1 klausimas. Aldehidai. Jų struktūra, savybės, paruošimas ir pritaikymas.

Atsakymas. Aldehidai yra organinės medžiagos, kurių molekulės

Bendroji aldehidų formulė ˸

Nomenklatūra

Aldehidų pavadinimas kilęs iš istorinių karboksirūgščių, turinčių tą patį anglies atomų skaičių, pavadinimų. Taigi CH3CHO yra acetaldehidas. Pagal sisteminę nomenklatūrą aldehidų pavadinimas kildinamas iš angliavandenilių pavadinimų, pridedant galūnę - al, CH 3 CHO – etanalis. Anglies grandinės numeracija prasideda nuo karbonilo grupės. Šakotųjų izomerų atveju pakaitų pavadinimai rašomi prieš aldehido pavadinimą, nurodant anglies atomo, su kuriuo jie yra prijungti, skaičių ir skaičių.

CH 3 – CH (CH 3) – CH 2 – CHO.

3-metilbutanalis

Izomerizmas

Anglies skeletas ˸

CH 3 – CH 2 – CH 2 – CHO – butanalis,

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

Ryšio klasės ˸

CH 3 – CH 2 – CHO – propanalas,

CH 3 – CO – CH 3 – propanonas (acetonas).

Fizinės savybės

Metanalis yra dujos, aldehidas nuo C 2 iki C 13 yra skystas, aukštesni aldehidai yra kietos medžiagos (tetradekanalo arba miristinio aldehido CH 3 (CH 2) 12 CHO lydymosi temperatūra yra 23,5). Žemesni aldehidai gerai tirpsta vandenyje; kuo daugiau anglies atomų molekulėje, tuo mažesnis tirpumas; Aldehidai neturi vandenilinių jungčių.

Cheminės savybės

1. Sudėjimo reakcijos ˸

a) hidrinimas ˸

CH2O + H2 = CH3OH;

b) acetalių susidarymas su alkoholiais ˸

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

2. Oksidacijos reakcija˸

a) „sidabrinio veidrodžio“ reakcija ˸

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

b) sąveika su vario (II) hidroksidu ˸

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

3. Pakeitimo reakcijos˸

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

4. Polimerizacija˸

CH3=O (CH2O)3.

trioksimetilenas

5. Polikondensacija˸

n C6H5OH+ n CH2O+ n C6H5OH + …=

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

Fenolio formaldehido derva

Kvitas

a) Alkanų oksidacija˸

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

metanalis

b) Alkoholių oksidacija˸

2CH 3 OH + O 2 2 CH 2 O + 2 H 2 O.

c) Kučerovo reakcija˸

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

d) alkenų oksidacija˸

C 2 H 4 + [O] CH 3 CHO.

Taikymas˸

1. Fenol-formaldehido dervų ir plastikų gamyba.

2. Vaistų, formaldehido (iš CH 2 =O) gamyba.

3. Dažų gamyba.

4. Acto rūgšties gamyba.

5. Dezinfekcija ir sėklų apdorojimas.

2 klausimas. Aplinkos apsaugos problema .

Atsakymas˸ Šiandien didžiausias mastas yra aplinkos tarša cheminėmis medžiagomis.

Atmosferos apsauga

Taršos šaltiniai: juodosios ir spalvotosios metalurgijos įmonės, šiluminės elektrinės, autotransportas.

Pramonės sieros ir azoto oksidų emisijos. Skrudinant spalvotųjų metalų sulfidines rūdas, išsiskiria sieros (IV) oksidas.

Šiluminės elektrinės išskiria SO 2 ir SO 3, kurie susijungia su oro drėgme (SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4) ir iškrenta rūgštaus lietaus pavidalu.

1 klausimas. Aldehidai. Jų struktūra, savybės, paruošimas ir pritaikymas. - koncepcija ir rūšys. Kategorijos "1 klausimas. Aldehidai. Jų struktūra, savybės, paruošimas ir naudojimas" klasifikacija ir ypatumai. 2015 m., 2017-2018 m.

Aldehidai yra organiniai junginiai, kuriuose karbonilo grupė (C-O) yra prijungta prie vandenilio ir radikalo R (alifatinių, aromatinių ir heterociklinių junginių likučiai):

Karbonilo grupės poliškumas užtikrina visos molekulės poliškumą, todėl aldehidai turi aukštesnę virimo temperatūrą nei nepoliniai panašios molekulinės masės junginiai.

Kadangi vandenilio atomai aldehiduose yra sujungti tik su anglies atomu (artimas santykinis elektronegatyvumas), tarpmolekuliniai vandenilio ryšiai nesusidaro. Todėl aldehidų virimo temperatūra yra žemesnė nei atitinkamų alkoholių ar karboksirūgščių. Kaip pavyzdį galime palyginti metanolio (T^ 65 °C), skruzdžių rūgšties (Gbp 101 °C) ir formaldehido (7^, -21 °C) virimo temperatūras.

Žemesni aldehidai tirpsta vandenyje, tikriausiai dėl to, kad tarp tirpios medžiagos ir tirpiklio molekulių susidaro vandeniliniai ryšiai. Didesni aldehidai gerai tirpsta daugelyje įprastų organinių tirpiklių (alkoholių, eterių). Žemesni aldehidai turi aštrų kvapą, aldehidai su C3-C6 – labai nemalonaus kvapo, o aukštesni aldehidai – gėlių kvapo ir naudojami parfumerijoje.

