Да бъдеш сред природата

Алдехидната група се намира в много природни вещества, като въглехидрати (алдози), някои витамини (ретинал, пиридоксал). Следи от тях се съдържат в етеричните масла и често допринасят за приятната им миризма, например цинамалдехид (в маслото от касия може да бъде до 75%, а в маслото от цейлонска канела дори до 90%) и ванилин.

Алифатният алдехид CH3(CH2)7C(H)=O (тривиално наименование - пеларгоналдехид) се намира в етеричните масла от цитрусови растения, има мирис на портокал, използва се като ароматизатор на храни.

Цитралът се съдържа в маслата от лимонова трева и кориандър (до 80%), цитронелалът - в цитронела (приблизително 30%) и евкалиптът, бензалдехидът - в маслото от горчив бадем. Кумикалдехидът се намира в маслото от кимион, хелиотропинът се намира в маслата от хелитроп и люляк, анасоновият алдехид и жасминалдехидът се намират в малки количества в много етерични масла.

Процесът на получаване на ацеталдехид, базиран на хидратацията на ацетилен, наскоро загуби предишното си значение. Последните фабрики в Западна Европа, които синтезираха ацеталдехид по тази схема, бяха затворени през 1980 г. Причината за това е по-голямата наличност на етилен като суровина, както и токсичността на катализатора - живачен сулфат.

Годишното световно производство на формалдехид (от 1996 г.) възлиза на 8,7 106 тона, ацеталдехид (от 2003 г.) - 1,3 106 тона.

Основният метод за получаване на бензалдехид е хидролизата на бензалхлорид в кисела или алкална среда. Като хидролизиращи агенти могат да се използват калциев хидроксид, калциев карбонат, натриев бикарбонат, натриев карбонат, както и различни киселини с добавяне на метални соли. Изходната суровина от своя страна се получава чрез хлориране на толуен в страничната верига. По-рядко срещан процес се основава на частично окисление на толуен.

Физични свойства на алдехидите

Формалдехидът е газообразно вещество при стайна температура. Алдехидите до C12 са течности, докато алдехидите с нормална структура с по-дълъг неразклонен въглероден скелет са твърди вещества.

Точките на кипене на алдехидите с права въглеродна верига са по-високи от тези на техните изомери. Например, валералдехидът кипи при 100,4 °C, а изовалерианът - при 92,5 °C. Те кипят при по-ниски температури от алкохолите с еднакъв брой въглеродни атоми, например пропионалдехидът кипи при 48,8 °C, а 1-пропанолът при 97,8 °C. Това показва, че алдехидите, за разлика от алкохолите, не са силно свързани течности. Това свойство се използва при синтеза на алдехиди чрез редуциране на алкохоли: тъй като точката на кипене на алдехидите обикновено е по-ниска, те могат лесно да бъдат отделени и пречистени от алкохол чрез дестилация. В същото време техните точки на кипене са много по-високи от тези на въглеводородите със същото молекулно тегло, което се дължи на високата им полярност.

Вискозитетът, плътността и индексът на пречупване при 20 °C нарастват с увеличаване на моларната маса на алдехидите. Нисшите алдехиди са подвижни течности, а алдехидите от хептанал до ундеканал имат маслена консистенция.

Формалдехидът и ацеталдехидът са почти неограничено смесими с вода, но с увеличаване на дължината на въглеродния скелет, разтворимостта на алдехидите във вода значително намалява; например разтворимостта на хексанал при 20 ° C е само 0,6% от теглото. Алифатните алдехиди са разтворими в алкохоли, етери и други обичайни органични разтворители.

Нисшите алдехиди имат остра миризма, а висшите хомолози от C8 до C13 са компоненти на много парфюми.

Въглеродният атом в карбонилната група е в състояние на sp2 хибридизация. Ъглите R-C-H, R-C-O и H-C-O са приблизително 120° (където R е алкил).

Двойната връзка на карбонилната група е подобна по физическа природа на двойната връзка между въглеродните атоми, но в същото време енергията на C=O връзката (749,4 kJ/mol) е по-голяма от енергията на две прости връзки ( 2 × 358 kJ/mol) C-O. От друга страна, кислородът е по-електроотрицателен елемент от въглерода и следователно електронната плътност близо до кислородния атом е по-голяма от тази близо до въглеродния атом. Диполният момент на карбонилната група е ~9·10−30 C·mocleavage. Дължината на връзката C=O е 0,122 nm.

Поляризацията на двойната връзка въглерод-кислород съгласно принципа на мезомерното конюгиране ни позволява да напишем следните резонансни структури:

Такова разделяне на заряда се потвърждава от физични изследователски методи и до голяма степен определя реактивността на алдехидите като изразени електрофили и им позволява да влизат в множество реакции на нуклеофилно присъединяване.

Реакцията на присъединяване на алкохоли към карбонилната група, която е важна в органичния синтез за защита на карбонилната група, протича по подобен начин. Първичният продукт на добавянето се нарича полуацетал, който след това се превръща в ацетал чрез действието на киселина. При престой алдехидите също образуват циклични или полимерни ацетали (напр. триоксан или параформ за формалдехид и паралдехид за ацеталдехид). Когато тези съединения се нагряват със следи от киселини, настъпва деполимеризация и регенерация на първоначалните алдехиди.

