Часть II
   На главную I. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть III. КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Реакции присоединения по карбонильной группе

Присоединение большинства реагентов по двойной связи С=О происходит как ионная реакция по механизму нуклеофильного присоединения AN (от англ. nucleophile addition).

  1. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты HCN:

    Реакция с HCN
    Нуклеофил — группа :CN в составе молекулы HCN.
    Эта реакция используется для удлинения углеродной цепи, а также для получения α-гидроксикислот R-CH(COOH)OH по схеме:
    R–CH(CN)OH + H2O R–CH(COOH)OH + NH3
  2. Присоединение спиртов с образованием полуацеталей (катализатор – кислота или основание):

    Образование полуацеталя
    Нуклеофил — молекула спирта с неподеленной парой электронов на атоме кислорода.
      Полуацетали — соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной (-ОН) и алкоксильной (-OR) группами R–CH(OR)ОН.

    Взаимодействие полуацеталя с еще одной молекулой спирта (в присутствии кислоты) приводит к замещению полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR' и образованию ацеталя:

    Образование ацеталя
    Механизм реакции — нуклеофильное замещение группы OH на OR.
      Ацетали – соединения, в которых атом углерода связан с двумя алкоксильными (-OR) группами R–CH(OR)2.
    Образование ацеталей из полуацеталей подобно реакции получения простых эфиров при межмолекулярной дегидратации спиртов (Реакции дегидратации спиртов). Реакции карбонильных соединений со спиртами играют важную роль в химии углеводов.

  3. Присоединение реактива Гриньяра (алкилмагнийгалогенида R–MgHal) с образованием спиртов

    Присоединение реактива Гриньяра к альдегидам и кетонам

    Реактивы Гриньяра – алкилмагнийгалогениды R–MgHal – смешанные магниевые соли галогеноводородных кислот HHal и алканов RH, получаемые при взаимодействии магния с алкилгалогенидом RHal в среде безводного эфира. Реактивы Гриньяра служат источниками карбанионов R:, являющихся сильными нуклеофилами и основаниями.

    • Присоединение R-MgHal к формальдегиду приводит к образованию первичных спиртов:
    • Образование первичных спиртов
    • Из альдегидов получаются вторичные спирты:
    • Образование вторичных спиртов
    • В реакции с кетонами образуются третичные спирты:
    Образование третичных спиртов
  4. Взаимодействие с аммиаком и его производными
    Взаимодействие альдегидов и кетонов с аммиаком и его производными

    Аммиак и его производные NH2X реагируют с альдегидами и кетонами в две стадии. Сначала образуются продукты нуклеофильного присоединения, которые затем вследствие неустойчивости отщепляют воду. Поэтому данный процесс в целом классифицируют как реакцию присоединения-отщепления.

    Реакция с аминопроизводными

    При взаимодействии с аммиаком образуются имины:

    Реакция с аммиаком
    Реакция альдегидов и кетонов с аммиаком может сопровождаться циклизацией продуктов присоединения. Например, взаимодействие аммиака с формальдегидом, как показал А.М. Бутлеров, приводит к образованию гексаметилентетрамина, известного как медицинский препарат уротропин:

    Уротропин

    Нитрование гексаметилентетрамина приводит к образованию сильного взрывчатого вещества "гексоген":

    Гексоген
  5. Присоединение гидросульфитов:
    Данная реакция служит для выделения альдегидов и низших гомологов ряда кетонов из смесей с другими веществами. Образующиеся гидросульфитные производные карбонильных соединений гидролизуются в кислой или щелочной среде с выделением исходного альдегида или кетона.