   с   един   въглероден   атом   или   по-точно 
въглеводороден остатък и с водороден атом   (

R-CHO

), а при кетоните тя е 

свързана  с два върлеводородни остатъка (

R-CO-R’

) . Групата     

-СНО   

се 

нарича

 алдехидна

, а карбонилната група в кетоните се нарича 

 кето-група

.

Според вида на въглеводородните остатъци алдехидите и кетоните биват: 
мастни (наситени и ненаситени), ароматни и мастно-ароматни.

                            АЛДЕХИДИ                                           КЕТОНИ
мастни          СН

3

СНО   - етанал                        СН

3

СОСН

3

  -  пропанон

наситени                     (ацеталдехид)                                            (ацетон)

мастни                       Н

2

С=СНСНО                      Н

2

С=СНСОСН

3

ненаситени                  пропенал                         3-бутен-2-он (бутенон)

ароматни     С

6

Н

5

СНО                                          С

6

Н

5

СОС

6

Н

5

 - дифенилкетон

                    бензалдехид                                                             (бензофенон)

мастно          С

6

Н

5

СН

2

СНО                                   С

6

Н

5

СОСН

3

   

ароматни     фенилацеталдехид                      метилфенилкетон
                                                                                   (ацетофенон)

Съществуват   алдехиди   и   кетони   с   повече   от   една   карбонилна   група   в 
молекулата си (диалдехиди, дикетони и т.н.)

            

ХОМОЛОЖЕН  РЕД  НА  МАСТНИТЕ  АЛДЕХИДИ  И  КЕТОНИ

Наситените алдехиди могат да се разглеждат като произлезли от наситените 
въглеводороди, в молекулата на които един водороден атом е заместен с 
функционална  алдехидна  група. Тези  алдехиди образуват  хомоложен ред, 
първите членове на който са показани по-долу. Само най-простият алдехид - 
метаналът  

Н-СНО

 , не е производен на въглеводородите. Успоредно с този 

ред е показан и хомоложния ред на наситените мастни кетони:

             АЛДЕХИДИ                                             КЕТОНИ
    НСНО      метанал (формалдехид)         СН

3

СОСН

3

     пропанон

    СН

3

СНО  етанал (ацеталдехид)              СН

3

СОС

2

Н

5

   бутанон

          :                                                                              :
    С

n

H

2n+1

CHO   алканал                                CH

3

COC

n

H

2n+1

   2-алканон

                                                                                         :
                                                                         С

n

H

2n+1

COC

m

H

2m+1

    алканон

                 

 

                                        

                                                                                                                 

  

 

Генетичната връзка на карбонилните производни с въглеводородите може 

да се илюстрира със следната синтетична схема:

1

m

n =>

<

където:

background image

-NaBr

-HBr

+Br

2

Br

OH

+NaOH

CH

3

CHCH

3

                 CH

3

CHCH

3

              CH

3

-C-CH

3

 -NaCl

+NaOH

CH

3

CH

2

CH

2

Cl                 CH

3

CH

2

CH

2

OH              CH

3

CH

2

CHO  

 -HCl

   +Cl

2

CH

3

CH

2

CH

3

+1/2O

2

-H

2

O

-H

2

O

 

+1/2O

2

O

                                 НАИМЕНОВАНИЯ  И  ИЗОМЕРИЯ
Според   систематичната   номенклатура   на    

IUPAC

    наименованията   на 

мастните алдехиди и кетони се образуват от наименованията на наситените 
въглеводороди   със   същия   брой   въглеродни   атоми   и   окончание  

  -ал

      за 

алдехиди и  

-он

  - за кетони, като с арабска цифра пред наименованието се 

означава  мястото  на  кетонната   група.  Въглеродният  атом  на  алдехидната 
група   е  винаги   в   началото   на   въглеродната   верига,   т.е.   означава   се  като 
първи. Например:                  
                                           

О

             

СН

3

-СН

2

-СН

2

-С                                        СН

3

-СО-СН

2

-СН

2

-

СН

3

             бутанал               Н                                           2-пентанон

Някои   алдехиди   имат   и   тривиални   наименования,   произлизащи   от 
латинското наименование на съответната карбоксилна киселина със същия 
брой въглеродни атоми:

   

НСНО  -    формалдехид                     от     НСООН     мравчена киселина

                    (мравчен алдехид)                                 
   СН

3

СНО  - ацеталдехид                      от     СН

3

СООН  оцетна киселина

   С

6

Н

5

СНО  -  бензалдехид                   от    С

6

Н

5

СООН  бензоена киселина

От кетоните тривиално наименование има първият член - 

ацетона

.