Chemiškai aldehidai yra labai reaktyvūs junginiai. Tipiškiausios aldehidų reakcijos yra nukleofilinės prisijungimo reakcijos, kurios atsiranda dėl to, kad molekulėje yra elektrofilinis centras – C=0 grupės karbonilo anglies atomas.

Daugelis šių reakcijų, pavyzdžiui, oksimų, semikarbazonų ir kitų junginių susidarymas, yra naudojamos kokybinei ir kiekybinei aldehidų grupės vaistų analizei, nes aldehidų prisijungimo produktai pasižymi kiekvienam aldehidui būdinga lydymosi temperatūra. Taigi aldehidai, suplakti su prisotintu natrio vandenilio sulfito tirpalu, lengvai patenka į sudėjimo reakciją:

Adityviniai produktai yra druskos, kurios turi tam tikrą lydymosi temperatūrą ir gerai tirpsta vandenyje, bet netirpsta organiniuose tirpikliuose.

Kaitinant su praskiestomis rūgštimis, hidrosulfito dariniai hidrolizuojasi į pirminius junginius.

Aldehidų gebėjimas sudaryti hidrosulfito darinius naudojamas tiek vaisto, kurio molekulėje yra aldehido grupe, autentiškumui nustatyti, tiek aldehidams išgryninti ir išskirti iš mišinių su kitomis medžiagomis, kurios nereaguoja su natrio hidrosulfitu.

Aldehidai lengvai oksiduojasi. Sidabro (I) oksidas ir kiti oksidatoriai, turintys mažą oksidacijos potencialą, gali oksiduoti aldehidus. Pavyzdžiui, aldehidams būdingas sidabro veidrodžio susidarymas, kuris atsiranda su AgN03 amoniako tirpalu:

AgN03 + 3NH3 - OH + NH4N03

Tollenso reagentas

Tokiu atveju ant mėgintuvėlio sienelių susidaro veidrodinė metalinio sidabro danga:

2OH + RCOH 2Agi + RCOOH + 4NH3T + H20

Taip pat aldehidai gali redukuoti varį (II) į varį (I). Reakcijai atlikti į aldehido tirpalą įpilamas Fehlingo reagentas (šarminis vario(II) tartrato komplekso tirpalas) ir kaitinamas. Pirmiausia susidaro geltonos vario (1) hidroksido CuOH nuosėdos, o tada raudonos vario (1) oksido Cu20 nuosėdos:

2KNa + RCOH + 3NaOH + 2KOH -

2CuOHi + RCOONa + 4KNaC4H406 + 2H20 2CuOH - Cu20 + H20

Redokso reakcija taip pat apima aldehidų reakciją su Neslerio reagentu šarminėje terpėje; šiuo atveju iškrenta tamsios redukuoto gyvsidabrio nuosėdos:

K2 + RCOH + ZKON - RCOOK + 4KI + Hgl + 2Н20

Reikia turėti omenyje, kad reakcija su Neslerio reagentu yra jautresnė, todėl jis naudojamas aptikti aldehido priemaišas vaistuose. Vaistų, kurių sudėtyje yra aldehido grupės, autentiškumą patvirtina ne tokios jautrios reakcijos: sidabrinis veidrodis arba Fehlingo reagentas. Kai kuriuos kitus junginius, pavyzdžiui, polifenolius, taip pat oksiduoja Ag(I) ir Cu(P) junginiai, t.y. reakcija nėra specifinė.

Taigi iš 40% vandeninio formaldehido (formalino) tirpalo susidaro linijinis polimeras - paraformas (u = 8 - 12), trimeris ir tetrameras.

Aldehidai pasižymi narkotinėmis ir dezinfekuojančiomis savybėmis. Lyginant su alkoholiais, aldehidų grupė padidina medžiagos toksiškumą. Halogeno įvedimas į aldehido molekulę padidina jo narkotines savybes. Pavyzdžiui, chloralio narkotinės savybės yra ryškesnės nei acetaldehido:

s!3s-ss

Kvitas. Aldehidai gali būti gaunami oksiduojant pirminius alkoholius chromo rūgštimi (Na2Cr04, H2S04) verdant arba kalio permanganatu šarminėje terpėje:

Pirminiai alkoholiai dehidrogenuojami ant vario katalizatoriaus (Cu, Cr2O3) 300-400 °C temperatūroje.

Pramoninė metanalio gamyba pagrįsta metanolio oksidacija garų fazėje geležies-molibdeno katalizatoriumi:

2CH3OH + 02 500 ~ 600 2CH2=0 + H20

Formaldehido tirpalas (formalinas)

Kvitas. Formalinas yra vandeninis formaldehido tirpalas (40%), stabilizuotas metanoliu (6-10%). Europos farmakopėjoje yra FS „Formaldehido tirpalas (35 %)“ (žr. 9.1 lentelę). Laboratorinėmis sąlygomis formaldehidas gali būti gaunamas dehidrogenuojant metanolį virš vario arba depolimerizuojant paraformą.

Autentiškumo nustatymas. Farmakopėjos metodas – sidabrinio veidrodžio reakcija.

Kadangi formaldehidas lengvai patenka į kondensacijos reakcijas, pavyzdžiui, su hidroksilo turinčiais aromatiniais junginiais susidaro spalvoti junginiai, Valstybinis fondas taip pat rekomenduoja jo identifikavimui naudoti reakciją su salicilo rūgštimi, dėl kurios susidaro raudona spalva:

Reakcija su chromotropine rūgštimi vyksta panašiai, kai susidaro mėlynai violetiniai ir raudonai violetiniai produktai (EP).

