Альдегиды
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.
Для альдегидов характерна структурная изомерия: углеродного скелета, межклассовая изомерия с кетонами.
Получение альдегидов и кетонов
Этот способ также просто осуществить в лабораторных условиях. При пиролизе (нагревании без доступа кислорода) кальциевых или бариевых солей карбоновых кислот возможно получение кетонов.
В присутствии катализатора и при нагревании спиртов от гидроксогруппы и прилежащего к ней атома углерода отщепляется по атому водорода. В результате образуется карбонильная группа.
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.
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.
В промышленности окислением метана при температуре 500 °C и в присутствии катализатора получают формальдегид.
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. Это является важным отличием альдегидов от карбоновых кислот, для которых реакции присоединения не характерны.
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.
В результате полного окисления, горения, образуется углекислый газ и вода.
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
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
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.
Альдегиды
Альдегиды и кетоны весьма схожи, различие заключается в том, что последние имеют при карбонильной группе два заместителя. 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. 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: у метаналя в связи с ещё большей поляризацией связи — полная, а у других альдегидов — частичная:
Простейшие альдегиды имеют резкий характерный запах (например, бензальдегид — запах миндаля).
Под действием гидроксиламина превращаются в оксимы:
| Название | Формула | Температура плавления | Температура кипения |
|---|---|---|---|
| Формальдегид | HCHO | −92 °C | −19 °C |
| Ацетальдегид | CH3CHO | −123 °C | 20,8 °C |
| Пропаналь | CH3CH2CHO | −81 °C | 48,8 °C |
| Бутаналь | CH3CH2CH2CHO | −97 °C | 75 °C |
| Акролеин | CH2=CH-CHO | −88 °C | 52,5 °C |
| Кротоновый альдегид | CH3-CH=CH-CHO | −76,5 °C | 104 °C |
| Бензальдегид | C6H5-CHO | −56 °C | 179 °C |
| Салициловый альдегид |  | 1,6 °C | 197 °C |
| Фурфурол |  | −36,5 °C | 161,7 °C |
Химические свойства
Высокая реакционноспособность связана с наличием высокополярной связи С=О. Проявляют свойства органических оснований.
Восстановление. Альдегиды способны к восстановлению, основной продукт восстановления — первичные спирты.
Присоединение синильной кислоты. Используется для удлинения углеродной цепи.
Присоединение гидросульфита натрия. Используется для выделения альдегидов из растворов.
Присоединение спиртов с образованием полуацеталей (при избытке спирта и хлороводороде образуются ацетали)
2 Окисление. Альдегиды легко (значительно легче, чем спирты) окисляются в соответствующие карбоновые кислоты.
Реакция «медного зеркала». Окислителем здесь выступает свежеприготовленный гидроксид меди(II). Образуется кирпично-красный осадок оксида Cu(I)
3 Реакция полимеризации
Формальдегид образует параформальдегид (n=8-100) при длительном стоянии или испарении.
При циклизации образуются триоксан (n = 3) и тетраоксиметилен (n = 4).
4 Реакция поликонденсации При нагревании альдегида с фенолом в кислой или щелочной среде образуются фенолформальдегидные смолы.
