Альдегиды
Карточка контроля знаний (скачать PDF 253КБ)
Альдегиды – органические соединения, содержащие карбонильную группу (>С=О), в которой атом углерода связан с радикалом и одним атомом водорода, исключение составляет муравьиный альдегид: Н – СН = О.
Классификация альдегидов
1) В зависимости от насыщенности углеводородного заместителя:
— предельные (насыщенные) альдегиды: ацетальдегид СН3 – СН=О
— непредельные (ненасыщенные) альдегиды: акролеин СН2 = СН – СН=О
— ароматические альдегиды:
бензальдегид
2) По числу карбонильных групп:
— альдегиды с одной карбонильной группой: формальдегид Н – СН = О
— многоатомные альдегиды: например, диальдегид глиоксаль: О=СН – СН=О
Общая формула предельных альдегидов: R–CН=O или СnH2nO, где R – атом водорода или углеводородный радикал, n – количество атомов углерода.
Номенклатура альдегидов
По номенклатуре ИЮПАК названия простых альдегидов образуются от названий соответствующих алканов с добавлением суффикса -аль. Нумерация цепи начинается с карбонильного атома углерода.
4 3 2 1
СН3 – СН2 – СН2 – СН=О
Тривиальные названия производят от тривиальных названий тех кислот. в которые альдегиды превращаются при окислении.
Изомерия альдегидов
Для альдегидов характерна структурная изомерия:
1) Углеродного скелета, начинается с С4Н8О
4 3 2 1
СН3 – СН2 – СН2 – СН=О
бутаналь
3 2 1
СН3 – СН(СН3)– СН=О
2 - метилпропаналь
2) Межклассовая изомерия с кетонами (начиная с С3Н6О):
СН3 – СН2 – СН=О
пропаналь
СН3 – С – СН3
‖
О
пропанон
Физические свойства
Простейший альдегид – муравьиный – газ с весьма резким запахом. Альдегиды до С12Н24О – жидкости, хорошо растворимые в воде, а альдегиды нормального строения с более длинным неразветвлённым углеродным скелетом, являются твёрдыми веществами. Альдегиды обладают удушливым запахом, который при многократном разведении становится приятным, напоминая запах плодов. Альдегиды кипят при более низкой температуре, чем спирты с тем же числом углеродных атомов, это связано с отсутствием в альдегидах водородных связей. В то же время температура кипения альдегидов выше, чем у соответствующих по молекулярной массе углеводородов, что связано с высокой полярностью альдегидов.
Строение альдегидов
Ввиду большей электроотрицательности атома кислорода по сравнению с атомом углерода, связь С=О сильно поляризована за счет смещения электронной плотности к атому кислорода, в результате чего на атоме кислорода возникает частичный отрицательный (δ-), а на атоме углерода – частичный положительный (δ+) заряды:
По этой причины альдегиды обладают высокой реакционной способностью, активно вступают в реакции присоединения.
Химические свойства альдегидов
1) Реакции присоединения:
а) реакция гидрирования (Pt/Ni, t0)
СН3 – СН=О + Н2 → СН3 – СН2 – ОН
б) реакция присоединения гидросульфита натрия NaHSO3
СН3 – СН=О + NaHSO3 → СН3 – СНОН –SO3Na
в) реакция полимеризации
nR – СН=О → –[–CH – O –]n–
׀
R
В водных растворах формальдегид образует полимер, называемый параформом.
nН – СН=О + Н2О → Н –[–СН2 – О–]n– ОН
формальдегид полиоксиметилен или параформ
2) Реакции окисления:
а) горение
2CH3CHO + 5O2 → 4CO2 + 4H2O
б) реакция "серебряного зеркала"
2[Ag (NH3)2](OH) + СН3 – СН=О → 2Ag↓ + СH3COONH4 + 3NH3 + H2O
в) окисление (Cu(OH)2, KMnO4, K2Cr2O7 и др.)
2Cu(OH)2 + СН3 – СН=О → Cu2O↓ + СH3COOH + 2H2O
Муравьиный альдегид (формальдегид) занимает особое место в ряду альдегидов. В связи с отсутствием у муравьиного альдегида радикала, ему присущи некоторые специфические свойства. Окисление формальдегида осуществляется до углекислого газа СО2.
Реакции с аммиачным раствором оксида серебра (I) и гидроксидом меди (II) могут
являются качественными реакциями на альдегиды.
3) Реакция поликонденсации
Особое практическое значение имеет реакция поликонденсации формальдегида с фенолом с образованием фенолформальдегидных смол (см. химические свойства фенола).
Получение
1) Окисление первичных спиртов
СН3 — СН2 — ОН + CuO → Cu + H2O + CH3 — CH=O
2) Дегидрирование первичных спиртов. Реакцию проводят, пропуская пары спирта над нагретым до 200-300°С катализатором, в качестве которого используются медь, никель, кобальт и др.
СН3 — СН2 — ОН → H2 + CH3 — CH=O
3) Гидролиз дигалогенопроизводных углеводородов, однако только тех, у которых оба атома галогена расположены у одного из концевых атомов углерода.
СН3 — СНCl2 + 2NaOHводн. → СН3 – СОН + 2NaCl + Н2О
4) Получение этаналя
а) окисление этилена кислородом воздуха в присутствии солей меди и палладия
2СН2 = СН2 + О2 → 2CH3 — CH=O
б) гидратация ацетилена (реакция Кучерова)
СН ≡ СН + Н2О → СН3 – СОН
5) Получение метаналя
Окисление метана при 500oС в присутствии оксидов азота
CH4 + O2 → HCHO + H2O
Применение альдегидов
Из альдегидов наибольшее применение имеет формальдегид. Используется обычно в виде водного раствора – формалина.
1) Получение фенолформальдегидных и мочевино-формальдегидных (карбамидных) смол, полиоксиметиленовых полимеров.
2) Синтез лекарственных средств (уротропин).
3) Дезинфицирующее средство (40% водный раствор - формалин).
4) Консервант биологических препаратов (благодаря способности свертывать белок).
5) В сельском хозяйстве формалин необходим для протравливания семян.
6) В кожевенном производстве формалин оказывает дубящее действие на белки кожи, делает их более твердыми, негниющими.
7) В мебельной и деревообрабатывающей промышленности
Уксусный альдегид применяется в широких масштабах в промышленности органического синтеза: для получения уксусной кислоты, этанола, бутадиена, ацетатного волокна, альдегидных полимеров.
