Лабораторно-практическое занятие № 28. «Карбонильные соединения: получение и идентификация» (3ч)

Цель:сформировать знания о получении и идентификации альдегидов и кетонов

Вопросы для обсуждения:

1. Получение алифатических альдегидов и кетонов: гидроформилирование алкенов, окисление спиртов.

2. Получение ароматических альдегидов и кетонов: окисление гомологов аренов, гемолиз гем-дигалогенопроизводных углеводородов, восстановление функциональных производных карбоновых кислот.

3. Способы идентификации альдегидов и кетонов.

Материалы и примеры для самостоятельного изучения

Пример 1. Соединение состава C₄Н₈O взаимодействует с цианистым водородом, гидросульфитом натрия, с магнийорганическим соединением и водой с об­разованием третичного спирта. Напишите структурную формулу соедине­ния и все указанные реакции.

Решение:

Данное соединение относится к карбонильным (С_nН_2nО). Это кетон, т.к. присоединение реактива Гриньяра приводит к образованию третичного спирта.

Структурная формула указанного соединения:

Схемы указанных в условии реакций, протекающих по нуклеофильному механизму:

Гидросульфитное соединение бутанона выпадает в виде белого кри­сталлического осадка.

Пример 2. Напишите схему получения вещества состава C₃Н₄O и его реакцию с галогеноводородом, если известно, что это вещество обесцвечивает бром­ную воду, дает реакцию «серебряного зеркала». Объясните присоединение НВr.

Решение:

Данное вещество — альдегид, т.к. оно дает реакцию «серебряного зер­кала»; альдегид непредельный, о чем свидетельствует обесцвечивание бромной воды. Формула альдегида:

Непредельные альдегиды получаются альдольной, а далее кротоновой конденсацией. Указанный альдегид содержит в своем составе три атома углерода, значит, его можно получить конденсацией муравьиного и уксус­ного альдегидов в щелочной среде:

Реакция с галогеноводородом идет вопреки правилу Марковникова, т.е. водород идет к менее гидрированному атому углерода при двойной связи:

Акролеин, как и кретоновый альдегид, относится к непредельным со­единениям с сопряженной двойной и карбонильной связями и присоедине­ние идет по концам сопряженной системы по схеме:

Задачи для самостоятельного решения

Способы получения и химические превращения

Задача 28.1. Какие карбонильные соединения образуются при гидрата­ции следующих алкинов (реакция Кучерова):

а) ацетилен;

б) диметилацетилен;

в) этилацетилен;

г) 4-метилпентин-2;

д) 2,2,5-триметилгексин-З?

Напишите уравнения реакций; укажите промежуточные про­дукты.

Задача 28.2.Какие альдегиды образуются в процессе гидроформилирования по методу Релена (оксосинтез) следующих этиленовых углеводородов:

а) этилен;

б) бутен-1;

в) пентен-2;

Назовите их согласно номенклатуре IUPAC.

Задача 28.3. Какие соединения образуются при нагревании в щелочной среде следующих дигалогеналканов:

а) 1,1-дибромпентан;

б) 2,2-дибромпропан;

в) 1,1-дихлор-2-метилбутан;

г) 3,3-дихлор-4-этилгексан;

д) 1,1-дибром-2,2,3-триметилбутан;

е) 4,4-дихлор-2,5-диметилгептан?

Напишите уравнения реакций; укажите промежуточные про­дукты;

Задача 28.4. Назовите соединения, которые образуются при каталити­ческом дегидрировании следующих соединений:

а) изопропиловый спирт;

б) втор-бутиловый спирт;

в) изобутиловый спирт;

д) 2,3,3-триметилпентанол-1;

е) 2,4-диметилгексанол-3;

ж) пентандиол-2,4;

з) гептандиол-2,5.

Задача 28.5. Получите бензальдегид и бензофенон всеми известными вам способами. Какие из них являются общими, какие специфическими для получения ароматических аледегидов и кетонов?.

Задача 28.6. Кардиологический препарат «Эринит» представляет собой тетранитрат пентаэритрита. Заполните схему получения пентаэритрита (2,2-ди(гидроксиметил)-пропандиол-1,3):

На первой стадии используйте реакцию альдольной конденсации, а на второй — перекрестную реакцию Канниццаро. Назовите промежуточное соединение по заместительной номенклатуре IUPAC.

Задача 28.7. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

а) 3-метилбутанол-1 3-метилбутанон

б) 2,4-диметилгексен-2 ацетон

в) 4,4-диметилпентанол-2 этаналь

Задача 28.8.Напишите уравнения реакций в соответствии со следующей схемой:

Задача 28.9. Приведите строение и названия промежуточных продуктов в схемах следующих превращений:

Установление строения соединений по их свойствам

Задача 28.10.Соединение состава С₇Н₁₄О образует оксим и гидразон, при действии фуксинсернистой кислоты окрашивания не дает, при окислении в жестких условиях образует смесь пропионовой и масляной кислот. Определите строение исходного вещества; назо­вите его. Напишите уравнения реакций.

Задача 28.11.Вещество состава С₅Н₈О₄Са при пиролизе образует соеди­нение С₄Н₈О, которое взаимодействует с гидроксиламином и гид­росульфитом натрия, но не вступает в реакцию «серебряного зер­кала». Установите строение исходного вещества и продукта его пиролиза.

Задача 28.12.Вещество состава С₆Н₁₄О при окислении дает соедине­ние С₆Н₁₂О, которое взаимодействует с фенилгидразином, но не вступает в реакцию с фуксинсернистой кислотой. Продукт дегид­ратации исходного соединения при окислении образует метилэтилкетон и уксусную кислоту. Напишите структурные формулы исходного вещества и продукта его окисления и назовите их. На­пишите уравнения перечисленных реакций.

Задача 28.13.Напишите структурную формулу соединения состава С₉Н₁₀О, которое взаимодействует с фенилгидразином, вступает в реакцию «серебряного зеркала», а при окислении образует веще­ство состава С₈Н₆О₄. При нитровании исследуемого соединения образуется лишь один изомер.