Биологическое действие
См. также
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Альдегиды» в других словарях:
Альдегиды — представляют значительную и важную группу органических соединений, члены которой хотя и не часто встречаются в отдельном состоянии в природе, но без сомнения играют чрезвычайно существенную роль в различных физиологических процессах как животного … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
АЛЬДЕГИДЫ — летучие жидкости органического состава, образуются из алкоголя, путем окисления его. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. АЛЬДЕГИДЫ летучие жидкости органического состава; имеют приятный запах… … Словарь иностранных слов русского языка
альдегиды — ов, м. aldéhyde m, f. 1845. Лексис. В химии органические соединения, являющиеся продуктом неполного окисления спирта. БАС 2. Профессор химии в Валь де Грасе открыл, что альдегид имеет те же анестезические свойства, как серный эфир и хлороформ. ОЗ … Исторический словарь галлицизмов русского языка
АЛЬДЕГИДЫ — АЛЬДЕГИДЫ, органические соединения, содержащие альдегидную группу CHO, например формальдегид, ванилин. Применяют в производстве полимеров, как душистые вещества и др … Современная энциклопедия
АЛЬДЕГИДЫ — органические соединения, содержащие альдегидную группу CHO. Примеры альдегидов формальдегид, ацетальдегид, бензальдегид, акролеин, ванилин. Получают окислением первичных спиртов и др. методами. Применяют в производстве полимеров, органическом… … Большой Энциклопедический словарь
Альдегиды — АЛЬДЕГИДЫ, органические соединения, содержащие альдегидную группу CHO, например формальдегид, ванилин. Применяют в производстве полимеров, как душистые вещества и др. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
АЛЬДЕГИДЫ — класс органических соединений, содержащих в молекуле карбонильную группу >С=0, связанную с органическим радикалом (R) и атомом водорода. Общая формула A. RC(0)H. Благодаря присутствию карбонильной группы А. легко вступают в реакции замещения и… … Большая политехническая энциклопедия
альдегиды — ов; мн. (ед. альдегид, а; м.). [искаж. лат. al(cohol) dehyd(rogenatum) алкоголь, лишённый водорода]. Хим. Органические соединения, продукт дегидрирования первичных спиртов (применяются в производстве полимеров или органическом синтезе и т.п.).… … Энциклопедический словарь
Альдегиды — класс органических соединений, содержащих карбонильную группу связанную c органическим радикалом (R) и с атомом водорода, Свойства А. во многом сходны со свойствами кетонов, также содержащих карбонильную … Большая советская энциклопедия
Альдегиды
Альдегиды являются представителями карбонильных соединений.
Карбонильные соединения (оксосоединения) – это производные УВ, содержащие в молекуле карбонильную группу С = О.
Альдегиды – это органические соединения, молекулы которых содержат альдегидную группу, связанную с углеводородным радикалом.
В зависимости от характера углеводородного радикала, связанного с альдегидной группой, альдегиды разделяются на предельные, непредельные и ароматические.
Предельные (насыщенные) альдегиды
Гомологический ряд
Номенклатура и изомерия
Название альдегида по международной номенклатуре образуется от названия соответствующего алкана с таким же числом атомов углерода с добавлением окончания –аль. Нумерацию углеродной цепи начинают от атома углерода альдегидной группы.
В пределах класса альдегидов возможен только один вид изомерии – изомерия углеродной цепи.
Физические свойства
Низшие альдегиды имеют резкий запах, высшие альдегиды, содержащие 8—12 атомов «С», — душистые вещества. Альдегиды с 1—3 атомами «С» хорошо растворяются в воде; с увеличением числа атомов «С» растворимость уменьшается. Все альдегиды растворяются в органических растворителях.
Альдегиды раздражают слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, вредно влияют на нервную систему.
Химические свойства
Альдегиды — один из наиболее реакционноспособных классов органических соединений, что связано с наличием в их молекулах высокополяризованной карбонильной группы >С=О.
Для альдегидов характерны реакции присоединения, окисления, полимеризации и поликонденсации.
I. Реакции присоединения
1.Гидрирование (восстановление) с образованием первичных спиртов RCH2ОH:
2.Присоединение спиртов с образованием полуацеталей:
Гидроксильная группа полуацеталей очень реакционноспособна.
В присутствии катализатора – хлороводорода и при избытке спирта образуются ацетали RCH(OR)2:
3.Присоединение гидросульфита натрия NaHSO3 с образованием гидросульфитных производных альдегидов:
Этой реакцией часто пользуются для выделения альдегидов из смесей или с целью их очистки.
II. Реакции окисления
В молекулах альдегидов атом углерода карбонильной группы, имеющий избыточный положительный заряд, притягивает к себе электроны связи С—Н. Вследствие этого атом водорода приобретает большую реакционную активность, что проявляется в способности альдегидов к окислению. Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот с тем же числом углеродных атомов различными окислителями (сильные окислители: О2 воздуха, подкисленный раствор K2Cr2O7 или КМnО4, слабые окислители: аммиачный раствор оксида серебра (I), щелочной раствор сульфата меди (II) и др.):
Реакции с аммиачным раствором оксида серебра (I) и щелочным раствором сульфата меди (II) являются качественными реакциями на альдегиды.
1.Взаимодействие с аммиачным раствором оксида серебра (I) — «реакция серебряного зеркала».
Оксид серебра (I) образуется в результате взаимодействия нитрата серебра(I) с NH4ОH:
Металлическое серебро осаждается на стенках пробирки в виде тонкого слоя, образуя зеркальную поверхность.
