Физические свойства альдегидов

Альдегиды

КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ - органические вещества, одержащие карбонильную группу

 

АЛЬДЕГИДЫ
ОБЩАЯ ФОРМУЛА: RCOH или СnH2nO
Предельные CnH2n+1-CН=О	Непредельные CH2=CH-CН=О акролеин	Ароматические С6H5-CН=О бензальдегид
Суффикс - АЛЬ
Изомерия альдегидов: изомерия углеродного скелета, начиная с С4 межклассовая изомерия с кетонами, начиная с С3 циклическими оксидами (с С2) непредельными спиртами и простыми эфирами (с С3)

Номенклатура альдегидов и кетонов

Систематические названия альдегидов строят по названию соответствующего углеводорода с добавлением суффикса -аль. Нумерацию цепи начинают с карбонильного атома углерода.

Тривиальные названия производят от тривиальных названий тех кислот, в которые альдегиды превращаются при окислении.

 

Формула	Название
систематическое	тривиальное
H2C=O	метаналь	муравьиный альдегид (формальдегид)
CH3CH=O	этаналь	уксусный альдегид (ацетальдегид)
CH3CH2CH=O	пропаналь	пропиновый альдегид
CH3CH2CH2CH=O	бутаналь	масляный альдегид
(CH3)2CHCH=O	2-метил-пропаналь	изомасляный альдегид
CH3CH2CH2CH2CH=O	пентаналь	валериановый альдегид
CH3CH=CHCH=O	бутен-2-аль	кротоновый альдегид

Систематические названия кетонов производят от названий радикалов (в порядке увеличения) с добавлением слова кетон.

Например:

CH₃–CO–CH₃ - диметил кетон (ацетон);
CH₃CH₂CH₂–CO–CH₃ - метилпропил кетон.

В более общем случае название кетона строится по названию соответствующего углеводорода и суффикса -он; нумерацию цепи начинают от конца цепи, ближайшего к карбонильной группе.

Примеры:

CH₃–CO–CH₃ - пропан он (ацетон);
CH₃CH₂CH₂–CO–CH₃ - пентан он- 2;

 

Физические свойства альдегидов

Метаналь (формальдегид) – газ, альдегиды С₂-C₅ и кетоны С₃-С₄ – жидкости, высшие – твердые вещества. Низшие гомологи растворимы в воде, благодаря образованию водородных связей между атомами водорода молекул воды и карбонильными атомами кислорода. С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде падает.

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 cвязано 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.

Физические свойства некоторых альдегидов:

Формальдегид – газ, с резким запахом, раздражает слизистые ткани и оказывает действие на центральную нервную систему. ОПАСЕН ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ! Водный раствор формальдегида – формалин.

Ацетальдегид – жидкость, с запахом зелёной листвы. ОЧЕНЬ ТОКСИЧЕН! Подавляет дыхательные процессы в клетках.

АкролеинСН₂ =CHCH=O акриловый альдегид, пропеналь (в производстве полимеров) – образуется при пригорании жиров, жидкость с неприятным запахом, раздражает слизистые ткани.

Бензальдегид C₆H₅CH=O (производство красителей) – жидкость с запахом горького миндаля, содержится в миндале, листьях черёмухи, косточках персиков, абрикосов.

Строение карбонильной группы

Свойства альдегидов и кетонов определяются строением карбонильной группы >C=O.

Альдегиды характеризуются высокой реакционной способностью. Большая часть их реакций обусловлена наличием карбонильной группы.

Атом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp² -гибридизации и образует три s- связи (одна из них – связь С–О), которые расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу.

Схема строения карбонильной группы

Связь С=О сильно полярна. Электроны кратной связи С=О, в особенности более подвижные π-электроны, смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный углерод приобретает частичный положительный заряд

Поэтому углерод подвергается атаке нуклеофильными реагентами, а кислород электрофильными, в том числе Н⁺. Важнейшими реакциями альдегидов являются реакции нуклеофильного присоединения по двойной связи карбонильной группы.

Получение альдегидов

I. В промышленности

Этот способ более перспективен, чем гидратация алкинов, при которой используются токсичные ртутные катализаторы.

В промышлености альдегиды и кетоны получают дегидрированием спиртов, пропуская пары спирта над нагретым катализатором (Cu, соединения Ag, Cr или Zn).

Этот способ позволяет получать карбонильные соединения, в особенности альдегиды, без побочных продуктов окисления.

II. В лаборатории

1. Гидратация алкинов (раньше использовали в промышленности – способ дорогой) - присоединение:

Присоединение воды к ацетилену в присутствии солей ртути (II) приводит к образованию ацетальдегида:

2. Окисление спиртов:

Первичные спирты при окислении образуют альдегиды, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот.

Чтобы предотвратить превращение альдегида в кислоту, его отгоняют в ходе реакции (t_кип альдегида, не образующего межмолекулярные водородные связи, нижеt_кип спирта и кислоты).

 

Химические свойства альдегидов

Для карбонильных соединений характерны реакции различных типов:

ü присоединение по карбонильной группе;

ü полимеризация;

ü конденсация;

ü восстановление и окисление.

Большинство реакций альдегидов и кетонов протекает по механизму нуклеофильного присоединения (A_N) по связи С=О.
Реакционная способность в таких реакциях уменьшается от альдегидов к кетонам:

Это объясняется, главным образом, двумя факторами:

ü углеводородные радикалы у группы С=О увеличивают пространственные препятствия присоединению к карбонильному атому углерода новых атомов или атомных групп;

ü углеводородные радикалы за счет + I -эффекта уменьшают положительный заряд на карбонильном атоме углерода, что затрудняет присоединение нуклеофильного реагента.

I. Реакции присоединения

1. Присоединение водорода (восстановление ):

R-CH=O + H₂ ^t,Ni → R-CH₂-OH (первичный спирт)

2. Присоединение циановодородной кислоты (синильной):

Эта реакция используется для удлинения углеродной цепи, а также для получения α-гидроксикислот R-CH(COOH)OH по схеме:

R-CH(CN)OH + H₂O -> R-CH(COOH)OH + NH₃

CH₃-CH=O + H-CN → CH₃-CH(CN)-OH

CH₃-CH(CN)-OH циангидрин –яд! в ядрах косточек вишен, слив

3. Со спиртами – получают полуацетали и ацетали:

 

Полуацетали - соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами.
Взаимодействие полуацеталя с еще одной молекулой спирта (в присутствии кислоты) приводит к замещению полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR' и образованию ацеталя:

 

Ацетали - соединения, в которых атом углерода связан с двумя алкоксильными

(-OR) группами.

4. Присоединение воды:

5. Присоединение реактива Гриньяра (используется для получения первичных спиртов, кроме метанола):

R-X (р-р в диэтиловом эфире) + Mg стружка → R-Mg-X (реактив Гриньяра) + Q

Здесь R – алкильный или арильный радикал; Х – это галоген.

HCH=O + CH₃- Mg-Cl → CH₃-CH₂-O-Mg-Cl (присоединение)

CH₃-CH₂-O-Mg-Cl + H₂O → CH₃-CH₂-OH + Mg(OH)Cl (гидролиз)

Взаимодействие с аммиаком

II. Реакции окисления

1. Реакция серебряного зеркала – качественная реакция на альдегидную группу:

2. Окисление гидроксидом меди(II ):

 

3. Аль­де­ги­ды могут быть окис­ле­ны до кис­лот бром­ной водой

III. Реакции замещения

С галогенами:

CH₃-CH=O + Cl₂ → ClCH₂-CH=O + HCl

здесь, ClCH₂-CH=O - хлоруксусный альдегид

IV. Реакции полимеризации

n CH₂=O ^t,kat → (-CH₂-O-)_n полиформальдегид

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: