Структурная формула метаналь


Метаналь - это... Что такое Метаналь?

Формальдегид
Общие
Другие названия Муравьиный альдегид
Метаналь
Молекулярная формула CH2O
Молярная масса 30,03 г/моль
Вид газ с острым запахом
Свойства
Плотность 0,9151 г/см³ (при −80 °C)
Растворимость в воде до 37%
Температура плавления −92 °C
Температура кипения −19,2 °C (в др. источниках, −19,3 °C)
Опасность
Описание Обладает токсичными,
канцерогенными свойствами
Оказывает сильное влияние на ЦНС
Опасен для окружающей среды
Категория взрывоопасности II B
Группа взрывоопасности Т2
Концентрационные пределы воспламенения 7-73% об.
Температура самовоспламенения 435 °C
Термодинамические свойства
Ст. энтальпия образования ΔH −115,9 кДж/моль (г)
Ст. энергия Гиббса образования ΔG −110 кДж/моль (г)
Ст. энтропия образования S 218,66 Дж/моль·K (г)
Ст. мольная теплоёмкость Cp 35,35 Дж/моль·K (г)
Энтальпия кипения ΔHкип 23,3 кДж/моль
Если не указано другое, параметры даны для 25 °C, 100 кПа

Формальдегид (от лат. formica — муравей), рекомендуемое международное название метаналь, устаревшее — муравьиный альдегид (CH2=O) — газообразное бесцветное вещество с острым запахом, первый член гомологического ряда алифатических альдегидов.

Токсические свойства

Обладает токсичностью, негативно воздействует на генетический материал, репродуктивные органы, дыхательные пути, глаза, кожный покров. Оказывает сильное действие на центральную нервную систему.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) формальдегида в воздухе:

  • ПДКм.р. = 0,5 мг/м³
  • ПДКс.с. = 0,003 мг/м³

Смертельная доза 35 % водного раствора формальдегида (формалина) составляет 10 — 50 г.

Канцерогенность

Формальдегид внесен в список канцерогенных веществ[1][2][3].

Получение

Основной способ получения формальдегида — окисление метанола:

2CH3OH + O2 → 2HCHO + 2H2O

Окисление метанола в формальдегид проводится с использованием серебряного катализатора при температуре 650 °C и атмосферном давлении. Это хорошо освоенный технологический процесс, и 80 % формальдегида получается именно по этому методу. Недавно разработан более перспективный способ, основанный на использовании железо-молибденовых катализаторов. При этом реакция проводится при 300 °C. В обоих процессах степень превращения составляет 99 %.

Процесс дегидрирования метанола, осуществленный на цинк-медных катализаторах при 600 °C, пока не получил широкого развития, однако он является очень перспективным, поскольку позволяет получать формальдегид, не содержащий воды.

Существует также промышленный способ получения формальдегида окислением метана:

CH4 + O2 → HCHO + H2O

Процесс проводят при температуре 450 °C и давлении 1—2 МПа, в качестве катализатора применяется фосфат алюминия AlPO4

Применение

Водный раствор формальдегида — формалин — свёртывает белки, поэтому он применяется для дубления желатина при производстве кинофотоплёнки, для консервации биологических материалов (создание анатомических и других биомоделей), а также как антисептик.

Формальдегид широко применяется при изготовлении пластмасс (таких, как фенопласт и аминопласты), искусственных волокон, из него получают пентаэритрит (сырьё для производства взрывчатых веществ и пластификаторов), триметилопропан. Основная часть формальдегида идет на изготовление древесностружечных материалов, где он используется для получения карбамидной смолы.

Также формальдегид широко используется в качестве консерванта в различных вакцинах, вводимых человеку, последствия чего до сих пор не изучены.

Примечания

  1. "Перечень веществ, продуктов, производственных процессов, бытовых и природных факторов, канцерогенных для человека", Приложение 2 к нормативам ГН 1.1.725-98 от 23 декабря 1998 г. N 32]
  2. Этот же перечень, Лаборатория аналитической экотоксикологии института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН
  3. Территориальное управление Роспотребнадзора по Тульской области

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Альдегиды — Википедия

Общая структурная формула альдегидов

Альдеги́ды (от лат. alcohol dehydrogenatus — спирт, лишённый водорода) — класс органических соединений, содержащих альдегидную группу (-CHO)[1]. ИЮПАК определяет альдегиды как вещества вида R-CHO, в которых карбонильная группа связана с одним атомом водорода и одной группой R[2].

Этимология[править | править код]

Слово альдегид было придумано Юстусом фон Либихом как сокращение латинского alcohol dehydrogenatus — дегидрированный спирт[3] (в некоторых источниках — alcohol dehydrogenatum[1]). Название радикала формил, а также другие однокоренные слова (формальдегид, формиаты), произошли от лат. formica — муравей[источник не указан 2433 дня].

Тривиальные названия[править | править код]

В популярной и научной литературе можно нередко встретить исторические, или тривиальные, названия альдегидов, которые вследствие сложившейся традиции используются вместо систематических названий. Тривиальные названия обычно происходят от названия соответствующих карбоновых кислот, а также от названия источника, из которого был выделен тот или иной альдегид. Так, например, формальдегид называют муравьиным альдегидом, этаналь — уксусным, пентаналь — валериановым альдегидом, цитронеллаль получил своё название, поскольку был выделен из масла цитрусовых.

Исторически сложилось, что парфюмеры называют многие пахучие вещества альдегидами, даже те, которые не имеют ничего общего с ними. Среди таковых, например, персиковый, земляничный и кокосовый альдегид, которые являются не альдегидами, а сложными эфирами или лактонами. Также некоторые альдегиды традиционно называются по числу атомов углерода, например, персиковый альдегид, обозначаемый как «альдегид C14», на самом деле имеет лишь 11 атомов углерода[4].

Систематическая номенклатура[править | править код]

По номенклатуре ИЮПАК названия простых альдегидов образуются от названий соответствующих алканов с добавлением суффикса -аль, а диальдегидов — суффикса -диаль (в данном случае атом углерода альдегидной группы уже входит в состав родоначального алкана). При этом в названии номер при альдегидной группе, как правило, не ставят, поскольку она всегда занимает крайнее положение. Если карбонильная группа не входит в родоначальную структуру (например, если родоначальной структурой является циклический углеводород или гетероцикл), то к названию добавляется суффикс -карбальдегид[5][6].

Если в данном соединении альдегидная группа не является старшей, то в таких случаях её обозначают используя приставку формил-, указывая её положение[6].

В устаревших Женевской (1892) и Льежской (1930) номенклатурах, впоследствии заменённых систематической номенклатурой ИЮПАК, альдегиды обозначались при помощи суффикса -ал[7].

Альдегиды классифицируются следующим образом (в скобках приведены примеры)[8]:

  • В зависимости от насыщенности углеводородного заместителя:
  • По числу карбонильных групп:
Структурная формула ретиналя

Альдегидная группа содержится во многих природных веществах, таких, как углеводы (альдозы), некоторые витамины (ретиналь, пиридоксаль). Их следы содержатся в эфирных маслах и часто способствуют их приятному запаху, например, коричный альдегид (в кассиевом масле его может быть до 75 %, а в цейлонском коричном масле даже до 90 %) и ванилин.

Алифатический альдегид СН3(СН2)7С(Н)=О (тривиальное название — пеларгоновый альдегид) содержится в эфирных маслах цитрусовых растений, обладает запахом апельсина, его используют как пищевой ароматизатор[9].

Цитраль содержится в лемонграссовом и кориандровом маслах (до 80 %), цитронеллаль — в цитронелловом (приблизительно 30 %) и эвкалиптовом, бензальдегид — в масле горького миндаля. Куминовый альдегид содержится в масле тмина, гелиотропин — в масле гелитропа и сирени, анисовый альдегид и жасминальдегид в небольших количествах содержатся во многих эфирных маслах.[1][4].

Лабораторные методы получения альдегидов[править | править код]

Окислительные методы[править | править код]
  • Для получения альдегидов в лабораторных условиях часто используется реакция окисления первичных спиртов реагентами, представляющими собой комплексные соединения оксида хрома(VI) с третичными аминами, в частности, лучшими реагентами являются комплекс с пиридином (CrO3 · 2C5H5N, реагент Саррета — Коллинза) и хлорхромат пиридиния (C5H5NH+CrO3Cl-, реагент Кори, PCC). Данные реагенты позволяют получать альдегиды с высоким выходом, а хлорхромат пиридиния также не затрагивает двойную связь. Для этих же целей применяют и другие селективные окислители, например оксид марганца(IV) MnO2, карбонат серебра на цеолите, а также диметилсульфоксид в присутствии основания (окисление по Сверну[en])[10].
Периодинан Десса-Мартина
  • Реакция окисления периодинаном Десса-Мартина. Первичные спирты при этом селективно окисляются до альдегидов.[11]

R−Ch3OH→DMPR−CHO{\displaystyle {\mathsf {R{-}CH_{2}OH{\xrightarrow[{DMP}]{}}R{-}CHO}}}

  • Как метод получения альдегидов может использоваться восстановительный озонолиз симметричных дизамещённых алкенов либо циклических алкенов (в данном случае реакция приводит к образованию диальдегида). Аналогичное превращение может быть проведено под действием смеси OsO4 и NaIO4[12].

Ch3(OH)−Ch3(OH)→HIO42Ch3O{\displaystyle {\mathsf {CH_{2}(OH){-}CH_{2}(OH){\xrightarrow[{HIO_{4}}]{}}2CH_{2}O}}}

Восстановительные методы[править | править код]

Ряд производных карбоновых кислот (хлорангидриды, сложные эфиры, нитрилы, амиды) могут быть восстановлены до альдегидов под действием специфических восстановителей[15].

Синтез ароматических альдегидов[править | править код]

Ароматические альдегиды могут быть синтезированы принципиально отличными методами, основанными на реакциях ароматического электрофильного замещения.

  • Ароматические альдегиды можно получать из производных ароматических карбоновых кислот общими методами, однако существуют и специфические реакции. Например, реакция Стефена позволяет восстанавливать ароматические нитрилы хлоридом олова(II) SnCl2 с последующим гидролизом, что приводит к ароматическому альдегиду[19].
Другие методы[править | править код]

Альдегиды также можно получать реакциями гидратации алкинов (реакция Кучерова), пиролизом карбоновых кислот и их смесей в виде паров над оксидами некоторых металлов (ThO2, MnO2, CaO, ZnO) при 400—500 °C, гидролизом геминальных дигалогенопроизводных (если атомы галогена находятся у одного из крайних атомов углерода) и другими реакциями[8].

Промышленные методы получения альдегидов[править | править код]

Известно много методов синтеза альдегидов, однако их использование в промышленности зависит во многом от доступности исходного сырья. Основными промышленными методами получения насыщенных алифатических альдегидов являются[20]:

Также большое значение имеют некоторые специфические синтезы альдегидов, широко применяемых в парфюмерной промышленности[20].

Оксосинтез является наиболее важным процессом для получения альдегидов с тремя атомами углерода и выше. В этой реакции алкены реагируют с синтез-газом (CO + H2) с образованием альдегида, содержащего на один атом углерода больше, чем исходный алкен. При использовании несимметричных алкенов образуется смесь продуктов, соотношение которых можно варьировать путём подбора катализатора[20].

Среди процессов отщепления водорода от первичных спиртов различают дегидрирование, окисление и окислительное дегидрирование. Дегидрирование спиртов проводят при атмосферном давлении и температуре 250—400 °С в присутствии медного или серебряного катализатора. В ходе процесса выделяется водород, который можно использовать без очистки в других процессах. Дегидрирование имеет коммерческое значение в получении уксусного альдегида из этанола: реакцию проводят при 270—300 °С на медном катализаторе, активированном церием, при этом за цикл превращается 25—50 % этанола с селективностью 90—95 %. Побочными продуктами являются этилацетат, этилен, кротоновый альдегид и высшие спирты. Окисление спиртов проводится в избытке воздуха или кислорода при 350—450 °С на катализаторе, содержащем оксиды железа и молибдена. Процесс используется в производстве формальдегида. Данные процессы также применяются в синтезе душистых альдегидов[20].

Окисление алкенов является основным промышленным методом получения ацетальдегида и акролеина. В первом случае окислению подвергается этилен в присутствии хлоридов палладия и меди Вакер-процесс [20][8].

Ch3=Ch3+PdCl2+h3O→Ch4CHO+Pd+2HCl{\displaystyle {\mathsf {CH_{2}{\text{=}}CH_{2}+PdCl_{2}+H_{2}O\rightarrow CH_{3}CHO+Pd+2HCl}}}
Pd+2CuCl2→PdCl2+2CuCl{\displaystyle {\mathsf {Pd+2CuCl_{2}\rightarrow PdCl_{2}+2CuCl}}}
4CuCl+4HCl+O2→4CuCl2+2h3O{\displaystyle {\mathsf {4CuCl+4HCl+O_{2}\rightarrow 4CuCl_{2}+2H_{2}O}}}

Процесс получения ацетальдегида, основанный на гидратации ацетилена, в последнее время потерял былое значение. Последние фабрики в Западной Европе, синтезирующие ацетальдегид по данной схеме, были закрыты в 1980 году. Причиной этому послужила бо́льшая доступность этилена в качестве сырья, а также токсичность катализатора — сульфата ртути[20].

Ежегодное мировое производство формальдегида (по данным на 1996 год) составило 8,7·106 т[21], ацетальдегида (на 2003 год) — 1,3·106 т[22].

Основным методом получения бензальдегида является гидролиз бензальхлорида в кислой или щелочной средах. В качестве гидролизующих агентов могут применяться гидроксид кальция, карбонат кальция, гидрокарбонат натрия, карбонат натрия, а также различные кислоты с добавлением солей металлов. Исходное сырьё, в свою очередь, получают при хлорировании толуола в боковую цепь. Менее распространённый процесс основан на частичном окислении толуола[23].

Формальдегид представляет собой газообразное при комнатной температуре вещество. Альдегиды до С12 — жидкости, а альдегиды нормального строения с более длинным неразветвлённым углеродным скелетом, являются твёрдыми веществами.

Температуры кипения альдегидов с неразветвлённым строением углеродной цепи выше, чем у их изомеров. Например, валериановый альдегид кипит при 100,4 °C, а изовалериановый — при 92,5 °C. Они кипят при более низких температурах, чем спирты с тем же числом углеродных атомов, например, пропионовый альдегид кипит при 48,8 °C, а пропанол-1 при 97,8 °C. Это показывает, что альдегиды, в отличие от спиртов, не являются сильно ассоциированными жидкостями[8]. Данное свойство используется в синтезе альдегидов путём восстановления спиртов: поскольку температура кипения альдегидов в целом ниже, они могут быть легко отделены и очищены от спирта перегонкой[24]. В то же время их температуры кипения намного выше, чем у углеводородов с той же молекулярной массой, что связано с их высокой полярностью[8].

Вязкость, плотность и показатель преломления при 20 °C увеличиваются с увеличением молярной массы альдегидов. Низшие альдегиды являются подвижными жидкостями, а альдегиды от гептаналя до ундеканаля имеют маслообразную консистенцию[24].

Формальдегид и ацетальдегид практически неограниченно смешиваются с водой, однако, с ростом длины углеродного скелета, растворимость альдегидов в воде сильно уменьшается, например, растворимость гексаналя при 20 °С составляет лишь 0,6 % по массе. Алифатические альдегиды растворимы в спиртах, простых эфирах и других распространённых органических растворителях[24].

Низшие альдегиды имеют резкий запах, а высшие гомологи (С813) являются компонентами многих парфюмерных изделий[24].

Физические свойства некоторых альдегидов[25][26]
Название Формула Температура плавления, °C Температура кипения, °C Плотность, г/см³ (при 20 °C)
Формальдегид HCHO −93 −21 0,82 (при –20 °С)
Ацетальдегид CH3CHO −123 21 0,778
Пропаналь CH3CH2CHO −81 49 0,797
Бутаналь CH3CH2CH2CHO −99 76 0,803
Акролеин CH2=CH–CHO −88 53 0,841
Кротоновый альдегид CH3-CH=CH–CHO −74 104 0,852
Бензальдегид C6H5CHO −56 179 1,05
Салициловый альдегид о-HO–C6H4CHO 2 197 1,16
Ванилин

82 285

Атом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp2-гибридизации. Углы R-C-H, R-C-O и H-C-O составляют приблизительно 120° (где R — алкил).

Двойная связь карбонильной группы сходна по физической природе с двойной связью между углеродными атомами, однако в то же время энергия связи С=О (749,4 кДж/моль) больше, чем энергия двух простых связей (2×358 кДж/моль) C-O. С другой стороны, кислород является более электроотрицательным элементом, чем углерод, и потому электронная плотность вблизи атома кислорода больше, чем вблизи атома углерода. Дипольный момент карбонильной группы составляет ~9⋅10−30 Кл·м[8]. Длина связи С=О составляет 0,122 нм[13].

Поляризация двойной связи «углерод-кислород» по принципу мезомерного сопряжения позволяет записать следующие резонансные структуры:

Подобное разделение зарядов подтверждается физическими методами исследования и во многом определяет реакционную способность альдегидов как выраженных электрофилов и позволяет им вступать в многочисленные реакции нуклеофильного присоединения[27].

Высокая реакционная способность связана с наличием полярной связи С=О. Альдегиды являются жёсткими основаниями Льюиса и, в соответствии с этим, атом кислорода в них может координироваться с жёсткими кислотами: H+, ZnCl2, BF3, AlCl3 и т. д.[13] В общем случае химические свойства альдегидов аналогичны кетонам, однако альдегиды проявляют бо́льшую активность, что связано с большей поляризацией связи. Кроме того, для альдегидов характерны реакции, не характерные для кетонов, например гидратация в водном растворе.

