Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат на тему

Альдегіди

Альдегіди

Альдегіди -- це продукти заміщення атомів водню в молекулах вуглеводню альдегідною групою:

О

R H R C

вуглеводень Н

альдегід

Як уже відзначалось, альдегіди утворюються при окисленні первинних спиртів. Їх можна отримати також дегідруванням останніх. При цьому від молекули спирту відщеплюється водень, безпосередньо зв'язаний з вуглецем, і водень гідроксилу, а між атомами вуглецю і кисню виникає подвійний зв'язок:

Н

R C OH R C = O + H2

каталізатор

Н Н

первинний спирт альдегід

Таким чином, альдегіди можна розглядати як первинні спирти, позбавлені двох атомів водню. Звідси і термін альдегід. За своїм складом молекула альдегіду відрізняється від молекули спирту тим, що має на два атоми водню менше:

O

R C

H

Загальна Загальна Структурна

формула формула формула

спирту альдегіду альдегіду

Альдегіди, як і інші класи органічних сполук, утворюють гомологічний ряд:

O

H C

H

O

CH3 C

H

O

CH3 CH2 C

H

O

CH3 CH2 CH2 C

H

O

CH3 CH C

H

CH3

O

CH3 CH2 CH2 CH2 C

H

O

CH3 CH CH2 C

H

CH3

Найпростіший альдегід з одним атомом вуглецю в молекулі є єдиним, в якому альдегідна група сполучена не з вуглеводневим радикалом, а з атомом водию. Усі інші альдегіди мають будову, що відповідає наведеній вище загальній формулі

O

R C

O

Ізомерія та номенклатура. Оскільки альдегідна група завжди знаходиться на кінцях вуглецевого ланцюга, ізомерія альдегідів залежить лише від будови вуглеводневого радикала, який може бути прямим або розгалуженим.

Історично склалося так, що альдегіди стали відомі пізніше, ніж відповідні їм кислоти, в які вони перетворюються при окисленні. Ось чому за раціональною номенклатурою назви альдегідів походять від назви відповідної їм кислоти.

O

Так, перший представник альдегідів H C

H

називається мурашиним альдегідом (або формальдегідом), тому що при окисленні він перетворюється в мурашину кислоту (acidum formicum); наступний гомолог називається оцтовим альдегідом (або ацетальдегідом), бо при окисленні він дає оцтову кислоту (acidum aceticum). Відповідно альдегід

 O

С2Н5 -- С

H O

називається пропіоновим, С3Н7 -- С

H

масляним, O

С4Н9 C

H

- валеріановим,

O

С5Н11 C

H

-- капроновим і т. д. За женевською номенклатурою назви альдегідів виводять від назв відповідних вуглеводнів, додаючи до них закінчення - ал. Наприклад:

O

H C - метанал

H

O

СН3 С - етанал

Н

O

С2Н5 С - пропанал,

Н

O

С2Н5 СН С - метилпропанал

Н

СН3

Фізичні властивості.

Найпростіший представник альдегідів -- мурашиний альдегід -- газ з різким неприємним запахом. Наступні гомологи -- рідини з гострим задушливим запахом. Вищі альдегіди, починаючи з пальмітинового, -- тверді речовини без запаху.

Формальдегід і ацетальдегід розчиняються у воді. Із зростанням молекулярної ваги розчинність альдегідів швидко зменшується, і вищі їх представники у воді практично нерозчинні. У спирті та ефірі альдегіди добре розчиняються. Температури кипіння альдегідів нижчі за температури кипіння відповідних спиртів і закономірно зростають в міру збільшення молекулярної ваги.

альдегід радикал молекула хімічний

Таблиця 1. Фізичні властивості альдегідів

Альдегіди	Формула	Температура кипіння (0С)	Температура плавлення (0С)	Густина при 200С
Мурашиний	НСНО	-19,2	-92	0,815
Оцтовий	СН3СНО	+20,8	-122,6	0,780
Пропіоновий	С2Н5СНО	+49,1	-81	0,807
Нормальний масляний	С3Н7СНО	+75,0	-99	0,817
Нормальний валеріановий	С4Н9СНО	+103,4	-92	0,819
Ізовалеріановий	СН3 СН СН2 СНО СН3	+92	-51	0,785
Пальмітиновий	С15Н31СНО	+201	34	-
Стеариновий	С15Н31СНО	+251	63,5	-

Хімічні властивості. Наявність карбонільної групи, сполученої з атомом водню, зумовлює високу хімічну активність альдегідів. Для них характерні такі реакції: а) приєднання, б) заміщення, в) окислення, г) полімеризації і конденсації.