2.Взаимодействие с гидроксидом меди (II)
Для реакции используют свежеприготовленный Cu(OH)2 образующийся при взаимодействии растворимой соли меди (II) со щелочью:
III. Реакции полимеризации (характерны для низших альдегидов)
1.Линейная полимеризация
При испарении или длительном стоянии раствора формальдегида происходит образование полимера— параформальдегида:
Полимеризация безводного формальдегида в присутствии катализатора — пентакарбонила железа Fe(CO)5 — приводит к образованию высокомолекулярного соединения— полиформальдегида (полиоксиметилен, полиметиленоксид):
2.Циклическая полимеризация (тримеризация, тетрамеризация)
Тример метаналя получается при перегонке подкисленного раствора формальдегида:
Уксусный альдегид образует циклические триммер и тетрамер:
IV. Реакции поликонденсации
Реакции поликонденсации — это процессы образования высокомолекулярных веществ, в ходе которых соединение исходных мономерных молекул сопровождается выделением таких низкомолекулярных продуктов, как Н2О, НCl, NH3 и др.
В кислой или щелочной среде при нагревании формальдегид (образует с фенолом высокомолекулярные продукты — фенолформальдегидные смолы различного строения:
Вначале в присутствии катализатора происходит взаимодействие между молекулой формальдегида и молекулой фенола с образованием фенолоспирта:
При нагревании фенолоспирты конденсируются с образованием фенолформальдегидных полимеров:
Фенолформальдегидные смолы используются для получения пластических масс (фенопластов).
Способы получения
I. Общие методы получения
1.Окисление первичных спиртов:
б) под действием окислителей (K2Cr2O7 или KMnO4 в кислой среде)
2.Каталитическое дегидрирование первичных спиртов:
3.Гидролиз дигалогеналканов, содержащих 2 атома галогена у первого атома углеродного атома:
II. Специфические способы получения
Формальдегид можно получить при каталитическом окислении метана:
Ацетальдегид получают реакцией Кучерова:
или при каталитическом окислении этилена:
Данный способ в последнее время широко используется для промышленного получения ацетальдегида. Однако аналогично могут быть получены и другие альдегиды при окислении гомологов этилена, например:
Скачать бесплатно реферат на тему: «Альдегиды» Альдегиды.docx (232 Загрузки)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Альдегиды и кетоны» Альдегиды-и-кетоны.docx (222 Загрузки)
Скачать рефераты по другим темам можно здесь
Урок 23. Альдегиды
Определение. Гомологический ряд, номенклатура, изомерия
Альдегиды — это производные углеводородов, которые содержат альдегидную группу:
Альдегидная группа состоит из карбонильной группы С=О, соединённой с атомом водорода. Карбонильная группа в молекулах альдегидов всегда находится на конце углеродной цепи.
Предельные альдегиды образуют гомологический ряд с общей формулой:
Если использовать эту общую формулу, то следует помнить, что минимальное значение n (числа атомов углерода) равно нулю.
Если n = 0 получаем
метанАЛЬ, муравьиный альдегид, формальдегид;
Если n = 1 получаем
этанАЛЬ, уксусный альдегид, ацетальдегид.
Вопрос. Какой суффикс обозначает наличие в молекуле альдегидной группы?
Названия альдегидов составляют, добавляя суффикс АЛЬ к названию соответствующего углеводорода. При этом учитываются все атомы углерода. Кроме того, используются тривиальные названия, которые совпадают с названиями соответствующих кислот (см. урок 24.1). И, наконец, для некоторых альдегидов используют названия, имеющие латинский корень, например формальдегид — от лат. formika — «муравей».
Задание 23.1. Составьте формулу и название альдегида с n = 3. Имеет ли он изомеры?
Начиная с n = 3 у альдегидов появляются изомеры положения карбонильной группы:
Задание 23.2. Допишите атомы водорода к этим цепочкам и убедитесь, что это — изомеры. Является ли вещество (2) альдегидом?
Но при перемещении карбонильной группы в середину молекулы исчезает альдегидная группа: вещество (2) не альдегид, это — кетон:
По номенклатуре ИЮПАК кетоны называют, добавляя суффикс ОН к названию соответствующего углеводорода.
Задание 23.3. Составьте формулы и названия альдегидов с n = 4. Дайте им названия.
