Альдегиды и кетоны



жүктеу 160.25 Kb.
Дата12.06.2016
өлшемі160.25 Kb.
Тема: Альдегиды и кетоны

Цели урока: Рассмотреть гомологические ряды, виды изомерии и номенклатуру альдегидов и кетонов. Разобрать строение карбоксильной группы и на этой основе подчеркнуть осо­бенное для альдегидов в сравнении с кетонами. Познако­мить учащихся с физическими свойствами представителей этих классов соединений и их значением в живой природе и повседневной жизни человека. На основании строения альдегидов и кетонов спрогнозировать их химические свойства, которые затем рассмотреть в сравнении для обоих классов этих соединений.

Оборудование и реактивы: демонстрационные образцы: глюкоза, ванилин, формалин, ацетон, любое чистящее или моющее средство (порошок или жидкость) с лимонной отдушкой; модели молекул Стюарта—Бриглеба, плакат с формулами ванилина, цитраля, феромонов (для профильных классов), йод кристаллический, иодид калия, ацетон, растворы аммиака, нитрата серебра, сульфата меди (II), гидроксида натрия, глюкозы, растворитель, спиртовка, пробирки.

Ход урока

  1. Организационный момент. Объявление темы. слайд 2

  2. Проверка домашнего задания слайд 3

Контрольные вопросы:

  1. Сформулируйте определение фенолов.

  2. Опишите физические свойства фенола. Какова растворимость фенола в холодной и горячей воде?

  1. Как по строению отличаются фенолы от ароматических спиртов?

  2. Что общего в химических свойствах спиртов и фенолов?

  3. Чем отличаются химические свойства фенола от свойств спиртов?

  4. Какие типы химических реакций характерны для фенола?

  5. Составьте уравнения реакций:

а) замещения атома водорода в гидроксильной группе

б) замещения атомов водорода в бензольном кольце

в) присоединения

Назовите полученные соединения.



  1. Какие качественные реакции на фенол вам известны?

  2. Назовите основные области применения фенола.

II. Изучение нового материала.

1. Вступительное слово учителя. Как уксусный альдегид двух химиков поссорил слайд 4

В конце XVIII в. химики интенсивно изу­чали свойства известных органических соединений. В 1782 г. К. Шееле, окисляя этиловый спирт оксидом марганца (IV) в сер­ной кислоте, заметил, что помимо основного продукта — уксус­ной кислоты — образовалось еще какое-то резко пахнущее соеди­нение, выделить которое не удалось. В последующие годы новый «кислородный эфир» упоминался в работах А. Фуркруа, Л. Воклена. В 1821 г. Иоганн Вольфганг Дёберейнер окислял этиловый спирт в присутствии платинового катализатора и полу­чил некоторое количество смеси исходного спирта с продуктами его окисления. Многие химики, в том числе и Ю. Либих, сомневались, что в этой смеси содержится неизвестное вещество.

Дёберейнер отправил полученный им образец Ю. Либиху, из которого тот в 1835 г. выделил чистое вещество, содержащее на два атома водорода меньше, чем этанол. Ученый установил его состав (С2Н4О) и объявил, что получил новое вещество, названное Alkohol dehydrogenatus — безводородный алкоголь или сокра­щенно альдегид. В ответ на претензии И. В. Дёберейнера на при­оритет открытия Ю. Либих в характерной ему едкой манере за­метил, что тот имеет столько же оснований претендовать на от­крытие альдегида, сколько ньютоновское яблоко — на открытие закона всемирного тяготения.


  1. Поскольку первый из известных альдегидов содержал два атома углерода, начались попытки получения первого пред­ставителя гомологического ряда. Они были неудачными вплоть до 1868 г., когда немецкий химик-органик Август Вильгельм Гофман, пропуская пары метилового спирта над раскаленной платиновой спиралью, получил газообразное ве­щество состава СН2О.