Реакции присоединения к карбонильной группе[править | править код]

Альдегиды содержат поляризованную карбонильную группу и склонны присоединять нуклеофильные реагенты, как нейтральные (аммиак, амины, воду, спирты, тиолы и др.), так и анионные (цианид-ион CN-, алкоголяты, гидрид-ион H-, карбанионы и др.). За исключением реакций восстановления гидридами типа алюмогидрида лития LiAlH4, а также взаимодействия с реактивами Гриньяра, данные процессы являются обратимыми. Необходимо также различать два типа обратимых реакций присоединения: первый тип приводит к образованию тетраэдрического продукта присоединения, а второй тип включает в себя также последующую реакцию дегидратации, в результате которой происходит образование двойной связи между электрофильным атомом углерода и нуклеофилом. Реакции второго типа характерны, в основном, для азотсодержащих нуклеофилов[28].

В данных реакциях альдегиды являются более реакционноспособными по сравнению с кетонами. Это связано с большей термодинамической устойчивостью кетонов, а также меньшими пространственными затруднениями в случае присоединения к альдегидам[28].

Простейшей модельной реакцией данного типа является реакция гидратации альдегидов, протекающая в их водных растворах. Согласно правилу Эльтекова — Эрленмейера, образующиеся при этом 1,1-диолы неустойчивы и с отщеплением молекулы воды превращаются обратно в исходные карбонильные соединения. Гидратация наблюдается в существенной степени лишь для низших альдегидов. Так, формальдегид гидратирован на 99,999 %, ацетальдегид — на 58 %. Когда положительный заряд на атоме углерода увеличивается в достаточной степени за счёт связанных с ним радикалов, 1,1-диолы становятся устойчивыми и могут быть выделены (например, хлораль легко присоединяет воду с образованием устойчивого аддукта — хлоральгидрата). Реакция гидратации катализируется как кислотами, так и основаниями[13][29].

Подобным образом протекает и реакция присоединения спиртов по карбонильной группе, имеющая важное значение в органическом синтезе для защиты карбонильной группы. Первичный продукт присоединения называется полуацеталем, далее под действием кислоты он превращается в ацеталь. При стоянии альдегиды также образуют циклические или полимерные ацетали (например, триоксан или параформ для формальдегида и паральдегид для ацетальдегида). При нагревании этих соединений со следовыми количествами кислот происходит деполимеризация и регенерация исходных альдегидов[30].

Аналогичные превращения происходят также с участием серосодержащих аналогов спиртов — тиолов; они приводят, соответственно, к тиоацеталям, также играющим важную роль в тонком органическом синтезе[30].

Альдегиды могут присоединять циановодород HCN с образованием циангидринов, применяемых в органическом синтезе для получения α,β-ненасыщенных соединений, α-гидроксикислот, α-аминокислот. Данная реакция также является обратимой и катализируется основаниями. В лабораторных условиях циановодород (т. кип. 26 °C) обычно получают действием эквивалентного количества минеральной кислоты на цианид натрия или калия[31].

Относительно небольшие пространственные затруднения при присоединении нуклеофилов к альдегидам позволяют превращать их в бисульфитные производные под действием большого избытка гидросульфита натрия NaHSO3. Данные соединения представляют собой кристаллические вещества и часто используются для выделения, очистки или хранения соответствующих альдегидов, поскольку последние могут быть легко из них регенерированы под действием кислоты или основания[31].

Реакция альдегидов с магний- и литийорганическими соединениями приводит к образованию вторичных спиртов (в случае формальдегида — первичных). Процесс может осложняться побочными реакциями енолизации и восстановления карбонильного соединения, которые приводят к снижению выхода. При использовании литийорганических соединений эти помехи удаётся устранить[32].

При реакции альдегидов с первичными и вторичными аминами происходит образование иминов и енаминов соответственно. В основе обеих реакций лежит присоединение нуклеофильных реагентов по карбонильной группе с последующим отщеплением воды от полученного тетраэдрического интермедиата. Реакция образования иминов требует кислотного катализа и наиболее эффективно протекает в области pH от 3 до 5. Для получения енаминов с удовлетворительным выходом необходимо применять азеотропную отгонку воды, что позволяет сместить равновесие в сторону образования продукта. Обычно в качестве вторичных аминов используют циклические амины (пирролидин, пиперидин или морфолин)[33].

Аналогичным образом альдегиды реагируют с гидроксиламином, гидразином, 2,4-динитрофенилгидразином, семикарбазидом и другими подобными соединениями. Большинство получаемых при этом соединений являются кристаллическими и могут быть использованы для идентификации альдегидов по температуре плавления и другим характеристикам. Также эти соединения находят применение в органическом синтезе, например, гидразоны могут быть восстановлены по реакции Кижнера — Вольфа[33].

Реакции сопряжённого присоединения[править | править код]

Присоединение к α,β-ненасыщенным альдегидам может протекать с образованием 1,2- и 1,4-продуктов

Присоединение нуклеофильных реагентов к α,β-ненасыщенным альдегидам может протекать как по карбонильной группе, так и по «четвёртому» положению сопряжённой системы. Причина этого заключается в том, что двойная углерод-углеродная связь поляризуется под действием полярной карбонильной группы (мезомерный эффект), и дальний от карбонильной группы атом углерода двойной связи приобретает частичный положительный заряд. Реакция нуклеофила с данным атомом углерода называется сопряжённым присоединением, или 1,4-присоединением. Присоединение к карбонильной группе по аналогии называют 1,2-присоединением. Формальным результатом 1,4-присоединения является присоединение нуклеофила по углерод-углеродной двойной связи. Во многих случаях 1,2- и 1,4-присоединение являются конкурирующими реакциями, однако иногда удаётся проводить селективные реакции с получением продуктов 1,2- либо 1,4-присоединения[34].

Присоединение первичных и вторичных аминов к α,β-ненасыщенным альдегидам протекает в мягких условиях и приводит к образованию 1,4-продукта. Напротив, в случае циановодорода наблюдается конкурентное образование обоих продуктов с преобладанием продукта 1,2-присоединения. Чтобы в данной реакции исключить возможность 1,2-присоединения, используют специальный реагент — диэтилалюминийцианид (C2H5)2AlCN[35].

Литийорганические соединения присоединяются исключительно по карбонильной группе, давая аллиловые спирты. Сопряжённое присоединение проводят под действием медьорганических реагентов — диалкилкупратов, которые позволяют ввести в карбонильное соединение не только первичную, но также вторичную или третичную алкильную, алкенильную или ариль

ru.wikipedia.org

№14. Составьте конспект ответа, характеризующего метаналь и этаналь (с. 22—23).

Характеристика

вещества

Метаналь

Этаналь

1. Молекулярная формула

2. Структурная формула

3. Электронная формула

4. Получение

5. Физические свойства

бесцветный газ с запахом; раствор метаналя в воде называется формалином

жидкость с резким запахом

6. Химические свойства

7. Применение

1. Производство фенол-формальдегидной смолы.

2. Получение формалина.

1. Производство уксусной кислоты.

5terka.com

Ацетальдегид — Википедия

Ацетальдегид

({{{картинка}}})
Систематическое
наименование
этаналь
Традиционные названия ацетальдегид, метилформальдегид
Хим. формула СH3СHO
Рац. формула С2H4O
C 54,53 %, H 9,15 %, O 36,32 %
Состояние бесцветная жидкость, с резким запахом
Молярная масса 44,0526 ± 0,0022 г/моль
Плотность 0,784 г/см³
Динамическая вязкость ~0,215 при 20 °C
Энергия ионизации 10,22 ± 0,01 эВ[1]
Температура
 • плавления −123,37 °C
 • кипения 20,2 °C
 • вспышки −36 ± 1 °F[1]
 • воспламенения 234,15 K (−39 °C) °C
 • самовоспламенения 458,15 K (185 °C) °C
Пределы взрываемости 4-60 %
Критическая точка 192,85
Энтальпия
 • образования -166 кДж/моль
Давление пара 2,7650; 4,8670; 10,0100[2] атм
Константа диссоциации кислоты pKa{\displaystyle pK_{a}} 13,57 (25 °C)
Растворимость
 • в воде С водой, этанолом смешивается во всех соотношениях.
Показатель преломления 1,3316
Дипольный момент 2,750 ± 0,006 Д
Рег. номер CAS 75-07-0
PubChem 177
Рег. номер EINECS 200-836-8
SMILES
InChI
RTECS AB1925000
ChEBI 15343
Номер ООН 1089
ChemSpider 172
Предельная концентрация 5 мг/м3
ЛД50 1232 мг/кг (мыши, внутрижелудочно),
900 мг/кг (мыши, перорально),
661 мг/кг (крысы, перорально)
Токсичность токсичен, вызывает привыкание, ирритант, канцероген
Пиктограммы ECB
NFPA 704
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
 Медиафайлы на Викискладе

Ацетальдеги́д (у́ксусный альдегид, этана́ль, метилформальдегид) — органическое соединение класса альдегидов с химической формулой CH3-CHO, является альдегидом этанола и уксусной кислоты. Это один из наиболее важных альдегидов, широко встречающийся в природе и производится в больших количествах индустриально. Ацетальдегид встречается в кофе, в спелых фруктах, хлебе, и синтезируется растениями как результат их метаболизма. Также производится окислением этанола.

