Karbonylové sloučeniny

Charakteristická skupina = karbonyl Aldehydy mají charakteristickou skupinu na konci řetězce Ketony mají charakteristickou skupinu uprostřed řetězce

Názvosloví karbonylových sloučenin 1. Substituční názvy aldehydů – koncovka -al propanal, butanal ketonů – koncovka -on propanon, pentan-2-on

Názvosloví karbonylových sloučenin 2. Polotriviální názvy formaldehydů koncovka -aldehyd acetaldehyd CH3-CH=O formaldehyd H-CH=O benzaldehyd akrylaldehyd CH2=CH-CH=O glykolaldehyd glyceraldehyd

Názvosloví karbonylových sloučenin 3. Radikálově funkční názvy ketonů dimethylketon, fenylmethylketon 4. Cyklické nenasycené diketony=chinony 1,4-benzochinon 9,10-antrachinon

Názvosloví karbonylových sloučenin 5. Je-li v molekule přítomna jiná skupina, potom se použije předpona –oxo 3-oxopropanová kyselina 3-oxobutanová kyselina

Příprava karbonylových sloučenin z uhlovodíků 1. Adice vody na alkyny v kyselém prostředí CH≡CH + H2O  CH3-CH=O CH2=CH-C≡CH + H2O  CH2=CH-CO-CH3 methylvinylketon

Příprava karbonylových sloučenin z uhlovodíků 2. Přímá oxidace má význam pouze u arenů s postranním řetězcem + O2  H2O + acetofenon

Příprava karbonylových sloučenin z halogenderivátů Hydrolýzou monotopických dihalogenderivátů + H2O, Ag2O   - 2 AgBr -H2O + H2O, PbO   R-CH=O - PbCl -H2O

Příprava karbonylových sloučenin z alkoholů Oxidací primárních alkoholů vznikají aldehydy Oxidací sekundárních alkoholů vznikají ketony Oxidační směs: chromsírová směs vzdušný kyslík + katalyzátor Nevýhoda: vznikají vedlejší oxidační produkty

Příprava karbonylových sloučenin z alkoholů Příklady reakcí: +O2 -H2O R-CH2OH   RCH=O +O2 -H2O   R-CO-R1

Příprava karbonylových sloučenin z alkoholů Dehydrogenace – bez vedlejších produktů Cu,Ag CH3OH  CH2=O + H2 CH3CH2OH  CH3CH=O + H2  + H2

Příprava karbonylových sloučenin z kyselina jejich derivátů Suchá oxidace vápenatých nebo barnatých solí kyselin (RCOO-)2Ca2+  CaCO3 + R-CO-R Cyklické ketony vznikají oxidací solí dvojsytných kyselin Ba2+  + BaCO3 adipan barnatý

Příprava karbonylových sloučenin z kyselina jejich derivátů Hydrogenace chloridů kyselin R-CO-Cl + H2  HCl + RCH=O

Příprava karbonylových sloučenin z kyselina jejich derivátů Reakce Grignardova činidla s nitrilem kyseliny R-C≡N + R1MgI  + 2 H2O  R-CO-R1 + NH3 + MgOHI

Příprava karbonylových sloučenin z kyselina jejich derivátů Příprava cyklických ketonů s většími kruhy kondenzací dinitrilů CN H2O (CH2)n-1  (CH2)n-1  (CH2)n-1 CH2CN Dají se použít i diestery

Chemické vlastnosti karbonylů Reaktivita na karbonylu 1. Nuklefilní adice alkoholu R-CH=O + CH3CH2OH  poloacetal + CH3CH2OH, -H2O SN  diethylacetal

Chemické vlastnosti karbonylů Redukce Aldehydy se redukují na primární alkoholy Ketony se redukují na sekundární alkoholy A) Katalytická hydrogenace – kat. Pt, Ra-Ni R-CH=O + H2  R-CH2OH + H2 

Chemické vlastnosti karbonylů B) Katalytická hydrogenace nenasycených karbonylových sloučenin R-CH=CH(CH2)nCHO + H2  RCH2CH2(CH2)CH2OH

Chemické vlastnosti karbonylů Reakce s kyselinami + H+  HCl CH2=O  trioxan

Chemické vlastnosti karbonylů Substituce - oxidace Aldehydy oxidují na karboxylové kyseliny Ketony oxidují velice špatně nebo téměř neoxidují ox CH3CH=O  CH3COOH  + CH3COOH

Příklady specielních oxidací ketonů  + CO2 +H2O  kyselina glutarová

Chemické vlastnosti karbonylů Adice vody – vznik nestálých monotopických dihydroxysloučenin nestálé CH2=O + H2O   CH2=O - H2O Jsou stálé pouze tehdy je-li na karbonyl vázána silně elektronegativní skupina C Cl3CH=O + H2O 

Chemické vlastnosti karbonylů Reakce s Grignardovým činidlem CH2=O + R-Mg-X  R-CH2OMgX H2O R-CH2OMgX Mg-OH-X+R-CH2OH R1-CH=O + R2-Mg-X  + Mg-OH-X + R3-Mg-X  + Mg-OH-X

Chemické vlastnosti karbonylů Reakce s NH3 Alifatické – nestálé R-CH=O + NH3  Ketony + NH3  H2O + Benzofenon imin +  H2O + benzylidenanilin

Oximy aldehydů a ketonů Benzaldoxim Fenylmethylketoxim Vznik: CH3CH=O + NH2OH  CH3-CH=NOH + H2O acetaldoxim + NH2OH  + H2O acetonoxim

Přesmyk oximů – vznik laktamů Laktamy=vnitřní amidy  Oxim cyklopentanonu α-piperidon

Aldolová kondenzace OH- 2 CH3CH=O  acetaldol + CH3COCH3 

Fyzikální vlastnosti aldehydů a ketonů Nižší aldehydy a ketony jsou dobře rozpustné ve vodě U vyšších rozpustnost klesá Aldehydy i ketony jsou bezbarvé, hořlavé a zdraví škodlivé látky Charakteristický zápach

Důležité aldehydy a ketony Formaldehyd hořlavý plyn, rozpustný ve vodě, 40%=formalín, dezinfekční účinky výroba fenoplastů a aminoplastů Výroba: ox CH3OH  HCH=O CH4  HCH=O parciální oxidace

Důležité aldehydy a ketony Acetaldehyd CH3CHO těkavá kapalina surovina pro výrobu CH3COOH, CH3COOC2H5 výroba voňavek, léčiv a syntetického kaučuku Aceton=dimethylketon CH3COCH3 těkavá, hořlavá kapalina ve směsi se vzduchem výbušná rozpouštědlo

Důležité aldehydy a ketony Cyklohexanon výroba polyamidu – silon + H2  

Dialdehydy a diketony Chinony p-benzochinon 2,3-naftochinon 1,2-naftochinon 1,4-naftochinon

Chinony 1,5-naftochinon 1,7-naftochinon 2,6-naftochinon antrachinon