Подобни трансформации се случват и с участието на съдържащи сяра аналози на алкохоли - тиоли; те водят съответно до тиоацетали, които също играят важна роля във финия органичен синтез.

Алдехидите могат да добавят циановодород HCN, за да образуват цианохидрини, които се използват в органичния синтез за получаване на α,β-ненаситени съединения, α-хидрокси киселини, α-аминокиселини. Тази реакция също е обратима и се катализира от основи. В лабораторията циановодородът (т.к. 26 °C) обикновено се приготвя чрез взаимодействие на еквивалентно количество минерална киселина с натриев или калиев цианид.

Относително малки пространствени пречки при добавянето на нуклеофили към алдехидите позволяват превръщането им в бисулфитни производни под въздействието на голям излишък от натриев хидросулфит NaHSO3. Тези съединения са кристални вещества и често се използват за изолиране, пречистване или съхранение на съответните алдехиди, тъй като последните могат лесно да се регенерират от тях под действието на киселина или основа.

Реакцията на алдехиди с органомагнезиеви и органолитиеви съединения води до образуването на вторични алкохоли (в случай на формалдехид, първични). Процесът може да бъде усложнен от странични реакции на енолизация и редукция на карбонилното съединение, което води до намаляване на добива. Когато се използват органолитиеви съединения, тези смущения могат да бъдат елиминирани.

Когато алдехидите реагират с първични и вторични амини, се образуват съответно имини и енамини. И двете реакции се основават на добавянето на нуклеофилни реагенти при карбонилната група, последвано от елиминиране на водата от получения тетраедричен междинен продукт. Образуването на имини изисква киселинна катализа и протича най-ефективно в диапазона на рН от 3 до 5. За да се получат енамини със задоволителен добив, е необходимо да се използва азеотропна дестилация на вода, която позволява равновесието да се измести към образуването на продукта. Обикновено цикличните амини (пиролидин, пиперидин или морфолин) се използват като вторични амини.

Алдехидите реагират по подобен начин с хидроксиламин, хидразин, 2,4-динитрофенилхидразин, семикарбазид и други подобни съединения. Повечето от съединенията, получени по този начин, са кристални и могат да се използват за идентифициране на алдехиди по точка на топене и други характеристики. Тези съединения също намират приложение в органичния синтез; например хидразоните могат да бъдат редуцирани чрез реакцията на Kizhner-Wolf.

Добавянето към α,β-ненаситени алдехиди може да се случи с образуването на 1,2- и 1,4-продукти

Добавянето на нуклеофилни реагенти към α,β-ненаситени алдехиди може да се случи както в карбонилната група, така и в "четвъртата" позиция на конюгираната система. Причината за това е, че двойната връзка въглерод-въглерод е поляризирана от полярната карбонилна група (мезомерен ефект) и най-отдалеченият въглероден атом от карбонилната група на двойната връзка придобива частичен положителен заряд. Реакцията на нуклеофил с даден въглероден атом се нарича конюгирано присъединяване или 1,4-присъединяване. По аналогия добавянето към карбонилна група се нарича 1,2-присъединяване. Формалният резултат от 1,4-присъединяването е добавянето на нуклеофил при двойна връзка въглерод-въглерод. В много случаи 1,2- и 1,4-присъединяването са конкуриращи се реакции, но понякога могат да бъдат проведени селективни реакции, за да се получат 1,2- или 1,4-присъединителни продукти.

Добавянето на първични и вторични амини към α,β-ненаситени алдехиди става при меки условия и води до образуването на 1,4-продукта. Напротив, в случая на циановодород се наблюдава конкурентно образуване на двата продукта с преобладаване на 1,2-присъединителния продукт. За да се изключи възможността за 1,2-присъединяване в тази реакция, се използва специален реагент - диетилалуминиев цианид (C2H5)2AlCN.

Органолитиевите съединения се добавят изключително към карбонилната група, давайки алилни алкохоли. Добавянето на конюгата се извършва под въздействието на медни органични реагенти - диалкилкупрати, които позволяват въвеждането в карбонилното съединение не само на първична, но и на вторична или третична алкилова, алкенилова или арилова група. Органомагнезиевите реактиви (реактиви на Гринярд), получени от магнезий със свръхвисока чистота, също се комбинират, за да образуват 1,2-продукти, докато обикновените реактиви на Гринярд, вероятно поради примеси от други метали (например мед и желязо), също се комбинират в 1 ,2-продукти 2- и 1,4-добавка, която се регулира от пространствени фактори. В момента органомагнезиевите реактиви са загубили значението си в тази област.

Благодарение на способността си да образуват енолатни йони, алдехидите влизат в поредица от химични реакции, при които тези частици действат като нуклеофили. По-специално, те се характеризират с реакции на кондензация. В слабо алкална среда (в присъствието на калиев ацетат, карбонат или сулфит) те претърпяват алдолна кондензация, по време на която част от алдехидните молекули действат като карбонилна компонента (реагират с карбонилна група), а част от алдехидните молекули под влиянието на базата се превръща в енолатни йони и действа като метиленов компонент (реагира с α-метиленова единица). Полученият алдол, когато се нагрява, елиминира водата, за да образува α,β-ненаситен алдехид (преходът от наситен алдехид към ненаситен алдехид през алдола се нарича кротонова кондензация или алдол-кротонова кондензация).

Когато два различни алдехида реагират, се образува смес от четири различни алдола. Изключение правят случаите, когато разделянето на реагентите на карбонилни и метиленови компоненти е очевидно (например, един от алдехидите не съдържа α-метиленова единица и може да действа само като карбонилна компонента). Разработени са и методи за повишаване на селективността на такива реакции. Кръстосаната кондензация на ароматни алдехиди с кетони се нарича реакция на Claisen-Schmidt. Подобни реакции на алдехиди също са известни: реакцията на Knoevenagel, реакцията на Тищенко, реакцията на Перкин, бензоинова кондензация и други елиминации.

Ароматните алдехиди също се окисляват до карбоксилни киселини или фенолни естери (реакция на Bayer-Villiger) под действието на перкиселини, като съотношението на продуктите зависи както от заместителите в ароматния пръстен, така и от киселинността на средата.

Алдехидите могат да бъдат редуцирани до първични алкохоли. Най-често срещаните редукционни методи включват реакции със сложни хидриди: натриев борохидрид NaBH4, литиев борохидрид LiBH4 и литиево-алуминиев хидрид LiAlH4. Натриевият борохидрид е по-селективен реагент и позволява редуцирането на карбонилната група на алдехидите и кетоните, без да засяга естерните, нитрилните, амидните, лактоновите и оксирановите групи. Той също така не редуцира изолирана двойна връзка въглерод-въглерод. Литиевият алуминиев хидрид е по-малко селективен и редуцира горните функционални групи, така че редуцирането на алдехиди с него е възможно само при липса на тези групи.

Реакцията Meerwein-Pondorff-Verley, в която алуминиевият изопропилат се използва като редуциращ агент, играе историческа роля. Този метод вече е заменен от по-ефективната реакция на редукция на алдехиди и кетони с изопропилов алкохол в присъствието на алуминиев оксид.

Алифатните алдехиди обикновено не се хидрогенират върху паладиеви катализатори, но за тази цел могат да се използват рутений върху въглерод, никел на Раней или платина.

В аналитичната практика се използва окислението на алдехиди и кетони с йод в алкална среда. Добавя се излишък от йод и след това излишъкът се титрува с натриев тиосулфат.

Спектрални методи за анализ на алдехиди.

IR спектроскопски методи за анализ на елиминирането на алдехид

Алдехидите се идентифицират лесно по техния IR спектър - той съдържа специфични абсорбционни ленти, свързани с разтягащите вибрации на C-H връзката в алдехидната група: два остри пика, разположени далеч отвъд областта на абсорбция, характерна за конвенционалните C-H връзки. В допълнение, IR спектрите на алдехидите обикновено съдържат абсорбционни ленти, причинени от разтягащи колебания на C=O и C-H връзките: νС=O=1725-1685 cm−1, νС-H=2850; 2750 cm−1.

Масспектрометрични методи за анализиране на елиминирането на алдехид

Масспектрите на алдехидите имат доста ясно изразен молекулен йон, въпреки че съдържанието му може да бъде доста ниско. Загубата на алкилови радикали води до образуването на ацилни катиони. Те се характеризират особено с α- и β-разцепване и пренареждане на McLafferty. За алдехидите с подвижен γ-атом H и несъдържащ заместител при α-въглерода е характерен пик m/z = 44, а за тези, съдържащи заместител, се появява интензивен пик на заместения йон с m/z = 44 + 12n елиминиране.

ЯМР спектроскопски методи за анализ на елиминирането на алдехид

В 1H NMR спектъра на алдехид, най-характерният сигнал е формилният протон, обикновено разположен в най-слабото поле в областта δ 9.4-10.1 ppm (9.4-9.7 -алифатно, 9.6-10.1 -ароматно) елиминиране. Сигналът на алдехидната група в 13C NMR спектъра се намира в областта 182-215 ppm.

UV спектроскопски методи за анализ на елиминирането на алдехид

Два максимума на абсорбция от p до p* (<200 нм) и от n до р* (>200 nm).

Електронни спектроскопски методи за анализ на елиминирането на алдехид

Електронните спектри съдържат ленти с λmax 290 nm за RCHO (R=CH3, C2H5, C3H7), 345 nm за акролеин и 327 за елиминиране на кротоналдехид.

Биологичен ефект

Токсичен. Способни да се натрупват в тялото. В допълнение към общата токсичност те имат дразнещо и невротоксично действие. Ефектът зависи от молекулното тегло: колкото по-голямо е, толкова по-слаб е дразнителят, но толкова по-силен е наркотичният ефект, а ненаситените алдехиди са по-токсични от наситените. Някои имат канцерогенни свойства.

Алдехидите дразнят лигавиците на очите и горните дихателни пътища и имат вредно въздействие върху нервната система. С увеличаване на броя на въглеродните атоми в молекулата, дразнещият ефект отслабва. Ненаситените алдехиди са по-дразнещи от наситените.