  2. 2. Строение альдегидов. Номенклатура и изомерия альдегидов и кетонов. слайд 5

а) Сообщение учащегося по заранее подготовленному материалу с использованием слайда.
Альдегиды и кетоны относят к классу карбонильных соедине­ний. Молекулы этих веществ содержат реакционно-способную поляризованную карбонильную группу:


Общая формула для альдегидов и кетонов – СnH2nO

«Отличительными» суффиксами в названиях альдегидов и кетонов служат соответственно –аль и –он.

Альдегидная группа может располагаться только на конце молекулы. Нумерация самой длинной цепи в альдегидах начинается с углерода альдегидной группы, а её положение (цифра 1) как само собой разумеющееся в названии не указывается.

В кетонах же карбонильная группа может находиться и в середине углеродной цепи, поэтому в названии после суффикса – он через дефис указывается её положение. Нумеруют самую длинную цепь в кетонах с того конца, к которому ближе карбонильная группа.

Если, помимо карбонильной группы, соединение содержит двойную или тройную связь, то цифру, показывающую её положение в цепи, удобно ставить до основы названия.


  1. б) отработка навыков номенклатуры альдегидов и кетонов по слайду.

слайд 6

  1. 2 в) Занимательный материал и номенклатура альдегидов и кетонов.

слайд 7

Насекомые общаются между собой, выделяя ничтожные количества органических соединений, имеющих сравни­тельно небольшие молекулы. Такие вещества называются фе­ромонами. Феромоны делят на половые, возбуждающие, успо­каивающие, сбора, тревоги и другие. Чувствительность насе­комых к феромонам просто поразительна: самец ночной бабочки большой павлиний глаз чувствует половой феромон самки на расстоянии до 10 км! Синтетические феромоны ис­пользуются для борьбы с вредными насекомыми путем зама­нивания их в ловушки, дезориентации в период спаривания, отпугивания.

Муравьи для подачи сигнала тревоги выделяют два феро­мона. Формулы этих феромонов вы сейчас видите на экране. Дайте названия этим веществам.


  1. Гомологический ряд альдегидов и кетонов. слайд 8

Подведя итоги всему услышанному и увиденному рассмотрим гомологические ряды альдегидов и кетонов и ещё раз дадим названия рассмотренным веществам.

  1. Физические свойства альдегидов и кетонов. слайд 9

Характеризуя агрегатное состояние и растворимость в воде низших представителей гомологических рядов альдегидов и ке­тонов, учитель может упомянуть о том, что карбонильная груп­па также может участвовать в образовании межмолекулярных водородных связей с молекулами воды, но прочность этих связей значительно меньше, чем для спиртов. Поэтому карбонильные соединения имеют меньшие температуры кипения и плавления, чем спирты с соответствующей молекулярной массой:

Отличительной чертой многих альдегидов и кетонов явля­ется их запах. Для низших представителей гомологических рядов он резкий и часто неприятный. Высшие альдегиды и кетоны, особенно непредельные или ароматические, входят в состав эфирных масел и содержатся во многих цветах, фруктах, плодах, душистых и пряных растениях. Получается, что мы сталкиваемся с альдегидами и кетонами практически еже­дневно!



Демонстрация пищевого ванилина и какое-либо сред­ства бытовой химии с лимонной отдушкой. Ванилин — это аро­матический альдегид, получаемый синтетически, а запах лимо­на чистящему средству придает синтетический цитраль, по хи­мической структуре являющийся диеновым альдегидом:

Обоняние в мире животных играет часто большую роль, чем зрение или слух. Например, муравьи по запаху могут опреде­лить не только форму предмета, но и его твердость. Для многих видов запах — это основная сигнальная система. Человек среди земных «нюхачей» занимает одно из последних мест. Мы часто в прямом и переносном смысле употребляем фразу «нюх как у собаки». Она не лишена основания: собака улавливает запахи в концентрации, недоступной не только обонянию человека, но и современным приборам. Она, например, может уловить запах масляной кислоты, если в 1 см3 воздуха содержится всего 9000 молекул этого вещества.

Рассчитайте пожалуйста, сколько это составляет по количеству вещества и чему равна масса кислоты.


  1. 5. Химические свойства альдегидов и кетонов.

Сообщение учащегося по заранее подготовленному материалу с использованием слайда слайды 10,11

Общие реакции для альдегидов и кетонов — реакции присо­единения по карбонильной группе. При этом альдегиды вступа­ют в вышеназванные реакции более активно, чем кетоны.

При гидрировании из альдегидов можно получить первичные спирты, а из кетонов — вторичные.

Реакции присоединения.

1. Гидрирование. Присоединение водорода по кратной связи С = О происходит при нагревании в присутствии катализаторов гидрирования (никель, платина, палладий):

R – CHO + H2 R – CH2 – OH

R – CH – R1 + H2 R – CHOH – R1

В результате образуются спирты соответствующего стро­ения. Это реакция, обратная получению карбонильных соеди­нений из спиртов.



2. Присоединение циановодорода. Альдегиды и кетоны присо­единяют по карбонильной группе полярную молекулу синиль­ной кислоты (циановодород). Присоединение идет в соответст­вии с распределением электронной плотности в реагентах:
+ H – C ≡ N → CH3 – CH – C ≡ N

CH3

Образующийся продукт реакции относится к классу циан-гидринов (нитрил оксикислоты) и содержит на один атом уг­лерода больше, чем исходный альдегид. Такая реакция при­меняется для наращивания углеродной цепи в органических молекулах.

Наряду с общими реакциями для альдегидов и кетонов есть и принципиальные отличия в их химическом поведении:



Присоединение гидросульфита натрия. Альдегиды в отли­чие от кетонов способны присоединять молекулу гидросуль­фита натрия. Эта важная реакция позволяет не только обна­ружить альдегиды, но и выделить их из смеси с другими ве­ществами. Образующиеся сульфопроизводные выпадают в осадок и очень легко разлагаются кислотами с образованием исходного альдегида:



+ NaHSO3 → CH3 – CH – SO3Na ↓

OH

Aльдеги­ды легко окисляются до соответствующих карбоновых кислот. Кетоны можно окислить лишь в жестких условиях (нагревание с азотной или хромовой кислотами). При этом об­разуется смесь низкомолекулярных карбоновых кислот и реак­ция сопровождается деструкцией углеродного скелета



O O

R – C R – C

H OH
Реакции окисления.
1. Как уже говорилось, альдегиды в отличие от кетонов легко окисляются. Эти реакции используются как в целях органи­ческого синтеза, так и для качественного обнаружения альде­гидов.


  1. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АЛЬДЕГИДЫ слайд 12

Альдегидную группу в органических соединениях можно об­наружить с помощью таких реакций, как взаимодействие со свежеосажденным гидроксидом меди(II) при нагревании,

O O

R – C R – C

H OH

С аммиачным раствором оксида сереб­ра {реакция серебряного зеркала).


O O

R – C R – C



H OH

Эти реакции позволяют отли­чить альдегиды от кетонов.

При взаимодействии альдегида с гидроксидом меди (II) на­блюдается образование кирпично-красного осадка оксида меди(I), а в реакции серебряного зеркала на стенках пробирки или колбы, в которой проводится эксперимент, образуется налет металлического серебра.

Впервые эта реакция была предложена немецким химиком Ю. Либихом.



2. Демонстрационный эксперимент. В результате окисления альдеги­дов образуется новый класс веществ, называемый карбоновыми кислотами. В качестве окислителя можно использовать и кислород воздуха, и неорганические соли (перманганат калия) и даже такие специфические слабые окислители, как аммиачный раствор оксида серебра или гидроксид меди (II).

