174 Гл. VI. Альдегиды и кетоны
4. Альдегиды и кетоны способны присоединять магнийорганические соединения. Так, при прибавлении уксусного альдегида к эфирному раствору магнийиодметила выделяется объемистый
осадок продукта |
присоединения: |
СН,, -СН -СН* |
|
СН, |
-СН |
сн а |
|
|
II |
I |
АMgJ |
|
О |
MgJ |
|
Как видно из уравнения, радикал магнийорганического соеди нения присоединяется к атому углерода, а остальная часть мо лекулы — к атому кислорода. Реакция ведется в растворе тща тельно обезвоженного («абсолютного») эфира в приборе с обрат ным холодильником. Полученный продукт присоединения пред
ставляет собой |
алкоголят. |
|
При разложении его водным раствором кислоты получается |
||
изопропиловый спирт: |
|
|
СН3ч |
......................... |
СН3ч |
\ с н —О—:MgJ + Н—о:—II -■>- |
>СН—ОН + MgJ(OH) |
|
С Н / |
!......................... : |
С Н / |
Эта реакция позволяет, исходя из альдегида, получить вто ричный спирт с большим числом атомов углерода в молекуле.
Если взять муравьиный альдегид, то в результате реакции образуется первичный спирт:
СН3—СН2—Mg—Вг СНs— СН„—СН2—О—MgBr
Mg—Br - f Н—О
-* - СН3—СН2—СН2—ОН + MgBr(OH)
пропиловый спирт
В общем виде реакцию для альдегидов можно написать сле дующим образом (R — радикал или, для муравьиного альде гида, водород):
.О |
R4 |
R—C<f - f R'—Mg—j |
>CH—O—MgJ |
|
R '/ |
R\ > C H -0 —MgJ 4- H—О—H -*■ R\ >CH -OH 4- MgJ(OH)
R '/ |
R'Z |
Совершенно аналогично идут реакции с кетонами:
R '-C -O M gJ
R " /
80. Реакции присоединения |
1 7 5 |
При разложении продуктов присоединения водой получаются третичные спирты:
R'—с - о —;мёл Т |
н —о |—II |
R'—С—ОН + MgJ(OH) |
|
R " / |
:......................... |
: |
R " / |
Таким образом, с помощью магнийорганических соединений можно получить первичные, вторичные и третичные спирты с большим числом атомов углерода в молекуле, чем у исходных
а л ь д е г и д о в и к е т о н о в :
муравьиный |
другие |
|
альдегид |
альдегиды |
|
н - с / * |
/О |
|
R - C / |
||
х н |
\ н |
|
j R M g J |
! R 'M g J |
|
1 |
1 |
|
R—СН,—ОН |
R\ >СН-ОН |
|
первичный |
||
гм / |
||
спирт |
К ' |
|
|
вторичные |
|
|
спирты |
кетоцы
о II л 04 “
! R " M g J
Ч
R '— С— ОН
R " /
третичные
спирты
Реакция получения спиртов при помощи металлорганических соединений была открыта А. М. Зайцевым*. Он вместе с сотруд никами в 1874 г. и последующих годах синтезировал при помощи цинкорганических соединений значительное число различных спиртов.
* Александр Михайлович Зайцев (1841— 1910)—один из ближайших уче ников А. М. Бутлерова—родился, учился и работал в Казани. С 1871 г. до конца своей жизни Александр Михайлович руководил кафедрой органической химии Казанского университета.
Основным направлением работ А. М. Зайцева и его школы было развитие научных идей А. М. Бутлерова и экспериментальное подтверждение теории химического строения.
Зайцев открыл путь превращения хлорангидридов кислот в соответствую щие спирты и получил нормальный бутиловый спирт—четвертый и последний изомер бутанолов.
Большое значение имеют работы А. М. Зайцева по изучению отщепления галоидоводородов от галоидных алкилов с образованием олефинов.