Ацеталдехидът CH3CHO предизвиква възбуда, последвана от анестезия. Той е междинен продукт от метаболизма на етилов алкохол в организма. Ефектът на тримера на този алдехид, паралдехид (C2H40)3, е по-силен и по-дълготраен, докато тетрамерът, металдехид (C2H40)4, е по-токсичен. Удължаването на алкиловия радикал в алдехидната молекула води до повишена физиологична активност, но в същото време се увеличава токсичността.

Въвеждането на халоген в молекулата на алдехида увеличава неговия наркотичен (хипнотичен) ефект. По този начин наркотичните свойства на хлорала са по-изразени от тези на ацеталдехида. Алдехидната група повишава токсичността на веществото, но това може да бъде значително намалено чрез образуването на хидратната форма на алдехида. Хидратираните форми са слабо токсични, в тази форма хлоралът се използва в медицината под името хлоралхидрат, който проявява хипнотичен ефект. Въвеждането на хидроксилни групи в алдехидната молекула или тяхната кондензация за образуване на алдоли значително намалява реактивността, както и физиологичната активност на съединенията. Следователно захарите са фармакологично инертни вещества. Повечето ароматни алдехиди имат ниска токсичност, тъй като лесно се окисляват до съответните киселини, които обикновено са доста инертни при елиминиране

От всички алдехиди формалдехидът се произвежда най-много (около 6 милиона тона/годишно). Използва се предимно в производството на смоли - бакелит, галалит (в комбинация с карбамид, меламин и фенол), за дъбене на кожи, обогатяване на зърно. От него също се синтезират лекарства (уротропин) и се използват като консервант за биологични препарати (поради способността да коагулира протеините). Той е предшественик на метилен дифенил диизоцианат, използван в производството на полиуретани и хексоген (доста силен експлозив).

Вторият най-голям алдехид в производството е бутиралдехидът (произведен около 2,5 милиона тона/годишно чрез хидроформилиране). Някои алдехиди се синтезират само в малък мащаб (по-малко от 1000 тона/година) и се използват като съставки в парфюми и аромати (най-вече алдехиди с 8 до 12 въглеродни атома) чрез елиминиране. Например, това е цинамалдехид и неговите производни - цитрал и лилиал.

Ацеталдехидът се използва за синтеза на оцетна киселина, етилов алкохол, бутадиен за получаване на пиридинови производни, пентаеритритол и кротоналдехид, както и при синтеза на поливинилацетат и пластмаси.

Алдехидите се използват за синтеза на алкохоли (бутил, 2-етилхексанол, пентаеритритол), карбоксилни киселини, полимери, антиоксиданти, пиридинови основи.

Библиография:

1. http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/distance/lectures_stud/russian/1%20course/Medical%20chemistry/06.%20Carbonyl%20compounds.%20Aldehydes%20and%20ketones%20Carboxylic% 20киселини.Липиди..htm

Назад напред

внимание! Визуализациите на слайдове са само за информационни цели и може да не представят всички характеристики на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.

Целта на урока:характеризират състава, структурата, класификацията, физичните и химичните свойства, получаването и употребата на алдехиди. Установете връзката между изучаваните класове органични съединения. Познаване на качествените реакции към алдехиди.

Навсякъде в живота си се сблъскваме с органичната химия: ядем продукти на химическата промишленост, обличаме се директно в нейните резултати: ацетатна коприна, изкуствена вълна, продукти от изкуствена кожа и много други, благодарение на химията можем да извършваме сложни операции (анестезия), да лекуваме рани гърлото и просто поставяме инжекции, където избираме етилов алкохол като антисептик.

Днес ще ви запознаем с един клас органични вещества – алдехиди. Днес в нашия урок ще докажем, че животът без алдехиди е невъзможен. Нека да разберем как добре познатите вещества са свързани с тази тема: ванилин, перилни препарати, формалдехид, пластмаса, огледало, оцетна киселина

И така, алдехидите са органични съединения, съдържащи полярна карбонилна група в техните молекули. В зависимост от заместителите, свързани с оксогрупата, тези вещества се разделят на алдехиди и кетони. В алдехидите карбонилната група е свързана с въглеводороден радикал и водороден атом, докато в кетоните карбонилният въглерод е свързан с два въглеводородни радикала.

Обща формула на наситени карбонилни съединения C n H 2n O

Имената на алдехидите според тривиалната номенклатура често се извличат от имената на съответните монокарбоксилни киселини. Според рационалната номенклатура алдехидите с разклонена въглеводородна верига се считат за производни на ацеталдехида. Според систематичната номенклатура имената на въпросните съединения се получават от съответните алкани с добавяне на наставката - ал.

Методи за получаване на алдехиди. Основните методи за получаване на алдехиди са каталитичното дехидрогениране на алкохоли, хидратиране на алкини и окисление на алкохоли.

Физични свойства.

Първият член на хомоложната серия от наситени алдехиди HCOH е безцветен газ, а няколко последващи алдехиди са течности. Висшите алдехиди са твърди вещества. Карбонилната група причинява високата реактивност на алдехидите. Точката на кипене на алдехидите се повишава с увеличаване на молекулното тегло. Те кипят при по-ниска температура от съответните алкохоли, например пропионалдехид при 48,8 0 С и пропилов алкохол при 97,8 0 С.

Плътността на алдехидите е по-малка от единица. Мравченият и ацеталдехидите са силно разтворими във вода, докато следните са по-малко разтворими. Нисшите алдехиди имат остра, неприятна миризма, докато някои висши алдехиди имат приятна миризма.

Реактивността на алдехидите се дължи на наличието на активна карбонилна група. Високата електроотрицателност на кислородния атом насърчава силната поляризация на двойната връзка в карбонилната група и изместването на подвижните α-електрони към кислородния атом.

Химични свойства на алдехидите:

1. Реакции на добавяне:

А) реакция на хидрогениране

Б) реакция на присъединяване на NaHSO3

2. Окислителни реакции:

А) реакция със сребърно огледало

Б) реакция на светофара

3. Реакция на поликондензация

4. Реакция на полимеризация

Качествена реакция към карбоксилната група - реакцията на окисление на алдехиди с меден (II) хидроксид - светофар.

НСО + 2Cu(OH) 2 = HCOOH +Cu 2 O +2H 2 O

„Реакция на сребърно огледало“

Можете ли да си представите живота без огледало? Събуждате се сутрин и не виждате отражението си? Изглежда като глупост, дреболия. Но какъв душевен дискомфорт! Неслучайно приказните герои бяха лишени от отражението си като наказание. Какво е огледало? Каква е неговата сила? Откъде дойде? Как се прави?

Както вече знаем, първите истински огледала са метални пластини от мед, злато и сребро, полирани до блясък. Такива огледала обаче имаха голям недостатък - бързо потъмняваха и затъмняваха във въздуха. Какъв изход намерихте от тази ситуация? Многобройни експерименти показват, че лъскав метален слой може да се нанесе и върху стъкло. И така, през 1 век. AD започва да произвежда стъклени огледала - стъклени плочи, свързани с оловни или калаени плочи. Това беше направено по следния начин: те измиха стъклото с алкохол, почистиха го с талк и след това плътно притиснаха лист калай към повърхността. Отгоре се изсипва живак и след като се остави да престои, излишното се излива. Полученият амалгамен слой беше запечатан или боядисан. Такива огледала се оказаха много по-издръжливи от металните, така че занаятчийските работилници преминаха към производството на стъклени огледала, чиято отразяваща повърхност беше направена от калаена амалгама (разтвор на калай Sn в живак Hg). Но тъй като живачните пари са много отровни, производството на живачни огледала е много вредно, а самите огледала съдържат живак. Беше опасно да се държат живачни огледала в жилищни помещения.

Затова учените продължиха да търсят заместител на живака. Открит е от френския химик Франсоа Птижан и големия немски учен Юстус Либих. Либих предлага да се правят стъклени огледала със сребърно покритие. Разработеният от него метод се състои от следните операции. Първо, воден разтвор на калиев хидроксид KOH се добавя към воден разтвор на сребърен нитрат AgNO 3, което води до утаяване на черно-кафява утайка от сребърен оксид Ag 2 O.

2AgNO3 + 2KOH = Ag2O + 2KNO3 + H2O.

Утайката се филтрува и се смесва с воден разтвор на амоняк NH3.

Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O = 2 (OH).)

Сребърният оксид се разтваря в амонячна вода, за да се образува сложно съединение (амониев оксид или амин) - диамин сребърен (I) хидроксид. След това стъклен лист, чиято една от повърхностите е старателно обезмаслена, се потапя в получения прозрачен разтвор и се добавя формалдехид HCHO.

2(OH) + HCHO = 2Ag + HCOONH4 + 3NH3 + H2O.)

Формалдехидът намалява среброто, което се отлага върху почистената повърхност на стъклото, покривайки го с лъскаво огледално покритие.

Приложение на алдехиди и кетони.

Формалдехид. Първият член на хомоложната серия от наситени алдехиди е формалдехидът HCOH. Наричам го още метанал и формикалдехид. Това е безцветен газ с характерна остра миризма. Широко се използва воден разтвор, съдържащ 0,4 или 40% метанал в масови фракции. Нарича се формалдехид. Формалдехид (формалин), бистра, безцветна течност със специфична остра миризма. Използва се като дезинфектант и дезодориращо средство за измиване на ръцете, измиване на кожата при прекомерно изпотяване (0,5–1%), за дезинфекция на инструменти (0,5%), за душ (1: 2000–1: 3000). Част от лизоформата.

Използването му също се основава на способността му да сгъва протеини. Например при производството на кожи дъбилният ефект на формалина се обяснява с коагулацията на протеина, в резултат на което кожата се втвърдява и не изгнива. Използването на формалдехид за консервиране на биологични препарати се основава на същото свойство. Формалдехидът понякога се използва за дезинфекция и третиране на семена. Метаналът се използва при производството на някои лекарствени вещества и багрила. Голямо количество метанал се използва за производството на фенолформалдехидна смола, която се получава чрез взаимодействие на метанал с фенол. Тази смола е необходима за производството на различни пластмаси.

Пластмасите, направени от фенолформалдехидна смола, комбинирана с различни пълнители, се наричат ​​феноли. Чрез разтваряне на фенолформалдехидна смола в ацетон или алкохол се получават различни лакове.

Когато метаналът взаимодейства с карбамид CO(NH) 2, се получава карбамидна смола и от нея се правят аминопласти. Тези пластмаси се използват за производство на микропорести материали за електротехниката (ключове, контакти), материали за мебели и интериорна декорация, плочи от дървесни частици и изкуствен мрамор. Топло- и звукоизолиращи порести материали.

Ацеталдехид CH 3 - SON е безцветна течност с остър задушлив мирис. Използва се в производството на целулозни ацетати, оцетна и пероксиоцетна киселина, оцетен анхидрид, етилацетат, глиоксал, алкиламини, бутанол, хлорал. Подобно на формалдехида, той влиза в реакции на поликондензация с амини, фенол и други вещества, образувайки синтетични смоли, широко използвани в индустрията.

Бензалдехид C 6 H 5 C (H) = O с мирис на горчиви бадеми се намира в бадемовото масло и в етеричното масло от евкалипт. Синтетичният бензалдехид се използва в хранителни есенции и парфюмни композиции.

Алифатният алдехид CH 3 (CH 2) 7 C (H) = O (тривиалното име е пеларгоналдехид) се намира в етеричните масла от цитрусови растения, има мирис на портокал и се използва като ароматизатор на храни.

Ароматен алдехид ванилиноткрит в плодовете на тропическото растение ванилия, сега по-често се използва синтетичен ванилин - широко известна ароматизираща добавка в сладкарски изделия.

Citral C 10 H 15 O (3,7-диметил-2,6-октадиенал) с миризма на лимон се използва в битовата химия.

Кротоналдехид. Силен лакриматор, използван за производство на бутанол, сорбинова и маслена киселина. Съдържа се в соевото масло. Използване на алдехиди в медицината.

Цинамалдехидът се съдържа в канеленото масло и се получава чрез дестилация на кората на канеленото дърво. Използва се в кулинарията под формата на пръчици или прах

Хексатропин (CH 2) 6 N 4 (хексаметилентетрамин), безцветни кристали без мирис, лесно разтворими във вода. Водните разтвори имат алкална реакция. Има антисептично действие. Използва се главно при инфекциозни процеси на пикочните пътища (цистит, пиелит). Действието се основава на способността на лекарството да се разлага в кисела среда с образуването на формалдехид. Лекарството се предписва на празен стомах. Показания за употребата му са холецистит, холангит, алергични заболявания на кожата и очите (кератит, иридоциклит и др.). Лекарството може да предизвика дразнене на бъбречния паренхим; ако се появят тези признаци, лекарството трябва да се преустанови.

акролеин. Използва се за производство на пластмаси, които са много твърди. Акролеинът и неговите натриеви соли са емулгатори, които структурират почвите; лактоновите му производни подобряват свойствата на хартията и текстила.

Обобщаване и систематизиране на знанията. Обобщаване на урока.

По този начин способността на алдехидите и кетоните да участват в различни трансформации определя основната им употреба като изходни съединения за синтеза на различни органични вещества: алкохоли, карбоксилни киселини и техните анхидриди, лекарства (уротропин), полимерни продукти (фенолформалдехидни смоли, полиформалдехид). ), в производството на всички видове аромати (на базата на бензалдехид) и багрила.

Домашна работа.

Органични лекарства

Ние изучаваме лекарства, разделени на групи според химическата класификация. Предимството на тази класификация е способността да се идентифицират и изучават общи закономерности в разработването на методи за получаване на лекарства, които съставляват групата, методи за фармацевтичен анализ, основани на физичните и химичните свойства на веществата, и установяване на връзка между химичната структура и фармакологично действие.

Всички лекарства са разделени на неорганични и органични. Неорганичните от своя страна се класифицират според позицията на елементите в ПС. А органичните са разделени на производни от алифатни, алициклични, ароматни и хетероциклични серии, всеки от които е разделен на класове: въглеводороди, халогенни производни на въглеводороди, алкохоли, алдехиди, кетони, киселини, етери и естери и др.

АЛИФАТНИ СЪЕДИНЕНИЯ, КАТО ЛЕКАРСТВА.

Препарати от алдехиди и техните производни. Въглехидрати

Алдехиди

Тази група съединения включва органични лекарствени вещества, съдържащи алдехидна група или техни функционални производни.

Обща формула:

Фармакологични свойства

Въвеждането на алдехидна група в структурата на органичното съединение му придава наркотичен и антисептичен ефект. В това отношение действието на алдехидите е подобно на действието на алкохолите. Но за разлика от алкохолната група, алдехидната група повишава токсичността на съединението.

Фактори, влияещи върху структурата на фармакологичното действие :

удължаването на алкилния радикал повишава активността, но в същото време се увеличава токсичността;

въвеждането на ненаситени връзки и халогени има същия ефект;

образуването на хидратирана форма на алдехид води до намаляване на токсичността. Но способността за образуване на стабилна хидратна форма се проявява само в хлорираните алдехиди. Така формалдехидът е протоплазмена отрова, използвана за дезинфекция, ацеталдехидът и хлоралът не се използват в медицината поради високата им токсичност, а хлоралхидратът е лекарство, използвано като сънотворно и успокоително.

