Карбонільні сполуки містять в молекулі карбонільну групу. Карбонільні сполуки діляться на альдегіди і кетони. Будова карбонільної групи C = O. Альдегіди містять в молекулі карбонільну групу, обов'язково пов'язану з атомом Н, тобто альдегідну групу: # 9472; C # 9472; АЛЕ
Кетони містять в молекулі карбонільну групу, пов'язану з 2 вуглеводневими радикалами, тобто кетонну групу: R # 9472; CО # 9472; R
Св-ва альдегідів і кетонів визначаються будовою карбонільної групи> C = O.
Атоми С і О в карбонільної групи нах-ся в стані sp2-гібридизації. Вуглець своїми sp2-гібридними орбиталями утворює 3 s-зв'язку (одна з них - зв'язок С-О), кіт роз-ся в одній площині під кутом близько 120 ° ін до ін. 1 з 3 sp2-орбіталей Про бере участь в s-зв'язку З-О, дві ін містять неподеленнние електронні пари. π-зв'язок утворена р-електронами атомів вуглецю і кисню.
Зв'язок С = О сильно полярна. Її дипольний момент (2,6-2,8D) значно вище, ніж у зв'язку С-О в спиртах (0,70D). Електрони кратному зв'язку С = О, особливо більш рухливі p-електрони, зміщені до електронегативного атома О, що призводить до появи на ньому часткового негативного заряду. Карбонільний З набуває частковий позитивний заряд. Тому С піддається атаці нуклеофільними реагентами, а О - електрофільними, в тому числі Н +.
У мовляв-лах альдегідів і кетонів відсутні атоми Н, здатні до утворення Н-зв'язків. Тому їх температури кипіння нижче, ніж у соотв-щих спиртів. Метаналь (формальдегід) - газ, альдегіди С2-C5 і кетони С3-С4 - рідини, вищі - тверді в-ва. Нижчі гомологи розчиняються у воді, завдяки освіті Н-зв'язків між атомами Н молекул води і карбонільних атомами О. Зі збільшенням вуглеводневого радикала розчинність в воді падає. Формальдегід має різкий неприємний запах. Середні гомологи ряду альдегідів мають стійким хар-ним запахом. Вищі альдегіди мають квітковими запахами і широко застосовуються в парфумерії (фенилуксусной альдегід C6 H5 CH2 CHO називають гіацинтом, т. К. Має запах гіацинтів).
Найбільше застосування мають формальдегід і етаналь. Велике у метаналя використовується для отримання фенолформальдегидной смоли, кіт отримують при взаємодії формальдегіду з фенолом. Ця смола необхідна для виробництва різних пластмас. Пластмаси, виготовлені з фенолформальдегидной смоли в поєднанні з різними наповнювачами, називаються Фенопласт. При розчиненні фенолформальдегидной смоли в ацетоні або спирті отримують різні лаки. З формальдегіду отримують карбамідну смолу, а з неї - амінопласти. З цих пластмас виготовляють мікропористі матеріали для потреб електротехніки. Метаналь йде також на виробництво деяких лікарських речовин і барвників. Широко застосовується водний розчин, що містить в масових частках 0,4, або 40%, формальдегіду. Він називається формаліном. Його використання засноване на властивості згортати білок. Так, наприклад, в шкіряному виробництві дубильними дію формаліну пояснюється згортанням білка, в р-ті чого шкіра твердне і не піддається гниттю. На цьому ж св-ве засноване застосування формаліну для збереження біол-ких препаратів. Іноді формалін исп-ся для дезінфекції та протруювання насіння. Етаналь в основному йде на виробництво оцтової кислоти. Ацетон (пропанон, диметилкетон) п. С. безбарвною рідиною з хар-ним запахом. Температура кипіння ацетону 56,2 С. Добре розчинний у воді, і сам явл-ся розчинником орг з'єднань. Ацетон - важливий продукт хім промисловості. Його отримують спільно з фенолом кумольним методом. Ацетон застосовується як розчинник. Явл-ся вихідним в-вом для синтезу багатьох орг з'єднань.