Реакції приєднання. За рахунок подвійного зв'язку карбонільної групи альдегіди легко вступають у різні реакції приєднання.

Реакції відновлення. При дії атомарного або молекулярного водню у присутності металічних каталізаторів (Ni, Cu) альдегіди здатні відновлюватися, тобто приєднувати водень, перетворюючись у первинні спирти:

О

СН С + Н2 СН3 СН2ОН.

Н

Приєднання синільної кислоти. До карбоксильної групи альдегідів легко приєднується синільна кислота (водень приєднується до кисню, а нітрильна група -- до вуглецю). В результаті утворюються так звані оксинітрили (ціангідрини) -- сполуки, що містять при одному вуглецевому атомі окси (--ОН) і нітрильну групу (--CN). Наприклад:

СН3 СН С N CH3 CH C N

O H OH

Оцтовий синільна оксинітрил

альдегід кислота

Здатністю альдегідів приєднувати сірчисту кислоту пояснюється одна з якісних реакцій на альдегіди. З безбарвною фуксинсірчистою кислотою (розчин фуксину, знебарвлений сірчистим газом) вони дають червоно-фіолетове забарвлення. Це пояснюється тим, що альдегіди приєднують сірчисту кислоту, в результаті чого відновлюється забарвлення фуксину.

Реакції окислення. Альдегіди дуже легко окислюються до відповідних карбонових кислот. При цьому дія кисню окислювача спрямована на вуглець, вже частково окислений, і водень, зв'язаний з карбонілом > С = О, сполучаючись з киснем, утворює гідроксильну групу

 O O

CH3 C H + O CH3 C OH

Оцтовий альдегід оцтова кислота

Здатність альдегідів легко окислюватися навіть при дії таких слабких окислювачів, як деякі окиси і гідроокиси важких металів, використовують для їх якісного виявлення:

Окислення окисом срібла (реакція срібного дзеркала). Безбарвний аміачний розчин окису срібла нагрівають з альдегідом. Легко окислюючись до кислоти, альдегід відновлює срібло, яке виділяється на стінках пробірки у вигляді срібного дзеркала

O O

C2H5 C H + Ag20 C2H5 C OH + Ag2

пропіоновий альдегід оцтова кислота

Реакція окислення альдегідів гідратом окису міді супроводжується зміною забарвлення осадів: голубий -- жовтий -- червоний. Звичайно для цієї спроби беруть так званий реактив Фелінга, який готують, змішуючи розчин сульфату міді (Фелінг І) з лужним розчином солі винної кислоти (сегнетова сіль) (Фелінг II). При нагріванні альдегіду з реактивом Фелінга інтенсивно-синій колір останнього зникає і з розчину випадає червоний осад закису міді.

При застосуванні реактиву Фелінга виключається можливість утворення чорного осаду окису міді, оскільки гідрат окису міді перебуває в зв'язаному стані з сіллю винної кислоти.

Реакції полімеризації і конденсації. Внаслідок наявності карбонільної групи альдегіди дуже схильні до реакцій ущільнення, тобто сполучення молекул речовини у більші молекули. Існує два типи реакцій ущільнення: полімеризація та поліконденсація.

Реакція сполучення кількох молекул в одну більшу за рахунок розриву кратних зв'язків без утворення при цьому побічних продуктів називається полімеризацією, а продукт реакції -- полімером. Низькомолекулярні речовини, які вступають у цю реакцію, мають назву мономерів.

Звичайно полімери альдегідів вже при простому нагріванні (легше у присутності слідів мінеральних кислот) розпадаються з утворенням альдегідів. Така реакція, оборотна до реакції полімеризації, називається деполімеризацією.

Реакція поліконденсації -- це процес одержання високомолекулярних речовин з низькомолекулярних, який супроводжується утворенням нових зв'язків між вуглецевими атомами окремих молекул і відбувається за рахунок абр переміщення атомів чи атомних груп, або виділення побічних продуктів (Н20, С02, NH3). У другому випадку склад полімеру не відповідає складу вихідного мономеру. Як приклад наведемо конденсацію оцтового альдегіду під дією розведених лугів, при якій у реакцію вступають дві молекули альдегіду.

Сполучення їх відбувається за рахунок водню атома вуглецю, зв'язаного з карбонільною групою. Будучи рухомим, він переміщується до карбонільної групи другої молекули, в результаті чого виникає новий вуглець вуглецевий зв'язок і молекули сполучаються за рахунок атомів вуглецю.