Norint nustatyti farmacinio dehido tapatybę, gali būti naudojamos reakcijos su azoto turinčiais nukleofilais, tokiais kaip pirminiai aminai:

H-Ctf° + H2N-R - n-s^^K + H20

Susidarę N-pakeisti iminai (Šifo bazės) mažai tirpsta, vieni yra spalvoti, kiti suteikia spalvotus junginius su sunkiųjų metalų jonais. EF siūlo reakciją su fenilhidrazinu. Esant kalio fericianidui rūgščioje aplinkoje susidaro intensyviai raudoni reakcijos produktai.

Grynumo testai. Skruzdžių rūgšties priemaišų kontrolė atliekama nustatant rūgštingumą. Pasaulinio fondo duomenimis, skruzdžių rūgšties koncentracija preparate neturi viršyti 0,2 %; Skruzdžių rūgšties kiekis nustatomas neutralizacijos metodu (NF). Pagal EF metanolis nustatomas dujų chromatografijos būdu (9-15 tūrio proc.). Sulfatiniai pelenai – ne daugiau kaip 0,1 % 1,0 g mėginyje.

I2 + 2NaOH - Nal + NaOI + H20

Hipojoditas oksiduoja formaldehidą į skruzdžių rūgštį. Kai tirpalas parūgštinamas sieros rūgšties pertekliumi, nesureagavęs hipojoditas paverčiamas jodu, kuris titruojamas natrio tiosulfatu:

НСО + NaOI + NaOH - HCOONa + Nal + H20 NaOI + Nal + H2S04 -*■ I2 + Na2S04 + H20 I2 + 2Na2S203 - Na2S406 + 2NaI

Formaldehidui nustatyti galima naudoti kitas titravimo priemones: vandenilio peroksidą šarminiame tirpale, cerio (IV) sulfatą, natrio sulfitą.

Vaistas gali būti laikomas provaistu, nes fiziologinį poveikį daro ne pats heksametilentetraminas, o formaldehidas, išsiskiriantis vaistui irstant rūgščioje aplinkoje. Būtent todėl jis įtrauktas į šį skyrių (žr. 9.1 lentelę).

Kvitas. Heksaminas (tetraazaadamantanas) gaunamas kondensuojant metanalį ir amoniaką iš vandeninių tirpalų. Tarpinis reakcijos produktas yra heksahidro-1,3,5-triazinas:

Autentiškumo nustatymas. Kaitinant vaisto mišinį su praskiesta sieros rūgštimi, susidaro amonio druska, iš kurios, pridėjus šarmo perteklių, išsiskiria amoniakas:

(CH2)6N4 + 2H2S04 + 6H20 - 6HSON + 2(NH4)2S04 (NH4)2S04 + 2NaOH - 2NH3t + Na2S04 + 2H20

Heksametilentetraminą taip pat galima aptikti pagal raudoną tirpalo spalvą, kai salicilo rūgštis pridedama prieš tai pakaitinus sieros rūgštimi (žr. formaldehido identifikavimą).

Grynumo testai. Preparate neleidžiama turėti organinių junginių, paraformo ir amonio druskų priemaišų. Valstybės fondas nustato leistinas chloridų, sulfatų ir sunkiųjų metalų priemaišų ribas.

Kiekybinis nustatymas. Kiekybiniam heksametilentetramino nustatymui GF siūlo naudoti neutralizacijos metodą. Norėdami tai padaryti, vaisto mėginys kaitinamas su 0,1 M sieros rūgšties tirpalo pertekliumi. Rūgšties perteklius titruojamas 0,1 mol/l koncentracijos šarmo tirpalu (metilraudonasis indikatorius).

Jodometrinis kiekybinio nustatymo metodas pagrįstas heksametilentetramino gebėjimu sudaryti tetrajodidus su jodu.

DEGUONIO TURINČIAI JUNGINIAI

KARBONILO JUNGINIAI
ALEHIDAI IR

Organiniai junginiai, kurių molekulėse yra karbonilo grupė, vadinami karbonilo junginiais. Priklausomai nuo pakaitų, susijusių su karbonilo grupe, pobūdžio karbonilo junginiai skirstomi į aldehidus, ketonus, karboksirūgštis ir jų funkcinius darinius.

ALDEHIDAI

Aldehidai yra organiniai junginiai, turintys karbonilo grupę, kurioje anglies atomas yra prijungtas prie radikalo ir vieno vandenilio atomo, tai yra bendroji aldehidų formulė. Išimtis yra skruzdžių aldehidas, kuriame, kaip matyti,R= H.

Izomerizmas

Aldehidams būdinga angliavandenilio radikalo, kuris gali turėti normalią (nešakotą) arba šakotą, izomerija, taip pat tarpklasinė izomerija su ketonais. Pavyzdžiui ,

Kvitas

1. Dažniausiai naudojami aldehidų gamybos būdai yra pirminių alkoholių oksidacija ir katalizinis dehidrogenavimas.

a) Pirminių alkoholių oksidacija.
Kaip matyti, toliau oksiduojantis susidaro rūgštys. Šios reakcijos buvo pateiktos jau įvertinant chemines alkoholių savybes.

b) Pirminių alkoholių dehidrogenavimas. Reakcija vykdoma perleidžiant alkoholio garus, įkaitintus iki 200-300 laipsnių° Su katalizatoriumi, kuriame naudojamas varis, nikelis, kobaltas ir kt.