Силата на наркотичния (фармакологичен) ефект и токсичността нараства от формалдехид до ацеталдехид и хлорал. Образуването на хидратна форма (хлоралхидрат) може драстично да намали токсичността, като същевременно запази фармакологичния ефект.

Според физическото състояниеалдехидите могат да бъдат газообразни (с ниско молекулно тегло), течности и твърди вещества. Нискомолекулните имат остра неприятна миризма, високомолекулните имат приятна флорална миризма.

Химични свойства

Химически това са силно реактивни вещества, което се дължи на наличието на карбонилна група в молекулата им.

Високата реактивност на алдехидите се обяснява с:

а) наличието на поляризирана двойна връзка

б) карбонил диполен момент

в) наличието на частичен положителен заряд на карбонилния въглероден атом

σ -

σ + з

Двойната връзка между С и О, за разлика от двойната връзка между два въглерода, е силно поляризирана, тъй като кислородът има много по-висока електроотрицателност от въглерода и електронната плътност на π връзката е изместена към кислорода. Такава висока поляризация определя електрофилните свойства на въглерода на карбонилната група и способността му да реагира с нуклеофилни съединения (да влиза в реакции на нуклеофилно присъединяване). Кислородната група има нуклеофилни свойства.

Характерни реакции са окисление и нуклеофилно присъединяване

I. Окислителни реакции.

Алдехидилесно окислявам. Окисляване на алдехиди до киселинивъзниква под влияние като силени слаби окислители .

Много метали - сребро, живак, бисмут, мед - се редуцират от разтвори на техните соли, особено в присъствието на основи. Това отличава алдехидите от други органични съединения, способни на окисление - алкохоли, ненаситени съединения, чието окисление изисква по-силни окислители. Следователно реакциите на окисление на алдехиди със сложно свързани катиони на живак, мед и сребро в алкална среда могат да се използват за доказване на автентичността на алдехидите.

аз 1 .реакцияс амонячен разтвор на сребърен нитрат (реакция със сребърно огледало) FS се препоръчва за потвърждаване на автентичността на вещества с алдехидна група.Тя се основава на окисляването на алдехид до киселина и редукция на Ag + до Ag↓.

AgNO 3 + 2NH 4 OH → NO 3 +2H 2 O

NSSON+ 2NO 3 + H 2 O → ХКООНХ 4 + 2Ag↓+ 2NH 4 NO 3 + NH 3

Формалдехидът, окислявайки се до амониева сол на мравчена киселина, редуцира металното сребро, което се утаявапо стените на епруветката във формата лъскаво покритие "огледало" или сива утайка.

аз 2. реакцияс реактив на Fehling (комплексно съединение на мед (II) с калиево-натриева сол на винена киселина). Алдехидите редуцират медното (II) съединение до меден (I) оксид, Образува се керемиденочервена утайка.Пригответе преди употреба).

Реактив на Фелинг 1 - разтвор на CuSO 4

Реактив на Фелинг 2 – алкален разтвор на калиево-натриева сол на винена киселина

При смесване 1:1 на реагентите на Фелинг 1 и 2 образува се синьо медно комплексно съединение (II) с калиево-натриева винена киселина:

синьо оцветяване

Когато алдехидът се добави и нагрее, синият цвят на реагента изчезва и се образува междинен продукт - жълта утайка от меден (I) хидроксид, който веднага се разлага в червена утайка от меден (I) оксид и вода.

2KNa+ Р- COH+2NaOH+ 2KOH→ Р- COONa+4KNaC 4 H 4 O 6 + 2 CuOH ↓ +H2O

2 CuOH ↓ →Cu 2 О ↓ +H2O

Жълта утайка керемиденочервена утайка

В учебниците има различна обща схема за реакция

аз 3. реакцияс реактив на Неслер (алкален разтвор на калиев тетрайодомеркурат (II). Формалдехидът редуцира живачния йон до метален живак - тъмно сива утайка.

R-COH + K 2 +3KOH → R-COOK + 4KI + Hg↓ + 2Н 2 О

Въпрос 1. Алдехиди. Тяхната структура, свойства, получаване и приложение.

Отговор.Алдехидите са органични вещества, чиито молекули

Обща формула на алдехидите ˸

Номенклатура

Името на алдехидите произлиза от историческите имена на карбоксилни киселини със същия брой въглеродни атоми. И така, CH3CHO е ацеталдехид. Според систематичната номенклатура името на алдехидите произлиза от имената на въглеводородите с добавяне на края - ал, CH 3 CHO – етанал. Номерирането на въглеродната верига започва с карбонилната група. За разклонените изомери имената на заместителите се изписват преди името на алдехида, като се посочва номерът и номерът на въглеродния атом, към който са свързани˸

CH 3 – CH (CH 3) – CH 2 – CHO.

3-метилбутанал

Изомерия

Въглероден скелет ˸

CH 3 – CH 2 – CH 2 – CHO – бутанал,

CH 3 – CH(CH 3) – CHO – 2-метилпропанал.

Класове на връзка ˸

CH 3 – CH 2 – CHO – пропанал,

CH 3 – CO – CH 3 – пропанон (ацетон).

