Реакционные центры в молекулах альдегидов и кетонов. Химические свойства альдегидов и кетонов: присоединение спиртов, тиолов, воды циановодородной кислоты, аминов, гидразинов и их производных.
Принципиальные структуры полисахаридных цепей важнейших гомосахаридов: крахмал (амилоза, амилопектин), гликоген, целлюлоза, декстраны, пектиновые вещества.
Реакционные центры альдегидов и кетонов
sp2-Гибридизованный атом углерода карбонильной группы образует три σ-связи, лежащие в одной плоскости, и π-связь с атомом кислорода за счет негибридизованной p-орбитали. Вследствие различия в электроотрицательности атомов углерода и кислорода π-связь между ними сильно поляризована (рис. 5.1). В результате на атоме углерода карбонильной группы возникает частичный положительный заряд δ+, а на атоме кислорода - частичный отрицательный заряд δ-. Поскольку атом углерода электронодефицитен, он представляет собой центр для нуклеофильной атаки.
Распределение электронной плотности в молекулах альдегидов и кетонов с учетом передачи электронного влияния электроно-
Рис. 5.1.Электронное строение карбонильной группы
дефицитного атома углерода карбонильной группы по σ-связям представлено на схеме 5.1.
Схема 5.1.Реакционные центры в молекуле альдегидов и кетонов
В молекулах альдегидов и кетонов присутствует несколько реакционных центров:
• электрофильный центр - атом углерода карбонильной группы - предопределяет возможность нуклеофильной атаки;
• основный центр - атом кислорода - обусловливает возможность атаки протоном;
• СН-кислотный центр, атом водорода которого обладает слабой протонной подвижностью и может, в частности, подвергаться атаке сильным основанием.
В целом альдегиды и кетоны обладают высокой реакционной способностью.
Присоединение спиртов.Спирты при взаимодействии с альдегидами легко образуют полуацетали. Полуацетали обычно не выделяют из-за их неустойчивости. При избытке спирта в кислой среде полуацетали превращаются в ацетали.
Присоединение тиолов
В кислой среде, он не в основной тиолы присоединются к карбоксильным соединениям с образованием дитиоацеталей
O SR’
R R’SH, H+ R H
H SR’
Присоединение воды.Присоединение воды к карбонильной группе - гидратация - обратимая реакция. Степень гидратации альдегида или кетона в водном растворе зависит от строения субстрата.
Продукт гидратации, как правило, в свободном виде выделить с помощью перегонки не удается, так как он разлагается на исходные компоненты. Формальдегид в водном растворе гидратирован более чем на 99,9%, ацетальдегид - приблизительно наполовину, ацетон практически не гидратирован.
Формальдегид (муравьиный альдегид) обладает способностью свертывать белки. Его 40% водный раствор, называемыйформалином, применяется в медицине как дезинфицирующее средство и консервант анатомических препаратов.
Трихлороуксусный альдегид (хлораль) гидратирован полностью. Электроноакцепторная трихлорометильная группа настолько стабилизирует хлоральгидрат, что это кристаллическое вещество отщепляет воду только при перегонке в присутствии дегидратирующих веществ - серной кислоты и др.
