2.16M

Category:

chemistry

Лекция-презентация. Карбонильные соединения. Альдегиды. Кетоны. (1)

1.

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ХИМИИ
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.
АЛЬДЕГИДЫ. КЕТОНЫ
Составитель: доктор биологических наук, профессор,
зав. кафедрой химии Ирина Петровна Степанова

2.

ЦЕЛИ ЛЕКЦИИ
ОБУЧАЮЩАЯ: сформировать знания о
строении, номенклатуре и реакционной
способности альдегидов и кетонов.
РАЗВИВАЮЩАЯ: расширить кругозор
обучающихся на основе интеграции знаний,
развить логическое мышление.
ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ: содействовать
формированию у обучающихся устойчивого
интереса к изучению дисциплины.

3.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
• Альдегиды. Кетоны. Строение,
классификация, номенклатура,
• Физические свойства, реакционная
способность карбонильных
соединений

4.

Карбонильные соединения
Карбонильные соединения - соединения,
содержащие карбонильную группу.
sp2
sp2
C
O
0,123 нм
карбонильная группа
оксогруппа
кетогруппа

5.

Электронное строение карбонильной группы
2
Атом углерода находится в состоянии sp -гибридизации.
Гибридные орбитали располагаются в одной плоскости,
валентный угол составляет 120°.

6.

Электронное строение карбонильной группы
P орбиталь

7.

Электронное строение карбонильной группы
Атом углерода соединен с атомом кислорода двумя
ковалентными связями (σ- и π-связи).
P орбиталь

8.

Электронное строение карбонильной группы
P орбиталь
Орбитали
перекрываются

9.

Электронное строение карбонильной группы
P орбиталь
орбитали
перекрываются
новая
орбиталь

10.

Электронное строение карбонильной группы
π-связь сильно поляризована, её электронная плотность смещена к
более электроотрицательному элементу кислороду, на котором
возникает частичный отрицательный заряд. На атоме углерода при
этом наблюдается недостаток электронной плотности.
P орбиталь
орбитали
перекрываются
Новая
орбиталь

11.

Электронное строение карбонильной группы
.. O ..
.. _
.. O ..
C
+
C

12.

Альдегиды и кетоны
В зависимости от характера связанных с карбонильной
группой заместителей карбонильные соединения делятся на
альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и их функциональные
производные:
O
O
R C R
R C H
кетон
альдегид
O
O
R C ..
O
.. H
R C ..
O
.. R
O
R C ..
..
X
..
O
R C ..
N R
R
карбоновая кислота сложный эфир
ацилгалогенид
амид

13.

Отдельные представители
альдегидов
O
a) Предельные альдегиды CnH2n + 1C
H
O
формальдегид
(метаналь)
H C
H
Газ с резким
неприятным запахом,
ПДК 0,05 мг/м3

14.

Формальдегид
Формалин – раствор,
содержащий 40%
формальдегида, 8% метанола,
52 % воды. Используется для
бальзамирования и
консервации биологических
объектов

15.

Предельные альдегиды
O
H3 C
C
H
ацетальдегид
(этаналь)
Запах яблок
O
H3 C CH2 C
H
пропионовый альдегид
(пропаналь)

16.

Альдегиды и кетоны
O
H3C CH2 CH2 C
масляный альдегид
(бутаналь)
H
O
H3C CH2 CH2
CH2 C
H
валериановый
альдегид
(пентаналь)
O
H3C CH2 CH2 CH2 CH2 C
капроновый альдегид
(гексаналь)
H

17.

Непредельные альдегиды: акролеин
O
H C
2
CH
C
Н

18.

Акролеин
O
H C
2
CH
C
Н

19.

Акролеин
O
H C
2
CH
C
Н

20.

Акролеин
O
H C
2
CH
C
Н

21.

Альдегиды и кетоны
O
H3C
CH
CH
C
H
кротоновый
альдегид

22.

Альдегиды и кетоны
Ароматические альдегиды
бензальдегид

23.

Отдельные представители кетонов
O
CH3 C CH3
пропанон (диметилкетон)
O
CH 3 C CH 2 CH 3
бутанон (метилэтилкетон)
O
CH3 C CH2 CH2 CH3
пентанон-2 (метилпропилкетон)
O
CH3 CH2 C CH2 CH3
пентанон-3 (диэтилкетон)
O
CH 3 C CH CH 2
бутенон (метилвинилкетон)

24.

Физические свойства альдегидов и кетонов
Низшие альдегиды – газы с резким запахом.
Низшие кетоны являются подвижными жидкостями
с освежающим запахом.
Низшие кетоны и альдегиды смешиваются и с
водой, и с органическими гидрофобными
растворителями.
С увеличением углеводородной цепи
растворимость в воде уменьшается.

25.

Применение альдегидов в
стоматологии
O
O
С
H
СH
2
СH
2
СH
2
Глутаровый альдегид
входит в состав
дезинфицирующие средств
стоматологических оттисков,
зубопротезных заготовок,
артикуляторов.
СH
2
C
H

26.

Реакционные центры
В молекулах альдегидов и кетонов выделяют
следующие реакционные центры:
Oδ-
α
R
δ+
CH
C
H
3
1
H (R)
2
1 – n основный центр
2 – электрофильный центр
3 – α-CH-кислотный центр

27.

Химические свойства
Нуклеофильное присоединение
Окисление и
восстановление
O
C C
H
Замещение атома
водорода при
α-углероде
R (H)

28.

Химические свойства
1.Реакции нуклеофильного присоединения (A ).
N
Механизм:
1)
OO
C
C
Y Z
O
OY
C
C
Z
Z
Y
OY
C
Z
RDS
+
+
Z
2)
O
C
Z
+

29.

Химические свойства
Механизм:

30.

Химические свойства
Присоединение спиртов (реакция ацетализации):
O
C
+
ROH, H+
OH
C
OR
OR
C Ацеталь
OR acetal
Полуацеталь
hemiacetal

31.

Химические свойства
Пример:
В избытке спирта полуацетали превращаются
OH
в ацетали:
O
HCl
H3C C
OH
H3C C H
H
+ HO CH3
-H 2O
HCl
+ HO CH3
O CH3
H3C C H
O
O CH
CH3
3
H2O
+
полуацеталь
H3C C H
O CHнол
(1 - метоксиэта
3 -1)
1,1 - диметоксиэ тан

32.

Альдегиды и кетоны
2. Окисление альдегидов:
O
а) H3C
C
+
2 Cu(OH)2
+
2CuOH
t0
H
ацетальдегид
O
H3C
C
OH
уксусная кислота
Cu2O H2O
кирпичнокрасный
осадок
+ H2O

33.

Альдегиды и кетоны
б) Реакция «серебряного зеркала»:
O
CH3 C
H
ацетальдегид
Ag(NH3)2OH
-Ag
O
CH3 C
OH
уксусная кислота

34.

Альдегиды и кетоны
3. Альдольная
и кротоновая
конденсация
Общая схема
альдольной
конденсации:
Под влиянием основных катализаторов альдегиды реагируют с
образованием продуктов, имеющих удвоенную молекулярную
массу по сравнению с исходной молекулой. В организме реакции
H
OH
конденсацииOпроисходят в присутствии
O OH - ферментов альдолаз. O
R CH
R CH тоже
C способны кRэтой
Некоторые
реакции,
только
C в
CH
+ кетоны
2 C
2 CH CH
H условиях.
H
более жестких
H
R
Альдольная
конденсация протекает по механизму A .
карбонильн
ая
метиленова я
альдоль N
компонента
компонента

35.

Альдольная и кротоновая конденсация
Пример:
O
CH3 C
H
H
+ CH2 C
t
O
OH
H
OH
H3C CH CH2 C
O
O
H3C CH CH
бутен - 2 - аль
C
H
кротоновый альдегид
O
H

36.

Альдольная конденсация была открыта практически одновременно в
1872 году французским химиком Ш.А. Вюрцем и русским химиком и
композитором А.П. Бородиным.
Шарль-Адольф Вюрц
(1817 – 1884)
Александр Порфирьевич Бородин
(1833 —1887)

37.

А.П. Бородин открыл реакцию
Бородина-Хунсдикера, впервые
получил фтористый бензоил,
открыл альдольную конденсацию.
А.П. Бородин считается также одним
из основателей классических жанров
симфонии и квартета в России.
Написал 4 оперы (самая известная “Князь Игорь”), 3 симфонии (самая
известная - Симфония № 2, h-moll
«Богатырская»), произведения для
камерно-инструментальных
ансамблей (самый известный
струнный квартет – квартет № 2), для
фортепиано, романсы и т.д.
А. П. Бородин. Портрет работы
Ильи Репина (1888)