Transcript Karbonylové sloučeniny - prezentace

KARBONYLOVÉ SLOUČENINY
Vypracoval: Klára Urbanová
Malostranské gymnázium
Tento projekt je financován z prostředků Evropského sociálního fondu a rozpočtu hl. města
Prahy v rámci Operačního programu Praha Adaptabilita.
Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
KYSLÍKATÉ DERIVÁTY
KARBONYLOVÉ SLOUČENINY
alkoholy
hydroxysloučeniny
fenoly
ethery
aldehydy
karbonylové sloučeniny
ketony
karboxylové sloučeniny
KARBONYLOVÉ SLOUČENINY
obsahují karbonylovou skupinu
O
C
A
B
aldehydy
ketony
O
O
C
C
R
H
R
R
NÁZVOSLOVÍ
1) aldehydy
O
O
koncovka: -al
předpona: oxo-
H
H3C
C
C
H
H
methanal
FORMALDEHYD
ethanal
ACETALDEHYD
O
H3C
CH2
O
C
C
H
propanal
O
H2C
CH
H
CH2
uhlík z aldehydové
skupiny započítán v
koncovce = karbaldehyd
C
H
but-3-en-1-al
benzenkarbaldehyd
BENZALDEHYD
NÁZVOSLOVÍ
2) ketony
koncovka: -on
předpona: oxo-
H
H
O
H
C
C
C
H
H
H
propanon
ACETON
dimethylketon
O
H3C CH2
C
pentan-3-on
diethylketon
CH2 CH3
H3C
C
COOH
O
2-oxopropanová kyselina
kyselina pyrohroznová
NÁZVOSLOVÍ
O
H2C CH2CHO
HO
CH2
CH
OH
3-fenylpropanal
C
H
2,3-dihydroxypropanal
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI
• nižší aldehydy i ketony jsou kapaliny (výjimkou je plynný formaldehyd)
• vyšší jsou pevné látky
Methan CH4
Methanal HCHO
Methanol CH3OH
t.t. -182,5 °C
t.v. -161,6 °C
t.t. - 117,0 °C
t.v. -19,3 °C
t.t. -97,7 °C
t.v. 64,7 °C
Ethan C2H6
Ethanal CH3CHO
Ethanol C2H5OH
t.t. -183,3 °C
t.v. -88,7 °C
t.t. - 124,0 °C
t.v. 20,2 °C
t.t. - 114,4 °C
t.v. 78,3 °C
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI
• mají vyšší teploty varu než příslušné nenasycené
uhlovodíky,
ale nižší než odpovídající alkoholy
(netvoří vodíkové můstky)
• nižší aldehydy i ketony jsou ve vodě rozpustné,
rozpustnost klesá s rostoucí molekulovou hmotností
Roztok fomaldehydu
[obr.1]
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI
•nižší aldehydy pronikavě zapáchají,
•vyšší aldehydy a některé ketony mají příjemnou vůni
VANILIN
PŘÍPRAVA
1. oxidace
→
uhlovodíků a alkoholů
aldehydy
•
přímá oxidace nebo dehydrogenace alkoholů primárních
H
Cu, 300 °C
R
CH2
OH
R
C
+
O
H2
omezené využití – aldehydy podléhají oxidaci na karboxylové
kyseliny
•
H
R
C
O
OH
KMnO4
R
C
O
PŘÍPRAVA
1. oxidace
ketony
přímá oxidace alkoholů sekundárních (vzdušným kyslíkem,
přítomnost katalyzátoru – Cu, Ag)
•
R1
CH
OH
R2
Cu, 300 °C
R1
C
O
R2
+
H2
PŘÍPRAVA
H2O
2. adice ………… na trojnou vazbu
H2O
HC
CH
H2SO4, Hg2+
O
H2C
CH
OH
H3C
C
H
enol forma
tautomery
keto forma
STRUKTURA
velmi reaktivní
δδ+
nukleofilní činidlo se váže na uhlík
elektrofilní činidlo se váže na kyslík
polarizace
STRUKTURA
H
H3C
C
δO
δ+ C
nemá kyselý
charakter
H
H
α vodík, kyselý charakter
•
•
karbonylová skupina ovlivňuje tzv. α vodíky
umožňuje jejich snadnější odštěpení
→ zvyšuje jejich kyselost
REAKCE
aldehydy jsou reaktivnější než ketony:
a) stérické důvody
b) aldehydy jsou více polarizované
stabilizace
δ
δ
δ+
menší stabilizace
vyšší reaktivita
δ+
REAKCE
1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu
a) adice vody
b) adice alkoholu – vznik poloacetalů a acetalů
nukleofil:
záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H2O, R-OH, NH3, R-NH2,
2. substituce na α uhlíku
a) aldolová kondenzace
b) jodoformová reakce
3. oxidace
4. redukce
REAKCE
1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu
- navázáním nukleofilního činidla na uhlík karbonyl. skupiny
Nu
δδ+
nukleofil:
záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H2O, R-OH, NH3, R-NH2,
REAKCE
1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu
H2O → H+ + OHa) adice vody
- katalýza bází i kyselinou
+
H2O
OH
H+
H
OH
dioly
REAKCE
1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu
b) adice alkoholu – vznik poloacetalů a acetalů
H
O
H3C
+
C
O
C
H
OH
CH3
H3C
HC
H
H
O
CH2 CH3
Poloacetaly a acetaly vznikají při reakci karbonylové sloučeniny s alkoholem.
V nadbytku alkoholu v kyselém prostředí vzniká acetal:
OH
H3C
H
HC
+
O
CH2 CH3
O
C
H
H
CH3
H3C
O
CH2 CH3
O
CH2 CH3
HC
REAKCE
1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu
a) adice vody
b) adice alkoholu – vznik poloacetalů a acetalů
nukleofil:
záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H2O, R-OH, NH3, R-NH2,
2. substituce na α uhlíku
a) aldolová kondenzace
b) jodoformová reakce
3. oxidace
4. redukce
REAKCE
2. substituce na α uhlíku
a) aldolová kondenzace
O
+
C
H3C
O
H
NaOH,H2O
C
H3C
H
5 °C
H3C
OH
O
CH
C
CH2
H
3-hydroxybutanal
vznik vazby C – C mezi α-uhlíkem jedné a karbonylovým uhlíkem druhé molekuly
aldehydu
REAKCE
2. substituce na α uhlíku
a) aldolová kondenzace
doplňte produkt reakce a pojmenujte reaktanty
H3C
H3C
O
C
H
NaOH,H2O
O
H3C
C
5 °C
OH
butanal
H
2-ethyl-3-hydroxyhexanal
REAKCE
2. substituce na α uhlíku
b) jodoformová reakce
R
R
O
+
O
3I2 + 4NaOH
O
H3C
I2, NaOH
CHI3
Na O
H3C
H3C
+
H3C
O
Na O
+
CHI3
+
3NaI
+
3H2O
REAKCE
2. substituce na α uhlíku
b) jodoformová reakce
CH3CH2OH  CH3CHO
CH3CHO + I2 + NaOH  CHI3+ HCOONa
HCHO/CH3OH + I2+NaOH nevzniká nic
REAKCE
1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu
a) adice vody
b) adice alkoholu – vznik poloacetalů a acetalů
nukleofil:
záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H2O, R-OH, NH3, R-NH2,
2. substituce na α uhlíku
a) aldolová kondenzace
b) jodoformová reakce
3. oxidace
4. redukce
REAKCE
3. oxidace
aldehydy
- snadná oxidace
- vznikají karboxylové kyseliny
R
C O
ox
H
O2 O2
H3CCHO
CHO
H3C
++
acetaldehyd
acetaldehyd
R
C O
HO
H3CCOOH
COOH
H3C
kys.
octová
kys.
octová
REAKCE
3. oxidace
ketony
- jen pomocí silných oxidačních činidel
- rozpad molekuly
R1
C CH2 R2
R1
C C R2
O
O
O O
O
R1
C OH
+ HO
C R2
REAKCE
4. redukce
aldehydy
- vznikají primární alkoholy
H
R
C O
red
H
R C OH
H
ketony
- vznikají sekundární alkoholy
H
R1
C O
R2
red
R1 C OH
R2
DŮKAZOVÉ REAKCE
princip: oxidace aldehydu, redukce činidla – barevná změna
Fehlingova zkouška
R CHO
+
Cu2+
modré
zbarvení
NaOH
H2O
R COONa
+
Cu2O
oranžové
zbarvení
Tollensova zkouška
bezbarvý
roztok
kovové stříbro na
stěnách zkumavky
DŮKAZOVÉ REAKCE
Schiffova reakce
•tato reakce využívá reakce karbonylové skupiny se Schiffovým činidem roztok červeného barviva fuchsinu je odbarven hydrogensiřičitanem nebo
oxidem siřičitým
•Schiffovo činidlo se s aldehydem barví opět do fialova
ZÁSTUPCI
VÝSKYT
- hojně v přírodě
- složky chuťových látek a vonných silic
- řada metabolicky významná
mařinka vonná
KUMARIN
tonkové boby
VANILIN
vanilovník plocholistý
Amygdalin
BENZALDEHYD
vitamín A – retinal - retinaldehyd
Rakytník řešetlákový
3,7-dimethyl-9-(2,6,6-trimethylcyklohexen-1-yl) nona-2,4,6,8-tetraenal
Methanal
O
formaldehyd
H
HCHO
C
H
Je bezbarvý plyn, ostrého zápachu.
Je toxický, žíravý a karcinogenní!
V praxi se používá jeho 40% roztok – formalín
Je jedním z metabolitů methanolu zodpovědným za jeho toxicitu.
Ethanal
Ethanal (acetaldehyd), CH3–CHO, je bezbarvá, hořlavá
kapalina štiplavého zápachu. Snadno polymerizuje
na metaldehyd. Ten lze použít jako tuhý podpalovač
(suchý líh) do lihových turistických vařičů.
Propanon
Propanon (aceton), CH3–CO–CH3, je vysoce hořlavá
a dráždivá látka. Je výborným ředidlem barev rozpouštědlem
některých lepidel. Produkty reakce acetonu s halogeny mají
slzotvorné účinky.
Benzaldehyd
Benzaldehyd , kapalina hořkomandlové vůně, špatně
rozpustná ve vodě. V přírodě se vyskytuje v
mandlích, peckách broskví nebo meruněk. Vyrábí se
oxidací toluenu vzdušným kyslíkem. Používá se při
výrobě léčiv a barviv.
O
H
C