Вещество представляет собой бесцветную ядовитую жидкость, при стандартных условиях, бесцветный газ с резким запахом, похожим на запах прелых яблок, хорошо растворяется в воде, спирте, эфире. Из-за очень низкой температуры кипения (20,2 °C) хранят и перевозят ацетальдегид в виде тримера — паральдегида, из которого он может быть получен нагреванием с минеральными кислотами (обычно серной).

В 2003 глобальное производство было около миллиона тонн в год.

Основной способ получения — окисление этилена (процесс Вакера):

2Ch3=Ch3+O2→2Ch4CHO{\displaystyle {\mathsf {2CH_{2}{\text{=}}CH_{2}+O_{2}\rightarrow 2CH_{3}CHO}}}

В качестве окислителя в процессе Вакера используется хлорид палладия, регенерирующийся окислением хлоридом меди в присутствии кислорода воздуха:

Ch3=Ch3+PdCl2+h3O→Ch4CHO+Pd+2HCl{\displaystyle {\mathsf {CH_{2}{\text{=}}CH_{2}+PdCl_{2}+H_{2}O\rightarrow CH_{3}CHO+Pd+2HCl}}}
Pd+2CuCl2→PdCl2+2CuCl{\displaystyle {\mathsf {Pd+2CuCl_{2}\rightarrow PdCl_{2}+2CuCl}}}
4CuCl+4HCl+O2→4CuCl2+2h3O{\displaystyle {\mathsf {4CuCl+4HCl+O_{2}\rightarrow 4CuCl_{2}+2H_{2}O}}}

Также получают уксусный альдегид гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова), с образованием енола, который изомеризуется в альдегид:

C2h3+h3O→Hg2+,H+Ch4CHO{\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{2}+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{Hg^{2+},H^{+}}}CH_{3}CHO}}}

Другой метод доминировал до открытия процесса Вакера. Он состоял в окислении или дегидрировании этилового спирта, на медном или серебряном катализаторе.

C2H5OH→Ag,oCCh4CHO+h3{\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{5}OH{\xrightarrow[{}]{Ag,^{o}C}}CH_{3}CHO+H_{2}}}}
2C2H5OH+O2→Ag,oC2Ch4CHO+2h3O{\displaystyle {\mathsf {2C_{2}H_{5}OH+O_{2}{\xrightarrow[{}]{Ag,^{o}C}}2CH_{3}CHO+2H_{2}O}}}

По своим химическим свойствам уксусный альдегид является типичным алифатическим альдегидом, и для него характерны реакции этого класса соединений. Его реакционная способность определяется двумя факторами: активностью карбонила альдегидной группы и подвижностью атомов водорода метильной группы, вследствие индуктивного эффекта карбонила.

Подобно другим карбонильным соединениям с атомами водорода у α-углеродного атома, ацетальдегид таутомеризируется, образуя енол — виниловый спирт, равновесие почти полностью смещено в сторону альдегидной формы (константа равновесия — только 6⋅10−5 при комнатной температуре[3]):

Реакция конденсации[править | править код]

Из-за небольших размеров молекулы и доступности в виде безводного мономера (в отличие от формальдегида) ацетальдегид является широко распространённым электрофильным агентом в органическом синтезе[4]. Что касается реакций конденсации, альдегид прохирален. Он используется, в основном, как источник синтона «CH3C+H(OH)» в альдольной и соответствующих реакциях конденсации. Реактив Гриньяра и литий-органические соединения реагируют с MeCHO, образуя производные гидроксиэтила. В одной из реакций конденсации, три эквивалента формальдегида присоединяются, а один восстанавливает образующийся альдегид, образуя из MeCHO пентаэритрит (C(CH2OH)4.)

В реакции Штрекера[5] ацетальдегид конденсируется с цианидом и аммиаком, образуя после гидролиза аминокислоту — аланин[6]. Ацетальдегид способен конденсироваться с аминами образуя имины, так как конденсация циклогексиламина даёт N-этилиден циклогексиламин. Эти имины могут быть использованы для прямой последующей реакции, таких, как альдольная конденсация[7].

Ацетальдегид также — важный строительный блок для синтезов гетероциклических соединений. Выдающийся пример — конверсия под действием аммиака до 5-этил-2-метилпиридина («альдегид-коллидин»)[8]

Реакция альдольной конденсации обусловлена подвижностью водорода в альфа-положении в радикале и осуществляется в присутствии разбавленных щелочей. Её можно рассматривать как реакцию нуклеофильного присоединения одной молекулы альдегида к другой:

Ch4-CHO+Ch4-CHO→Ch4-CH(OH)-Ch3-CHO{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}{\text{-}}CHO+CH_{3}{\text{-}}CHO\rightarrow CH_{3}{\text{-}}CH(OH){\text{-}}CH_{2}{\text{-}}CHO}}}

Производные ацеталя[править | править код]

Три молекулы ацетальдегида конденсируются, образуя «паральдегид» — циклический тример, содержащий одиночные С-О связи. Конденсация четырёх молекул даёт циклическое соединение, называемое метальдегид.

Ацетальдегид образует стабильные ацетали при реакции с этанолом в условиях дегидратации. Продукт CH3CH(OCH2CH3)2 называется «ацеталь»[9], хотя термин используется для описания более широкой группы соединений с общей формулой RCH(OR')2.

Применяют уксусный альдегид для получения уксусной кислоты, бутадиена, некоторых органических веществ, альдегидных полимеров.

Традиционно ацетальдегид, в основном, использовался в качестве прекурсора к уксусной кислоте. Такое применение было отвергнуто ввиду того, что уксусная кислота более эффективно производится из метанола с помощью процессов Монсанто[10] и Катива[11]. В терминах реакции конденсации, ацетальдегид — важный прекурсор к пиридиновым производным, пентаэритролу и кротональдегиду. Мочевина и ацетальдегид конденсируются, образуя смолы. Уксусный ангидрид реагирует с ацетальдегидом, давая этилидендиацетат, из которого получают винилацетат — мономер поливинилацетата.

В печени имеется фермент алкогольдегидрогеназа, который окисляет этанол в ацетальдегид, который затем окисляется в безопасную уксусную кислоту посредством ацетальдегиддегидрогеназы. Эти две реакции окисления связаны с восстановлением NAD+ в NADH[12]. В мозгу алкогольдегидрогеназа не играет особой роли в окислении этанола в ацетальдегид, это делает энзим каталаза. Конечные шаги алкогольной ферментации в бактериях, растениях и дрожжах включают конверсию пирувата в ацетальдегид под действием пируват декарбоксилазы, после чего — конверсию ацетальдегида в этанол. Последняя реакция снова катализируется алкогольдегидрогеназой, но уже в обратном направлении.

Табачная зависимость[править | править код]

Ацетальдегид — значительная часть дыма табака. Была продемонстрирована синергическая связь с никотином, увеличивающая появление зависимости, особенно у молодёжи.[13][14]

Болезнь Альцгеймера[править | править код]

Люди, у которых отсутствует генетический фактор конверсии ацетальдегида в уксусную кислоту, могут иметь большой риск предрасположенности к болезни Альцгеймера. «Эти результаты указывают, что отсутствие ALDh3 — это фактор риска для поздно возникающей болезни Альцгеймера.»[15]

Проблема алкоголя[править | править код]

Ацетальдегид, полученный из поглощённого этанола, связывает ферменты, образуя аддукты, связанные с заболеваниями органов.[16] Лекарство дисульфирам (Antabuse) предотвращает окисление ацетальдегида до уксусной кислоты. Это даёт неприятные ощущения при принятии алкоголя. Antabuse используется в случае, когда алкоголик сам хочет излечиться.

Канцероген[править | править код]

Ацетальдегид является канцерогеном первой группы.[17][18] «Существует достаточно доказательств канцерогенности ацетальдегида (основного метаболита этанола) в экспериментах на животных», кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК[19] и вызывает несоразмерное с общей массой тела развитие мускулов, связанное с нарушением белкового равновесия организма.[20] В результате исследования 818 алкоголиков ученые пришли к выводу, что у тех пациентов, которые подвергались действию ацетальдегида в большей степени, присутствует дефект в гене фермента алкогольдегидрогеназы. Поэтому такие пациенты подвержены большему риску развития рака верхней части ЖКТ и печени.[21]

Безопасность[править | править код]

Ацетальдегид[22] токсичен при действии на кожу, ирритант, канцероген. Однако токсичность ацетальдегида ниже, чем у формальдегида, так как ацетальдегид в организме быстро окисляется до безвредной уксусной кислоты. Он также является загрязнителем воздуха при горении, курении, в автомобильных выхлопах. Кроме того, этаналь образуется при термической обработке полимеров и пластиков.[23]

При длительном контакте с воздухом могут образоваться перекиси, и произойти взрыв, который может разрушить ёмкость[24]

Санитарно-гигиенические рекомендации[24][править | править код]
  • Кожа: Использование адекватной защитной одежды для предотвращения контакта с кожей.
  • Глаза: Использование адекватных средств индивидуальной защиты (СИЗ) глаз
  • Переодевание: При намокании (из-за пожароопасности)
  • Рекомендации: Установить фонтанчики для промывки глаз, оборудовать места для быстрого переодевания


По данным[25] ПДК ацетальдегида 5 мг/м3. В то же время, по данным[26] порог восприятия запаха этого вещества может достигать, например, 1800 мг/м3.

