Химические свойства карбонильных соединений

Карбонильная группа содержит полярную углерод-кислородную двойную связь, p-электроны которой смещены от атома углерода к более электроотрицательному атому кислорода:

Следовательно, атом кислорода является электроноизбыточным центром, а атом углерода – электронодефицитным. Поэтому для карбонильных соединений характерны реакции присоединения различных группировок по месту разрыва двойной связи.

1. Реакции нуклеофильного присоединения A_N. В качестве нуклеофилов могут выступать: H₂O, ROH, HCN, NaHSO₃, RMgI. Реакция с натрий-гидросульфитом является качественной на альдегиды и метилкетоны – выпадает прозрачный кристаллический осадок.

2. Реакции нуклеофильного замещения кислорода карбонильной группы на азот N-нуклеофилами S_N. В качестве N-нуклеофилов могут выступать NH₃ (аммиак), RNH₂ (амины), NH₂OH (гидроксиламин), NH₂NH₂ (гидразин), NH₂-NH-C₆H₅ (фенилгидразин).

 

3. Реакции конденсации – реакции присоединения или замещения атома кислорода карбонильной группы, приводящие к образованию новой углерод-углеродной связи. В реакции участвуют карбонильная компонента – субстрат, в роли которого может быть альдегид или кетон, и метиленовая компонента – реагент, в роли которого может быть С-Н кислота: альдегиды, кетоны, сложные эфиры, ангидриды кислот и нитросоединения. Если в реакции конденсации участвуют альдегиды или кетоны, то называют такую реакцию альдольно-кротоновой конденсацией.

4. Реакции окисления альдегидов протекают в мягких условиях с образованием карбоновых кислот. Реакции «серебряного зеркала» и окисление медь-гидроксидом являются качественными на альдегидную группу. Исключение составляют ароматические альдегиды, которые не окисляются Cu(OH)₂. Кетоны окисляются в более жестких условиях, реакции идут с разрывом углерод-углеродной связи.

5. Реакции восстановления альдегидов приводят к образованию первичных спиртов, кетонов – вторичных спиртов. В качестве восстановителей могут использоваться Н₂ / Ni; NaBH₄, LiAlH₄.

 

6. Реакции окисления-восстановления (диспропорционирования) - реакция Канниццаро, характерна для альдегидов, не содержащих при α -атоме углерода водородных атомов. Одна молекула альдегида восстанавливается в спирт за счет окисления второй молекулы в кислоту:

7. Реакции по углеводородному заместителю:

а) галоформная реакция ­– качественная реакция для метилкетонов и уксусного альдегида – выпадает желтый осадок иодоформа:

б) реакции по ароматическому циклу. Карбонильная группа относится к заместителям II рода (мета -ориентантам), т. е. замещение водорода бензольного цикла на электрофил происходит в мета- положении.