Способы получения альдегидов и кетонов. Отдельные представители

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева

Факультет Естественных наук

Кафедра химии

РЕФЕРАТ

"Способы получения альдегидов и кетонов. Отдельные представители"

Проверила: п.х.н. Рахмадиева С.Б.

Выполнила: студентка хм-22 Назар А.

Астана 2013

План

Введение

1. Лабораторные и промышленные методы получения альдегидов и кетонов

2. Способы получения ароматических альдегидов

3. Отдельные представители

Заключение

Список использованной литературы.

Введение

карбонильный молекула альдегид кетон

Органические соединения, в молекуле которых имеется карбонильная группа >С=O, называются карбонильными соединениями, или оксосоединениями. Карбонильные соединения делятся на две большие группы -- альдегиды и кетоны. Альдегиды и кетоны относятся к карбонильным органическим соединениям.

Альдегиды содержат в молекуле карбонильную группу, связанную с атомом водорода, т. е. альдегидную группу --СН=O. Кетоны содержат карбонильную группу, связанную с двумя углеводородными радикалами, т. е. кетонную группу.

В зависимости от строения углеводородных радикалов альдегиды и кетоны бывают алифатическими, алициклическими и ароматическими.

Исходными соединениями для получения альдегидов и кетонов могут быть углеводороды, галогенопроизводные, спирты или кислоты. Альдегиды и кетоны являются обширным и очень разнообразным классом органических соединений: они широко распространены в природе, имеют важнейшее промышленное значение и обладают исключительными химическими свойствами. В данном реферате мы рассмотрим лишь некоторые способы их получения.

1. Лабораторные и промышленные методы получения альдегидов и кетонов

Альдегиды и кетоны могут быть получены окислением алкенов (кислородом в присутствии солей палладия и озоном), спиртов и гидратацией алкинов.

Промышленное значение имеет метод гидроформилирования алкенов (оксосинтез).

1. Из спиртов. Дегидрированием спиртов получают многие альдегиды и кетоны, но в настоящее время процесс сохранил свое значение только для получения формальдегида (катализатор Cu):

Промышленным способом получения является окисление спиртов. В качестве окислителей применяют K₂Cr₂O₇/разб. H₂SO₄, Cr₂O₃/разб. H₂SO₄. Окислением первичных спиртов получают альдегиды, вторичных - кетоны.

2. Гидроформилирование алкенов (оксосинтез)

Реакция открыта Реленом в 1938 г. (100-200^оС, 100-250 атм СО, катализатор - ThO₂+mgo на кизельгуре). Процесс (оксосинтез) катализируется дикобальтоктакарбонилом [Co(CО)₄]₂.

Практическое значение имеют пропионовый, н- и изомасляный альдегиды, получаемые гидроформилированием этилена и пропилена.

3. Восстановление карбоновых кислот и их производных. Прямое восстановление карбоновых кислот для получения альдегидов не применимо, так как альдегидывосстанавливаются легче, чем соответствующие кислоты. Альдегиды можно получать восстановлением хлорангидридов карбоновых кислот (реакция Розенмунда):

Активность катализатора снижается добавкой контактных ядов, например тетраметилтиомочевины (ТМТМ).

Одним из лучших методов восстановления хлорангидридов кислот является восстановление три-трет-бутоксиалюмогидридом лития при -78°С. Специфический восстановитель и низкая температура исключают дальнейшее восстановление альдегида до спирта.

Восстановитель получают при взаимодействии 1 моля галогенидов лития с 3 молями трет-бутилового спирта.

4. Термическое разложение Са- и Ва-солей карбоновых кислот

Кетоны и альдегиды могут быть получены термическим разложением кальциевых и бариевых солей одноосновных кислот.

Если для реакции берут смесь солей двух кислот или смешанную соль, то протекает реакция между молекулами разных солей. Если же одна из солей - формиат, то получают альдегид:

В реакцию могут быть введены непосредственно кислоты. Реакцию проводят при температуре 400-450єС в присутствии смеси окислов металлов ThO₂, MnO, CaO, ZnO.

5. Синтез альдегидов и кетонов с помощью реактивов Гриньяра. При взаимодействии эфиров карбоновых кислот с реактивами Гриньяра происходит присоединение одной молекулы металлорганического соединения к карбонильной группе, гидролиз аддукта приводит к альдегиду или кетону:

Кетоны получают взаимодействием реактивов Гриньяра с нитрилами:

Альдегиды и кетоны могут быть получены также окислением алкенов (озонолизом), гидратацией ацетилена (уксусный альдегид) и его гомологов (кетоны).

Важнейшими представителями ненасыщенных альдегидов являются акролеин CH₂=CH-CHO и кротоновый альдегид CH₃-CH=CH-CHO.

Существует несколько способов получения акролеина:

1. Альдольная конденсация формальдегида с ацетальдегидом.

Первоначально образуется оксипропионовый альдегид, который далее подвергается дегидратации:

Прямое каталитическое окисление пропилена.

Дегидратация глицерина.

Акролеин используется для получения пластмасс, отличающихся большой твердостью. При конденсации акролеина с пентаэритритом получают полимеры, по внешнему виду напоминающие стекло. Акролеин используют в качестве исходного вещества для синтеза глицерина.

