Концепция за алдехиди. Алдехиди

Алдехиди-клас органични съединениясъдържащ карбонилна група -СН Името на алдехидите идва от името на въглеводородните радикали с добавяне на наставката -al Обща формула наситени алдехидиСnH2n+1COH. Номенклатура и изомерия

Номенклатурата на тези две групи съединения е изградена по различен начин. Тривиални имена на алдехидисвързват ги с тривиалните имена на киселините, в които се превръщат при окисляване

от кетонисамо няколко имат тривиални имена (напр. ацетон). Широко използвани за тях радикална функционална номенклатура, в който имената на кетони са дадени с помощта на имената на радикалите, свързани с карбонилната група. Според номенклатурата на IUPAC, имена на алдехидисе получават от името на въглеводород със същия брой въглеродни атоми чрез добавяне на края –ал.За кетоните тази номенклатура изисква край -Той. Числото показва позицията функционална групав кетонната верига.

Съединение	Имена според тривиални и радикални функционални номенклатури	Имена по IUPAC
	формикалдехид;	формалдехид
	метанал	ацеталдехид;
	ацеталдехид	етанал
	пропионалдехид	пропионал
	бутиралдехид	бутанал
	изобутиралдехид	метилпропанал
	валералдехид	пентанал
	изовалералдехид	3-метилбутанал
	ацетон; диметил кетон	пропанон
	метил етил кетон	бутанон
	метилпропил кетон	пентанон-2

метил изопропил кетон 3-метилбутанон-2 Изомерия на алдехиди и кетони е напълно отразена от номенклатурата и не се нуждае от коментар.Алдехиди и кетони ссъщото число

въглеродните атоми са изомери

. Например: Методи за получаване – Окисляване или каталитично дехидрогениране на първични алкохоли до алдехиди, вторични алкохоли до кетони. Тези реакции вече бяха споменати при разглеждането на химичните свойства на алкохолите.– Пиролиза на калциеви или бариеви соли на карбоксилни киселини, една от които е сол

мравчена киселина, дава алдехиди. – Хидролиза на геминал (

заместители при един въглерод

) дихалоалкани. Мравченият алдехид е газ. Останалите нисши алдехиди и кетони са течности, които са слабо разтворими във вода. Алдехидите имат задушлива миризма. Кетоните обикновено миришат приятно. 1. R. Алдехидите лесно се окисляват до карбоксилни киселини. Окислителите могат да бъдат меден (II) хидроксид, сребърен оксид, кислород от въздуха:

Алдехидите също намаляват прясно приготвената разтвор на амонякмеден (II) хидроксид, който има светлосин цвят (реактив на Fehling), до жълт меден (I) хидроксид, който при нагряване се разлага, за да се освободи яркочервена утайка от меден (I) оксид. CH3-CH=O + 2Cu(OH)2 - CH3COOH+2CuOH+H2O 2CuOH->Cu2O+H2O

2. Р. Присъединявания.Хидрогенирането е добавянето на водородни съединения, които се редуцират до алкохоли с водород, литиево-алуминиев хидрид и натриев борохидрид. Водородът се добавя чрез C=O връзката. Реакцията е по-трудна от хидрогенирането на алкени: необходимо е нагряване, високо кръвно наляганеи метален катализатор (Pt,Ni

Какво все пак са алдехидите? Отговорът на този въпрос не е толкова прост, колкото може да изглежда на пръв поглед. Попитайте опитен любител на парфюми за това - най-вероятно той ще ви разкаже за синтетични материали с трудна за описване миризма, които правят аромата толкова необичаен, абстрактен и иновативен.

Химик или дори обикновен единадесетокласник, който редовно посещава уроци по химия, също няма да мисли много и да каже, че алдехидите са клас органични съединения, съдържащи групата -SNO, която се нарича алдехидна група. Всички алдехиди имат общо химични свойства, например, те лесно се окисляват, за да образуват съответните киселини. Реакцията на сребърното огледало се основава на това - запомнете, когато епруветката се нагрее и върху повърхността на стъклото се появява лъскав метален слой. Самата дума „алдехид“, измислена от немския химик Юстас фон Либих, е съкращение алкохол дехидрогенат,какво прави " алкохол без водород».

В тривиални имена на алдехиди често* (виж бележката под линия) присъства или самата дума „алдехид“, или наставка -ал , например „кнедли алдехид“, „джабалдехид“, „кочергал“. Вещества като ванилин и хелиотропин също са алдехиди от химическа гледна точка. Като цяло парфюмеристът има огромен брой алдехиди с напълно различни миризми: мелоналмирише на пъпеш адоксалмирише на море и белтък, цитронелал- лимонена трева, лирален- момина сълза, триплел - зелена трева. Има цикламен алдехид, канелен алдехид, анасон, кимион, мандарина.