1. Для проведения реакции «серебряного зеркала» потребуется чисто вымытая пробирка. В нее наливают 2—3 мл 1 %-ного раствора нитрата серебра и небольшими порциями добавляют 10% -ный раствор аммиака до полного растворения образующегося вначале серого осадка оксида серебра. К полученному раствору комплексного соединения приливают 1—2 мл раствора альдегида (можно использовать 2% -ный раствор глюкозы) Следующий этап — самый ответственный. Для по­лучения ровного зеркального налета пробирку следует дер­жать вертикально и вращать вокруг пламени горелки, нагре­вая не дно, а стенки. Избегать закипания жидкости!

2. Второй демонстрационный эксперимент проводится так. В пробирке получают осадок гидроксида меди (II), добавляя к раствору сульфата меди (II) немного гидроксида натрия. В ту же пробирку приливают 3—4 мл раствора альдегида ( глюко­зы) и нагревают. Смесь приобретает сначала бурый оттенок, а затем отчетливо виден кирпично-красный мелкокристаллический осадок оксида меди (I).


  1. 3. Рассказ учащегося об учёном. слайд 14

Юстус ЛИБИХ. (1803 - 1873)
Выдающийся немецкий химик. Изучал химиюв Боннском, затем в Эрлангенском университетах (1819 – 1822). Не окончив университета, переехал в Париж, где работал у Тенара и Гей- Люссака (1822—24].

В 1824—52 профессор университета в Гисене.

С 1830 — иностранный член-корреспондент Петер­бургской академии наук.

С 1852 - профессор универ­ситета в Мюнхене, с 1860— президент Баварской ака­демии наук.

Либих коренным образом изменил существовавшую систему обучения химии, введя в Гисенском университете прак­тические занятии для студентов. Для этой цели он в 1825 году организовал лабораторию, которая явилась родоначальницей научно-учебных химических лабораторий Германии. В ней учились и работали многие известные химики, в том числе Гофман, Кекуле, Вюрц, из русских – Воскресенский, Зинин и другие.

Основные исследования Либиха относятся к области органической химии.

В 1823 он нашёл, что гремучекислое серебро, отличающееся по свойствам о циановокислого серебра, полученного в 1822году немецким химиком Вёлером, имеет с ним один и тот же состав. Это было первым примером изомерии.

Либих провёл исследование мочевой кислоты и её производных (совместно с Велером, 1838), изучил процесс образования серебряного зеркала при действии виноградного сахара па растворы солеи серебра впервые получил хлороформ (1831) и уксусный альдегид, выделил гиппуровую и молочную кислоты и другие соединения, усовершенствовал методику определения в органических соедивения углерода и водорода и, пользуясь этим методом, сохранившемся в основном до настоящего времени, установил точный состав органических соединений.



4. Реакции конденсации.

Изучением свойств альдегидов занимался выдающийся русский химик и композитор, автор знаменитой «Богатырской симфонии» и всемирно известной оперы «Князь Игорь» Александр Порфирьевич Бородин. В 1872 г. он обнаружил, что при действии металлического натрия на альдегиды образуются не только продукты их диспропорционирования (спирт и карбоновая кислота), но также вещества с удвоенной : по сравнению с альдегидом молекулярной массой. Детальное исследование необычного продукта привело ученого к выводу, что вещество содержит одновременно и альдегидную, и гидроксильную группы, т. е. является алъдегидоспиртом (альдолем). слайд 13

По химическому строению альдоль представлял собой продукт присоединения одной молекулы альдегида к дру­гой:

Открытая А. П. Бородиным реакция получила название альдольной конденсации. Она протекает в щелочной среде и широко используется в промышленности для получения син­кретического каучука, смол, лаков и душистых веществ.



  1. Рассказ учащегося о А.П. Бородине. слайд 15

Бородин Александр Порфирьевич

12.09.1883 – 27.02. 1887.

