アルデヒドとケトン

はじめに

C=O結合を持つ有機化合物は、カルボニル基として知られています。 アルデヒドとケトン このグループのサブクラスです。 アルデヒドで 、カルボニル基は、2 つの酸素原子または 1 つの水素原子と 1 つの炭素含有基のいずれかに結合しています。 ケトンで 、カルボニル基は、同じまたは異なるアリールまたはアルキル基であり得る２つの炭素含有基に結合している。

アルデヒドとケトンの構造

アルデヒドとケトンの両方の C=O 結合 シグマ結合とパイ結合の両方で構成されています。分子軌道理論によると、炭素の Sp2 混成軌道の 1 つが酸素原子の p 軌道と重なり、C-O Sp2-p シグマ結合を形成します。ホルムアルデヒドの場合に見られるように、炭素原子の残りの 2 つの sp2 軌道は、1 番目の軌道または 2 つの H 原子と重なり合うことによって、追加のシグマ結合を形成します。

物理的特性

準備方法

アルデヒドの調製:

酸化剤:

CrO3、K2CR2O7などの酸化剤による第一級および第二級アルコールの酸化により、アルデヒドまたはケトンが得られます .

RC=OH → RHCOH

2. アルコールによる脱水から:

このアプローチは揮発性アルコールに適しており、業界で幅広い用途があります。このアプローチでは、アルコール蒸気が重金属触媒 (Ag または Cu) を通過します。 アルデヒドとケトン は、それぞれ第一級アルコールと第二級アルコールから生成されます。

3. 炭化水素から:

オゾン分解:

➢ アルケンの水和:

H2SO4 と HgSO4 の存在下でエチンに水を加えると、アセトアルデヒドが得られます。この反応は、ヒドロホウ素酸化メカニズムとして広く知られています。

RR'=R'' → RR'R''OH

4. 塩化アシル:

H2、Pd-BaSO4 と反応すると、塩化アシルは対応するアルデヒドに変換されます .この反応は、一般にローゼンムンド反応として知られています。

RC=OCl → RCHO

5. ニトリルとエステルから:

ニトリルとエステルは、塩酸などの試薬の存在下で、対応するイミン、塩化第一スズなどに還元されます。その後、加水分解によってアルデヒドに変換されます。

これは一般にスティーブンス反応として知られています。

RCN++HCl SnCl2→ RCH ≡NH → RCHO

ケトンの調製:

このプロセスでは、最初にグリニャール試薬と CdCl2 の反応によってジアルキルカドミウムが調製されます。次に、これを塩化アシルと反応させる。これにより、主要な生成物の 1 つとしてアルデヒドが得られます。

2. ニトリルから:

グリニャール試薬で処理するとニトリルエーテルになり、続いて加水分解され、主要な生成物としてケトンが得られます。

RC≡ N+ PMgX → RC=OP

3. ベンゼンまたは置換ベンゼンから:

無水 AlCl3 の存在下で酸塩化物と反応すると、ベンゼンとその置換体は対応するケトン基を生成します。この反応は、フリーデル クラフト反応とも呼ばれます。

さまざまな種類の化学反応

アルデヒドとケトンの両方 非常に類似したグループを持っているため、通常、非常に類似した化学的および物理的特性を示します。

• CN- などの求核剤は、カルボニル炭素を攻撃し、その結合対を利用して新しい炭素 - 求核剤のリンクを形成することができ、2 つの電子が最も電気陰性度の高い酸素原子に移動します。
• この結果、アルコキシドイオンが形成される。炭素混成は、sp2 から sp3 混成軌道状態にシフトします。

➢ グリニャール試薬との反応:

グリニャール試薬をアルデヒドと反応させると、主生成物として 2 級アルコールが得られます。

➢ 還元反応:

アルデヒドとケトン さまざまな還元剤を介して、還元剤の強度と制御された反応か制御されていない反応かに応じて、対応するアルコールまたは炭化水素に変換されます。

ヒドリド試薬は、アルデヒドとケトンの削減に最も効果的です .

LiAlH4 と NaBH4 は、4 x H- (水素化物イオン) を提供する還元剤です。

H-C-O-H を作るには、2 つの H 原子が C=O に挿入されます。

水素化物がアルデヒドのカルボニル基C=Oと結合すると、アルコールが形成されます またはケトン .

