РефератыХимияАлАльдегиды и кетоны: общие сведения и способы получения

Альдегиды и кетоны: общие сведения и способы получения

Введение

Альдегиды и кетоны объединяют общим названием карбонилсодержащие или карбонильные соединения. В кетонах к карбонильной группе присоединены два углеводородных остатка, а в альдегидах один из них водород. В формальдегиде к карбонильной группе присоединены два атома водорода.



кетоны альдегиды формальдегид


При назывании альдегидная группа может рассматриваться и как заместитель:



бензолкарб - циклогексан - 2-Нафталин-


альдегид карбальдегид карбальдегид



4-метаноилбензойная кислота 4-этаноилбензолсульфокислота


(п-формилбензойная кислота) (п-ацетилбензолсульфокислота)


За исключением газообразного формальдегида, низшие альдегиды и кетоны представляют собой подвижные жидкости. Температуры кипения альдегидов и кетонов ниже температур кипения спиртов с тем же числом атомов углерода, так как карбонильные соединения сами по себе водородных связей не образуют. Низшие альдегиды и кетоны растворимы в воде, видимо, за счет образования водородных связей:



Способы получения.


Многие методы получения альдегидов и кетонов сходны, но существует и ряд особых способов, пригодных для синтеза только альдегидов или только кетонов.


Окисление углеводородов.


Простейший альдегид – формальдегид – можно получать окислением метана кислородом воздуха в присутствии медно-цинкового катализатора:


(1)


Окислением толуола может быть получен бензальдегид. Наиболее перспективно окисление кислородом воздуха в присутствии катализатора (например, V2O5):


(2)


Ацетофенон производится в промышленности каталитическим окислением этилбензола кислородом воздуха:


(3)


В качестве окислителя иногда используют серную кислоту. Так, обработка адамантана концентрированной серной кислотой при 75 оС в течение 5 ч с выходом 50-60% дает адамантанон:


(4)


адамантан фдамантанон


Окисление этилена в присутствии хлоридов палладия (II) и меди (II) приводит к образованию ацетальдегида (Вакер-процесс):


(5)


При окислении этилена кислородом в присутствии триоксида молибдена и фосфорной кислоты сначала образуется окись этилена, но она немедленно изомеризуется в уксусный альдегид. Для уменьшения времени контакта, и предотвращения дальнейшего окисления ацетальдегида одновременно пропускают водяной пар.


(6)


Окисление спиртов


Окисление спиртов обсуждалось в разделе 12.2.5. Окислением метанола получают формальдегид


(7)


Важный растворитель метилэтилкетон получают в промышленности окислением 2-бутанола.


(8)


В лабораторных же условиях в качестве окислителя используется бихромат калия или натрия в кислой среде. Окислителем в этом случае является хромовая кислота. Например, реакция


(9)


проходит по следующему механизму:


(М 1)



Альдегиды могут быть получены из первичных спиртов путем их окисления пиридинийхлорхроматом (ПХХ):



Упр.1. Напишите реакцию получения гептаналя из 1-гептанола.


Упр.2. Напишите реакции, лежащие в основе промышленных методов получения (а) формальдегида, (б) ацетальдегида, (в) бензальдегида, (г) ацетона, (д) ацетофенона?


Упр.3. Предложите схему получения формальдегида из СО и Н2.


Гидроформилирование алкенов (Оксосинтез)


При температуре от 30 до 250 оС и давлении 100-400 атм в присутствии дикобальтоктакарбонила алкены присоединяют водород и монооксид углерода с образованием альдегидов. Обычно получается смесь изомеров:


(10)


Пиролиз солей карбоновых кислот.


При нагревании бариевых или кальциевых солей карбоновых кислот образуются кетоны. Именно так впервые был получен ацетон:


(11)


Из дикарбоновых кислот > С6 и выше получают циклические кетоны:


(12)


Упр.4. Напишите реакции получения (а) ацетона, (б) диэтилкетона и


(в) циклопентанона пиролизом бариевых солей соответствующих кислот.


Реакция Гаттермана-Коха.


Арены формилируют смесью СО и HCl в присутствии хлоридов алюминия и меди (I):


(13)


п-толуиловый альдегид


Эта реакция представляет собой вариант ацилирования, так как смесь CO и HCl можно представить себе как неустойчивый хлорангидрид муравьиной кислоты:



Роль CuCl состоит в первоначальном образовании комплекса с СО, что повышает его концентрацию в реакционной смеси

.


Фенолы и простые эфиры, а также нитробензол и все соединения с электро-ноакцепторными заместителями в реакцию Гаттермана-Коха не вступают.


