Номер 86, страница 99 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.86. В чём причина высокой реакционной способности альдегидов и кетонов? Какой из этих классов соединений более реакционноспособен? Почему?

В чём причина высокой реакционной способности альдегидов и кетонов?

Высокая реакционная способность альдегидов и кетонов обусловлена наличием в их молекулах карбонильной группы ($C=O$). Эта группа обладает несколькими ключевыми особенностями, которые определяют её химическую активность.

Во-первых, из-за высокой электроотрицательности атома кислорода по сравнению с атомом углерода, двойная связь $C=O$ сильно поляризована. Электронная плотность смещена к атому кислорода, в результате чего на нем возникает частичный отрицательный заряд ($\delta-$), а на атоме углерода — значительный частичный положительный заряд ($\delta+$). Этот электрофильный атом углерода ($C^{\delta+}$) становится центром атаки для нуклеофильных реагентов (частиц, имеющих неподеленную электронную пару или отрицательный заряд).

Во-вторых, двойная связь состоит из одной прочной $\sigma$-связи и одной менее прочной и более доступной для атаки $\pi$-связи. Наличие $\pi$-связи позволяет легко протекать реакциям присоединения, которые являются наиболее характерными для этих соединений. В ходе реакции $\pi$-связь разрывается, и к атомам углерода и кислорода присоединяются другие атомы или группы атомов.

Таким образом, сочетание полярности и наличия $\pi$-связи в карбонильной группе делает её активным реакционным центром молекулы.

Ответ: Высокая реакционная способность альдегидов и кетонов объясняется наличием в их структуре полярной карбонильной группы ($C^{\delta+}=O^{\delta-}$), содержащей электрофильный атом углерода и $\pi$-связь, что способствует реакциям нуклеофильного присоединения.

Какой из этих классов соединений более реакционноспособен? Почему?

Альдегиды являются более реакционноспособными соединениями, чем кетоны. Это различие объясняется совокупным влиянием двух основных факторов: электронного и стерического.

1. Электронный фактор. В кетонах карбонильный атом углерода связан с двумя алкильными группами ($R-CO-R'$). Алкильные группы проявляют положительный индуктивный эффект ($+I$), то есть смещают электронную плотность к атому углерода. Это уменьшает его частичный положительный заряд ($\delta+$) и, следовательно, его электрофильность. В альдегидах ($R-CHO$) карбонильный углерод связан только с одной алкильной группой и атомом водорода, который практически не оказывает индуктивного эффекта. Поэтому положительный заряд на карбонильном углероде в альдегидах больше, что делает их более активными по отношению к нуклеофилам.

2. Стерический (пространственный) фактор. В кетонах две, как правило, объемные алкильные группы создают пространственные препятствия (стерические затруднения) для подхода атакующего нуклеофила к карбонильному углероду. В альдегидах же один из заместителей — это маленький атом водорода, который не создает существенных пространственных помех. Поэтому карбонильный атом углерода в альдегидах более доступен для атаки.

Ответ: Альдегиды более реакционноспособны, чем кетоны, из-за совокупности электронных и стерических факторов. Карбонильный углерод в альдегидах является более электрофильным (на нем больший $\delta+$ заряд) и стерически более доступным для атаки нуклеофила, чем в кетонах.