得られるアルコールの種類は、カルボニルの置換基によって決まります。

メタナール（ホルムアルデヒド）はメタノールに還元されます。

• 第一級アルコールは、アルデヒドを還元することによって形成されます （どちらも終了グループとして存在します）
• ケトン 削減されます。

酸性ワークアップでは、単純な酸塩基反応を使用して、中間金属アルコキシド塩を必要なアルコールに変換します。

➢ 酸化反応:

アルデヒドとケトン 対応する酸化剤と反応すると、通常、カルボン酸が得られます。 アルデヒド 硝酸、過マンガン酸カリウムなどによって容易に酸化されますが、ケトン

トーレン試薬:

Tollens テストの手順は次のとおりです。

ステップ 1:硝酸銀水溶液と水酸化ナトリウム水溶液をミキシング ボウルで混ぜ合わせます。

AgNO3+NaOH2AgOH→AgOH+NaHO3→Ag2O+H2O

ステップ 2:沈殿した酸化銀が完全に溶解するまで、アンモニア水を 1 滴ずつ加えます。

Ag2O+4NH3+H2O→2Ag(NH3)+2OH−

反応において、銀イオンは金属銀に還元される。これにより、試験管に明るい鏡のような銀色の外観が得られます。

フェーリング ソリューション テスト

フェーリングのソリューションとは?

溶液は、通常実験室で新しく作られるフェーリングのテストで使用されます。最初は、解は 2 つの独立した解、Fehling の A と Fehling の B の形式であり、そのようにラベル付けされています。

➢ フェーリングの A には硫酸銅 (II) 溶液が含まれています。

➢ フェーリングBは、酒石酸カリウムナトリウムと強アルカリを含む透明な液体です。酒石酸カリウムナトリウムはロッシェル塩としても知られています。

テスト中、ソリューション A と B はそれぞれ別々に作成され、保存されます。

手順

操作は次の方法で実行できます。

• 乾燥して洗浄した試験管に所定のサンプルを入れます。
• 蒸留水を別のチューブに入れておきます。
• 試験管の中身をフェーリングの溶液に追加します。
• チューブは水中に沈めておく必要があります。
• 観測を行い、発生する赤い降水を追跡します。

特に、赤褐色の沈殿物が形成された場合、結果は肯定的であり、そのような変化の証拠がない場合、結果は否定的です。

4. アルファ水素による反応:

➢ アルドール縮合:

アルドール (名前が示すように、アルデヒド + アルコール) 反応 — NaOH または KOH の存在下で、カルボニル基が別のカルボニル基と反応して、-ヒドロキシアルデヒドまたはケトンを生成します。

発生する反応の形式は次のとおりです。

R2 C=O +R2C=O → RC=C=OR

➢ カニッツァーロ反応：不均化反応の一種。 アルデヒドの 2 つの分子の反応を伴います またはケトン どのような種類のアルファ H 原子も持っていません。例:

2C6H5CHO + KOH → C6H5CH2OH + C6H5COOK

5. 求電子置換反応:

芳香族のアルデヒド そして ケトン スルホン化、ニトロ化、ハロゲン化などの置換反応を受けます。アルデヒド基はメタ指向性と電子求引性があるため、それらは不活性化基です。

RCHO → NO2-R-CHO

アルデヒドの用途

• ホルムアルデヒドは可燃性ガスです。ホルマリンは、水中の 40% 溶液から作られ、生物材料を保存するために使用されます。
• 防腐処理、なめし、接着剤や高分子材料の準備、植物の殺菌剤、殺虫剤、殺菌剤はすべてホルムアルデヒドを必要とします。写真や薬物検査にも使用されています。
• ホルムアルデヒドがフェノールと反応すると、ベークライトが形成され、プラスチック、コーティング、および接着剤に利用されます。
• アセトアルデヒドは、主に酢酸およびピリジン誘導体の製造に使用されます。
• 香水、化粧品、着色料にはすべてベンズアルデヒドが含まれています。アーモンドの風味を加えるために料理に使用されます。また、ハチ忌避剤でもあります。
  

ケトンの用途:

結論

C=O 結合を持つ有機化合物のクラスは、カルボニル化合物として知られています。両方のグループの構造には、パイ結合とシグマ結合があります。どちらも C=O 結合が存在するため、本質的に極性があります。化学的には、アルデヒド ケトンに比べて反応性が高い .どちらもアルコール（K2Cr2O7、CrO3 など）の酸化、アルコールの脱水、オゾン分解、ローゼンムンド反応などで合成できます。ほとんどの場合、求核付加、置換、還元反応などを示します。 H 原子はアルドール縮合を生成し、アルファ H 原子を持たない基はカニッツァーロ反応を生成します。