Упр.5. Напишите схемы получения по реакции Фриделя-Крафтса:


(а) пропиофенона; (б) бутирофенона; (в) бензофенона.


Упр.6. Напишите схемы получения ацетофенона: (а) окислением углеводо-рода, (б) окислением спирта, (в) гидролизом дигалогенуглеводорода, (г) ацилиро-ванием бензола.


Восстановление производных карбоновых кислот


Альдегиды можно получать восстановлением производных карбоновых кислот. Хлорангидриды кислот могут быть превращены в альдегиды восстановлением водородом в присутствии палладия, нанесенного на сульфат бария. Катализатор дезактивируют добавками хинолина с серой или тиомочевиной.



В современных методах в качестве восстановителей используют различные комплексные гидриды металлов. Одним из лучших восстановителей служит трис (трет-бутокси) гидроалюминат лития, образующийся при взаимодействии алюмогидрида лития с трет-бутиловым спиртом.


Эфиры и нитрилы карбоновых кислот восстанавливаются в альдегиды с помощью диизобутилалюминийгидрида.



LiAlH(t-BuО) 3





Трис(трет-бутокси) гидроалюминат лития Диизобутилалюминийгидрид


(14)


Эфиры и нитрилы карбоновых кислот восстанавливаются в альдегиды с помощью диизобутилалюминийгидрида.



(DIBAL-H)


(15)


Литийдиалкилкупратный метод получения кетонов


При действии литийдиалкилкупрата на хлорангидриды карбоновых кислот в эфире при охлаждении образуются кетоны:





(16)


Упр.7. Напишите реакции, приводящие к следующим превращениям:


(а) бензол ® бромбензол ® фенилмагнийбромид ® бензиловый спирт ® бензальдегид; (б) толуол ® бензойная кислота ® бензоилхлорид ® бензальдегид;


(в) этилбромид ® 1-бутин ® 2-бутанон; (г) 2-бутин ® 2-бутанон; (д) 1-фенилэтанол ® ацетофенон. (е) бензоилхлорид ® ацетофенон; (ж) бензойная кислота ® ацетофенон; (з) бензилбромид ® С6Н5СН2СN ® 1-фенил-2-бутанон;


(и) С6Н5СН2СN ® 2-фенилэтаналь: (з) метилкапронат ® гексаналью


В результате взаимодействия альдегидов и кетонов с углеродными нуклеофила-ми образуются новые связи С¾С. Такими нуклеофилами служат реактивы Гриньяра, литийорганические соединения, ацетилениды и циановодородная кислота.



А. Присоединение реактивов Гриньяра.


Особая ценность реактивов Гриньяра заключается в их способности создавать новые связи С¾С. Разница в электроотрицательности между углеродом и магнием (2,5 - 1,2 = 1,3), обусловливает полярность связи между этими атомами и наличие частичного отрицательного заряда на атоме углерода и частичного положительно-го заряда на атоме магния. В реакциях реактивы Гриньяра ведут себя как карбанионы. Карбанионы являются хорошими нуклеофилами и легко присоединяются к карбонильной группе. Магнийорганические соединения вступают в реакции нуклеофильного присоединения к альдегидам и кетонам с образованием алкоксидов, гидролизующихся в спирты:


Присоединение к формальдегиду приводит к образованию первичных спиртов.



(17)


Другие альдегиды дают вторичные спирты:


(18)


1-Циклогексилэтанол


Из кетонов получают третичные спирты:



2-Фенил-2-пропанол


(19)


Б. Присоединение литийорганических соединений.


Литийорганические соединения более реакционноспособны, чем магнийлрганичес-кие и обеспечивают больший выход целевого продукта. Онако с ними можно работать только в атмосфере инертного газа. Ниже приводится пример использования литийорганического соединения для получения стерически затрудненного третичного спирта.


(20)


Фениллитий 3,3-Диметил-2-бутанон 3,3-Диметил-2-феил-2-бутанол


В. Присоединение ацетиленидов металлов


Этинид-анион также является нуклеофилом. Образующиеся при этом спирты содержат две функциональные группы, каждая из которых может быть далее модифицирована.


(21)


1-этинилциклогексанол


Гидратация полученного алкинола приводит к образованию a-гидроксикетона, а гидроборирование-окисление -b-гидроксиальдегида.


(22)


1-ацетилциклогексанол


(a-гидроксикетон)


(23)


2-(1-гидроксициклогексил) этаналь


(b-гидроксикетон)

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Альдегиды и кетоны: общие сведения и способы получения

Слов:1050
Символов:9631
Размер:18.81 Кб.