СН3 СН + СН2 СН СН3 СН СН2 СН

О Н О ОН

Оцтовий оцтовий альдоль

Альдегід альдецід

Альдегіди вступають у реакції конденсації також із сполуками інших класів, наприклад з фенолами. Розглянемо поліконденсацію формальдегіду з фенолом. Фенол С6Н5ОН є гідроксильним похідним ароматичного вуглеводню бензолу С6Н6.

Окремі представники альдегідів. Мурашиний альдегід (формальдегід, або метаналь)

О

Н С Н

У промисловості формальдегід добувають двома основними методами: неповним окисленням метану і каталітичним окисленням метилового спирту, Сировиною для добування формальдегіду за першим способом є природні нафтові гази, які змішують з 10% повітря і при температурі 60°С пропускають через каталізатор. Після ректифікації суміші одержують 50% метанолу, 40% формальдегіду і 10% оцтового альдегіду.

Формальдегід безбарвний газ з різким специфічним запахом, добре розчиняється у воді.

Мурашиний альдегід дуже отруйний і навіть при малих концентраціях подразнює слизові оболонки, викликаючи кашель і сльози. При довгому стоянні водних розчинів формальдегіду, особливо в умовах низької температури, утворюється білий осад його полімеру - параформальдегіду. Параформальдегід при нагріванні, особливо у присутності кислот, деполімеризується в газоподібний формальдегід.

При дії на формалін аміаку утворюється кристалічна, дуже гігроскопічна речовина гексаметилентетрамін, або уротропін, (CH2)6N4:

У присутності лугів, наприклад Са(ОН)2, формальдегід конденсується в простий цукор 6СН2О С6Н12О6. Саме таким шляхом О. М. Бутлеров у 1861 р. здійснив перший синтез цукристої речовини.

Формальдегід широко застосовується для численних синтезів органічних речовин. З нього одержують поліформальдегіди - дуже цінні пластмаси, фенолоформальдегідні смоли - основу для виготовлення фенопластів, а також барвники, фармацевтичні препарати тощо.

Значна кількість формальдегіду йде на виробництво ізопрену - вихідної речовини для добування синтетичного ізопренового каучуку.

Друга стадія процесу відбувається при 200-220°С у присутності похідних фосфорної кислоти як каталізаторів.

Конденсацією формальдегіду з казеїном добувають галаліт - тверду пластмасу, що замінює ріг, фарфор, гутаперчу. З формальдегіду одержують також сечовинно-формальдегідні смоли, які належать до амінопластів 40% водний розчин формальдегіду називається формаліном. Формалін -- отруйний і є сильним дезинфікуючим засобом. Він застосовується для протруювання зерна (вбиває спори головні), дезинфекції приміщень, консервування анатомічних препаратів.

Здатність формальдегіду давати з білковими речовинами еластичну масу, важкопроникну для води, використовується у шкіряній промисловості для дублення шкіри і в текстильній для виробництва водонепроникних тканин.

У лабораторних умовах ацетальдегід одержують з етилового спирту шляхом окислення його хромовою сумішшю.

Оцтовий альдегід -- безбарвна, надзвичайно летка рідина з температурою кштінйя 20,80С, добре розчинна у воді. У малих концентраціях він пахне прілими яблуками, в яких міститься у невеликій кількості, у великих концентраціях має неприємний, задушливий запах. Вдихання його парів викликає короткочасну задуху. У присутності наніть однієї краплі сірчаної кислоти оцтовий альдегід полімеризується в тример складу (С2Н4О)3, - так званий паральдегід - рідину з температурою кипіння 1240С Під дією сірчаної кислоти оцтовий альдегід в умовах низької температури утворює твердий кристалічний тетрамер складу (С2Н4О)4 - метальдегід.

При нагріванні з сірчаною кислотою обидва полімери деполімеризуються.

Паральдегід мас наркотичну дію і вживається в медицині як снотворний засіб. Метальдегід іноді застосовується в домашньому побуті як пальне під назвою твердий спирт.

Оцтовий альдегід є важливим вихідним продуктом для добування оцтової кислоти, синтетичного каучуку, ліків і багатьох інших речовин.

Акролеїн -- безбарвна летка рідина з температурою кипіння 52,5°С, розчинна у воді, з надзвичайно різким задушливим запахом.

У невеликій кількості акролеїн утворюється при підгорянні жирів і масел, які містять гліцерин у вигляді складних ефірів. Саме він дає гострий запах кухонного «чаду» при попаданні масла на гарячу плиту.

У суміші з формаліном акролеїн застосовують для дезинфекції.

Размещено на Allbest.ru

...