Внебрачный сын князя Гедианова, фамилию свою получил от камердинера князя Порфирия Бородина. Высшее образование получил в Меди­ко-хирургической академии (1850—1856), которую окончил с отличием. Первые научные исследования проводил в ла­боратории Н.Н. Зинина.

После окончания академии Бородин поступил в качестве врача во 2-й Военно-сухопут­ный госпиталь. В 1858 г. он защитил диссертацию на сте­пень доктора медицины. В том же году ученый вернулся в Ме­дико-хирургическую академию на кафедру химии к Зинину. Исследовательскую работу Бо­родин начал с изучения Солигаличских минеральных вод. Спустя несколько лет по его рекомендации там была от­крыта бальнеологическая ле­чебница, существующая до сих пор. В 1859 г. Бородин начал преподавать в академии хи­мию. В том же году был ко­мандирован для усовершен­ствования образования в Гей-дельберг (Германия) в лабо­раторию к Р. Эрленмейеру. Кроме того, он посетил неко­торые лаборатории во Фран­ции.

В 1862 г., по возвращении в Россию, Бородин был из­бран адъюнкт-профессором Медико-хирургической акаде­мии и одновременно начал преподавать в Лесной акаде­мии.

В 1864 г. Бородин был из­бран ординарным профессо­ром. В период с 1872 по 1887 г. преподавал на Женских меди­цинских курсах. Одновремен­но вел большую исследова­тельскую работу, изучая кон­денсацию альдегидов. В 1877 г. за заслуги Бородин был избран академиком Медико-хирурги­ческой академии.

Основные научные достижения

1852 — Вышла в свет мо­нография "Солигаличские солено-минеральные воды".

1861 - Синтезировал пер­вое фторорганическое соеди­нение — фтористый бензоил.

1861 — Предложил способ получения алкилгалогенидов, действуя галогенами на соли жирных кислот. Реакция по­лучила название реакции Бо­родина:

1872 — Одновременно с Ш. Вюрцем и независимо от него осуществил реакцию аль-дольной концентрации. (Альдоль — это альдегидоспирт, ко­торый образуется из двух мо­лекул альдегида под влияни­ем катализатора:

1876 — Создал прибор для определения азота в продук­тах обмена человеческого ор­ганизма и с его помощью раз­работал метод определения этого элемента, которым поль­зуются до сих пор ("способ Бородина").

Одновременно с научной деятельность Бородин много сил и времени отдавал му­зыке. Первое серьезное сочи­нение — концерт для флейты с оркестром — он написал в 14 лет. Во время учебы в акаде­мии создал ряд произведений, внесших заметный вклад в русскую музыкальную культу­ру: фортепианное скерцо, ро­манс и трио для двух скрипок и виолончели. Музыкальные занятия Бородина вызывали неудовольствие у его учите­ля — Н.Н. Зинина, который считал, что не должно "гнать­ся за двумя зайцами". Но Бо­родин считал химию своим ос­новным занятием, а увлечение музыкой — отдыхом.

1862 г. он познакомился с М.А. Балакиревым и вошел в его музыкальный кружок, который позже, в 1867 г., по­лучил название "Могучая куч­ка". С этого времени Бородин начинает серьезно относиться к композиторской деятельнос­ти. К 1867 г. относится сочи­нение Бородиным Первой симфонии. К концу 1860-х гг. им был написан цикл роман­сов на собственные тексты, начата работа над Второй (Бо­гатырской) симфонией и опе­рой "Князь Игорь".

Умер Бородин в 1887 г. Опера, сочинением которой он занимался около 18 лет, не была окончена. НА. Римский-Корсаков и А. К. Глазунов за­кончили ее оркестровку и до­писали некоторые фрагменты. В 1890 г. опера "Князь Игорь" была поставлена на сцене Мариинского театра.


  1. Подведение итогов по рассмотренному материалу. слайд 16

В начале работа по ОК а затем совместная работа по слайду.