Врожденная непереносимость алкоголя[править | править код]

Одним из механизмов врожденной непереносимости алкоголя является накопление ацетальдегида.

  1. 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0001.html
  2. ↑ Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
  3. ↑ March, J. «Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structures» J. Wiley, New York: 1992. ISBN 0-471-58148-8.
  4. ↑ Sowin, T. J.; Melcher, L. M. «Acetaldehyde» in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289
  5. ↑ en:Strecker amino acid synthesis
  6. ↑ Kendall, E. C. McKenzie, B. F. (1941), «dl-Alanine», Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 21
  7. ↑ Wittig, G.; Hesse, A. (1988), «Directed Aldol Condensations: β-Phenylcinnamaldehyde», Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 901
  8. ↑ Frank, R. L.; Pilgrim, F. J.; Riener, E. F. (1963), «5-Ethyl-2-Methylpyridine», Org. Synth.; Coll. Vol. 4: 451
  9. ↑ Adkins, H.; Nissen, B. H. (1941), «Acetal», Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 1
  10. ↑ en:Monsanto process
  11. ↑ en:Cativa process
  12. ↑ NAD+ to NADH Hipolito, L.; Sanchez, M. J.; Polache, A.; Granero, L. Brain metabolism of ethanol and alcoholism: An update. Curr. Drug Metab. 2007, 8, 716—727
  13. ↑ Study Points to Acetaldehyde-Nicotine Combination in Adolescent Addiction (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 10 апреля 2010. Архивировано 25 августа 2009 года.
  14. ↑ Nicotine’s addictive hold increases when combined with other tobacco smoke chemicals, UCI study finds Архивировано 9 февраля 2011 года.
  15. ↑ «Mitochondrial ALDh3 Deficiency as an Oxidative Stress». Annals of the New York Academy of Sciences 1011: 36-44. April 2004. doi:10.1196/annals.1293.004. PMID 15126281. Retrieved 2009-08-13.
  16. ↑ Nakamura, K.; Iwahashi, K.; Furukawa, A.; Ameno, K.; Kinoshita, H.; Ijiri, I.; Sekine, Y.; Suzuki, K.; Iwata, Y.; Minabe, Y.; Mori, N. Acetaldehyde adducts in the brain of alcoholics. Arch. Toxicol. 2003, 77, 591.
  17. ↑ IARC: IARC STRENGTHENS ITS FINDINGS ON SEVERAL CARCINOGENIC PERSONAL HABITS AND HOUSEHOLD EXPOSURES (неопр.) (Press release). International Agency for Research on Cancer (IARC). — «November 2, 2009 ‐‐ IARC has updated the cancer assessments of several personal habits and household exposures that cause cancer, including tobacco, areca nut, alcohol, and household coal smoke. The update was conducted with the advice of 30 scientists from 10 countries who met at IARC in October 2009. [...] The Working Group concluded that acetaldehyde associated with alcohol consumption is carcinogenic to humans (Group 1) and confirmed the classification in Group 1 of alcohol consumption and of ethanol in alcoholic beverages.». Дата обращения 1 августа 2014.
  18. ↑ Chemical Summary For Acetaldehyde, US Environmental Protection Agency
  19. ↑ DNA and chromosome damage induced by acetaldehyde in human lymphocytes in vitro
  20. ↑ ^ Nicholas S. Aberle, II, Larry Burd, Bonnie H. Zhao and Jun Ren (2004). «Acetaldehyde-induced cardiac contractile dysfunction may be alleviated by vitamin В1 but not by vitamins B6 or B12». Alcohol & Alcoholism 39 (5): 450—454. doi:10.1093/alcalc/agh085.
  21. ↑ Nils Homann, Felix Stickel, Inke R. König, Arne Jacobs, Klaus Junghanns, Monika Benesova, Detlef Schuppan, Susanne Himsel, Ina Zuber-Jerger, Claus Hellerbrand, Dieter Ludwig, Wolfgang H. Caselmann, Helmut K. Seitz Alcohol dehydrogenase 1C*1 allele is a genetic marker for alcohol-associated cancer in heavy drinkers International Journal of Cancer Volume 118, Issue 8, Pages 1998—2002
  22. Климов А.Н., Иоффе Д.В., Будковская Н.Г. Уксусный алдегид // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б.В. Петровский. — 3 изд. — Москва : Советская энциклопедия, 1985. — Т. 26. Углекислые воды - Хлор. — 560 с. — 150 000 экз.
  23. ↑ Smoking. (2006). Encyclopædia Britannica. Accessed 27 Oct 2006.
  24. 1 2 NIOSH Pocket guide to chemical hazards / Michael E. Barsan (technical Editor). — NIOSH. — Cincinnati, Ohio, 2007. — С. 2. — 454 с. — (DHHS (NIOSH) Publication No. 2005-149).
  25. (Роспотребнадзор). № 206. Ацетальдегид // ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» (рус.) / утверждены А.Ю. Поповой. — Москва, 2018. — С. 18. — 170 с. — (Санитарные правила).
  26. Pliska V. and G. Janicek. Die Veranderungen der Wahrnehmungsschwellen - Konzentration der Riechstoffe in Einiger Homologischen Serien (нем.) // Heymans Institute of Pharmacology Archives internationales de pharmacodynamie et de thérapie. — Gent (Belgium), 1960. — Vol. 156. — S. 211-216. — ISSN 0003-9780.

ru.wikipedia.org

Альдегиды, подготовка к ЕГЭ по химии

Альдегиды - летучие жидкости органического состава, являющиеся продуктом неполного окисления спиртов. Карбонильная группа в молекулах альдегидов связана с одним атомом водорода и одной группой R.

Не часто встречаются в природе в отдельном виде, но, несомненно, играют важную роль в физиологических процессах растений и животных. Общая формула альдегидов CnH2nO.

Многие альдегиды имеют специфический запах. Высшие альдегиды, в особенности непредельные, используются в пищевой промышленности и парфюмерии.

Номенклатура и изомерия альдегидов

Названия альдегидов формируются путем добавления суффикса "аль" к названию алкана с соответствующим числом атомов углерода: метаналь, этаналь, пропаналь, бутаналь, пентаналь и т.д.

Вы можете встретить их молекулярные формулы, где группа OH записана наоборот - HO. Например: метаналь - HCHO, этаналь - CH3CHO, пропаналь - C2H5CHO. Это делают специально для того, чтобы их было легче отличить от спиртов.

Многие альдегиды имеют тривиальные названия. Наиболее известные: метаналь - формальдегид, этаналь - ацетальдегид. Замечу, что формалином называется 40% раствор формальдегида.

Для альдегидов характерна структурная изомерия: углеродного скелета, межклассовая изомерия с кетонами.

Получение альдегидов и кетонов
  • Окисление спиртов
  • Важно заметить, что при окислении первичных спиртов образуются альдегиды, при окислении вторичных спиртов - кетоны. Окисление с помощью оксида меди относится к лабораторным способам получения альдегидов.

  • Пиролиз солей карбоновых кислот
  • Этот способ также просто осуществить в лабораторных условиях. При пиролизе (нагревании без доступа кислорода) кальциевых или бариевых солей карбоновых кислот возможно получение кетонов.

  • Каталитическое дегидрирование спиртов
  • В присутствии катализатора и при нагревании спиртов от гидроксогруппы и прилежащего к ней атома углерода отщепляется по атому водорода. В результате образуется карбонильная группа.

  • Реакция Кучерова
  • Реакцией Кучерова называют гидратацию алкинов в присутствии солей двухвалентной ртути.

    В результате такой реакции ацетилен превращается в уксусный альдегид. Все остальные его гомологи: пропин, бутин, пентин и т.д. превращаются в соответствующие кетоны.

  • Гидролиз дигалогеналканов
  • Для получения альдегида два атома галогена должны находиться у первичного атома углерода, для получения кетонов - у вторичного.

    В результате такого гидролиза образуются двухатомные спирты, в которых две OH-группы прилежат к одному атому углерода. Такие соединения неустойчивы и распадаются на карбонильное соединение (альдегид или кетон) и воду.

  • Окисление метана
  • В промышленности окислением метана при температуре 500 °C и в присутствии катализатора получают формальдегид.

  • Кумольный способ получения ацетона (и фенола)
  • В прошлой теме, посвященной фенолам, мы касались данного способа. В результате такой реакции образуется не только фенол, но и ацетон.

Химические свойства альдегидов и кетонов

Запомните, что для альдегидов и кетонов характерны реакции присоединения по карбонильной группе. Этот факт особенно поможет сравнить альдегиды и карбоновые кислоты, для которых реакции присоединения не характерны.

  • Реакции присоединения
  • Для понимания механизма реакции важно вспомнить об электроотрицательности. В карбонильной группе кислорд, как более электроотрицательный элемент, тянет электронную плотность на себя от углерода. На атоме кислорода возникает частичный отрицательный заряд (δ-), а на атоме углерода частичный положительный (δ+).

    Основы школьного курса физики подсказывают, что отрицательный заряд притягивает положительный: именно так и будет происходить при присоединении различных молекул к карбонильной группе альдегидов и кетонов.

    Реакция гидрирования альдегидов происходит по типу присоединения, сопровождается разрывом двойной связи в карбонильной группе. Гидрирование альдегидов приводит к образованию первичных, а гидрирование кетонов - вторичных спиртов.

  • Окисление альдегидов
  • В результате полного окисления, горения, образуется углекислый газ и вода.

    2CH3CHO + 5O2 → 4CO2 + 4H2O

    Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот в лабораторных условиях. Это осуществляется с помощью известной реакции серебряного зеркала. Данная реакция является качественной для альдегидов.

    Кетоны, в отличие от альдегидов, в реакции окисления не вступают.

    Обратите особое внимание, что при написании реакции с аммиачным раствором серебра в полном виде, правильнее будет указать не кислоту, а ее аммиачную соль. Это связано с тем, что выделяющийся аммиак, который обладает основными свойствами, реагирует с кислотой с образованием соли

    Важно заметить, что при окислении метаналя, образовавшаяся муравьиная кислота тут же окисляется до угольной кислоты, которая распадается на углекислый газ и воду. Это связано с интересным фактом - наличием альдегидной группы у муравьиной кислоты.

    Окисление также возможно другим реагентом - гидроксидом меди II. Эта реакция также относится к качественным для альдегидов, в результате образуется кирпично-красный осадок оксида меди I.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

studarium.ru

Химические свойства альдегидов и кетонов

Карбонильные соединения – это органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу:

Карбонильные соединения делятся на альдегиды и кетоны. Общая формула карбонильных соединений: СnH2nO.

Строение, изомерия и гомологический ряд альдегидов и кетонов

Химические свойства альдегидов и кетонов

Способы получения альдегидов и кетонов

Альдегидами называются органические соединения, содержащие карбонильную группу, в которой атом углерода связан с радикалом и одним атомом водорода. 

Структурная формула альдегидов:

Кетонами называются соединения, в молекуле которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами

Структурная формула кетонов:

 

1. Реакции присоединения

В молекулах карбонильных соединений присутствует двойная связь С=О, поэтому для карбонильных соединений характерны реакции присоединения по двойной связи. Присоединение к альдегидам протекает легче, чем к кетонам.

1.1. Гидрирование

Альдегиды при взаимодействии с водородом в присутствии катализатора (например, металлического никеля) образуют первичные спирты, кетоны — вторичные:

1.2. Присоединение воды

При гидратации формальдегида образуется малоустойчивое вещество, называемое гидрат. Оно существует только при низкой температуре.

1.3. Присоединение спиртов

При присоединении спиртов к альдегидам образуются вещества, которые называются полуацетали.

В качестве катализаторов процесса используют кислоты или основания.

Полуацетали существует только при низкой температуре.

Полуацеталиэто соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами.

Полуацеталь может взаимодействовать с еще одной молекулой спирта в присутствии кислоты. При этом происходит замещение полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR’ и образованию ацеталя:

 

1.4. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты

Карбонильные соединения присоединяют синильную кислоту HCN. При этом образуется гидроксинитрил (циангидрин):

 

2. Окисление альдегидов и кетонов

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.

При окислении альдегиды превращаются в карбоновые кислоты.

Альдегид → карбоновая кислота

 

Метаналь окисляется сначала в муравьиную кислоту, затем в углекислый газ:

Формальдегид→ муравьиная кислота→ углекислый газ

 

Вторичные спирты окисляются в кетоны:

вторичные спирты → кетоны

Типичные окислители — гидроксид меди (II), перманганат калия KMnO4, K2Cr2O7, аммиачный раствор оксида серебра (I).

Кетоны окисляются только при действии сильных окислителей и нагревании.

 

2.1. Окисление гидроксидом меди (II)

Происходит при нагревании альдегидов со свежеосажденным гидроксидом меди, при этом образуется красно-кирпичный осадок оксида меди (I) Cu2O. Это — одна из качественных реакций на альдегиды.

Видеоопыт окисления муравьиного альдегида гидроксидом меди (II) можно посмотреть здесь.

Например, муравьиный альдегид окисляется гидроксидом меди (II)

HCHO + Cu(OH)2 = Cu + HCOOH + H2O

Чаще в этой реакции образуется оксид меди (I):

HCHO + 2Cu(OH)2 = Cu2O + HCOOH + 2H2O

 

2.2. Окисление аммиачным раствором оксида серебра

Альдегиды окисляются аммиачным раствором оксида серебра (реакция «серебряного зеркала»).

Поскольку раствор содержит избыток аммиака, продуктом окисления альдегида будет соль аммония карбоновой кислоты.

Например, при окислении муравьиного альдегида аммиачным раствором оксида серебра (I) образуется карбонат аммония

Например, при окислении уксусного альдегида аммиачным раствором оксида серебра образуется ацетат аммония

 

Образование осадка серебра при взаимодействии с аммиачным раствором оксида серебра — качественная реакция на альдегиды. 

Упрощенный вариант реакции: 

2.3. Жесткое окисление

При окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) альдегиды окисляются до карбоновых кислот или до солей карбоновых кислот (в нейтральной среде). Муравьиный альдегид окисляется до углекислого газа или до солей угольной кислоты (в нейтральной среде).

Например, при окислении уксусного альдегида перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота

Кетоны окисляются только в очень жестких условиях (в кислой среде при высокой температуре) под действием сильных окислителей: перманганатов или дихроматов.

Реакция протекает с  разрывом С–С-связей (соседних с карбонильной группой) и с образованием смеси карбоновых кислот с меньшей молекулярной массой или СО2.

Карбонильное соединение/ ОкислительKMnO4, кислая средаKMnO4, H2O, t
Метаналь СН2ОCO2K2CO3
Альдегид R-СНОR-COOHR-COOK
КетонR-COOH/ СО2R-COOK/ K2СО3

 

 

2.4. Горение карбонильных соединений

При горении карбонильных соединений образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

CnH2nО + 3n/2O2 → nCO2 + nH2O + Q

Например, уравнение сгорания метаналя:

CH2O + O2 = CO2 + H2O

 

3. Замещение водорода у атома углерода, соседнего с карбонильной группой 

Карбонильные соединения вступают в реакцию с галогенами, в результате которой получается хлорзамещенный (у ближайшего к карбонильной группе атома углерода) альдегид или кетон.

Например, при хлорировании уксусного альдегида образуется хлорпроизводное этаналя

Полученное из ацетальдегида вещество называется хлораль. Продукт присоединения воды к хлоралю (хлоральгидрат) устойчив и используется как лекарство.

 

4. Конденсация с фенолами 

Формальдегид может взаимодействовать с фенолом. Катализатором процесса выступают кислоты или основания:

 

Дальнейшее взаимодействие с другими молекулами формальдегида и фенола приводит к образованию фенолоформальдегидных смол и воды:

Фенол и формальдегид вступают в реакцию поликонденсации.

Поликонденсация — это процесс соединения молекул в длинную цепь (полимер) с образованием побочных продуктов с низкой молекулярной массой (вода или др.). 

5. Полимеризация альдегидов 

Полимеризация характерна в основном для легких альдегидов. Для альдегидов характерна линейная и циклическая полимеризация.

Например, в растворе формалина (40 %-ного водного раствора формальдегида) образуется белый осадок полимера формальдегида, который называется полиформальдегид или параформ:

Поделиться ссылкой:

chemege.ru

Бутаналь — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 2 ноября 2019; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 2 ноября 2019; проверки требуют 3 правки.

Бутаналь (Масляный альдегид, Бутилальдегид) — органическое соединение, имеющая формулой С4Н8О, алифатический альдегид. Изомерен бутанону. Бесцветная легковоспламенимая жидкость с резким запахом.

Бутаналь может быть получен по одному из следующих методов.

Как и все алифатические альдегиды, высокореакционноспособен и довольно токсичен. При стоянии окисляется кислородом воздуха до масляной кислоты.