Физични свойства

Метаналът е газ, алдехидът от C 2 до C 13 е течен, висшите алдехиди са твърди вещества (тетрадеканалът или миристиновият алдехид CH 3 (CH 2) 12 CHO има точка на топене 23,5). Нисшите алдехиди са силно разтворими във вода; колкото повече въглеродни атоми в молекулата, толкова по-малка е разтворимостта; Алдехидите нямат водородни връзки.

Химични свойства

1. Реакции на присъединяване ˸

а) хидрогениране ˸

CH2O + H2 = CH3OH;

б) образуване на ацетали с алкохоли ˸

CH 3 - CH 2 – CHO + 2C 2 H 5 OH = CH 3 – CH 2 – CH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O.

2. Окислителна реакция˸

а) реакция на „сребърното огледало” ˸

CH 3 CHO + Ag 2 O 2 Ag + CH 3 COOH;

б) взаимодействие с меден (II) хидроксид ˸

CH 3 CHO + 2Cu(OH) 2 CH 3 COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O

3. Реакции на заместване˸

CH 3 CH 2 CHO + Br 2 = CH 3 – CH (Br) – CHO+ HBr

4.Полимеризация˸

CH3=O (CH2O)3.

триоксиметилен

5.Поликондензация˸

н C6H5OH+ н CH2O+ н C 6 H 5 OH + …=

=[ C 6 H 4 (OH) – CH 2 – C 6 H 4 (OH)] n + н H2O

Фенолформалдехидна смола

Касова бележка

а) Окисляване на алкани˸

CH 4 + O 2 CH 2 O + H 2 O.

метанал

б) Окисляване на алкохоли˸

2CH3OH + O2 2CH2O + 2H2O.

в) реакция на Кучеров˸

C 2 H 2 + H 2 O CH 3 CHO.

г) Окисляване на алкени˸

C2H4 + [O] CH3CHO.

Приложение

1. Производство на фенолформалдехидни смоли и пластмаси.

2. Производство на лекарства, формалдехид (от CH 2 =O).

3. Производство на багрила.

4. Производство на оцетна киселина.

5. Дезинфекция и третиране на семена.

Въпрос 2. Проблем с опазването на околната среда .

Отговор˸ Днес най-мащабното е замърсяването на околната среда с химикали.

Атмосферна защита

Източници на замърсяване: предприятия от черната и цветна металургия, ТЕЦ, автомобили.

Промишлени емисии на серни и азотни оксиди. В резултат на печене на сулфидни руди на цветни метали се отделя серен (IV) оксид.

Топлоелектрическите централи отделят SO 2 и SO 3, които се свързват с влагата във въздуха (SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4) и изпадат под формата на киселинен дъжд.

Въпрос 1. Алдехиди. Тяхната структура, свойства, получаване и приложение. - понятие и видове. Класификация и характеристики на категорията "Въпрос 1. Алдехиди. Тяхната структура, свойства, получаване и употреба." 2015 г., 2017-2018 г.

(за най-простия алдехид R=H)

Класификация на алдехидите

Според структурата на въглеводородния радикал:

лимит; Например:

Неограничен; Например:

Ароматни; Например:

алицикличен; Например:

Обща формула на наситени алдехиди

Хомоложни редове, изомерия, номенклатура

Алдехидите са изомерни на друг клас съединения, кетоните.

Например:

Алдехидите и кетоните съдържат карбонилна група ˃C=O и затова се наричат ​​карбонилни съединения.

Електронна структура на алдехидните молекули

Въглеродният атом на алдехидната група е в състояние на sp 2 хибридизация, следователно всички σ връзки в тази група са разположени в една и съща равнина. Облаци от p електрони, образуващи π връзка, са перпендикулярни на тази равнина и лесно се изместват към по-електроотрицателния кислороден атом. Следователно двойната връзка C=O (за разлика от двойната връзка C=C в алкените) е силно поляризирана.

Физични свойства

Химични свойства

Алдехидите са реактивни съединения, които претърпяват множество реакции. Най-характерни за алдехидите:

а) присъединителни реакции при карбонилната група; Реагентите тип HX се добавят, както следва:

б) реакции на окисление на С-Н връзката на алдехидната група, водещи до образуването на карбоксилни киселини:

I. Реакции на присъединяване

1. Хидрогениране (образуват се първични алкохоли

2. Добавяне на алкохоли (образуват се полуацетали и ацетали)

В излишък на алкохол в присъствието на HCl, полуацеталите се превръщат в ацетали:

II. Окислителни реакции

1. Реакцията на "сребърното огледало".

Опростено:

Тази реакция е качествена реакция към алдехидната група (по стените на реакционния съд се образува огледално покритие от метално сребро).

2. Взаимодействие с меден(II) хидроксид

Тази реакция също е качествена реакция към алдехидната група y (червена утайка от Cu 2 O утайки).

Формалдехидът се окислява от различни О-съдържащи окислители, първо до мравчена киселина и след това до H 2 CO 3 (CO 2 + H 2 O):

III. Реакции на ди-, три- и полимеризация

1. Алдолна кондензация

2. Тримеризация на ацеталдехид

3. Полимеризация на формалдехид

При дългосрочно съхранение на формалдехид (40% воден разтвор на формалдехид) в него настъпва полимеризация с образуването на бяла параформна утайка:

IV. Реакция на поликондензация на формалдехид с фенол