Строение углеродного скелета.

Изомерия по отсутствию либо наличию и характеру ветвления углеродной цепи свойственна всем карбонильным соединениям: альдегидам с и кетонам с . Ацетальдегид и формальдегид изомеров не имеют.

Например, альдегиды состава образуют изомеры:

Межклассовая изомерия.

Из единой для двух классов соединений общей формулы следует, что альдегиды и кетоны одинакового атомного состава – взаимные изомеры:

Кроме того, они обладают межклассовой изомерией с такими соединениями, как:

· непредельные спирты – алкенолы (при );

· простые эфиры (при );

· циклические оксиды (при ).

Гомологические ряды альдегидов и кетонов.

Ряды, образуемые насыщенными карбонильными соединениями, представлены в таблице:

Физические свойства карбонильных соединений.

Карбонильные соединения не образуют между собой водородных связей, поскольку в их молекулах нет атомов водорода с частичным положительным зарядом δ⁺ на нём. Формальдегид – газ, остальные – жидкости или твёрдые вещества. Формальдегид, ацетальдегид и ацетон хорошо растворимы в воде, что можно объяснить установлением водородных связей между молекулами этих соединений и воды:

Увеличение числа углеродных атомов в углеводородном радикале приводит к снижению растворимости алифатических альдегидов и кетонов.

Химические свойства альдегидов и кетонов.

Альдегиды — один из наиболее реакционноспособных классов органических соединений, что связано с наличи­ем в их молекулах высокополяризованной карбонильной группы >С=О.

Для альдегидов характерны реакции присоединения, окисления, полимеризации и поликонденсации.

I. Реакции присоединения.

1. Гидрирование (восстановление) с образованием первичных спиртов RCH₂OH.

2. Присоединение спиртов с образованием полуаце­талей.

При взаимодействии альдегидов со спиртами образу­ются полуацетали:

Гидроксильная группа полуацеталей (полуацеталь­ный гидроксил) очень реакционноспособна. В присутствии катализатора — хлороводорода НС1 и при избытке спирта образуются ацетали RCH(OR')₂:

3. Присоединение гидросульфита натрия NaHSO₃ с образованием гидросульфитных производных альде­гидов:

Этой реакцией часто пользуются для выделения альде­гидов из смесей или с целью их очистки.

4. Присоединение синильной кислоты. Альдегиды и кетоны реагируют с синильной кислотой HCN, образуя гидроксинитрилы – соединения, содержащие у одного атома углерода ОН- и CN-группу: >C(OH)CºN. Реакция примечательна тем, что позволяет увеличивать углеродную цепь (возникает новая связь С-С).

II. Реакции окисления.

В молекулах альдегидов атом углерода карбонильной группы, имеющий избыточный положительный заряд, притягивает к себе электроны связи С—Н. Вследствие этого атом водорода приобретает большую реакционную активность, что проявляется в способности альдегидов к окислению. Альдегиды легко окисляются до кар­боновых кислот с тем же числом углеродных атомов различными окислителями (сильные окислители: О₂ воздуха, подкисленный раствор К₂Сr₂О₇ или КМnО₄; слабые окислители: аммиачный раствор оксида серебра (I), щелочной раствор сульфата меди (II) и др.):

1. Взаимодействие с аммиачным раствором оксида серебра (I) — «реакция серебряного зеркала».

Оксид серебра (I) образуется в результате взаимодей­ствия нитрата серебра (I) с NH₄OH:

Металлическое серебро осаждается на стенках про­бирки в виде тонкого слоя, образуя зеркальную повер­хность.

2. Взаимодействие с гидроксидом меди (II)

Для реакции используют свежеприготовленный Сu(ОН)₂, образующийся при взаимодействии раствори­мой соли меди (II) со щелочью:

III. Реакции полимеризации. (характерны для низших альдегидов)

1. Линейная полимеризация

При испарении или длительном стоянии раствора формальдегида происходит образование полимера с п = 8—100 — параформальдегида:

Полимеризация безводного формальдегида в присутс­твии катализатора — пентакарбонила железа Fe(CO)₅ — приводит к образованию высокомолекулярного соедине­ния с п ~ 1000 — полиформальдегида (полиоксиметилен, полиметиленоксид):

2. Циклическая полимеризация (тримеризация).

Тример метаналя получается при перегонке подкис­ленного раствора формальдегида: