Ketones: chemical properties at pagpapasiya

Organic kimika - ang agham ay napaka-kumplikado, ngunit kawili-wili. Dahil compounds ng parehong mga elemento sa isang iba't ibang mga numero ng pagkakasunod-sunod at nagpo-promote ang pagbuo ng iba't-ibang mga sangkap properties. Ipaalam sa amin isaalang-alang ang compound ng isang carbonyl group na tinatawag na "ketones" (kemikal na mga katangian, pisikal na katangian, mga pamamaraan ng kanilang synthesis). At upang ihambing ang mga ito sa iba pang mga sangkap ng parehong uri - aldehydes.

ketones

Ang salitang ito ay ang mga karaniwang pangalan para sa isang klase ng mga organic na likas na katangian ng sangkap, molecules na kung saan ang carbonyl group (C = O) ay naka-link sa dalawang radicals carbon.

Ayon sa kaayusan nito katulad aldehydes, ketones at carboxylic acids. Gayunpaman, ang mga ito ay kasalukuyan nang sabay-sabay dalawang C atom (carbon o carbon) na konektado sa C = O.

pormula

Ang pangkalahatang formula para sa klase ng mga compounds ay ang mga sumusunod: R ₁ -CO-R _2.

Upang gawin itong mas maliwanag, bilang isang panuntunan, ito ay nakasulat sa gayon.

Ito C = O - ay isang carbonyl group. A _{1 at} R R ₂ - isang carbon radicals. Sa kanilang lugar ay maaaring naiiba compounds, ngunit ang kanilang mga komposisyon ay dapat na carbon.

Aldehydes at ketones

Pisikal at kemikal na mga katangian ng mga grupo ng mga sangkap ay lubos na katulad sa bawat isa. Para sa kadahilanang ito, sila ay madalas na itinuturing na sama-sama.

Ang katotohanan na ang aldehydes ring maglaman ng isang pangkat carbonyl sa kanilang mga molecule. Sila kahit na may ketones ng formula na halos kapareho. Gayunpaman, kung ang sangkap C = O naka-attach sa dalawang radicals pagkatapos ay ang aldehyde ay isa lamang, sa halip na ang pangalawang - ng haydrodyen atom: R-CO-H.

Bilang halimbawa, ang formula ng mga ito klase ng mga sangkap - pormaldehayd, ang lahat ng mga mas kapansin-pansin na tulad ng pormalin.

Batay sa mga formula CH ₂ O, ito ay nakikita na ang carbonyl group ay hindi nauugnay sa isa ngunit may dalawang atoms N.

pisikal na katangian

Bago namin haharapin ang mga katangian ng kemikal ng aldehydes at ketones, dapat isaalang-alang ang kanilang mga pisikal na mga tampok.

• Ketones - isang mababang-pagtunaw solids o likido na may pagkasumpungin. Ang mas mababang mga miyembro ng klase na ito ganap na dissolved sa H ₂ O at reacted well may organic solvents.
  Indibidwal na kinatawan (hal CH ₃ Coch ₃₎ halatang-halata na natutunaw sa tubig, at walang pasubali sa anumang sukat.
  Sa kaibahan sa alcohols at carboxylic acids, ketones ay may mas mataas na pagkasumpungin may parehong molekular timbang. Ito nag-aambag sa ang kawalan ng kakayahan ng mga compounds upang lumikha ng isang koneksyon sa H, tulad nang maaaring H-CO-R.
• Iba't ibang mga uri ng mga aldehydes ay maaaring maging sa iba't-ibang mga estado ng pagsasama-sama. Dahil mas mataas na R-CO-H - ito ay hindi malulutas solids. Lower - isang likidong, bahagi ng kung saan ay halo-halong may pinong H ₂ O, ngunit ang ilan sa mga ito lamang ay natutunaw sa tubig, ngunit walang higit pa.
  Ang pinakasimpleng ng ganitong uri ng sangkap - formic aldehyde - isang gas na kung saan ay kakaiba matulis amoy. Ang materyal na ito ay mabuti natutunaw sa H ₂ O.

Ang pinaka-kilalang ketones

Mayroong maraming mga sangkap R ₁ -CO-R _2, gayunpaman, well-kilala sa mga ito ay hindi kaya magkano. Ito ay una dimethyl ketone, na kung saan namin ang lahat ng malaman bilang acetone. Gayundin ang kanyang mga kasamahan kakayahang makabayad ng utang - butanone o bilang maayos itong tinatawag - methylethylketone.

Sa iba pang mga ketones, kemikal na mga katangian na kung saan ay malawak na ginagamit sa industriya - acetophenone (metilfenilketon). Hindi tulad ng acetone at butanone, ang amoy ay masyadong kaaya-aya, na kung saan ay kung bakit ito ay ginagamit sa pabango.

Halimbawa, cyclohexanone nauugnay sa tipikal na kinatawan R ₁ -CO-R _2, at ito ay pinaka-madalas na ginagamit sa ang produksyon ng solvents.

Hindi sa banggitin ang diketones. Ang ganitong mga isang pamagat ay R ₁ -CO-R _2, kung saan hindi isa ngunit dalawang grupo carbonyl sa komposisyon. Sa gayon, ang kanilang mga formula ay: R ₁ -CO-CO-R _2. Isa sa mga pinaka-simpleng, ngunit karaniwang ginagamit sa industriya ng pagkain ay mga kinatawan diketones, diacetyl (2,3-butanedione).

Ang mga sangkap - ito ay lamang ng isang maliit na listahan ng mga siyentipiko synthesized ketones (ang kemikal na mga katangian ay tinalakay sa ibaba). Sa katunayan, may mga higit pa, ngunit hindi lahat ng mga aplikasyon na natagpuan. Ang mas maraming ito ay nagkakahalaga ng isinasaalang-alang na marami sa kanila ay dahil sa lason.

Ang kemikal na mga katangian ng ketones

Sangkap ng kategoryang ito ay magagawang upang umepekto sa iba't-ibang mga sangkap. Ito ay kung ano ang kanilang mga espesyal na katangian ng kemikal.

• Ketones ay magagawang upang i-attach ang kanilang sarili sa H (hydrogenation reaksyon). Gayunpaman, para sa produkto ng reaksyon na ito ay nangangailangan ng pagkakaroon ng mga catalysts sa anyo ng mga metal atoms ng nikel, kobalt, Cuprum, platinum, paleydyum, at iba pa. Reaksyon R ₁ -CO-R ₂ evolve sa pangalawang alcohols.
  Gayundin, sa pamamagitan ng reacting sa presensya ng isang hydrogenous alkali metal amalgam o Mg glycols ay nakuha mula sa ketones.
• Ketones pagkakaroon ng hindi bababa sa isang alpha-hydrogenic atom ay may posibilidad na mahulog sa ilalim ng impluwensiya ng keto-enol tautomerization. Ito ay catalyzed hindi lamang sa pamamagitan ng mga acids, ngunit din ang mga pangunahing kaalaman. Karaniwan, ang keto form ay mas stable ang kanilang mga sarili phenomenon kaysa enol. balanse Ginagawa nitong posible upang synthesize ang mga ketones sa pamamagitan ng hydrating alkynes. Kamag-anak stabilize enol-keto anyo ng banghay ay humahantong sa isang halip malakas na acidity R ₁ -CO-R ₂ (kung ihahambing sa alkanes).
• Ang mga sangkap ay maaaring pumasok sa isang reaksyon na may amonya. Gayunman, nagaganap ang mga ito nang napakabagal.
• Ketones reaksyon na may hydrocyanic acid. Nagreresulta ito sa α-oksinitrily, saponification na nagpapalaganap pangyayari α-hydroxyacids.
• Entry sa reaksyon sa alkylmagnesium halides humahantong sa pagbuo ng pangalawang alcohols.
• Ang pagsali NaHSO ₃ nag-aambag sa gidrosulfitnyh (bisulfite) derivatives. Ito ay nagkakahalaga ng pagtanda na sa reaksyon sa mataba serye ay lamang magagawang ipasok metil ketones.
  Bilang karagdagan sa ketones, tulad ng reaksyon sa sosa hydrosulphite at maaaring aldehydes.
  Kapag pinainit na may isang solusyon ng NaHCO ₃ (baking soda) o isang mineral acid, derivatives ng NaHSO ₃ ay maaaring mabulok sinamahan ng release ng libreng ketone.
• Sa panahon ng reaksyon, R ₁ -CO-R ₂ na may NH ₂ OH (hydroxylamine) at ketoximes nabuo bilang isang byproduct - H ₂ O.
• Sa reaksyon na kinasasangkutan ng hydrazine nabuo hydrazones (ratio ng pinagsamang sangkap - 1: 1) o azines (1: 2).
  Kung ang natanggap dahil sa ang reaksyon ng produkto (hydrazone) sa ilalim ng impluwensiya ng temperatura ay gumanti sa potasa haydroksayd, at N tumayo saturates. Ang prosesong ito ay tinatawag na Kishner reaksyon.
• Tulad ng nabanggit sa itaas, aldehydes at ketones at chemical katangian at may katulad na pagtanggap na proseso. Kaya acetals R ₁ -CO-R ₂ form na mas kumplikado kaysa sa acetals R-CO-H. Lumilitaw ang mga ito bilang isang resulta ng ketones sa esters at orthoformic orthosilicic acid.
• Sa mga kapaligiran na may mas mataas na concentrations ng alkalis (hal, sa pamamagitan ng heating na may puro H₂SO₄) R ₁ -CO-R ₂ ay subjected sa isang intermolecular-aalis ng tubig upang bumuo ng unsaturated ketones.
• Kung ang isang reaksyon na may R ₁ -CO-R ₂ ay naglalaman alkalina, ketones sumailalim aldol paghalay. Bilang resulta, ang mga binuo β-keto alcohols na madaling mawalan ng isang Molekyul ng H ₂ O.
• Medyo makabuluhang mga katangian ng kemikal mahayag ang kanilang sarili sa Halimbawa ketones acetone reacted na may mesityl oxide. Sa ganoong kaso, ang isang bagong materyal na tinatawag na "phorone".
• Gayundin kemikal na mga katangian ng organic na substansiya ay kinabibilangan Leuckart-Wallach reaksyon, na contributes sa pagbabawas ng ketones.

Dahil sa magbibigay sa R1-CO-R2

Ang pagkakaroon ng familiarized sa mga katangian ng sangkap na pinag-uusapan, ito ay kinakailangan upang malaman ang pinaka-karaniwang pamamaraan para sa kanilang synthesis.

• Isa sa mga pinaka kilalang mga reaksyon para sa paghahanda ng ketones ay ang alkylation at acylation ng aromatic compounds sa presensya ng acidic catalysts (AlCl _3, FeCI _3, mineral acids, oxides, kasyon exchange resins, at mga katulad nito). Ang pamamaraan na ito ay kilala bilang ang Friedel-Craft reaksyon.
• Ketones ay synthesized sa pamamagitan ng haydrolisis ketimines at vic-diol. Sa kaso ng sa huli ay nangangailangan ng pagkakaroon ng isang mineral acid bilang isang katalista.
• Ito ay ginagamit din upang makabuo ng ketones homolog ng acetylene hydration o bilang ito ay tinatawag na - ang reaksyon Kucherov.
• Reaksyon Guben-Gesha.
• Cyclization Ruzicka angkop para sa synthesis tsikloketonov.
• Gayundin, ang data na substansiya mina mula tertiary peroksoefirov gamit Kriege pagbabago ng ayos.
• Mayroong ilang mga pamamaraan para sa synthesis ng ketones sa panahon ng oksihenasyon reaksyon ng pangalawang alcohols. Depende sa mga aktibong compounds ay 4 reaksyon: Swern Kornblum, Corey-Kim at Parikh-Doering.

saklaw

Nagkakaproblema Aaksyunan ang mga katangian ng kemikal at makabuo ng ketones ay dapat na malaman kung saan ang mga sangkap ay ginagamit din.

Tulad ng nabanggit sa itaas, karamihan sa kanila ay ginagamit sa industriya ng kemikal bilang solvents para sa lacquers, enamels, pati na rin sa ang produksyon ng mga polymers.

Sa karagdagan, ang ilang mga R ₁ -CO-R ₂ well napatunayan bilang flavorings. Gaya ng nabanggit, ketones (benzophenone, acetophenone, atbp) ay ginagamit sa pabango at pagluluto.

Gayundin acetophenone ginamit bilang isang bahagi para sa produksyon ng mga gamot na pangpatulog.

Benzophenone, dahil sa kanyang kakayahan na absorb mapaminsalang radiation - ay isang pangkaraniwang sangkap sa mga pampaganda at antizagarnoy sabay-sabay na pang-imbak.

Nakakaimpluwensya R1-CO-R2 sa katawan

Pag-aaral na para sa compounds na tinatawag na ketones (chemical properties, application, synthesis, at iba pang mga data tungkol sa mga ito), ito ay kinakailangan upang makakuha ng pamilyar sa ang biological na mga katangian ng mga sangkap. Sa ibang salita, upang malaman kung paano sila kumilos sa buhay na organismo.

Sa kabila ng medyo madalas na paggamit ng R ₁ -CO-R ₂ sa industriya, ito ay kinakailangan laging tandaan na ang naturang compounds ay lubhang nakakalason. Marami sa kanila ay carcinogenic at mutagenic.

Espesyal na kinatawan ay magagawang maging sanhi ng pangangati sa mauhog membranes, hanggang sa pagkapaso. Alicyclic R ₁ -CO-R ₂ ay nakakaapekto sa katawan tulad ng mga bawal na gamot.

Gayunman, hindi lahat ng sangkap ng ganitong uri ay mapanganib. Ang katotohanan na ang ilan sa kanila ay aktibong kasangkot sa metabolismo ng biological organismo.

Ketones - isang natatanging token disorder carbon metabolismo at insulin kakulangan. Sa pagtatasa ng ihi at dugo pagkakaroon ng R ₁ -CO-R ₂ ay nagpapahiwatig ng iba't-ibang metabolic disorder, kabilang ang hyperglycemia at ketoacidosis.