Структура и номенклатура в альдегидах, кетонах и карбоновых кислотах

Альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты - это важные функциональные группы в органической химии, с которыми вы часто встретитесь на уровне старших классов школы. Эти соединения не только важны для понимания органических реакций, но и имеют множество применений в повседневной жизни. В этом уроке мы рассмотрим их структуры, как их называть, и различные примеры для укрепления вашего понимания. Давайте более внимательно посмотрим на каждый тип:

Альдегид

Общая формула для альдегида - это RCHO, где R - это любая алкильная или арильная группа, а CHO представляет альдегидную группу. В альдегидной группе атом углерода связан двойной связью с атомом кислорода (карбонильная группа C=O) и одинарной связью с атомом водорода.

      Hey,
    RCH
    

Структура альдегида акцентирует внимание на карбонильной группе на конце углеродной цепи, что отличает его от кетона.

Номенклатура альдегида

Для наименования альдегидов в номенклатуре IUPAC необходимо заменить окончание -е у соответствующего алкана на -аль. Вот некоторые примеры:

• Метаналь (HCHO) обычно известен как формальдегид.
• Этаналь (CH3CHO) известен как ацетальдегид.
• Пропиональдегид получается из пропана, называется пропаналь. Его формула CH3CH2CHO.

Для замещенных альдегидов цепь нумеруется начиная с углерода альдегидной группы.

Кетоны

Общая формула для кетона - это RCOR', где обе R и R' - это алкильные или арильные группы. В отличие от альдегидов, у кетонов карбонильная группа (C=O) расположена между двумя атомами углерода.

      Hey,
    Rcr'
    

Карбонильная группа всегда находится внутри углеродного скелета, что отличает кетоны от альдегидов, где карбонильная находится на крайнем конце.

Номенклатура кетонов

В системе номенклатуры IUPAC наименование кетонов включает замену -е на -он у соответствующего углеводорода. Цепь нумеруется так, чтобы карбонильная группа получила наименьший возможный номер:

• Пропанон, который имеет молекулярную формулу CH3COCH3, часто называют ацетоном.
• Бутанон, CH3COCH2CH3, другой пример, также известен как метилэтилкетон.

Если в кетоне присутствуют другие заместители, их положение должно быть указано с помощью номеров, основанных на положении карбонильного углерода.

Карбоновая кислота

Карбоновые кислоты характеризуются наличием карбоксильной группы COOH и имеют общую формулу RCOOH. Структура содержит карбонильную и гидроксильную группу, прикрепленные к одному и тому же атому углерода.

      Hey,
    RC-OH
    

Эта уникальная функциональная группа придает карбоновым кислотам их кислотные свойства, что можно увидеть в их способности отдавать ионы водорода (H⁺).

Номенклатура карбоновых кислот

В номенклатуре IUPAC карбоновые кислоты называются путем удаления -е из названия алкана и добавления -овая кислота:

• Метановая кислота, HCOOH, также известна как муравьиная кислота.
• Этановая кислота, CH3COOH, обычно называемая уксусной кислотой, широко используется в уксусе.

Карбоксильный углерод считается первым в цепочке, поэтому номерование не требуется, если цепочка остается неразветвленной. Для замещенных кислот нумерация начинается с карбоксильного углерода.

Обобщенный пример

Давайте закрепим наши знания с некоторыми визуальными примерами, демонстрирующими структуры соединений, а затем потренируемся называть эти соединения.

Примеры структур

Рассмотрите эти примеры, где вам предстоит идентифицировать тип соединения и предложить название IUPAC:

• Идентифицировать CH3CH2CH2CHO: Это альдегид, называется бутаналь.
• CH3COCH2CH2CH3 Идентифицировать: Это кетон, называется пентан-2-он.
• Идентифицировать CH3CH2COOH: Это карбоновая кислота, называется пропановая кислота.

Сравнительные аспекты

Важно понять разницу между альдегидами, кетонами и карбоновыми кислотами. Как альдегиды, так и кетоны содержат карбонильную группу, но их положениение изменяет их реактивность и свойства. Альдегиды могут быть более подвержены окислению, чем кетоны. В отличие от них, карбоновые кислоты могут образовывать водородные связи благодаря гидроксильной группе, что влияет на их точку кипения и растворимость.

Цель этого урока - предоставить всесторонний обзор, тем самым улучшая вашу способность определять, называть и понимать эти органические соединения. С постоянной практикой вы обнаружите, что эти компоненты легко распознаются и применяются в самых различных контекстах.

Комментарии