Глава 6. Алифатические альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты

В данной главе рассматриваются соединения, содержащие общий структурный фрагмент, — карбонильную группу >C=О. В зависимости от того, с какими атомами или атомными группировками связана карбонильная группа, возможно различное её электронное взаимодействие со своим окружением. Поэтому соединения, содержащие карбонильную группу, могут относиться к разным классам и проявлять отличающиеся химические свойства. Такими соединениями являются:

1. кетоны, в молекулах которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами (R);

2. альдегиды, в молекулах которых вместо одного или обоих углеводородных радикалов — атомы водорода. Альдегиды и кетоны имеют общее название — карбонильные соединения. В зависимости от количества карбонильных групп альдегиды и кетоны подразделяются на монокарбонильные соединения, дикарбонильные и т.д. Общую формулу монокарбонильных соединений, относящихся и к альдегидам, и к кетонам, можно представить так:

3. карбоновые кислоты и их производные. В молекулах карбоновых кислот карбонильная группа связана с гидроксильной (такой структурный фрагмент представляет новую функциональную группу — карбоксильную группу -COOH):

Отсюда углеводородный радикал R связан с одной или несколькими карбоксильными группами. Количество карбоксильных групп определяет их основность. Встречаются одно-, двух-, трёх- и т.д. основные кислоты. Производными карбоновых кислот называют соединения, в молекулах которых вместо фрагмента -OH в функциональной группе другой структурный фрагмент -X (атом галогена, аминогруппа и др.) или вместо карбоксильной группы тройная связь -CN. При этом производные карбоновых кислот, имеющие в своём составе структурный фрагмент R-CO-, называют также ацильными производными, а производные, где вместо COOH тройная связь CN, — нитрилами кислот. Производными карбоновых кислот являются и их соли, имеющие в своём составе ацилатную группу R-COO-. Поэтому структурные формулы монокарбоновых кислот и их производных могут быть представлены так:

кислоты ацильные производные нитрилы соли

Если углеводородные радикалы R и R насыщенные, то и соединения данных классов — насыщенные (более простой для рассмотрения случай). О таких соединениях далее и будет идти речь. Особенности строения и химического поведения непредельных альдегидов, кетонов и карбоновых кислот рассматриваются отдельно.

6.1. Насыщенные альдегиды и кетоны

Наличие общей функциональной группы в молекулах карбонильных соединений сказывается и на их строении, и на свойствах. Но есть и различия в поведении этих соединений, обусловленные присутствием атома водорода при карбонильной группе.

6.1.1. Изомерия, номенклатура

Для карбонильных соединений характерны обе разновидности структурной изомерии: как скелетная, так и позиционная (в данном случае это изомерия положения карбонильной группы). При этом альдегиды являются структурными изомерами кетонов.

Пространственная изомерия определяется особенностями строения углеродного скелета молекул.

6.1.1.1. Номенклатура альдегидов

Для названия альдегидов применяются заместительная, рациональная номенклатуры и используются тривиальные названия. По заместительной номенклатуре к названию углеводорода с тем же числом атомов углерода, что и у данного альдегида, добавляется суффикс -аль. Если альдегидная группа находится в боковой цепи, то радикал -CН=О называется формил.

По рациональной номенклатуре любой альдегид может быть назван как замещённый уксусный (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Примеры названий первых членов гомологического ряда альдегидов

Формула	Название
	тривиальное	рациональное	по заместительной номенклатуре ИЮПАК
НСНО	муравьиный	—	метаналь
СН3СНО	уксусный	уксусный	этаналь
СН3СН2СНО	пропионовый	метилуксусный	пропаналь
СН3СН2СН2СНО	масляный	этилуксусный	бутаналь
	изомасляный	диметилуксусный	2-метилпропаналь

6.1.1.2. Номенклатура кетонов

Кетоны могут быть названы по заместительной, рациональной и радикало-функциональной номенклатурам. Из насыщенных кетонов только для ацетона используется тривиальное название.

По заместительной номенклатуре к названию углеводорода с тем же числом атомов углерода, что и у данного кетона, добавляется суффикс -он. Кетонная функциональная группа младше альдегидной, поэтому в присутствии альдегидной группы (или другой, более старшей) она называется путём добавления приставки оксо-.

По рациональной номенклатуре любой кетон может быть назван как замещённый ацетон (табл. 6.2).

Таблица 6.2

Примеры названий простейших представителей ряда кетонов

Формула	Название
	рациональное	по радикало-функциональной номенклатуре ИЮПАК	по заместительной номенклатуре ИЮПАК
СН3-СО-СН3	ацетон	диметилкетон	пропанон
СН3-СО-С2Н5	метилацетон	метилэтилкетон	бутанон
СН3-СО-СН2СН2СН3	этилацетон	метилпропилкетон	пентанон-2
	,-диметил-ацетон	метилизо-пропилкетон	3-метилбутанон
С2Н5-СО-С2Н5	,-ди-метилацетон	диэтилкетон	пентанон-3

При использовании радикало-функциональной номенклатуры к названию углеводородных радикалов, с которыми связана карбонильная группа, добавляется слово «кетон» (табл. 6.2).