1. горение

2. присоединение

3. окисление

4. Замещение атомов водорода в углеводородном радикале

Масляный альдегид[1], как и другие альдегиды[2], токсичное вещество: его ПДК в воздухе рабочей зоны 5 мг/м3 (максимально-разовая)[3]. Однако по данным ряда исследований, порог восприятия запаха этого вещества может быть гораздо выше ПДКрз. Например, среднее значение порога в исследовании[4] достигало 15 мг/м3. А у части людей порог был значительно выше среднего значения. Поэтому можно ожидать, что использование широко распространённых фильтрующих СИЗОД в сочетании с "заменой фильтров по появлении запаха под маской" (как это почти всегда рекомендуется в РФ поставщиками СИЗОД) приведёт к чрезмерному воздействию паров бутаналя на, по крайней мере, часть работников — из-за запоздалой замены противогазных фильтров. Для защиты от н-бутиральдегида следует использовать значительно более эффективные изменение технологии и средства коллективной защиты.

ru.wikipedia.org

Формула альдегида в химии

Общая формула альдегидов

Общая формула альдегидов: R–CН=O,

где R – атом водорода или углеводородный радикал.

Общая формула предельных альдегидов – СnH2nO или CnH2n+1–CH=O

Структурная формула альдегидов

Структурная формула альдегидов:

Атомы углерода и кислорода в карбонильной группе > C=O находятся в состоянии sp2-гибридизации. Углерод своими гибридными орбиталями образует 3 -связи (одна из них – с атомом кислорода), которые располагаются в одной плоскости под углом 120° друг к другу. Одна из трех гибридных орбиталей кислорода участвует в -связи С–О, на двух других расположены неподеленные электронные пары.

Связь С=О сильно поляризована. Ее дипольный момент значительно больше, чем у связи кислород–углерод в спиртах. Происходит смещение электронной плотности к кислороду, с образованием на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный углерод в результате приобретает частичный положительный за ряд. По этой причины альдегиды обладают высокой реакционной способностью, являются жесткими основаниями Льюиса, активно вступают в реакции нуклеофильного присоединения.

Классификация альдегидов

В зависимости от строения углеводородного радикала:

  • предельные (насыщенные) альдегиды;
  • непредельные (ненасыщенные) альдегиды;
  • ароматические альдегиды.

В зависимости от числа карбонильных групп:

  • моноальдегиды;
  • диальдегиды;
  • многоатомные альдегиды.

Тривиальные названия и формулы некоторых альдегидов

Формула альдегида

Название по ИЮПАК

Тривиальные название

Предельные альдегиды

метаналь

муравьиный альдегид, формальдегид

этаналь

уксусный альдегид, ацетальдегид

пропаналь

пропионовый альдегид

бутаналь

масляный альдегид

метилпропаль

изомасляный альдегид

Непредельные альдегиды

пропен-2-аль

акролеин

2-метилпропен-2-аль

метакриловый альдегид

бутен-2-аль

кротоновый альдегид

Ароматические альдегиды

бензальдегид

бензойный альдегид

4-гидрокси-3-метокси-бензальдегид

ванилин

Альдегиды с несколькими функциональными группами

этандиаль

щавелевый альдегид, глиоксаль

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Структурные формулы органических веществ