Изомерия альдегидов связана со строением углеводородного радикала:
Строение молекул
Отличительным признаком альдегидов является наличие в их молекуле альдегидной группы. В её состав входят атомы углерода и кислорода, связанные двойной связью.
Вопрос. Какой тип реакций характерен для соединений с двойной связью?
Поэтому альдегиды легко вступают в реакции присоединения по месту разрыва π-связи карбонильной группы.
Кроме того, в состав альдегидной группы входит атом водорода, соединённый с карбонильной группой.
Вопрос. Является ли эта связь полярной?
За счёт разрыва полярной С–Н связи альдегидной группы альдегиды очень легко окисляются. Атом кислорода альдегидной группы делает эту группу в целом сильно полярной. Поэтому альдегидная группа влияет на углеводородный радикал, и в радикале возможны реакции замещения.
Свойства альдегидов
Физические свойства
В альдегидах отсутствует гидроксогруппа, за счёт которой между молекулами спиртов возникали водородные связи.
Вопрос. Какие соединения (спирты или альдегиды) имеют бОльшую температуру кипения?
Поэтому альдегиды, в отличие от спиртов, легче испаряются, имеют меньшие температуры кипения. Например, формальдегид — газ с резким запахом, а метанол — жидкость. Низшие альдегиды могут растворяться в воде. Раствор формальдегида в воде (формалин) применяется в медицине, кожевенной промышленности. Его применение основано на том, что формальдегид активно реагирует с белками, вызывая в них необратимые изменения (денатурацию). Следовательно, формальдегид сильно ядовит.
Химические свойства
При рассмотрении строения молекулы альдегидов были сделаны выводы, что для них должны быть характерны реакции присоединения, замещения (в углеводородном радикале), и окисления.
Примером реакции присоединения к карбонильной группе может служить реакция гидрирования, т. е. присоединения водорода:
Вопрос. К какому классу относится полученное соединение? Назовите его.
При окислении альдегидов образуются кислоты:
Окисление альдегидов происходит даже при их хранении, т. е. в обычных условиях. Реакции окисления альдегидов используют для того, чтобы обнаружить их в растворах. Например, если к раствору альдегида добавить аммиачный раствор оксида серебра и нагреть, то на стенках сосуда появится зеркало. Это выделилось чистое серебро, которое блестящим тонким слоем покрыло стекло:
Эта реакция получила название «реакция серебряного зеркала».
Альдегид можно превратить в кислоту (окислить) и при помощи гидроксида меди (II). Если к осадку Сu(ОН)2 добавить раствор альдегида и нагреть, то образуется жёлтый осадок СuОН, переходящий в красный оксид меди (I). В результате образуется оранжевый осадок:
Если эту же смесь долго греть, то на стенках пробирки выделится в виде блестящего слоя чистая медь «медное зеркало». Поэтому эту реакцию часто называют реакцией «медного зеркала».
Запомните: реакции «серебряного зеркала» и «медного зеркала» — качественные реакции на альдегидную группу.
Задание 23.4. Составьте уравнения качественных реакций для формальдегида.
Вопрос. Можно ли при помощи гидроксида меди (II) различить растворы глицерина и уксусного альдегида? Укажите условия и эффекты обеих реакций.
Получение и применение альдегидов на примере уксусного альдегида
Уксусный альдегид получают в больших количествах при помощи реакции Кучерова*:
* Кучеров Михаил Григорьевич (3.06.1850–26.06.1911) — русский химик-органик, открыл (1881) реакцию каталитической гидратации ацетиленовых углеводородов с образованием карбонилсодержащих соединений.
В небольших количествах этот альдегид можно получить окислением этанола:
Задание 23.5. В уроках 20.3 и 22.4 посмотрите на соответствующие уравнения реакций; обратите внимание, за счёт каких атомов они происходят, и попробуйте составить аналогичные уравнения реакций:
Сделайте вывод: всегда ли в этих реакциях получаются альдегиды?
Если Вы всё сделали правильно, в реакциях 1 и 3 получается ацетон (кетон), а в реакции 2 — пропаналь.
Уксусный альдегид применяют для получения уксусной кислоты, этилового спирта, лекарств и других веществ.
Выводы
Альдегиды — это производные углеводородов, содержащие альдегидную группу. Для них должны быть характерны реакции