Слайд 1Лекция 8
Реакции нуклеофильного присоединения у sp2- гибридного атома
углерода биологически важных карбонильных соединений
Слайд 2План
8.1. Общая характеристика оксосоединений (карбонильных соединений)
8.2. Реакции нуклеофильного присоединения в
ряду альдегидов и кетонов
8.3. Реакции окисления и восстановления органических соединений
Слайд 38.1. Общая характеристика оксосоединений
К карбонильным соединениям относят соединения, содержащие карбонильную
группу:
альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты
Слайд 4Альдегиды
Кетоны
Карбоновые кислоты
Слайд 5
Классификация альдегидов
Предельные альдегиды
Метаналь, муравьиный альдегид, формальдегид
Этаналь, уксусный альдегид,
ацетальдегид
Слайд 6Пропаналь, пропионовый альдегид
Бутаналь, масляный альдегид
Пентаналь, валериановый альдегид
Слайд 7Непредельные альдегиды
Пропеналь, акролеин
Бутен-2-аль, кротоновый альдегид
Слайд 8Ароматические альдегиды
Бензойный альдегид
n-толуиловый альдегид
Слайд 9Фенилуксусный альдегид
n-толилуксусный альдегид
Слайд 10Алифатические кетоны
Пропанон, диметилкетон, ацетон
Бутанон, метилэтилкетон
Слайд 11Смешанные жирноароматические и ароматические кетоны
Смешанные жирноароматические и ароматические кетоны
Дифенилкетон
Метилфенил кетон,
ацетофенон
Слайд 12Реакционные центры в молекулах альдегидов и кетонов
Слайд 13Атом углерода карбонильной группы является электрофильным центром и представляет собой
удобный центр для атаки нуклеофилом
Слайд 14Легкость нуклеофильной атаки зависит:
от величины эффективного положительного заряда на карбонильном
атоме углерода
от пространственной доступности атома углерода в карбонильной группе
от кислотно-основных свойств среды
Слайд 15Уменьшение эффективности положительного заряда
Уменьшение склонности к реакциям АN
Слайд 16Увеличение пространственной затрудненности
Легче вступают в реакции АN альдегиды, а из
них – формальдегид.
Слайд 17Схема механизма реакции нуклеофильного присоединения к карбонильным соединениям
Переходное состояние
Слайд 19Реакции АN в ряду альдегидов и кетонов
1) Реакция гидратации
Слайд 20Гидраты альдегидов и кетонов в свободном виде выделить, как правило,
не удается, т.к. равновесие этой реакции сдвинуто влево. Однако трихлоруксусный
альдегид можно прогидратировать
Слайд 21Хлораль гидрат используется в медицине в качестве успокаивающего, снотворного средства
Слайд 22Возможно образование стабильного гидрата – нингидрина, который используется для обнаружения
аминокислот, пептидов, белков в медико-биологических исследованиях
Слайд 24 2) Реакция ацетализации
(схема реакции)
Полуацеталь
Ацеталь
Слайд 27Механизм реакции ацетализации на примере образования ацеталей
Слайд 29Схема реакции гидролиза ацеталей
Н+
Слайд 32Если альдегидная и спиртовая группы находятся в одной молекуле, то
за счет внутримолекулярной реакции может образоваться циклический полуацеталь
Слайд 33Образование циклического полуацеталя
Эта реакция имеет большое значение в химии углеводов
Слайд 354) Реакции присоединения-отщепления
протекают в две стадии
Слайд 36 1 стадия – нуклеофильное присоединение по карбонильной группе
Слайд 40Аналогично взаимодействуют и производные аминов – гидроксиламин, гидразин, фенилгидразины и
т.д. Одной из качественных реакций на ацетон является образование оксима
ацетона
Слайд 41Схема реакции получения оксима ацетона
Слайд 44Большое значение в биологическом плане имеет реакция карбонильных соединений (альдегидов
и кетонов) с аммиаком, при этом образуются имины (основания Шиффа),
неустойчивые, легкогидролизующиеся соединения
Слайд 45Имины являются промежуточными продуктами в некоторых ферментативных реакциях, при синтезе
аминов из альдегидов и кетонов
Слайд 46Схема реакции взаимодействия карбонильных соединений с аммиаком in vivo
Слайд 47Взаимодействие аммиака с альдегидами может осложняться возможной циклизацией. Так, из
формальдегида А.М. Бутлеров впервые получил медицинский препарат – гексаметилентетраамин (уротропин),
широко применяется в качестве антисептического средства
Слайд 495) Реакция присоединения синильной кислоты (НСN)
Слайд 526) Реакция альдольной конденсации
Слайд 53Механизм реакции альдольной конденсации
Механизм реакции альдольной конденсации
Слайд 55Реакция альдольной конденсации часто сопровождается дальнейшим отщеплением молекулы воды с
образованием α,β-ненасыщенных карбонильных соединений (устойчивые сопряженные системы). Эта конденсация получила
название
кротоновой конденсации
Слайд 56Кротоновая конденсация
Кротоновый альдегид
Бутен-2 аль
Слайд 57Реакция альдольной конденсации возможна только для тех карбонильных соединений, в
молекулах которых имеется
α-СН-кислотный центр (подвижный атом водорода у α-углеродного атома).
Слайд 58В реакцию альдольной конденсации могут вступать также две молекулы различных
альдегидов, кетонов
Слайд 59Реакция альдольной конденсации пропионового альдегида
3-гидрокси-2-метилпентаналь
Слайд 60Механизм реакции альдольной конденсации
Слайд 63Реакция альдольной конденсации, а также обратная ей реакция - альдольное
расщепление в клетках растений и животных осуществляются при участии ферментов.
По типу альдольной конденсации в организме происходит взаимодействие α-кетокислот с ацетил КоА
Слайд 64
Реакция альдольной конденсации
in vivo
Слайд 65Образование лимонной кислоты in vivo
Слайд 67Альдольная конденсация протекает в клетках растений в процессе фотосинтеза при
взаимодействии фосфорилированного диоксиацетона и глицеринового альдегида. Результатом является образование гексозы,
а далее поликонденсацией – полисахаридов
Канниццаро-Тищенко (ОВР реакция диспропорци-онирования или реакция дисмутации). В результате этой
реакции одна молекула альдегида окисляется за счет восстановления другой
Слайд 69Бензальдегид
Бензиловый
спирт
Бензоат
калия
Слайд 73В реакцию Канниццаро-Тищенко вступают альдегиды, не имеющие водородного атома у
α-углеродного атома, т.е. ароматические альдегиды, формальдегид и альдегиды, имеющие в
α-положении четвертичный атом углерода типа
Слайд 74Общая формула альдегидов, вступающих в реакцию
Канниццаро-Тищенко