этан Алканы этан
пропан Алканы пропан
2-метилпропан Алканы 2-метилпропан
н-бутан Алканы н-бутан
2,2-диметилпропан Алканы 2,2-диметилпропан
2-метилбутан Алканы 2-метилбутан
н-пентан Алканы н-пентан
2,2-диметилбутан Алканы 2,2-диметилбутан
2,3-диметилбутан Алканы 2,3-диметилбутан
2-метилпентан Алканы 2-метилпентан
3-метилпентан Алканы 3-метилпентан
н-гексан Алканы н-гексан
2,2,3-триметилбутан Алканы 2,2,3-триметилбутан
2,2-диметилпентан Алканы 2,2-диметилпентан
2,3-диметилпентан Алканы 2,3-диметилпентан
2,4-диметилпентан Алканы 2,4-диметилпентан
2-метилгексан Алканы 2-метилгексан
3,3-диметилпентан Алканы 3,3-диметилпентан
3-метилгексан Алканы 3-метилгексан
3-этилпентан Алканы 3-этилпентан
н-гептан Алканы н-гептан
2,2,3,3-тетраметилбутан Алканы 2,2,3,3-тетраметилбутан
2,2,3-триметилпентан Алканы 2,2,3-триметилпентан
2,2,4-триметилпентан Алканы 2,2,4-триметилпентан
2,2-диметилгексан Алканы 2,2-диметилгексан
2,3,3-триметилпентан Алканы 2,3,3-триметилпентан
2,3,4-триметилпентан Алканы 2,3,4-триметилпентан
2,3-диметилгексан Алканы 2,3-диметилгексан
2,4-диметилгексан Алканы 2,4-диметилгексан
2,5-диметилгексан Алканы 2,5-диметилгексан
2-метил-3-этилпентан Алканы 2-метил-3-этилпентан
2-метилгептан Алканы 2-метилгептан
3,3-диметилгексан Алканы 3,3-диметилгексан
3,4-диметилгексан Алканы 3,4-диметилгексан
3-метил-3-этилпентан Алканы 3-метил-3-этилпентан
3-метилгептан Алканы 3-метилгептан
3-этилгексан Алканы 3-этилгексан
4-метилгептан Алканы 4-метилгептан
н-октан Алканы н-октан
2,2,3,3-тетраметилпентан Алканы 2,2,3,3-тетраметилпентан
2,2,3,4-тетраметилпентан Алканы 2,2,3,4-тетраметилпентан
2,2,3-триметилгексан Алканы 2,2,3-триметилгексан
2,2,4,4-тетраметилпентан Алканы 2,2,4,4-тетраметилпентан
2,2,4-триметилгексан Алканы 2,2,4-триметилгексан
2,2,5-триметилгексан Алканы 2,2,5-триметилгексан
2,2-диметил-3-этилпентан Алканы 2,2-диметил-3-этилпентан
2,2-диметилгептан Алканы 2,2-диметилгептан
2,3,3,4-тетраметилпентан Алканы 2,3,3,4-тетраметилпентан
2,3,3-триметилгексан Алканы 2,3,3-триметилгексан
2,3,4-триметилгексан Алканы 2,3,4-триметилгексан
2,3,5-триметилгексан Алканы 2,3,5-триметилгексан
2,3-диметил-3-этилпентан Алканы 2,3-диметил-3-этилпентан
2,3-диметилгептан Алканы 2,3-диметилгептан
2,4,4-триметилгексан Алканы 2,4,4-триметилгексан
2,4-диметил-3-этилпентан Алканы 2,4-диметил-3-этилпентан
2,4-диметилгептан Алканы 2,4-диметилгептан
2,5-диметилгептан Алканы 2,5-диметилгептан
2,6-диметилгептан Алканы 2,6-диметилгептан
2-метил-3-этилгексан Алканы 2-метил-3-этилгексан
2-метил-4-этилгексан Алканы 2-метил-4-этилгексан
2-метилоктан Алканы 2-метилоктан
3,3,4-триметилгексан Алканы 3,3,4-триметилгексан
3,3-диметилгептан Алканы 3,3-диметилгептан
3,3-диэтилпентан Алканы 3,3-диэтилпентан
3,4-диметилгептан Алканы 3,4-диметилгептан
3,5-диметилгептан Алканы 3,5-диметилгептан
3-метил-3-этилгексан Алканы 3-метил-3-этилгексан
3-метил-4-этилгексан Алканы 3-метил-4-этилгексан
3-метилоктан Алканы 3-метилоктан
3-этилгептан Алканы 3-этилгептан
4,4-диметилгептан Алканы 4,4-диметилгептан
4-метилоктан Алканы 4-метилоктан
4-этилгептан Алканы 4-этилгептан
н-нонан Алканы н-нонан
2,2,3,3,4-пентаметилпентан Алканы 2,2,3,3,4-пентаметилпентан
2,2,3,3-тетраметилгексан Алканы 2,2,3,3-тетраметилгексан
2,2,3,4,4-пентаметилпентан Алканы 2,2,3,4,4-пентаметилпентан
2,2,3,4-тетраметилгексан Алканы 2,2,3,4-тетраметилгексан
2,2,3,5-тетраметилгексан Алканы 2,2,3,5-тетраметилгексан
2,2,3-триметил-3-этилпентан Алканы 2,2,3-триметил-3-этилпентан
2,2,3-триметилгептан Алканы 2,2,3-триметилгептан
2,2,4,4-тетраметилгексан Алканы 2,2,4,4-тетраметилгексан
2,2,4,5-тетраметилгексан Алканы 2,2,4,5-тетраметилгексан
2,2,4-триметил-3-этилпентан Алканы 2,2,4-триметил-3-этилпентан
2,2,4-триметилгептан Алканы 2,2,4-триметилгептан
2,2,5,5-тетраметилгексан Алканы 2,2,5,5-тетраметилгексан
2,2,5-триметилгептан Алканы 2,2,5-триметилгептан
2,2,6-триметилгептан Алканы 2,2,6-триметилгептан
2,2-диметил-3-этилгексан Алканы 2,2-диметил-3-этилгексан
2,2-диметил-4-этилгексан Алканы 2,2-диметил-4-этилгексан
2,2-диметилоктан Алканы 2,2-диметилоктан
2,3,3,4-тетраметилгексан Алканы 2,3,3,4-тетраметилгексан
2,3,3,5-тетраметилгексан Алканы 2,3,3,5-тетраметилгексан
2,3,3-триметилгептан Алканы 2,3,3-триметилгептан
2,3,4,4-тетраметилгексан Алканы 2,3,4,4-тетраметилгексан
2,3,4,5-тетраметилгексан Алканы 2,3,4,5-тетраметилгексан
2,3,4-триметил-3-этилпентан Алканы 2,3,4-триметил-3-этилпентан
2,3,4-триметилгептан Алканы 2,3,4-триметилгептан
2,3,5-триметилгептан Алканы 2,3,5-триметилгептан
2,3,6-триметилгептан Алканы 2,3,6-триметилгептан
2,3-диметил-3-этилгексан Алканы 2,3-диметил-3-этилгексан
2,3-диметил-4-этилгексан Алканы 2,3-диметил-4-этилгексан
2,3-диметилоктан Алканы 2,3-диметилоктан
2,4,4-триметилгептан Алканы 2,4,4-триметилгептан
2,4,5-триметилгептан Алканы 2,4,5-триметилгептан
2,4,6-триметилгептан Алканы 2,4,6-триметилгептан
2,4-диметил-3-этилгексан Алканы 2,4-диметил-3-этилгексан
2,4-диметил-4-этилгексан Алканы 2,4-диметил-4-этилгексан
2,4-диметилоктан Алканы 2,4-диметилоктан
2,5,5-триметилгептан Алканы 2,5,5-триметилгептан
2,5-диметил-3-этилгексан Алканы 2,5-диметил-3-этилгексан
2,5-диметилоктан Алканы 2,5-диметилоктан
2,6-диметилоктан Алканы 2,6-диметилоктан
2,7-диметилоктан Алканы 2,7-диметилоктан
2-метил-3,3-диэтилпентан Алканы 2-метил-3,3-диэтилпентан
2-метил-3-этилгептан Алканы 2-метил-3-этилгептан
2-метил-4-этилгептан Алканы 2-метил-4-этилгептан
2-метил-5-этилгептан Алканы 2-метил-5-этилгептан
2-метилнонан Алканы 2-метилнонан
3,3,4,4-тетраметилгексан Алканы 3,3,4,4-тетраметилгексан
3,3,4-триметилгептан Алканы 3,3,4-триметилгептан
3,3,5-триметилгептан Алканы 3,3,5-триметилгептан
3,3-диметил-4-этилгексан Алканы 3,3-диметил-4-этилгексан
3,3-диметилоктан Алканы 3,3-диметилоктан
3,3-диэтилгексан Алканы 3,3-диэтилгексан
3,4,4-триметилгептан Алканы 3,4,4-триметилгептан
3,4,5-триметилгептан Алканы 3,4,5-триметилгептан
3,4-диметил-3-этилгексан Алканы 3,4-диметил-3-этилгексан
3,4-диметилоктан Алканы 3,4-диметилоктан
3,4-диэтилгексан Алканы 3,4-диэтилгексан
3,5-диметилоктан Алканы 3,5-диметилоктан
3,6-диметилоктан Алканы 3,6-диметилоктан
3-изопропил-2,4-диметилпентан Алканы 3-изопропил-2,4-диметилпентан
3-изопропил-2-метилгексан Алканы 3-изопропил-2-метилгексан
3-метил-3-этилгептан Алканы 3-метил-3-этилгептан
3-метил-4-этилгептан Алканы 3-метил-4-этилгептан
3-метил-5-этилгептан Алканы 3-метил-5-этилгептан
3-метилнонан Алканы 3-метилнонан
3-этилоктан Алканы 3-этилоктан
4,4-диметилоктан Алканы 4,4-диметилоктан
4,5-диметилоктан Алканы 4,5-диметилоктан
4-изопропилгептан Алканы 4-изопропилгептан
4-метил-3-этилгептан Алканы 4-метил-3-этилгептан
4-метил-4-этилгептан Алканы 4-метил-4-этилгептан
4-метилнонан Алканы 4-метилнонан
4-пропилгептан Алканы 4-пропилгептан
4-этилоктан Алканы 4-этилоктан
5-метилнонан Алканы 5-метилнонан
н-декан Алканы н-декан
этандиол-1,2 Многоатомные спирты этандиол-1,2
пропандиол-1,2 Многоатомные спирты пропандиол-1,2
пропандиол-1,3 Многоатомные спирты пропандиол-1,3
пропантриол-1,2,3 Многоатомные спирты пропантриол-1,2,3
бутандиол-1,2 Многоатомные спирты бутандиол-1,2
бутандиол-1,3 Многоатомные спирты бутандиол-1,3
бутандиол-1,4 Многоатомные спирты бутандиол-1,4
бутандиол-2,3 Многоатомные спирты бутандиол-2,3
бутантриол-1,2,3 Многоатомные спирты бутантриол-1,2,3
бутантриол-1,2,4 Многоатомные спирты бутантриол-1,2,4
бутантетраол-1,2,3,4 Многоатомные спирты бутантетраол-1,2,3,4
метанол Одноатомные спирты метанол
этанол Одноатомные спирты этанол
пропанол-1 Одноатомные спирты пропанол-1
пропанол-2 Одноатомные спирты пропанол-2
бутанол-1 Одноатомные спирты бутанол-1
бутанол-2 Одноатомные спирты бутанол-2
этен Алкены этен
пропен Алкены пропен
бутен-1 Алкены бутен-1
бутен-2 Алкены бутен-2
2-метилпропен-1 Алкены 2-метилпропен-1
2-метилпропанол-1 Одноатомные спирты 2-метилпропанол-1
2-метилпропанол-2 Одноатомные спирты 2-метилпропанол-2
метановая кислота Карбоновые кислоты метановая кислота
этановая кислота Карбоновые кислоты этановая кислота
пропановая кислота Карбоновые кислоты пропановая кислота
бутановая кислота Карбоновые кислоты бутановая кислота
2-метилпропановая кислота Карбоновые кислоты 2-метилпропановая кислота
3-хлорбутановая кислота Карбоновые кислоты 3-хлорбутановая кислота
пентановая кислота Карбоновые кислоты пентановая кислота
2,4-диметилгексановая кислота Карбоновые кислоты 2,4-диметилгексановая кислота
пентен-1 Алкены пентен-1
2-метилбутен-1 Алкены 2-метилбутен-1
3-метилбутен-1 Алкены 3-метилбутен-1
пентен-2 Алкены пентен-2
2-метилбутен-2 Алкены 2-метилбутен-2
пентанол-1 Одноатомные спирты пентанол-1
пентанол-2 Одноатомные спирты пентанол-2
2-метилбутанол-1 Одноатомные спирты 2-метилбутанол-1
3-метилбутанол-1 Одноатомные спирты 3-метилбутанол-1
2-метилбутанол-2 Одноатомные спирты 2-метилбутанол-2
3-метилбутанол-2 Одноатомные спирты 3-метилбутанол-2
3,3-диметилпропанол-1 Одноатомные спирты 3,3-диметилпропанол-1
метаналь Альдегиды метаналь
этаналь Альдегиды этаналь
пропаналь Альдегиды пропаналь
бутаналь Альдегиды бутаналь
пропанон Кетоны пропанон
бутанон Кетоны бутанон
пентанон-2 Кетоны пентанон-2
2-метилпропаналь Альдегиды 2-метилпропаналь
3-метилбутанон-2 Кетоны 3-метилбутанон-2
пентаналь Альдегиды пентаналь
2-метилбутаналь Альдегиды 2-метилбутаналь
3-метилбутаналь Альдегиды 3-метилбутаналь
2,2-диметилпропаналь Альдегиды 2,2-диметилпропаналь
диметиловый эфир Простые эфиры диметиловый эфир
метилэтиловый эфир Простые эфиры метилэтиловый эфир
2,2-диметилпропановая кислота Карбоновые кислоты 2,2-диметилпропановая кислота
3-метилбутановая кислота Карбоновые кислоты 3-метилбутановая кислота
2-метил-3-хлорпентановая кислота Карбоновые кислоты 2-метил-3-хлорпентановая кислота
2-хлорбутановая кислота Карбоновые кислоты 2-хлорбутановая кислота
метилформиат Сложные эфиры метилформиат
этилформиат Сложные эфиры этилформиат
пропилформиат Сложные эфиры пропилформиат
бутилформиат Сложные эфиры бутилформиат
метилацетат Сложные эфиры метилацетат
этилацетат Сложные эфиры этилацетат
пропилацетат Сложные эфиры пропилацетат
изопропилацетат Сложные эфиры изопропилацетат
бутилацетат Сложные эфиры бутилацетат
метиламин Амины метиламин
этиламин Амины этиламин
пропиламин Амины пропиламин
бутиламин Амины бутиламин

gomolog.ru


Смотрите также