Продолжая начатые А. М. Бутлеровым синтезы с применением цинкорга нических соединений, А. М. Зайцев нашел простой и доступный метод получе ния вторичных и третичных предельных и непредельных спиртов взаимодей ствием йодистых алкилов цинка и альдегидов или кетонов.
А. М. Зайцев создал большую школу талантливых учеников, многие из которых впоследствии руководили кафедрами химии русских универси тетов.
176 Гл. VI. Альдегиды и кетоны
В настоящее время спирты получают обычно с помощью магнийорганических соединений.
5. Альдегиды и кетоны присоединяют синильную кислоту с об разованием оксинитрилов:
R— СН CN R— СН— CN
Оксинитрилы могут быть легко превращены в оксикислоты (см. стр. 252 сл.) и аминокислоты (см. стр. 334 сл.).
6. Альдегиды весьма легко полимеризуются, т. е. молекулы одного и того же альдегида соединяются друг с другом с образо ванием более крупных молекул. В результате полимеризации мо
гут получаться: 1) |
вещества, молекулы которых можно .расщепить |
|||||||
на молекулы исходного альдегида, |
и 2) |
|
вещества, |
не способные |
||||
к такому расщеплению |
(см. стр. 181—183). Кетоны менее способ |
|||||||
ны к полимеризации. Полимеризуются они только по второму типу. |
||||||||
81. |
Реакции |
замещения. Из |
реакций замещения опишем те, |
|||||
в результате которых происходит замещение атома кислорода |
||||||||
карбонильной группы. |
|
|
|
|
|
|
||
1. С гидроксиламином МН2—ОН альдегиды и кетоны дают |
||||||||
оксимы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J O |
Hk |
>N—ОТ I |
Cl I3 —CH=NOH + H20 |
||||
|
X Hi |
HK |
||||||
|
|
|
ОКСИМ |
|
||||
|
|
|
|
|
уксусного альдегида |
|
||
|
CH3 4 |
: |
IT;,ч |
СН |
>C=N0H + |
H„0 |
||
|
\ C = ; 0 + |
j >N—OH |
|
|||||
|
С Н / |
; |
Hi |
/ |
ГН / |
оксим |
|
|
|
|
_,r ^ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ацетона |
|
2. |
При действии на альдегиды и кетоны гидразина NH2—NH2 |
|||||||
получаются гидразоны: |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Н: |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ н| |
•N— NH , |
R— C H = N — NHj; + |
Н.20 |
|||
|
|
|
|
гидразон альдегида |
|
|||
|
|
|
|
N—NH |
R |
|
|
|
|
, / с“ |
|
|
\ , C = N — NTI, + |
11,0 |
|||
|
|
|
|
R' |
|
гидразон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
i етона |
|
Гидразоны под действием твердых едких щелочей или алкаголятов разлагаются с выделением свободного азота и образо ванием углеводородов (реакция Кижнера):
К |
К |
> C H 2 + N2 |
\ c = N — NH2 — |
|
|
R ' / |
R' / |
|
81. |
Реакции замещения |
177 |
|
Таким образом из альдегидов или кетонов можно получить |
|||
углеводороды: |
R4 |
R |
|
R4 |
|
||
> ° - |
: > N—NH, |
:>CH, |
|
R |
|
|
|
альдегид |
гидразон |
углеводород |
|
или кетон |
|
|
|
Эта реакция была открыта в 1910 г Н. М. Кижнером, который производил разложение гидразонов, нагревая их в колбе с не большим количеством едкого кали (значительно лучше реакция протекает в присутствии кусочков платинированной глины). Пол тора года спустя после опубликования первых работ Кижнера об открытой им реакции немецкий ученый Вольф вновь описал эту же реакцию. Отличие в методике у Вольфа заключается лишь в том, что реакция разложения гидразонов ведется в запаян ных трубках.