Номенклатура і ізомерія. За номенклатурою ІЮПАК назв. альдегідів виробляють додатком до назви соотв-ного вуглеводню суфікса "аль" або до назв. вуглеводню, що містить на один атом С менше, суфікса "карбальдегід"; в першому випадку вуглець альдегідної групи нумерується цифрою 1, у другому - альдегидная група в нумерацію ланцюга не включається. У поліфункціональних з'єднаннях альдегидная група позначається приставкою "форміл".
За номенклатурою ІЮПАК, назва кетонів утворюють шляхом приєднання до назви відповідних вуглеводнів суфікса "він" або до назв. радикалів, пов'язаних з кетогруппу С = О, слова "кетон"; при наявності старшої групи кетогруппу позначають префіксом "оксо". Напр. з'єднання СН3 СН2 СОСН2 СН2 СН3 зв. 3-гексанон або етілпропілкетон, з'єднання СН3 СОСН2 СН2 СООН - 4-оксопентановая кислота.
Структурна ізомерія альдегідів зумовлена тільки ізомерією вуглеводневої радикала. Для кетонів можлива як ізомерія вуглецевого ланцюга, так і ізомерія положення карбоксильної групи.
Ізомерія альдегідів і кетонів ізомерія вуглецевого скелета, починаючи з С4
→ межклассовая ізомерія з кетонами, починаючи з С3
циклічними оксидами (з С2) →
неграничними спиртами і простими ефірами (з С3)
Ізомерія кетонів: вуглецевого скелета (c C5) →
положення карбонільної групи (c C5)
Утворені гем-діоли нестійкі і рівновагу в цій реакції сильно зміщене вліво. Искл складають альдегіди і кетони з електроноакцепторними гр (хлораль або гексафторацетон, кіт у водному середовищі існують у вигляді гем-діол):
2.со спиртами При приєднанні першої молекули спирту обр-ся напівацеталі. Реакція каталізується до-ми або підставами:
Приєднання другої молекули спирту призводить до утворення ацеталей. Освіта ацеталей каталізується тільки в кислому середовищі:
Ацеталі стійкі в нейтральному і лужному середовищі, тому можуть бути використані для тимчасового захисту альдегідних груп. Ацеталі широко поширені в природі.
3.прісоедіненіе бисульфита Приєднання йде через більш нуклеофільний атом S, а не O, хоча на ньому і є негативний заряд. Обр-ся похідні алкансульфокіслот (солі алканоксісульфокіслот).
Обр-щіеся аддукти нерозч-Рими в насиченому розчині бисульфита Na або спиртах і випадають в осад у вигляді кристалів. Так відокремлюють карбонільні сполуки-я з суміші зі спиртами. Карбонильное соед-е виділяється у вільному вигляді з аддукта при обробці його к-тій.
При р-ції з кетонами бісульфітом присоед-ся тільки до метілкетони СН3-СО-R.
Реакція каталізується ціаністим калієм або натрієм. Обр-еся оксінітріли (або ціангідріни) можуть бути гідроліз до оксикарбонових кислот:
Взаємодія з формальдегідом, альдегідами, кетонами - призводить до первинним, вторинним і третинним спиртів, відповідно.
З кетонів виходять третинні спирти. Так, з метилетилкетону (бутанон-2) виходить 2-метілбутанол-Альдегіди в подібній реакції дають вторинні спирти. З пропіонового альдегіду (пропаналь) виходить бутанол-2:
З формальдегіду утворюються первинні спирти.
5.Прісоедіненіе аміаку і амінів Первинні аміни приєднуються до альдегідів і кетонів з утворенням імін (підстав Шиффа):
Аналогічна р-ція вторинних амінів з карбонільних соед-ми дає енаміни: