Реакции карбонильных соединений

Альдегиды и кетоны терпенового ряда претерпевают все характерные для данного класса органических соединений превращения. Двойная связь оксогруппы вследствие высокой электроотрицательности атома кислорода имеет полярный характер. При этом наиболее сильно смещено к атому кислорода подвижное электронное облако π-связи, благодаря чему атом углерода несет значительный положительный заряд и может атаковаться нуклеофильными агентами:

Реакции нуклеофильного присоединения (A_N) являются наиболее характерными в ряду карбонильных соединений.

Карбонильная группа легко протонируется кислотами:

Протонирование приводит к увеличению положительного заряда на атоме углерода, что способствует повышению скорости реакций с нуклеофилами. В качестве нуклеофилов выступают спирты, производные аммиака, гидросульфит натрия, а также СН-кислоты и другие реагенты, имеющие тенденцию образовывать связь с атомом углерода за счет свободной пары электронов.

В качестве СН-кислот могут выступать также сами альдегиды и кетоны, поскольку отрицательный индукционный эффект карбонильной группы обусловливает появление свойств СН-кислот у α-звена данного класса органических соединений. Таким образом, еще одним реакционным центром карбонильных соединений, кроме оксогруппы, является α-звено углеводородной цепи при наличии в нем атомов водорода. С участием α-звена протекают характерные для оксосоединений процессы конденсации.

Многие реакции присоединения по карбонильной группе, а также реакции конденсации имеют важное практическое значение и осуществляются в промышленных масштабах.

Реакции со спиртами

Присоединение спиртов к альдегидам приводит к полуацеталям и ацеталям. Образование полуацеталей происходит легко, при комнатной температуре. В качестве катализатора могут выступать даже следы кислот, присутствующих в реакционной смеси:

полуацеталь

Растворы альдегидов в этаноле, по сути, представляют собой равновесные смеси альдегидов, этанола и полуацеталей. Запах полуацеталей терпеновых альдегидов приятный, и их образование не является нежелательным в процессах приготовления и созревания парфюмерных жидкостей.

В присутствии сильных кислот полуацетали в результате дальнейшей реакции с новой молекулой спирта дают ацетали:

ацеталь

Реакция ацетализации обратима. Смещение равновесия вправо может быть достигнуто, как и в случае реакции этерификации, удалением образующейся воды. Обратная реакция протекает так же легко, как прямая – ацетали неустойчивы в кислой среде и быстро гидролизуются. Однако, в щелочной среде ацетали, в отличие от сложных эфиров, устойчивы, и их используют для защиты карбонильной группы в реакциях, которые проводят с участием оснований.

Образование кеталей протекает значительно труднее в связи с меньшей активностью карбонильной группы кетонов в реакциях нуклеофильного присоединения.

Многие ацетали и кетали являются душистыми веществами и находят применение в парфюмерных композициях и других искусственных душистых смесях. Следует отметить, что ацетали более устойчивы при хранении, чем соответствующие альдегиды.