3. Альдегиды, взаимодействуя с фенилгидразином*, обра зуют фенилгидразоны:
РНч
R -C < f + |
>N—NH—Q] |
R—CH=N—NH—CeH5+ H,0 |
|
|
фенилгидразон |
CH, |
H \ |
|
3 4 U |
C=N —NH—C6H6 Н20 |
|
> C = : 0 + |
:>>N—NH—CfiHr |
|
CH* |
HK |
фенилгидразон |
' / |
||
|
|
ацетона |
При действии на фенилгидразоны растворов кислот происхо дит обратная реакция, и они, присоединяя воду, расщепляются на фенилгидразин и альдегид или кетон:
R—C =N —NH—CGHS И20 |
R -C < f + CflH5—NH—NH, |
|
I |
' |
XH |
II |
|
|
Аналогично гидролизуются и оксимы.
Оксимы и фенилгидразоны большей частью являются кристал лическими веществами с характерными температурами плавле ния. Реакцией их образования пользуются для обнаружения то го или другого альдегида или кетона, или для того, чтобы выде лить альдегиды и кетоны из смеси с веществами других классов.
4. При действии пятихлористого фосфора атом кислорода в молекуле альдегида или кетона замещается двумя атомами хлора:
/О
СН„—O f + РС15 СН3-СНС15+ РОС13
ХН
*Фенилгидразин является производным гидразина NH2—NH2, один из
атомов водорода которого замещен на радикал фенил СбНб. Фенилгидразин плавится при 20°. Он почти нерастворим в воде, но с соляной кислотой обра зует растворимые соли.
12—1779
178 |
Гл. VI. Альдегиды и кетоны |
Таким образом получаются галоидпроизводные углеводородов с двумя атомами галоида при одном атоме углерода. Дигалоидные производные углеводородов, реагируя с водой, способны опять давать исходные альдегиды или кетоны:
СН3СНС12+ Н ,0
5. Со спиртами альдегиды образуют ацетали по следующей схеме:
О |
Н —0 - С 2Н5 |
/ |
0 |
- с 2н5 |
|
сн3—сн |
|
н2о |
|||
сн3- с / |
|
-О -С ,II, |
|
||
Ч'Н'Г :п |
ч 0 |
- с 2н, |
|||
|
|
|
|||
диэтилацеталь уксусного альдегида
Для получения ацеталей нагревают смесь спирта и альдегида с безводной сернокислой медью или же кипятят альдегид со спир товым раствором хлористого водорода.
Ацетали можно рассматривать как простые эфиры гидратов альдегидов.
Ацетали — бесцветные жидкости с приятным запахом, вод ными растворами кислот они быстро расщепляются на альдегид и спирт. Известны аналогичные соединения кетонов, но они по лучаются другим путем.
82. |
Окисление альдегидов и |
кетонов. А л ь д е г и д ы легко |
окисляются. |
Они могут окисляться |
даже кислородом воздуха |
и такими слабыми окислителями, как аммиачный раствор окиси серебра.
Реакцию альдегидов с аммиачным раствором окиси серебра называют «реакцией на серебряное зеркало». Ее используют для обнаружения альдегидов.
Реакцию выполняют обычно так. В тщательно вымытую про бирку вливают 1—2 мл 5%-ного раствора азотнокислого серебра* осторожно прикапывают слабый раствор аммиака до растворе ния первоначально образующегося осадка и вносят каплю аль дегида. Перемешав содержимое, опускают пробирку в горячую (60—70°) воду и оставляют на несколько минут. Восстановлен ное металлическое серебро выделяется частично в виде черного осадка, а частично осаждается на стенках пробирки в виде бле стящего зеркала.
Происходящие при этом реакции можно выразить следующи ми уравнениями:
n h 4o h n h 3
AgN0 3 ----------- ► AgOII------->- [Ag(NH3)2]OH
yO
[Ag(NH3)2]OH + R -C <f -*- R—COONH4 + NH4OH 4- Ag