Кетоните   могат   да   се   именуват   също   така   и   чрез   названието   на 
въглеводородните   остатъци   (радикалите),   свързани   с   карбонилната   група 
(кето-групата) и думата 

“кетон

:

    СН

3

-СО-СН

3

           -   диметилкетон  (ацетон)

    СН

3

-СО-СН

2

-СН

3

  -   метилетилкетон

    С

6

Н

5

-СО-С

6

Н

5

        -   дифенилкетон

    СН

3

-СО-С

6

Н

5

         -   метилфенилкетон

При   ароматните   и   мастно-ароматните   кетони   се   използват   също   и 
наименования,   образувани   от   представката   за   съответния   киселинен 
остатък и наставката ”

фенон

”:

C
O

C CH

3

O

                               

бензофенон                                     ацетофенон

                                                    

ИЗОМЕРИЯ

При наситените   моноалдехиди  се наблюдава   верижна  и пространствена  - 
оптична изомерия:

2

background image

   

                                        

О                                         

 

          

 

    О

     

СН

3

-СН

2

-СН

2

-СН

2

-С                                  

  

СН

3

-СН-СН

2

-С 

            н-пентанал           Н                                    

                  Н

                                                                                 

СН

3

                                                                                                          

3-метилбутанал

   

                                        

О                         СН

              

СН

3

-СН

2

-СН-С                              

 

  

           О

                             

           Н               СН

3  

 С 

 С   

                             

СН

3                                         

      

 

  

           Н

                 2-метилбутанал                          СН

3   

  2,2-диметилпропанал

2-метилбутаналът   

съдържа асиметричен  въглероден атом  и при него се 

наблюдава и пространствена изомерия:

H

5

C

2

H

CHO

H

C

2

H

5

CHO

CH

3

CH

3

L- form                                   D-form

При   ненаситените   моноалдехиди   е   възможна   и   позиционна   изомерия,   в 
зависимост от взаимното разположение на сложната връзка и алдехидната 
група:

                                                  О                                                    О

                   

СН

3

-СН = СН- С                         

 

  СН

2

 = СН-СН

2

                                                 Н                                                     Н
                       2-бутенал                                       3-бутенал

При наситените монокетони е възможна както верижна, така и позиционна 
изомерия, която се определя от мястото на кетонната група във веригата. 
Така   например   от   кетоните   с   брутна   формула    

С

5

Н

10

О    

са   познати   три 

изомера: 

2-пентанон, 3-пентанон  и  3-метил-2-бутанон

               СН

3

-СО-СН

2

-СН

2

-СН

3

                         СН

3

-СН

2

-СО-СН

2

-СН

3

                        2-пентанон                                            3-пентанон

 

                                                   СН

3

-СО-СН-СН

3

                                                                 

                                                                 СН

3

                                                 3-метил-2-бутанон

2-пентанон     и     3-пентанон    

са   позиционни   изомери,   а    

2-пентанон     и 

3-метил-2-бутанон  

са верижни изомери.

Важно:                                                                                                   

Алдехидите   и   кетоните   с   еднакъв   брой   въглеродни   атоми   от   формална 
гледна точка могат да се разглеждат като позиционни изомери ( различна 
позиция   на   общата   за   двата   класа   съединения   функционална   група   - 

3

background image

карбонилната   група       (          

С   =   О

).   Например   на   съединенията   с   брутна 

формула  

С

4

Н

8

О  

отговарят 

бутанал

  и  

бутанон

:

   

                                        

О                                                             

             

СН

3

-СН

2

-СН

2

-С                                     СН

3

-СО-СН

2

-СН

                  бутанал          Н                                       бутанон

Най-често,   обаче   ,   тези   съединения   се   означават   като  

функционални 

изомери

, поради значителната разлика в техните химични отнасяния, която 

е   причина   те   да   образуват   два   отделни   класа   съединения   (алдехиди   и 
кетони)   и   респективно   карбонилната   група   при   първите   да   се   нарича 

алдехидна

, а при вторите  - 

кетонна

.

                                           ФИЗИЧНИ  СВОЙСТВА
По хомоложни редове физичните свойства плътност, температура на топене 
и кипене на алдехидите и кетоните с нормална верига се изменят правилно. 
С нарастването на молекулната маса на алдехидите агрегатното състояние, 
при стандартни условия, се изменя от газообразно (

НСНО

  е  газ) през течно 

и   твърдо.   Острата   дразнеща   миризма   намалява   и   изчезва   успоредно   с 
нарастване на молекулната маса. Първите членове от хомоложния ред на 
кетоните са течности, а висшите кетони са твърди вещества. Миризмата на 
кетоните обикновено е приятна. Разтворимостта на алдехидите и кетоните 
във вода е по-голяма от тази на съответните въглеводороди и намалява с 
нарастването на молекулната им маса.
Температурата   на   топене   и   кипене   са   по-ниски   от   тези   на   съответните 
алкохоли, което се обяснява с обстоятелството, че  връзката  (       

С = О

)  е 

полярна,   а  

свободната   електронна   двойка   при   кислородния   атом 

образува   водородни   връзки,   но   само   с   полярни   молекули   на 
разтворители, като водата или нисшите алкохоли

:

                                                  

δ−

                

δ+

                                           

δ+

      

O

               

H

         

δ−

                                 

CH

3

 - С                        O       

                                         

 

       Н           

 

H                                          

Водородни връзки помежду си молекулите на алдехидите и кетоните не 
образуват!