Добре, питате вие, какво общо има Chanel с това? Ако има толкова много алдехиди и всички те миришат по различен начин, тогава каква „алдехидна нотка“ е това, на какво мирише и какви конкретни алдехиди са включени в Chanel No. 5? Спомняте ли си „Анекдоти от живота на Пушкин“ на Хармс: „Пушкин наистина се влюби в Жуковски и започна да го нарича Жуков по приятелски начин“? Това, което парфюмеристите често небрежно наричат просто алдехиди, всъщност е определен подвид и специален случай: наситени алифатни или така наречените мастни алдехиди. Те обикновено се наричат според броя на въглеродните атоми в молекулата. В "алдехид С-7", или хептанал, - седем въглеродни атома, "алдехид C-10", деканал, както се досещате, десет.

Chanel № 5 съдържа смес от алдехиди" S-11 ундецикличен"или "С-110"(ундеканала) , "S-11 ундецилен"(10-недесетичен) и S-12(додеканал). Заслужава да се отбележи, че алдехидите се появяват в парфюмите много преди появата на този легендарен аромат [ Chanel No. 5 е пуснат през 1921 г]. Много историци на парфюмерията са съгласни, че алдехидите са били използвани за първи път в създаването, или по-скоро, неговото повторно издаване през 1905 г., създадено от парфюмериста Pierre Armigeant. Има алдехиди и в двата (1912) и в Bouquet de Catherine (1913) от московската фабрика Alphonse Rallet & Co, създаден, подобно на Chanel № 5, от парфюмериста Ernest Beaux (между другото, роден московчанин). Но Шанел несъмнено се превърна в основния алдехиден аромат на всички времена и народи, пораждайки огромен брой имитации и копия.

Мастните алдехиди имат характерна восъчна миризма, подобна на миризмата на издухана свещ (всъщност тази миризма на свещ се причинява от мастни алдехиди, продукти от непълно изгаряне на парафин). Миризмата на мастни алдехиди е много интензивна и остра; става приятна, когато се разреди до 1% или по-малко. Миризмата на декан (C-10) има нотка на пикантност, миризмата на алдехид C-12 има нюанси на лилия и теменужка. Най-простите алдехиди, формалдехид и ацеталдехид, имат изключително остър и доста неприятен мирис (въпреки това дори ацеталдехидът се използва от ароматизаторите и е част от някои ароматични добавки), докато хексаналът (C-6 алдехид) вече може да различи относително приятно зелено и ябълково аспекти. Мастните алдехиди, които имат 15 въглеродни атома или повече във веригата, вече са практически без мирис.

Миризмата на мастни алдехиди има още нещо обща собственост- известна „сапуненост“. Алдехидите отдавна се използват активно за ароматизиране на сапун поради тяхната ниска цена, интензивност на миризмата и способността добре да маскират неприятната миризма на сапунена основа. Често алдехидната миризма се свързва с абстрактна чистота или усещане за прясно изгладено бельо.

друг важен момент, на което си заслужава да се обърне специално внимание – алдехидите не са нещо изкуствено, резултат от човешки труд. Много от тях са широко разпространени в природата. Деканалът например се намира в етеричните масла от цитрусови плодове (в портокала до 4%!), иглолистни дървета и много цветни растения, има го много в етерично маслокориандър Ненаситените алифатни алдехиди също са повсеместни в природата, те имат още по-интензивен мирис, например (Е)-2-деценалът е отговорен за характерната миризма на кориандър и той наистина често присъства в “ химически оръжия» дървеници, а епоксидното производно, транс-4,5-епокси-(Е)-2-деценал, причинява характерната миризма на кръв, което му придава подчертан метален аспект. Именно по миризмата на това вещество хищниците проследяват плячката си.

В резултат на успеха на първите флорално-алдехидни аромати, химиците работиха неуморно, за да синтезират нови материали с подобни обонятелни свойства. През 1905 г. французите E.E.Blaise и L.Huillon (Bull.Soc.Chim.Fr. 1905, 33, 928) синтезират гама-ундекалактон, малко по-късно, през 1908 г. подобна работапубликувана от двама руски химици А.А. Жуков и П.И. Шестаков (ЖРХО 40, 830, 1908). Това съединение имаше интересен аромат, напомнящ на зряла праскова, нагрята на слънце - плодов, восъчен и някак кокосово-кремов.

Производителите решиха да продават това вещество под името „алдехид С-14“, за да задоволят, от една страна, жаждата на парфюмеристите за нови „алдехиди с числа“, а от друга страна, да заблудят конкурентите, защото всъщност , от химическа гледна точка не беше алдехид, а лактон (цикличен естер), а атомите в молекулата на това съединение не са 14, а 11. Както във вица, „не в шаха, а в предпочитание, вие не спечелихте, но загубихте.”