2. Sukurtas acetaldehido gamybos būdas, oksiduojant etileną atmosferos deguonimi, esant vario ir paladžio druskoms.

3. Acetaldehidas gaunamas hidratuojant acetileną, naudojant Kučerovo reakciją.

Kučerovo reakcija jau buvo išsamiai apsvarstyta tiriant acetileno angliavandenilių chemines savybes.

4. Aldehidai gaunami hidrolizuojant angliavandenilių dihalogeno darinius, bet tik tuos, kuriuose abu halogeno atomai yra viename iš galinių anglies atomų.

Kai vanduo šarminėje arba rūgštinėje aplinkoje veikia dihalogenalkilą, jo hidrolizės reakcija vyksta per dvihidrolio alkoholio, turinčio dvi hidroksilo grupes viename anglies atome, susidarymo stadiją.
Dėl savo nestabilumo tokie alkoholiai formavimosi metu netenka vandens ir susidaro aldehidai.

Fizinės savybės

Paprasčiausias aldehidas yra skruzdžių - labai aštraus kvapo dujos. Kiti žemesni aldehidai yra skysčiai, kurie gerai tirpsta vandenyje. Aldehidai turi dusinantį kvapą, kurį pakartotinai skiedžiant tampa malonus, primenantis vaisių kvapą. Aldehidai verda žemesnėje temperatūroje nei alkoholiai, turintys tokį patį anglies atomų skaičių. Tai c dėl vandenilinių jungčių trūkumo aldehiduose. Tuo pačiu metu aldehidų virimo temperatūra yra aukštesnė nei angliavandenilių, atitinkančių molekulinę masę, o tai yra dėl didelio aldehidų poliškumo.
Kai kurių aldehidų fizinės savybės pateiktos lentelėje.

Lentelė . Kai kurių aldehidų fizinės savybės

Cheminės savybės

Aldehidai pasižymi dideliu reaktyvumu. Dauguma jų reakcijų atsiranda dėl karbonilo grupės buvimo. Anglies atomas karbonilo grupėje yra būsenoje sp 2 - hibridizacijos ir formų trys s - ryšiai (vienas iš jų yra bendravimas C–O ), kurios yra toje pačioje plokštumoje 120 kampu° vienas kitam.

Karbonilo grupės sandaros schema

Karbonilo grupės dviguba jungtis savo fizine prigimtimi yra panaši į dvigubą ryšį tarp anglies atomų, t.y. šis derinys s- ir p - ryšiai, iš kurių paskutinį sudaro anglies ir deguonies atomų p-elektronai. Dėl didesnio deguonies atomo elektronegatyvumo, lyginant su anglies atomu, ryšys C=O labai poliarizuotas dėl elektronų tankio poslinkio p - ryšiai su deguonies atomu, dėl ko dalinis neigiamas ( d-) , o ant anglies atomo – iš dalies teigiamas ( d + ) mokesčiai: .

Dėl poliarizacijos karbonilo grupės anglies atomas turi elektrofilinių savybių ir gali reaguoti su nukleofiliniais reagentais. Svarbiausios aldehidų reakcijos yra nukleofilinės prisijungimo reakcijos prie dvigubos karbonilo grupės jungties.

1. Viena iš tipiškų nukleofilinio aldehidų pridėjimo reakcijųyra cianido rūgšties pridėjimas, vedantis į formavimąsi a - oksinitrilai.

Ši reakcija naudojama anglies grandinei pailginti ir gaminti a - hidroksi rūgštys.

2. Natrio hidrosulfito pridėjimassuteikia kristalines medžiagas, paprastai vadinamas aldehidų hidrosulfitiniais dariniais.

Minėti dariniai lengvai hidrolizuojasi bet kokioje aplinkoje, todėl susidaro originalus karbonilo junginys. Taigi, kaitinant acetaldehido hidrosulfito darinį su sodos tirpalu, susidaro pats acetaldehidas.

Ši savybė naudojama aldehidams valyti ir izoliuoti juos iš mišinių.

3. Alkoholių papildymasį aldehidus veda prie pusacetalių – junginių susidarymokuriame anglies atomas yra prijungtas ir prie hidroksilo (–OH), ir su alkoksi (–O R ) grupėse.

Apdorojant pusacetalius alkoholio pertekliumi rūgščioje aplinkoje, susidaro acetaliai – junginiai, kuriuose anglies atomas yra prijungtas prie dviejų alkoksi grupių (reakcija primena eterių sintezę iš alkoholių).

Skirtingai nuo eterių, acetalius hidrolizuoja rūgštys ir susidaro alkoholis ir aldehidas.

4. Vandenilio papildymasį aldehidus yra atliekamas dalyvaujant katalizatoriams ( Ni, Co, Pd ir kt.) ir lemia pirminių alkoholių susidarymą.

Ličio aliuminio hidridas vis dažniau naudojamas kaip reduktorius. LiAlH4 ir natrio borohidridas NaBH4.
Be karbonilo grupės prisijungimo reakcijų, aldehidams taip pat būdingos oksidacijos reakcijos.