С   нарастване   на   молекулната   маса   ,   разтворимостта   на   алдехидите   и 
кетоните   намалява.   Причина   за   това   е   намаляването   на   полярността   на 
карбонилната   група,   поради   нарастването   на   положителния   индукционен 
ефект на алкиловия (алкиловите) радикал непосредствено до групата и от 
там   намаляване   на   способността   за   образуване   на   водородни   връзки   с 
молекулите на водата.

                                             МОЛЕКУЛЕН  СТРОЕЖ

Въглеродният атом на карбонилната група е в   

sp

2

- хибридно състояние

 и 

участва с трите си 

sp

2

-хибридни 

орбитали в образуването на три  

σ

-връзки. 

Нехибридизираната   

р-орбитала

   на въглеродния атом с   

р-орбиталата

 на 

кислородния атом образува  

 

π

-връзка

  между тях.  Това определя равнинна 

структура на карбонилната група с валентен ъгъл   

 120

0

.   

Двойната връзка 

С = О

  е по-реактивоспособна от двойната връзка  

С =

 

С . 

4

background image

Електроотрицателността   на   кислородния   атом   е   по-голяма   от   тази   на 
въглерода, поради което двойната връзка се поляризира:

-

+

δ

δ

O:

C

C

O:

C

:: O :

π

σ

Въглеродният   атом   на   карбонилната   група   има   значителен   частичен 
положителен   товар,   което   е   причина   за   подчертано   електрофилния   му 
характер.   Голямата   полярност   на   двойната   връзка   в   карбонилната   група 
определя и по-голямата реактивоспособност на тази връзка в сравнение с 
двойната въглерод-въглеродна връзка.
Карбонилните съединения участват по-лесно в присъединителни реакции в 
сравнение с алкените. Така например  

формалдехидът

  присъединява вода 

още   при   стайна   температура   без   добавяне   на   катализатор,   докато 
присъединяването на вода към  

етен

  протича само в присъствие на мощни 

катализатори с киселинен характер.
Активността   на   карбонилната   група   по   отношение   на   реакциите   на 
нуклеофилно   присъединяване   е   толкова   по-голяма,   колкото   по-малък   е 
броят   на   въглеродните   остатъци   заместители,   защото   те   отчасти 
компенсират   частичния   положителен   товар   при   въглеродния   атом.   Освен 
това  по-големият брой  на  заместителите  предизвиква  и  

“пространствено 

пречене”

 и намаляват достъпа до карбонилния въглероден атом. Ето защо 

алдехидите   са   значително   по-реактивоспособни   от   кетоните.

  Най-

активен е 

формалдехидът

, защото въглеродният атом на карбонилната му 

група има най-голям положителен товар и в най-малка степен при него се 
проявява ефекта на “пространствено пречене”.

C

H

H

O:

δ

δ

+
1

2

1

-

-

+

δ

δ

O:

H

C

R

2

R

C O:

δ

δ

+

-

R

3

3

                                                  

δ

1

 >  

δ

2

+

 >  

δ

3

+

Ароматните алдехиди са по-малко реактивоспособни от мастните, защото  

π

-

електроните

  на   ароматното   ядро   в   по-голяма   степен   са   изтеглени   към 

карбонилната   група   и   в   значителна   степен   компенсират   електронния 
недостиг   на   карбонилния   въглероден   атом.   Това   взаимодействие 
стабилизира   молекулите   и   ги   прави   по-слабо   активни,   а   от   друга   страна 
обемистото   бензеново   ядро   упражнява   в   по-значителна   степен   ефекта 
“пространствено пречене”.

                                                                 

5

2

δ

δ

+

1

2

1

+

δ

δ

O

H

C

δ

+

+

+

1

Това е само предварителен преглед!

Карбонилни производни

Органични съединения, които съдържат в молекулата си карбонилна група ( С = О), се наричат карбонилни съединения. В зависимост от това с какви атоми или атомни групи е свързана карбонилната група, тези съединения се делят на две големи подгрупи...

Карбонилни производни

Предмет: Химия
Тип: Теми
Брой страници: 15
Брой думи: 1574
Брой символи: 14972
Изтегли
Този сайт използва бисквитки, за да функционира коректно
Ние и нашите доставчици на услуги използваме бисквитки (cookies)
Прочети още Съгласен съм