Кротоновый альдегид получают кротоновой конденсацей ацетальдегида. Применяется для получения масляного альдегида, бутанола, масляной кислоты, а также малеинового ангидрида

Простейший кетен CH₂=C=O (газ с т. кип. -48°С) может быть получен из бромангидрида бромуксусной кислоты под действием цинковой пыли:

В промышленности кетен получают пиролизом ацетона

и дегидратацией уксусной кислоты в присутствии катализаторов кислотного типа:

2. Способы получения ароматических альдегидов

Способы получения альдегидов жирного ряда приемлемы и для получения ароматических альдегидов. Существуют также специальные методы получения ароматических альдегидов и кетонов.

Каталитическое окисление боковой цепи:

Данный метод имеет промышленное значение.

Гидролиз геминальных дигалогенпроизводных:

Гидролиз проводят в присутствии гидроксида кальция при температуре 95 - 100°С в присутствии железного катализатора.

Введение карбонильной группы в ароматическое ядро

а) реакция Гаттермана - Коха:

Механизм реакции:

Выход альдегидов составляет 50 - 60%.

б) формилирование по Вильсмейеру

где Х - электронодонорный заместитель, например -N(CH₃)₂

в) реакция Фриделя - Крафтса:

Для получения ароматических альдегидов используют дихлорметиловый эфир в присутствии катализаторов - кислот Льюиса:

Реакция Фриделя - Крафтса является основным методом получения ароматических кетонов. В качестве ацилирующих агентов могут применяться ангидриды и хлорангидриды карбоновых кислот.

Механизм реакции - электрофильное ароматическое замещение:

3. Отдельные представители

Формальдегид - бесцветный газ с резким специфическим запахом. Он ядовит, действует раздражающе на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Хорошо растворим в воде, его 40%-ный водный раствор называют формалином и широко используют в качестве дезинфицирующего средства для дезинфекции зерно- и овощехранилищ, парников, теплиц. Формальдегид широко применяется в органическом синтезе, например в производстве синтетических смол (фенолформальдегидные, карбамидные), глицерина и т.д.

При нагревании с аммиаком формальдегид образует гексаметилентетрамин (уротропин), который в больших количествах применяют в производстве фенолформальдегидных смол, взрывчатых веществ, а также в качестве горючего (сухой спирт)

Уксусный альдегид (ацетальдегид) - жидкость с резким неприятным запахом, вызывает раздражение слизистых оболочек, удушье, головную боль. Из ацетальдегида в промышленных масштабах получают уксусную кислоту, уксусный ангидрид, этиловый спирт, бутиловый спирт, ацетали, этилацетат и ряд других веществ. Подобно формальдегиду он конденсируется с фенолом, аминами и другими веществами, образуя синтетические смолы, используемые в производстве полимерных материалов.

Ацетон - бесцветная жидкость с характерным запахом. Хорошо растворим в воде и органических растворителях. В качестве растворителя в очень больших количествах применяется в лакокрасочной промышленности, в производстве ацетатного шелка, кинопленки, бездымного пороха (пироксилина), для растворения ацетилена (в баллонах) и т.д. Он служит исходным сырьем при производстве небьющегося органического стекла, кетена и т.д.

Отдельные представители ароматического ряда.

Бензальдегид - бесцветная жидкость с запахом горького миндаля, т. кип. 179.5°С. На воздухе он быстро окисляется в бензойную кислоту. Бензальдегид встречается в природе в виде гликозида амигдалина в масле горьких миндалей, в косточках вишни, абрикоса, персика и т.д. Амигдалин под действием ферментов дает бензальдегид, синильную кислоту и дисахарид генцибиозу. Бензальдегид в промышленности получают каталитическим окислением толуола. Широко применяется в синтезе красителей, лекарств и душистых веществ.

Коричный альдегид С₆Н₅-СН=СН-СНО - применяется в парфюмерной промышленности.

Ацетофенон - имеет запах цветов черемухи. Встречается в каменноугольной смоле. В промышленности его получают каталитическим окислением этилбензола кислородом воздуха. Применяется в парфюмерии.

Бензофенон - также применяется в парфюмерной промышленности, галлогенпроизводные о-аминобензофенона используются в синтезе успокаивающих лекарственных препаратов (транквилизаторов).

Заключение

Альдегиды широко распространены в органической химии. Многие ароматы связаны именно с этими веществами. Альдегиды обладают свойствами, которые разнообразны и зависят от радикала, входящего в состав молекулы. Низший представитель -- муравьиный альдегид -- газ, последующие -- жидкости, твердыми веществами являются высшие. Формальдегид и ацетальдегид очень хорошо растворимы в воде, растворимость остальных гомологов понижается с увеличением молекулярной массы. Муравьиный и уксусный альдегиды обладают резким запахом. Свойства и применение альдегидов обусловлено наличием в их молекуле карбонильной группы.

Способность альдегидов и кетонов участвовать в различных превращениях определила их основное применение в качестве исходных соединений для синтеза разнообразных органических веществ: спиртов, карбоновых кислот и их ангидридов, лекарственных препаратов (уротропин), полимерных продуктов (фенолоформальдегидные смолы, полиформальдегид), в производстве всевозможных душистых веществ (на основе бензальдегида) и красителей.

Список использованной литературы

1. Гранберг И.И. Органическая химия. - М., 2002

2. Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. М., Высшая школа, 1999. 768 с.

3. Ким А.М. Органическая химия. Новосибирск, Сибирское университетское издательство, 2002. 972 с.

Размещено на Allbest.ru