5. Oksidacija . Aldehidai lengvai oksiduojami ir susidaro atitinkamos karboksirūgštys.

a) amoniako sidabro oksido tirpalas[Ag(NH3)2]OH kaitinamas su aldehidais, jis oksiduoja aldehidą į rūgštį (jo amonio druskos pavidalu), kad susidarytų laisvas metalinis sidabras. Redukuotas sidabras plonu sluoksniu dedamas ant cheminio indo, kuriame vyksta reakcija, sienelių ir gaunamas sidabrinis veidrodis. Ši reakcija, todėl vadinama „sidabriniu veidrodžiu“, yra kokybinė reakcija į aldehidus.

b) Kita būdinga reakcija yra aldehidų oksidacija vario hidroksidu ( II).

Kai kaitinamas mėlynasis vario hidroksidas ( II ) su acetaldehido tirpalu, raudonomis vario oksido nuosėdomis ( aš ). Šiuo atveju acetaldehidas oksiduojamas iki acto rūgšties, o varis, kurio oksidacijos laipsnis yra +2, redukuojamas iki vario, kurio oksidacijos būsena yra +1. Skruzdžių aldehidas (formaldehidas) užima ypatingą vietą tarp aldehidų. Dėl to, kad skruzdžių aldehide nėra radikalo, jis turi tam tikrų specifinių savybių. Formaldehidas oksiduojamas, pavyzdžiui, į anglies dioksidą CO 2 .
Formaldehidas lengvai polimerizuojasi, sudarydamas ciklinius ir linijinius polimerus. Taigi rūgščioje aplinkoje jis sudaro ciklinį trimerį - trioksimetileną.

Sausas dujinis formaldehidas, esant katalizatoriams, sudaro didelės molekulinės masės poliformaldehidą. Formaldehido polimerizacija primena alkenų polimerizaciją.

Vandeniniuose tirpaluose formaldehidas sudaro polimerą, vadinamą paraformu.

n CH 2 = O + H 2 O ® HOCH 2 ( OCH 2 ) n-2 OCH 2 OH
(paraforma)

Ypatingą praktinę reikšmę turi formaldehido polikondensacijos reakcija su fenoliu, kad susidarytų fenolio-formaldehido dervos. Kai šarminiai arba rūgštiniai katalizatoriai veikia fenolio ir formaldehido mišinį, orto ir para padėtyse susidaro kondensacija.

Molekulės augimas dėl fenolio kondensacijos su formaldehidu vyksta normalioje temperatūroje tiesine kryptimi.

ir tt
Iš viso fenolio polikondensacijos reakcija su formaldehidu gali būti pavaizduota taip:

Fenol-formaldehido dervos – tai pirmagimio pramoninės sintetinės dervos, kurių gamyba „bakelito“ pavadinimu pradėta 1909 m. Fenol-formaldehido dervos naudojamos įvairių plastikų gamyboje. Derinant su įvairiais užpildais, tokie plastikai vadinami fenoliais. Be to, fenolio-formaldehido dervos naudojamos gaminant įvairius klijus ir lakus, termoizoliacines medžiagas, medžio plastiką, liejimo formas ir kt.

Taikymas

Jau daug kalbėta apie formaldehido naudojimą. Be to, iš jo, reaguojant su karbamidu, gaminamos karbamido dervos, kurių pagrindu gaminami elektrotechnikos reikmėms reikalingi plastikai. Formaldehido (formalino) tirpalai naudojami rauginimo pramonėje odoms rauginti, grūdų ir daržovių sandėliams, šiltnamiams, šiltnamiams dezinfekuoti, sėkloms apdoroti prieš sėją, anatominiams preparatams laikyti, taip pat tam tikrų vaistų gamyboje.
Acetaldehidas yra pradinė medžiaga pramoninei acto rūgšties, acto rūgšties anhidrido, etilo alkoholio, etilo acetato ir kitų vertingų produktų gamybai, o kondensuojant aminais ir fenoliais – įvairiomis sintetinėmis dervomis.

KETONAI

Ketonai yra junginiai, kuriuose karbonilo grupė yra susieta su dviem angliavandenilių radikalais. Bendra ketonų formulė, kur R gali sutapti su R".

Izomerizmas

Ketonams būdinga angliavandenilių radikalų izomerija, karbonilo grupės padėties izomerija ir tarpklasinė izomerija su aldehidais.

Kvitas

Beveik visi anksčiau pateikti aldehidų paruošimo būdai (žr. " ") taip pat taikomi ketonams.

1. Antrinių alkoholių oksidacija.

2. Antrinių alkoholių dehidrogenavimas.

3. Acetileno homologų hidratacija (Kucherovo reakcija).

4. Dihalogenintų angliavandenilių hidrolizėturintys abu halogeno atomus viename iš vidurinių anglies atomų grandinėje.

5. Ketonai taip pat gaunami pirolizės būdu kaitinant karboksirūgščių kalcio druskas.O
II
CH3–C
aš
O

Fizinės savybės

Žemesni ketonai yra skysčiai, kurie lengvai tirpsta vandenyje. Iš esmės ketonai turi malonų kvapą, primenantį gėles. Kaip ir aldehidai, ketonai verda žemesnėje temperatūroje nei atitinkami alkoholiai, bet aukštesnėje nei angliavandeniliai. Kai kurių ketonų fizinės savybės pateiktos lentelėje.

Lentelė. Kai kurių ketonų fizinės savybės

Cheminės savybės

Kaip ir aldehidai, ketonai pasižymi dideliu reaktyvumu. Kuo didesnis teigiamas karbonilo grupės anglies atomo krūvis, tuo didesnis aldehidų ir ketonų cheminis aktyvumas. Radikalai, kurie padidina šį teigiamą krūvį, smarkiai padidina aldehidų ir ketonų reaktyvumą, o radikalai, kurie mažina teigiamą krūvį, turi priešingą poveikį. Ketonuose elektronus dovanoja dvi alkilo grupės, todėl aišku, kodėl ketonai yra mažiau aktyvūs nukleofilinėse prisijungimo reakcijose, palyginti su aldehidais.
Šio tipo reakcijų su aldehidais pavyzdžiai buvo išsamiai aptarti anksčiau (žr. " "), todėl pateikdami keletą nukleofilinių prisijungimo reakcijų prie ketonų karbonilo grupės pavyzdžių, atkreipsime dėmesį tik į jų cheminių savybių skirtumus nuo aldehidų.

1. Ciano rūgšties pridėjimas.

Reikėtų pažymėti, kad su natrio hidrosulfitu reaguoja tik metilo ketonai, t. y. ketonai, turintys grupę CH3.

3. Palyginti su aldehidais, ketonai nereaguoja su alkoholiais.

4. Vandenilio papildymas. Pridėjus vandenilio į ketonus susidaro antriniai alkoholiai.

5. Ketonai oksiduojami daug sunkiau nei aldehidai. Oro deguonis ir silpni oksidatoriai neoksiduoja ketonų. Ketonai nesukelia „sidabro veidrodžio“ reakcijos ir nereaguoja su vario hidroksidu ( II ). Atšiauriomis sąlygomis veikiant stiprioms oksiduojančioms medžiagoms, ketonų molekulės anglies grandinė sunaikinama šalia karbonilo grupės ir susidaro rūgštys (kartais ketonai, priklausomai nuo pradinio ketono struktūros), turinčios mažesnį anglies atomų skaičių.

Taikymas

Paprasčiausias ketonų atstovas acetonas yra plačiausiai naudojamas pramonėje. Acetonas yra vertingas tirpiklis, naudojamas dažų ir lako pramonėje, dirbtinio šilko, plėvelės ir bedūmių miltelių gamyboje. Jis taip pat naudojamas kaip žaliava gaminant metakrilo rūgštį, metilmetakrilatą (nedūžtančio organinio stiklo gamyba), metilo izobutilketoną ir kt.

SKYRIAUS PABAIGA

Beveik visas mus supančias chemines medžiagas išbando žmonės, atsižvelgdami į jų pageidavimus ir poreikius. Kiekvienas junginys turi unikalų, unikalų savybių ir savybių rinkinį, iš kurio atrenkamos mums naudingos ir reikalingos kasdieniame gyvenime. Aldehidai, kuriuos aptarsime, taip pat nėra išimtis.

Kuklus organinės chemijos vaikas

Tarp anglies junginių, kurie paprastai vadinami organiniais, yra gerai žinomų junginių, kurie, kaip sakoma, „yra ant kiekvieno lūpų“. Pavyzdžiui, gliukozė, etilo alkoholis ar plastikai. Aldehidams šiuo atžvilgiu nesiseka. Apie juos žino tik siauri specialistai ir net aukštųjų mokyklų studentai, kurie intensyviai studijuoja chemiją stojant į universitetą. Tiesą sakant, tokie junginiai (pavyzdžiui, acetaldehidas), kurių chemines savybes mes apsvarstysime, yra plačiai naudojami tiek pramoninėje gamyboje, tiek kasdieniame gyvenime.

Nesantaikos obuolys

Deja, atradimai moksle gana dažnai neapsieina be debesų. Aldehidai, jų cheminė struktūra ir savybės buvo atrasti po ilgų diskusijų ir diskusijų tarp XIX amžiaus mokslininkų. Ir tokie garsūs chemikai kaip Liebigas ir Döbereineris netgi rimtai susikivirčijo, išsiaiškindami, kas iš tikrųjų laikosi delno gryno acetaldehido gavimo ir išskyrimo. Jis buvo išgautas iš etilo alkoholio garų, praleistų per platinos tinklelį, kuris tarnauja kaip reakcijos katalizatorius. Vienintelis dalykas, kuris galėjo sutaikyti oponentus, buvo tai, kad visi chemikai besąlygiškai pripažino naujos medžiagų klasės pavadinimą - aldehidus, kurie pažodžiui reiškia „alkoholiai be vandenilio“. Jame nurodomas būdas gauti juos iš alkoholių pašalinant du vandenilio atomus.

Negalima su niekuo supainioti

Atsižvelgiant į fizines ir chemines aldehidų savybes, nesunku pastebėti, kad jie yra gana specifiniai. Taigi formaldehidas, kuris yra nuodingos dujos, turi aštrų, dusinantį kvapą. Jo 40% vandeninis tirpalas, vadinamas formalinu, sukelia ypatingą kvapą anatominėse laboratorijose ir morguose, kur jis naudojamas kaip puvimą slopinanti priemonė, išsauganti organų ir audinių baltymus.

O acetaldehidas, kuris yra kitas homologinėje serijoje, yra bespalvis skystis, gerai tirpstantis vandenyje, turintis nemalonų supuvusių obuolių kvapą. Aldehidai, kurių cheminėms savybėms būdingos oksidacijos ir prisijungimo reakcijos, gali būti paverčiami genetiškai panašių klasių medžiagomis: karboksirūgštimis arba alkoholiais. Pažvelkime į juos naudodami konkrečius pavyzdžius.

Aldehidų vizitinė kortelė

Organinėje chemijoje, taip pat neorganinėje chemijoje, yra toks dalykas kaip „kokybinė reakcija“. Tai galima palyginti su švyturiu, signalizuojančiu, kad turime reikalą su konkrečios klasės medžiagomis, pavyzdžiui, aldehidais. Chemines aldehidų savybes patvirtina reakcijos su sidabro oksido amoniako tirpalu ir su vario hidroksidu kaitinant (sidabro veidrodžio reakcija)

Reakcijos produktas bus grynas sidabras, išsiskiriantis veidrodinio sluoksnio pavidalu ant mėgintuvėlio sienelių.

Dėl reakcijos susidaro plytų spalvos nuosėdos - vario oksidas.

Dvynių medžiagos

Dabar atėjo laikas susidoroti su tokiu reiškiniu, būdingu visoms organinėms medžiagoms, įskaitant aldehidus, kaip izomerija. Neorganinės chemijos pasaulyje jo visiškai nėra. Ten viskas paprasta: viena cheminė formulė atitinka tik vieną konkretų junginį su jam būdingomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis. Pavyzdžiui, formulė HNO 3 atitinka vieną medžiagą, vadinamą nitrato rūgštimi, kurios virimo temperatūra yra 86 ° C, aštraus kvapo ir labai higroskopiška.

Organinės chemijos karalystėje gyvena ir gyvena izomerų medžiagos, kurių formulės vienodos, bet skirtingos savybės. Pavyzdžiui, formulė C 4 H 8 O turi du visiškai skirtingus aldehidus: butanalą ir 2-metilpropanalą.

Jų formulės:

Izomeriniai aldehidai, kurių cheminės savybės priklauso nuo jų sudėties ir struktūros, yra puikus rusų mokslininko M. Butlerovo sukurtos genialios organinių junginių sandaros teorijos įrodymas. Jo atradimas chemijai yra toks pat svarbus kaip Mendelejevo periodinis dėsnis.

Unikali anglis

Puikus įrodymas, patvirtinantis M. Butlerovo teoriją, yra cheminės aldehidų savybės. Organinė chemija Rusijos mokslininko tyrimų dėka pagaliau sugebėjo atsakyti į klausimą, kuris savo sudėtingumu kamavo ne vieną mokslininkų kartą, būtent: kaip paaiškinti nuostabią organinių junginių įvairovę, kuri remiasi reiškiniu. izomerizmo. Panagrinėkime dviejų aldehido izomerų molekulių struktūrą: butano ir 2-metilpropanalio, kurie turi tą pačią molekulinę formulę - C 4 H 8 O, bet skiriasi struktūrinėmis, todėl skiriasi viena nuo kitos fizinėmis ir cheminėmis savybėmis.

Atkreipkime dėmesį į du svarbiausius anglies atomo požymius, kurie kaip postulatai buvo įtraukti į M. Butlerovo teoriją:

1. Organiniuose junginiuose esanti anglis visada yra keturvalentė.

2. Anglies atomai geba jungtis vienas su kitu ir sudaryti įvairias erdvines konfigūracijas: nešakotas ir šakotas grandines arba ciklus.

Ant jų pagal valentingumą suverti kitų cheminių elementų atomai: vandenilis, deguonis, azotas, taip susidaro visas gigantiškas esamų organinių junginių arsenalas (o jų yra daugiau nei 10 mln.) Be to, jų skaičius nuolat didėja. didėja dėl naujų medžiagų, gautų organinės sintezės chemijoje.

Kuo poliariškesnis, tuo geriau

Tęsdami aldehidų, jų cheminės struktūros ir savybių tyrimą, apsistosime ties atomų, sudarančių aldehidų molekules, poliškumo reiškiniu. Taigi acetaldehido molekulėje esantis aldehido grupės anglies atomas įgyja dalinį teigiamą krūvį, o deguonies atomas – dalinį neigiamą krūvį. Jų atsiradimo priežastis yra tokia: π ryšio elektronų tankis yra judresnis nei σ jungties.

Bendroje aldehidų formulėje, kur R yra angliavandenilio radikalas, susietas su aldehido grupe, deguonies atome susidaro dalinis neigiamas krūvis, o anglies atome susidaro dalinis teigiamas krūvis. Taigi, funkcinė aldehidų grupė tampa labai poliarizuota, o tai sukelia didesnį šių medžiagų reaktyvumą. Paprasčiau tariant, kuo labiau poliarizuoti yra medžiagos molekulėje esantys atomai, tuo geriau ir greičiau ji patenka į chemines reakcijas. Greitas vandenilio atomo oksidacinis gebėjimas aldehido grupėje ir karbonilo grupės reaktyvumas suteikia aldehidus su jiems būdingomis pridėjimo ir polimerizacijos reakcijomis.

Gyvenimas plastikiniame pasaulyje

Būtent aldehidai, kurių chemines savybes lemia gebėjimas patirti polikondensacijos ir polimerizacijos reakcijas, tapo fenoplastų ir aminoplastų – pagrindinių šiuolaikinės polimerų pramonės medžiagų – protėviais. Jos įmonių žaliavos yra formaldehidas ir acetaldehidas. Taigi iš fenolio-formaldehido dervų gaminami fenoliniai plastikai – svarbiausi juodųjų ir spalvotųjų metalų pakaitalai. Formaldehidas susidaro oksiduojant metaną kaitinant iki 600°C mišinyje su oru, taip pat oksiduojant metanolį, pakaitintą iki 300°C ant vario katalizatoriaus. Taigi, mūsų laikomi aldehidai, jų paruošimas ir cheminės savybės yra svarbios žaliavos organinės sintezės reakcijose.

Išvadų darymas

Kaip matome, aldehiduose yra nemažai reikalingų ir svarbių medžiagų, tokių kaip, pavyzdžiui, formaldehidas ir acetaldehidas, kurių chemines savybes žmonės sėkmingai naudoja įvairiose savo gyvenimo srityse.

Aldehidai ir ketonai yra karbonilo organiniai junginiai. Karbonilo junginiai yra organinės medžiagos, kurių molekulėse yra >C=O grupė (karbonilo arba okso grupė).

Bendra karbonilo junginių formulė:

Funkcinė grupė –CH=O vadinama aldehidu. Ketonai- organinės medžiagos, kurių molekulėse yra karbonilo grupė, sujungta su dviem angliavandenilių radikalais. Bendrosios formulės: R 2 C=O, R–CO–R" arba

Aldehidų ir ketonų nomenklatūra.

Sisteminiai pavadinimai aldehidai pastatytas atitinkamo angliavandenilio pavadinimu ir pridedant priesagą -al. Grandinės numeracija prasideda nuo karbonilo anglies atomo. Trivialūs pavadinimai yra kilę iš trivialių tų rūgščių, į kurias oksiduojant virsta aldehidai, pavadinimų.

Sisteminiai pavadinimai ketonai paprasta struktūra yra kilusi iš radikalų pavadinimų (didėjančia tvarka) pridedant žodį ketonas. Pavyzdžiui: CH 3 –CO–CH 3 - dimetilas ketonas(acetonas); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - metilpropilas ketonas. Apskritai, ketono pavadinimas pagrįstas atitinkamo angliavandenilio pavadinimu ir priesaga -Jis; Grandinės numeravimas prasideda nuo grandinės galo, esančio arčiausiai karbonilo grupės (IUPAC pakaitinė nomenklatūra). Pavyzdžiai: CH 3 –CO–CH 3 – propanas Jis(acetonas); CH 3 CH 2 CH 2 –CO–CH 3 - pentanas Jis- 2; CH 2 =CH–CH 2 –CO–CH 3 - pentenas-4 -Jis- 2.

Aldehidų ir ketonų izomerija.

Aldehidams ir ketonams būdinga struktūrinė izomerija.

Izomerizmas aldehidai:

tarpklasinė izomerija (panaši į aldehidus).

Karbonilo grupės C=O struktūra.

 Aldehidų ir ketonų savybes lemia karbonilo grupės >C=O struktūra.

C=O ryšys yra labai polinis. Jo dipolio momentas (2,6-2,8D) yra žymiai didesnis nei C-O jungties alkoholiuose (0,70D). C=O daugybinio ryšio elektronai, ypač judresni -elektronai, pasislenka link elektronneigiamo deguonies atomo, dėl to jame atsiranda dalinis neigiamas krūvis. Karbonilo anglis įgauna dalinį teigiamą krūvį.

 Todėl anglį atakuoja nukleofiliniai reagentai, o deguonį – elektrofiliniai reagentai, įskaitant H +.

Aldehidų ir ketonų molekulėse trūksta vandenilio atomų, galinčių sudaryti vandenilio ryšius. Todėl jų virimo temperatūra yra žemesnė nei atitinkamų alkoholių. Metanalis (formaldehidas) yra dujos, aldehidai C 2 -C 5 ir ketonai C 3 -C 4 yra skysčiai, aukštesnės medžiagos yra kietosios medžiagos. Žemesni homologai tirpsta vandenyje, nes susidaro vandenilio ryšiai tarp vandens molekulių vandenilio atomų ir karbonilo deguonies atomų. Didėjant angliavandenilių radikalui, tirpumas vandenyje mažėja.

Aldehidų ir ketonų reakcijos centrai

sp 2 - Hibridizuotas karbonilo grupės anglies atomas sudaro tris σ ryšius, esančius toje pačioje plokštumoje, ir π ryšį su deguonies atomu dėl nehibridizuotos p orbitos. Dėl anglies ir deguonies atomų elektronegatyvumo skirtumo tarp jų esantis π ryšys yra labai poliarizuotas (5.1 pav.). Dėl to ant karbonilo grupės anglies atomo atsiranda dalinis teigiamas krūvis δ+, o ant deguonies atomo – dalinis neigiamas krūvis δ-. Kadangi anglies atomui trūksta elektronų, jis yra nukleofilinės atakos vieta.

Elektronų tankio pasiskirstymas aldehidų ir ketonų molekulėse, atsižvelgiant į elektroninio poveikio perdavimą elektronų-

Ryžiai. 5.1. Karbonilo grupės elektroninė struktūra

karbonilo grupės trūkstamas anglies atomas išilgai σ-ryšių pateiktas 5.1 schemoje.

Schema 5.1. Reakcijos centrai aldehidų ir ketonų molekulėje

Aldehidų ir ketonų molekulėse yra keli reakcijos centrai:

Elektrofilinis centras – karbonilo grupės anglies atomas – nulemia nukleofilinės atakos galimybę;

Pagrindinis centras – deguonies atomas – leidžia atakuoti protonu;

CH rūgšties centras, kurio vandenilio atomas turi silpną protonų mobilumą ir ypač gali būti užpultas stiprios bazės.

Apskritai aldehidai ir ketonai yra labai reaktyvūs.