  1. Отдельные представители и их применение.


СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ ФОРМАЛЬДЕГИДА слайд 17

Сообщение учащегося по заранее подготовленному материалу с использованием слайда


Характерные реакции для альдегидов и кетонов — присоеди­нение по реакционно-способной карбонильной группе

Чем больше поляризована эта группа, тем легче идут реакции при­соединения.

Для формальдегида такая тенденция проявляется особенно ярко, так как карбонильная группа в молекуле формальдегида поляризована в наибольшей степени по сравнению с другими членами гомологического ряда альдегидов.

Являясь альдегидом, формальдегид может восстанавливаться до соответствующего спирта (метилового) и окисляться до соот­ветствующей кислоты (муравьиной).

В таблице представлены основные направления органических синтезов на основе формальдегида: получение полимерных ма­териалов (карбамидные и фенолформальдегидные смолы); обра­зование продуктов конденсации формальдегида (триоксан, параформ); синтез взрывчатых веществ (гексоген), лекарственных препаратов (уротропин), первичных спиртов.

Мы упоминули очень интересное соединение — уротропин. Впервые оно было..получено А. М. Бутлеровым в 50-х гг. XIX в. при действии на формальдегид аммиаком. Молекулярная формула вещества (СН2)6N4 определила его хи­мическое название — гексаметилентетрамин. Структура ве­щества



При нагревании в присутствии кислот уротропин вновь разлагается на аммиак и формальдегид. Это его свойство по­зволяет использовать уротропин в медицине в качестве анти­септического средства. В организме человека он медленно гидролизуется, выделяющийся формальдегид уничтожает болез­нетворные микроорганизмы. На том же свойстве основано применение препарата кальцекс, представляющего собой комплекс уротропина с хлоридом кальция.

Большое количество формальдегида используется для про­изводства фенолоформальдегидных смол. Их смешивают с различными наполнителями и изготавливают пластмассы, на­зываемые фенопластами. При растворении фенолоформаль-дегидных смол в ацетоне или спирте получают лаки/

При взаимодействии формальдегида с карбамидом {мочеви­ной) (NН2)2СО получают карбамидную смолу, а из нее — амино-пласты. Из этой пластмассы изготавливают электротехнические изделия (выключатели, розетки), материалы для отделки мебели и интерьеров, древесностружечные плиты, искусственный мра­мор, тепло- и звукоизоляционные пористые материалы.

Большое количество формальдегида используется в орга­ническом синтезе для производства лекарственных веществ, красителей.

Широко применяется 40%-ный водный раствор формаль­дегида — формалин. Его использование связано со способно­стью свертывать белок. Так, например, в кожевенном произ­водстве в результате дубильного действия формалина кожа твердеет и не подвергается гниению. На том же свойстве осно­вано применение формалина для хранения биологических препаратов. Формалин используется для дезинфекции и про­травливания семян.




  1. Закрепление. слайд 18

Чтобы проверить как вы усвоили материал и ещё раз закрепить полученные знания я предлагаю вам разгадать кроссворд по теме «Альдегиды и кетоны».

Вопросы к кроссворду по теме «Альдегиды и кетоны».
1. Назовите вещество не по систематической номенклатуре:


2. Продукт окисления вторичных спиртов.

3. Функциональная группа в молекуле альдегида.


4. Органическое вещество, молекула которого содержит группу >С=О, связанную с атомом водорода и углеводородным радикалом.
5. Окраска одного из продуктов реакции окисления альдегидов гидроксидом меди (II).
6. Назовите вещество: СН3 – С – СН3

||

О O

7. С4Н9 - С

Н
8. СН3


9. Дайте другое название метаналю.
10. R – C – R

||

O


11. Продукт гидрирования этаналя.



  1. Подведение итогов.

  2. Домашнее задание. § 19. самостоятельно разобрать способы получения (ОК на доске). № 2,3, 4(задача), № 11*







©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет