Занятие № 6 реакционная способность оксосоединений

Мотивация цели. Альдегиды и кетоны обладают разнообразными химическими свойствами, позволяющими перейти к различным классам органических соединений (спирты, карбоновые кислоты, оксикислоты и др.). Знание химических свойств карбонильной группы необходимо для понимания некоторых метаболических процессов в организме. Многие биологически активные вещества (ретиналь, витамин B₆, цитраль, углеводы) содержат карбонильную группу или являются производными альдегидов и кетонов.

Цель самоподготовки. Необходимо усвоить основные химические свойства оксосоединений, имеющие важное значение в биологических системах, научиться сравнивать активность различных альдегидов и кетонов, знать качественные реакции альдегидов и кетонов.

План изучения темы

1. Классификация и номенклатура альдегидов (тривиальная и заместительная IUPAC) и кетонов (заместительная и радикало-функциональная).

2. Характеристика реакционных центров в молекулах оксосоединений. Типы реакций, протекающих по каждому из них.

3. Реакции нуклеофильного присоединения в альдегидах и кетонах. Общий механизм реакции.

4. Сравнение активности различных альдегидов и кетонов в реакциях A_N (роль электронных и стерических факторов).

5. Примеры реакций нуклеофильного присоединения.

   1. Получение полуацеталей и ацеталей. Механизм реакции, роль кислотного катализа. Значение реакции.

   2. Присоединение синильной кислоты. Механизм, роль щелочного катализа.

   3. Восстановление карбонильных соединений гидридами металлов.

   4. Присоединение воды. Стабильность гидратных форм.

6. Реакции нуклеофильного присоединения-отщепления.

   1. Механизм реакции присоединения-отщепления на примере взаимодействия оксосоединений с аммиаком, аминами, гидроксиламином, гидразином и фенилгидразином.

   2. Биологическая роль образования и гидролиза иминов (оснований Шиффа).

7. Реакции с участием α-CH-кислотного центра.

   1. Реакция альдольной конденсации, её механизм, роль щелочного катализа. Биологическое значение реакции.

   2. Реакция образования йодоформа. Её практическое значение для анализа биологических жидкостей.

   3. Реакция взаимодействи уксусного альдегида с хлором с образованием хлораля. Хлоралгидрат, его медицинское применение.

8. Реакции окисления и восстановления оксосоединений.

   1. Сравнение отношения к окислению альдегидов и кетонов. Реакции окисления как качественные реакции на альдегидную групу.

   2. Восстановление карбонильных соединений.

   3. Реакция оксидоредукции (Канниццаро).

9. Медико-биологическое значение альдегидов, кетонов и их производных (хлоралгидрат, уротропин, ацетон, формальдегид).

Рекомендуемая литература

А - с. 184-194, 221-222, 229, 211-212.

А* - с. 181-194.

А** - с. 189, 193-203, 213-215.

Б – тема 1.8, обучающие задачи 1, 3, 6 (с. 93-95, 97-99, 104-106).

Вопросы для самоконтроля (задания, обозначенные*, необходимо выполнить в письменном виде)

1. Сравните активность следующих соединений в реакциях нуклеофильного присоединения:

• уксусный альдегид, муравьиный альдегид, ацетон;

• уксусный, хлоруксусный и дихлоруксусный альдегиды;

• формальдегид, ацетальдегид, хлораль;

• формальдегид, пропаналь, пропанон.

2*. Приведите схемы реакций окисления и восстановления пропаналя, его взаимодействия с синильной кислотой, 1 молем этанола, гидроксиламином.

Укажите условия каждой реакции.

3. Для каких соединений характерна реакция альдольной конденсации: бензальдегид, 2,2-диметилпропаналь, бутаналь, уксусный альдегид? Приведите схемы соответствующих реакций, укажите их условия.

4. Приведите схемы реакции Канниццаро для тех соединений, для которых она возможна: формальдегид, ацетальдегид, 2-метилпропаналь, 2,2-диметилпропаналь, бензальдегид.

5*. С помощью каких реакций можно различить следующие соединения:

• уксусный и пропионовый альдегиды;

• пропаналь и пропанон;

• пентанон-2 и пентанон-3?

Приведите схемы реакций, укажите их качественный признак.

План работы на предстоящем занятии

1. Определение исходного уровня знаний (тестовый контроль).

2. Разбор основных вопросов темы.

3. Тестовый контроль.

4. Выполнение лабораторной работы:

• Диспропорционирование формальдегида в водных растворах;

• Отношение ацетальдегида и ацетона к окислению щелочными растворами оксидов тяжёлых металлов;

• Открытие ацетона переводом его в йодоформ.

5. Оформление лабораторного журнала, контроль выполнения лабораторной работы.

Лабораторная работа