Така нареченият "алдехид С-14" с огромен успехпрез 1919 г. той дебютира в аромата Guerlain Mitsouko, а малко по-късно се появяват нови подобни материали: „алдехид C-16 (ягода)“, „алдехид C-18 (кокос)“, „алдехид C-20 (малина)“ и някои други. Така се оказва, че от една страна, почти всяко трето ароматно вещество е алдехид, а от друга страна, някои от най-важните алдехиди изобщо не са алдехиди.

* Химиците използват няколко типа имена. Първият тип е систематичен или номенклатурен. Номенклатурното име е вид код, алгоритъм, благодарение на който можете да пресъздадете структурата на веществото, тоест да разберете кои атоми и как са свързани вътре в молекулата. Всяко наименование отговаря на една структура и обратно – за всяко вещество има само едно номенклатурно наименование. Алдехидите, според номенклатурата, трябва да имат наставката "al". Единственият, но много важен недостатък на такива имена е тромавостта. Например, обсъдени в последния път iso e super според правилата на номенклатурата трябва да се нарича „1-(1,2,3,4,5,6,7,8-октахидро-2,3,8,8,-тетраметил-2-нафтил)етанон-1 ”. Трудно е да си представим в какво би се превърнало ежедневието в лабораториите, ако химиците използват само номенклатурни имена („Василий, моля, подай тази колба с цис-3-диметилметокси…“).

Поради тази причина често се използват тривиални имена. Тривиалното име е като псевдоним, прякор на вещество. Не ни казва нищо за структура или структура, но е кратко и запомнящо се. Ванилин, дихлорвос, промедол, парабен - това са тривиални имена. Различни компании могат да произвеждат една и съща връзка под различни имена, обикновено такива имена се наричат търговски марки. 2ацетилхидроксибензоената киселина е номенклатурно наименование, ацетилсалициловата киселина е тривиално, а аспиринът е търговска марка. Производителите на синтетични аромати обичат да придават на материалите си ярка светлина звучни имена. Често алдехидите (от химическа гледна точка) се наричат с наставката "al" в края. Но знаейки любовта на парфюмеристите към алдехидите, понякога имена с „ал“ се дават на вещества, които са нещо съвсем различно. Например, Clonal, продукт от IFF, всъщност е нитрил, а Mystikal, каптивен материал от Givaudan, е карбоксилна киселина. По същество същият трик като с "алдехид C-14".

Алдехидите и кетоните се характеризират с наличието на карбонилна група в молекулата. В алдехидите карбонилната група е свързана с един водороден атом и един въглеводороден радикал. Всички алдехиди съдържат група

наречена алдехидна група.

Обща формула на алдехиди:

Алдехидната молекула съдържа два водородни атома по-малко от съответната алкохолна молекула

т.е. алдехидът е дехидрогениран (окислен) алкохол. Оттук идва и името „алдехид” – от комбинацията на две съкращения латински думидехидрогениран алкохол (дехидрогениран алкохол).

Наситените алдехиди и кетони имат същото обобщена формула

Номенклатура и изомерия.Имената на алдехидите идват от имената наситени киселини, в които се превръщат при окисление. Това се обяснява с факта, че много киселини са открити и именувани по-рано от съответните им алдехиди.

Имената и формулите на някои от най-простите алдехиди са дадени по-долу:

За да се съставят имената на алдехидите според Женевската номенклатура, окончанието al се добавя към името на въглеводорода със същия брой въглеродни атоми. IN трудни случаиПозицията на алдехидната група се обозначава с число, което се поставя след този край:

Изомерията на алдехидите се дължи на изомерията на веригата от въглеродни атоми на въглеводородния радикал:

Според рационалната номенклатура имената на кетоните се получават от имената на радикалите, включени в тяхната молекула, с добавяне на крайния кетон, например:

Някои кетони имат исторически имена, например диметил кетонът се нарича ацетон.

Според Женевската номенклатура кетоните се наименуват чрез добавяне на окончанието he към името на съответния въглеводород. При разклонена кетонна верига номерирането на въглеродните атоми започва от края, до който клонът е най-близо (съгласно правилата за номериране на въглеводороди). място

зает от карбонилна група се обозначава в името с дифро след края, например:

Физични свойства.Първи член хомоложни серииалдехиди - мравчен алдехид - газ; средни представители на течност; висши алдехиди - твърди вещества. Нисшите алдехиди имат остра миризма и се смесват добре с вода. Средните алдехиди са умерено разтворими във вода; висшите алдехиди са неразтворими. Всички алдехиди са силно разтворими в алкохол и етер.

Нисшите кетони са течности с характерна миризма, които лесно се смесват с вода. Висшите кетони са твърди вещества. Всички кетони са силно разтворими в алкохол и етер.

Химични реакции на алдехиди и кетони.Алдехидите и кетоните са изключително реактивни органична материя. Много от техните реакции протичат без топлина или налягане. Реакциите, протичащи с участието на карбонилна група, са особено характерни за алдехиди и кетони. Има обаче някои разлики в реакциите на алдехиди и кетони. Като цяло алдехидите са по-реактивни от кетоните.

Реакции на присъединяване: Редица различни вещества могат да добавят към карбонилната група на алдехиди и кетони. В този случай една от връзките, свързващи кислородните и въглеродните атоми в карбонилната група, се разкъсва и части от реагента се добавят към получените свободни валенции. Ако свързващото вещество съдържа водород, тогава последният винаги е насочен към карбонилния кислород; карбонилната група се превръща в хидроксилна група:

От електронна гледна точка тази „реактивна характеристика на карбонилния кислород в алдехиди и кетони се обяснява с факта, че електронните облаци, образуващи връзка между въглеродните и кислородните атоми в карбонилната група, са изместени към кислородния атом, тъй като последният привлича електрони по-силно от въглеродния атом. В резултат двойната връзка се оказва силно поляризирана:

До поляризиран двойна връзка различни веществаприсъединете се в определена посока. Нека разгледаме някои реакции на присъединяване, характерни за алдехидите и кетоните.

Добавяне на циановодородна киселина Връзката в молекулата на циановодородната киселина също е поляризирана и следователно водородът има някои положителен заряд, е прикрепен към кислородния атом и групата е добавена към въглеродния атом:

Получените съединения се наричат циангиорини (или оксинитрили) и са съединения със смесени функции (съдържащи както хидроксилни, така и цианогрупи, служат като изходни материали за синтеза на различни органични съединения).

Добавяне на натриев бисулфит (кисел натриев сулфид

Получени съединения (бисулфитни съединения) - кристални вещества. Използват се в лабораторна практиказа изолиране на алдехиди и кетони в чисто състояние от техните смеси с други вещества, тъй като те лесно се разлагат, когато

кипене със сода или разредени киселини, за да се образуват оригиналните алдехиди и кетони.

Добавянето на органометални съединения към карбонилната група на алдехиди и кетони е обсъдено на страница 165.

Редукцията на алдехиди и кетони може да се разглежда като реакция на добавяне на водородна молекула към карбонилната група. Когато алдехидите се редуцират, се образуват първични алкохоли, а когато се редуцират кетони, се образуват вторични алкохоли:

Реакциите на заместване в серията алдехиди и кетони водят до заместване на кислорода на карбонилната група с други атоми или радикали.

Действие на фосфорния пентахалогенид. Когато е изложен на, например, фосфорен пентахлорид, карбонилният кислород се заменя с два хлорни атома и се образува дихалогениран въглеводород:

Тези дихалогенидни съединения, когато реагират с вода, са способни отново да произвеждат оригиналните алдехиди и кетони.

Действие на хидроксиламин. Когато хидроксиламинът действа върху алдехиди и кетони, се образуват съответно алдоксими и кетоксими (хидроксиламинът може да се разглежда като амоняк, в който един водороден атом е заменен с хидроксил):

Получените оксими в повечето случаи са кристални вещества и служат за отваряне и изолиране на алдехиди и кетони в тяхната чиста форма.

Окислителни реакции. Алдехидите лесно се окисляват от различни окислители, превръщайки се в карбоксилни киселини:

Например, алдехидите лесно премахват кислорода от оксидите на някои метали. На това свойство се основава така наречената реакция със сребърно огледало. Той се крие във факта, че когато алдехидът се нагрява с амонячен разтвор на сребърен оксид, алдехидът се окислява в киселина и сребърният оксид се редуцира до метално сребро:

Металното сребро се утаява по стените на съда и образува лъскава огледална повърхност.

Кетоните се окисляват много по-трудно. Само при много интензивно окисление тяхната въглеродна верига се разкъсва и се образуват две киселини, например:

Реакции, включващи водороден атом в -позиция спрямо карбонилната група.

Действие на халогени. Карбонилната група във валдехидите и кетоните значително влияе върху мобилността на водородните атоми, разположени при въглерода, стоящи наблизос карбонилна група -позиция). Например, когато алдехидите или кетоните са изложени на бром или хлор, те лесно заместват водородните атоми в позиция -:

Халогенните атоми, които са влезли в -позиция към карбонилната група на алдехиди или кетони, също имат много висока реактивност.

Реакции на кондензация. Реакциите на кондензация са реакции на уплътняване, при които се образуват нови връзки въглерод-въглерод. Реакциите на кондензация могат да възникнат без освобождаване на прости молекули (вода, амоняк, хлороводороди т.н.) или подчертаването им.

Алдехидите лесно претърпяват реакции на кондензация. Така, например, молекула ацеталдехид, под въздействието на малки количества разредена основа на студено, кондензира с друга молекула от същия алдехид:

Полученото съединение, съдържащо алдехидни и алкохолни групи, се нарича алдол (съкратено от алдехиден алкохол), а горната реакция се нарича алдолна кондензация. Както може да се види от уравнението на реакцията, алдолната кондензация възниква поради подвижния водороден атом в -позиция към карбонилната група.

При малко по-различни условия може да настъпи кондензация с образуването на нова двойна връзка въглерод-въглерод:

Полученото съединение се нарича кротоналдехид, а реакцията се нарича кротонова кондензация.

Кетонгите също са способни на реакции на кондензация, които са малко по-сложни, отколкото при алдехидите.

Характерни реакции на алдехиди.За алдехидите, като съединения, по-реактивни от кетоните, са характерни и следните реакции:

образование естери. Ако не добавите към алдехида голям бройалуминиев алкоксид, тогава протича бурна реакция, при която окисляването на една молекула алдехид възниква поради редукция на друга молекула алдехид и се образува естер:

Тази реакция се нарича реакция на Тищенко, на името на руския учен, който я открива.

Образуване на ацетали. Когато алдехидите се нагряват с алкохоли в присъствието на малки количества минерални киселини, протича следната реакция:

Полученото съединение се нарича ацетал и е като етер на нестабилен двувалентен алкохол:

Реакцията на образуване на ацетал е обратима. Когато се хидролизират в присъствието на киселини, ацеталите лесно се разлагат, за да образуват изходните алдехиди и алкохоли. 4

Полимеризация. Алдехидите могат да образуват линейни или циклични полимери и в двата случая остатъците от алдехидните молекули са свързани помежду си чрез атом

Минералните киселини се използват като вещества, които ускоряват процеса на полимеризация на алдехидите. При нагряване цикличните полимери се разделят на молекули на първоначалните алдехиди.

Методи за получаване.Окисляване на алкохоли. Както вече знаем, окислението на първичните алкохоли произвежда алдехиди, а окислението на вторичните алкохоли произвежда кетони. Окисляването може да се извърши с помощта на различни окислители, например калиев дихромат в кисела среда или кислород във въздуха в присъствието на катализатори - платина, мед и др. И в двата случая реакциите протичат по следната схема:

Получаване от дихалогенирани въглеводороди. Ако и двата халогенни атома са разположени при един и същ въглероден атом, тогава, когато такива халогенни производни се нагряват с вода или по-добре с алкали, се образуват алдехиди или кетони:

Ефектът на водата върху ацетиленовите въглеводороди (реакция на Кучеров). Когато водата действа върху ацетилена в присъствието на двувалентни живачни соли, се получава ацеталдехид:

Хомолозите на ацетилена при тези условия образуват кетони:

Оксосинтеза. Оксосинтезата е метод за получаване на кислородсъдържащи органични съединения чрез реакция ненаситени въглеводородис въглероден оксид и водород при повишена температура, в присъствието на кобалтов катализатор и под налягане. Този процес произвежда алдехиди, съдържащи един въглероден атом повече от оригиналния олефин:

Мравчен алдехид (формалдехид) Безцветен газс остра специфична миризма; разтворим във вода. Воден разтвор на формалдехид, съдържащ формалдехид в разтвор, се нарича формалин. Когато разтворът се изпари, формалдехидът полимеризира и образува твърда смес от полиоксиметилени с ниско молекулно тегло (параформалдехид), която под действието на киселини отново дава формалдехид.

Формалдехидът е първият член на хомоложната серия алдехиди. В общата формула

формалдехидът има водороден атом вместо алкилов радикал. Следователно някои химични свойства на формалдехида се различават рязко от свойствата на други алдехиди от тази серия. Така например под действието на алкали формалдехидът, за разлика от други мастни алдехиди, които са смолисти от алкали, образува метилов алкохол и сол на мравчена киселина;

При тази реакция една молекула формалдехид се редуцира до алкохол, а другата се окислява до киселина.

Формалдехидът се използва в огромни количества за производството на фенолформалдехид, урея и други синтетични полимери. Изключително ценни имотиима високомолекулен полимер на формалдехид - полиформалдехид (стр. 327).

Значително количество формалдехид се използва за получаване на изопрен (2-метилбутадиен-1,3) - изходен материал за производството на синтетичен каучук.

Процесът на производство на изопрен от формалдехид и изобутилен протича на два етапа по следната схема:

Вторият етап на процеса протича при 200-220 °C в присъствието на производни на фосфорната киселина като катализатор.

Формалдехидът служи като изходен материал за производството на багрила, фармацевтични продукти, синтетичен каучук, експлозиви и много други органични съединения. Формалдехидът е токсичен и дори в малки концентрации е дразнещ за лигавиците.

Формалинът (воден разтвор на формалдехид) се използва доста широко като антисептик (дезинфектант). Интересно е, че консервиращият ефект на дима при опушване на храни (риба, месо) се обяснява със силното антисептично действие на формалдехида, който се образува в резултат на непълно изгаряне на горивото и се съдържа в малки количества в дима.

Промишлен метод за производство на формалдехид е каталитичното окисление на метанола. Метанолът се окислява в газова фаза с атмосферен кислород при 500-600 °C:

Като катализатори се използват метална мед или сребро, отложени върху инертен порест носител или под формата на метална мрежа. (IN напоследъкзапочнаха да използват по-ефективен железен оксид молибден

катализатор.) За понижаване на температурата на процеса, което благоприятства окислителната реакция и увеличава добива на формалдехид, към метанола се добавя 10-12% вода.

На фиг. Фигура 15 показва схематична диаграма на производството на формалдехид чрез окисление на метанол.

Изпарител 2 получава метанол от измервателен уред 1 и пречистен въздух през вентилатор 4. В изпарителя течният метанол се изпарява и смесва с въздуха, което води до образуването на паровъздушна смес, съдържаща метанол в сместа. Паро-въздушната смес, загрята до 100 ° C, влиза в контактния апарат 6, в който протича окисляването на метанола при

ориз. 15. Схема на производство на формалдехид чрез окисление на метанол: 1 - мерителен резервоар; 2 - изпарител; 3 - филтър; 4 - вентилатор; 5 - нагревател; 6 - контактно устройство; 7 - хладилник; 8, 10 - абсорбери; 9 - междинен хладилник.

Продуктите от реакцията се изпращат в хладилник 7, където се охлаждат до 100-130 °C. След това влизат в абсорбери 8 и 10, в които полученият формалдехид се абсорбира с разреден разтвор на формалдехид, идващ от абсорбер 10, напоен с вода. Така полученият формалдехид напуска абсорбера във формата воден разтвор, съдържащ 37,6% формалдехид и около 10% метанол. Добивът на формалдехид е около 80%. Газовете, напускащи абсорбера 10, съдържат азот (около 70%), водород (около 20%) и малки количества метан, кислород, въглероден оксид и въглероден диоксид.

Наскоро получих индустриално приложениеметод за синтез на формалдехид чрез частично окисление на концентриран метан с атмосферен кислород:

Катализаторът е азотни оксиди. (Окислението се извършва при температура от около 600 °C.

Ацеталдехид (ацеталдехид)СН3-СНО. Безцветна течност с остра миризма, силно разтворима във вода; темпо. кип. +21°С. Под въздействието на киселини лесно се полимеризира в циклични полимери - паралдехид (течност) и металдехид (твърдо вещество).

Ацеталдехидът е най-важното изходно съединение за производството на оцетна киселина, синтетични полимери, медицински съединения и много други вещества.

Те са най-разпространени в индустрията следните методиполучаване на ацеталдехид:

1. Директна хидратация на ацетилен с водна пара в присъствието на течни живачни катализатори (използвайки реакцията на Кучеров).

3. Директно окисление на етилен с атмосферен кислород в присъствието на течни паладиеви катализатори.

Хидратирането на ацетилен в присъствието на живачни катализатори се извършва чрез преминаване на ацетилен, смесен с водна пара при 90-100 ° C в хидрататор, пълен с катализатор, така наречената "контактна" киселина (разтвор на живачен сулфат в сярна киселина ). Металният живак също навлиза в хидрататора непрекъснато или периодично, образувайки живачен сулфат със сярна киселина. Смес от ацетилен и водна пара бълбука през киселинния слой; В този случай ацетиленът се хидратира и се образува ацеталдехид. Паро-газовата смес, напускаща хидрататора, се кондензира и отделеният ацеталдехид се отделя от примесите. Добивът на ацеталдехид (като се брои ацетилен) достига 95%.

При хидратиране на ацетилен в присъствието на неживачни катализатори, ацетиленът се разрежда с азот, смесва се с водна пара и получената паро-газова смес се пропуска при висока температуравърху неживачен катализатор, например оксиди на цинк, кобалт, хром или други метали. Продължителността на контакта на сместа пара-газ с катализатора е част от секундата, в резултат на което няма странични реакции, което води до увеличаване на добива на ацеталдехид и по-чист продукт.

Много обещаващо индустриален методПроизводството на ацеталдехид е директно окисляване на етилен с атмосферен кислород в присъствието на течни паладиеви катализатори:

Реакцията протича много повече сложна схема, отколкото е показано по-горе, и се формира цяла поредицастранични продукти. Процесът се провежда в тръбни реактори при температура около 120 °C и налягане.

Ацетон (диметил кетон)Безцветна течност с характерна миризма, силно разтворима във вода, темп. кип. 56,1 °С.

Ацетонът е отличен разтворител за много органични вещества и затова се използва широко в различни индустриипромишленост (производство на изкуствени влакна, лекарстваи т.н.). Ацетонът се използва и за синтеза на различни органични съединения.

А. Е. Фаворски получава изопрен от ацетон и ацетилен. Реакцията протича на три етапа:

Основният промишлен метод за производство на ацетон е получаването му от изопропилбензен едновременно с фенол (стр. 234).

Част от ацетона се получава чрез окислително дехидрогениране или дехидрогениране на изопропилов алкохол.

Окислително дехидрогениране на изопропилов алкохол може да се извърши върху сребърен катализатор при 450-500 °C:

Като странични продукти се образуват въглероден диоксид, пропилен и оцетна киселина. Този процес може да се проведе и в течна фаза при атмосферно наляганеи температура около 150 °C:

Полученият водороден пероксид се използва за различни синтези, например за получаване на глицерол от акролеин (стр. 96).

Дехидрогенирането на изопропиловия алкохол се извършва в парна фаза при 350-400 °C в присъствието на меден катализатор:

Алдехиди– органични вещества, чиито молекули съдържат карбонилна група C=O, свързан с водороден атом и въглеводороден радикал.
Общата формула на алдехидите е:

В най-простия алдехид, формалдехид, ролята на въглеводороден радикал се играе от друг водороден атом:

Често се нарича карбонилна група, свързана с водороден атом алдехиден:

Кетони– органични вещества, в молекулите на които карбонилната група е свързана с два въглеводородни радикала. очевидно, обща формулакетони има формата:

Карбонилната група на кетоните се нарича кето група.
В най-простия кетон, ацетона, карбонилната група е свързана с два метилови радикала:

Номенклатура и изомерия на алдехиди и кетони

В зависимост от структурата на въглеводородния радикал, свързан с алдехидната група, се разграничават наситени, ненаситени, ароматни, хетероциклични и други алдехиди:

В съответствие с номенклатурата на IUPAC имената на наситените алдехиди се образуват от името на алкан със същия брой въглеродни атоми в молекулата с помощта на наставката -ал.Например:

Номерирането на въглеродните атоми на главната верига започва с въглеродния атом на алдехидната група. Следователно алдехидната група винаги е разположена при първия въглероден атом и не е необходимо да се посочва нейната позиция.

Наред със систематичната номенклатура се използват и тривиални имена на широко използвани алдехиди. Тези имена обикновено произлизат от наименованията на карбоксилни киселини, съответстващи на алдехиди.

Да назовем кетоните по систематична номенклатуракето групата се обозначава със суфикс -Тойи число, което показва номера на въглеродния атом на карбонилната група (номерирането трябва да започне от края на веригата, най-близо до кето групата). Например:

Алдехидите се характеризират само с един вид структурна изомерия- изомерия на въглеродния скелет, която е възможна при бутанал, а при кетоните и изомерия на позицията на карбонилната група. В допълнение, те се характеризират с междукласова изомерия (пропанал и пропанон).

Физични свойства на алдехидите

В алдехидна или кетонна молекула, поради по-голямата електроотрицателност на кислородния атом в сравнение с въглеродния атом, връзката C=Oсилно поляризиран поради промяна в електронната плътност π -свързва се с кислорода:

Алдехидите и кетоните са полярни вещества с излишък електронна плътноствърху кислородния атом. Нисшите членове на серията алдехиди и кетони (формалдехид, ацеталдехид, ацетон) са неограничено разтворими във вода. Техните точки на кипене са по-ниски от тези на съответните алкохоли. Това се дължи на факта, че в молекулите на алдехидите и кетоните, за разлика от алкохолите, няма подвижни водородни атоми и те не образуват асоциати поради водородни връзки. Нисшите алдехиди имат остра миризма; Алдехидите, съдържащи четири до шест въглеродни атома във веригата, имат неприятна миризма; висшите алдехиди и кетони имат флорални миризми и се използват в парфюмерията .

Химични свойства на алдехидите и кетоните

Наличието на алдехидна група в молекулата определя характерни свойстваалдехиди.

1. Редукционни реакции.

Добавянето на водород към алдехидните молекули става чрез двойната връзка в карбонилната група. Продуктът от хидрогенирането на алдехидите са първични алкохоли, а кетоните са вторични алкохоли. Така по време на хидрогенирането на ацеталдехид върху никелов катализатор, етанол, при хидрогениране на ацетон - 2-пропанол.

Хидрогениране на алдехиди- реакция на редукция, при която степента на окисление на въглеродния атом, включен в карбонилната група, намалява.

2. Окислителни реакции. Алдехидите могат не само да бъдат намалени, но и окислявам. При окисление алдехидите образуват карбоксилни киселини.

Окисляване от атмосферен кислород. Например, пропионовата киселина се образува от пропионов алдехид (пропанал):

Окисляване със слаби окислители(амонячен разтвор на сребърен оксид).

Ако повърхността на съда, в който се провежда реакцията, е била предварително обезмаслена, тогава среброто, образувано по време на реакцията, го покрива с тънък равномерен филм. Това прави прекрасно сребърно огледало. Следователно тази реакция се нарича реакция на „сребърно огледало“. Използва се широко за изработка на огледала, сребърни декорации и украса за коледна елха.

3. Реакция на полимеризация:

n CH 2 =O → (-CH 2 -O-) n параформи n=8-12

Получаване на алдехиди и кетони

Приложение на алдехиди и кетони

Формалдехид(метанал, мравчен алдехид) H 2 C=O:
а) за производство на фенолформалдехидни смоли;
б) получаване на карбамид-формалдехидни (карбамидни) смоли;
в) полиоксиметиленови полимери;
г) синтез лекарства(уротропин);
д) дезинфектант;
д) консервант за биологични препарати (поради способността да коагулира протеините).

Ацеталдехид(етанал, ацеталдехид) CH 3 CH=O:
а) производство на оцетна киселина;
б) органичен синтез.

ацетон CH 3 -CO-CH 3:
а) разтворител за лакове, бои, целулозни ацетати;
б) суровини за синтез на различни органични вещества.

1. R. Окисляване.

Алдехидите лесно се окисляват до карбоксилни киселини. Окислителите могат да бъдат меден (II) хидроксид, оксидсребро, кислород на въздуха:

Ароматните алдехиди се окисляват по-трудно от алифатните. Кетоните, както бе споменато по-горе, се окисляват по-трудно от алдехидите. Окисляването на кетоните се извършва при тежки условия, в присъствието на силни окислители. Образува се в резултат на смесване на карбоксилни киселини. Как да различим алдехидите от кетоните? За основа служат разликите в окислителната способност качествени реакциикоето позволява да се разграничат алдехидите от кетоните. Много леки окислители реагират лесно с алдехидите, но са инертни към кетоните. а) Реактивът на Толенс (амонячен разтвор на сребърен оксид), съдържащ комплексни йони +, дава реакция на "сребърно огледало" с алдехиди. Това произвежда метално сребро. Приготвя се разтвор на сребърен оксиднепо косвено d опит:

Реактивът на Толенс окислява алдехидите до съответните карбоксилни киселини, които образуват амониеви соли в присъствието на амоняк. Самият окислител се редуцира до метално сребро при тази реакция. Поради тънкото сребърно покритие по стените на епруветката, което се образува по време на тази реакция, реакцията на алдехиди с амонячен разтвор на сребърен оксид се нарича реакция на „сребърно огледало“. CH3-CH=O)+2OH->CH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O. Алдехидите също редуцират прясно приготвен светлосин амонячен разтвор на меден (II) хидроксид (реактив на Fehling) до жълт меден (I) хидроксид, който се разлага при нагряване, за да се освободи яркочервена утайка от меден (I) оксид. CH3-CH=O + 2Cu(OH)2 - CH3COOH+2CuOH+H2O 2CuOH->Cu2O+H2O

2. Р. Присъединявания

Хидрогенирането е добавяне на водород.

Карбонилните съединения се редуцират до алкохоли с водород, литиево-алуминиев хидрид и натриев борохидрид. Водородът се добавя чрез C=O връзката. Реакцията е по-трудна от хидрогенирането на алкени: необходима е топлина, високо налягане и метален катализатор (Pt, Ni):

3. Взаимодействие с водаОх

4. Взаимодействие с алкохоли.

Когато алдехидите реагират с алкохоли, могат да се образуват полуацетали и ацетали. Хемиацеталите са съединения, които съдържат хидроксилна и алкокси група при един въглероден атом. Ацеталите включват вещества, чиито молекули съдържат въглероден атом с два алкокси заместителя.

Ацеталите, за разлика от алдехидите, са по-устойчиви на окисление. Поради обратимостта на взаимодействието с алкохолите, те често се използват в органичен синтезза „защита“ на алдехидната група.

4.Добавяне на хидросулфити.

Хидросулфитът NaHSO3 също се добавя при C=O връзката, за да образува кристално производно, от което може да се регенерира карбонилното съединение. Бисулфитните производни се използват за пречистване на алдехиди и кетони.

В резултат на поликондензацията на фенол с формалдехид в присъствието на катализатори се образуват фенолформалдехидни смоли, от които се произвеждат пластмаси - фенолови пластмаси (бакелити). Фенолните пластмаси са най-важните заместители на цветните и черните метали в много индустрии. Те се използват за производството на голям брой потребителски продукти, електроизолационни материали и строителни части. Фрагмент от фенолформалдехидна смола е показан по-долу:

Изходните съединения за производството на алдехиди и кетони могат да бъдат въглеводороди, халогенни производни, алкохоли и киселини.

Приложение на карбонилни съединения

Формалдехидът се използва за производство на пластмаси, като бакелит, дъбене на кожа, дезинфекция и обработка на семена. Съвсем наскоро нашата страна разработи метод за получаване на полиформалдехид (-CH2-O-)n, който има висока химична и термична стабилност.

Това е най-ценната структурна пластмаса, способна да замени металите в много случаи. Ацеталдехидът се използва за производството на оцетна киселина и някои пластмаси. Ацетонът се използва като изходен материал за синтеза на много съединения (например метилметакрилат, при полимеризацията на който се получава плексиглас); използва се и като разтворител.