3. Гомологический ряд альдегидов и кетонов.

Физические свойства альдегидов

Карбонильная группа также может участвовать в образовании межмолекулярных водородных связей с молекулами воды, но прочность этих связей значительно меньше, чем для спиртов. Поэтому карбонильные соединения имеют меньшие температуры кипения и плавления, чем спирты с соответствующей молекулярной массой:

Отличительной чертой многих альдегидов и кетонов является их запах. Для низших представителей гомологических рядов он резкий и часто неприятный. Высшие альдегиды и кетоны, особенно непредельные или ароматические, входят в состав эфирных масел и содержатся во многих цветах, фруктах, плодах, душистых и пряных растениях. Получается, что мы сталкиваемся с альдегидами и кетонами практически ежедневно!

Ванилин — это ароматический альдегид, получаемый синтетически, а запах лимона чистящему средству придает синтетический цитраль, по химической структуре являющийся диеновым альдегидом:

Обоняние в мире животных играет часто большую роль, чем зрение или слух. Например, муравьи по запаху могут определить не только форму предмета, но и его твердость. Для многих видов запах — это основная сигнальная система. Человек среди земных “нюхачей” занимает одно из последних мест. Мы часто в прямом и переносном смысле употребляем фразу “нюх как у собаки”. Она не лишена основания: собака улавливает запахи в концентрации, недоступной не только обонянию человека, но и современным приборам.

5. Химические свойства альдегидов

Общие реакции для альдегидов— реакции присоединения по карбонильной группе. При этом альдегиды вступают в вышеназванные реакции более активно, чем кетоны.

При гидрировании из альдегидов можно получить первичные спирты.

Реакции присоединения.

1. Гидрирование. Присоединение водорода по кратной связи С = О происходит при нагревании в присутствии катализаторов гидрирования (никель, платина, палладий):

R – CHO + H₂  R – CH₂ – OH

R – CH – R₁ + H₂  R – CHOH – R₁

В результате образуются спирты соответствующего строения. Это реакция, обратная получению карбонильных соединений из спиртов.

Присоединение гидросульфита натрия. Альдегиды способны присоединять молекулу гидросульфита натрия. Эта важная реакция позволяет не только обнаружить альдегиды, но и выделить их из смеси с другими веществами. Образующиеся сульфопроизводные выпадают в осадок и очень легко разлагаются кислотами с образованием исходного альдегида:

Aльдегиды легко окисляются до соответствующих карбоновых кислот. Кетоны можно окислить лишь в жестких условиях (нагревание с азотной или хромовой кислотами). При этом образуется смесь низкомолекулярных карбоновых кислот и реакция сопровождается деструкцией углеродного скелета

Реакции окисления.

1. Как уже говорилось, альдегиды в отличие от кетонов легко окисляются. Эти реакции используются как в целях органического синтеза, так и для качественного обнаружения альдегидов.

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АЛЬДЕГИДЫ 

Альдегидную группу в органических соединениях можно обнаружить с помощью таких реакций, как взаимодействие со свежеосажденным гидроксидом меди(II) при нагревании,

С аммиачным раствором оксида серебра {реакция серебряного зеркала).

Эти реакции позволяют отличить альдегиды от кетонов.

При взаимодействии альдегида с гидроксидом меди (II) наблюдается образование кирпично-красного осадка оксида меди(I), а в реакции серебряного зеркала на стенках пробирки или колбы, в которой проводится эксперимент, образуется налет металлического серебра.

Впервые эта реакция была предложена немецким химиком Ю. Либихом.

Изучением свойств альдегидов занимался выдающийся русский химик и композитор, автор знаменитой “Богатырской симфонии” и всемирно известной оперы “Князь Игорь” Александр Порфирьевич Бородин. В 1872 г. он обнаружил, что при действии металлического натрия на альдегиды образуются не только продукты их диспропорционирования (спирт и карбоновая кислота), но также вещества с удвоенной : по сравнению с альдегидом молекулярной массой. Детальное исследование необычного продукта привело ученого к выводу, что вещество содержит одновременно и альдегидную, и гидроксильную группы, т. е. является алъдегидоспиртом (альдолем).

По химическому строению альдоль представлял собой продукт присоединения одной молекулы альдегида к другой:

Открытая А. П. Бородиным реакция получила название альдольной конденсации. Она протекает в щелочной среде и широко используется в промышленности для получения синкретического каучука, смол, лаков и душистых веществ.

Характерные реакции для альдегидов— присоединение по реакционно-способной карбонильной группе

Чем больше поляризована эта группа, тем легче идут реакции присоединения.

Для формальдегида такая тенденция проявляется особенно ярко, так как карбонильная группа в молекуле формальдегида поляризована в наибольшей степени по сравнению с другими членами гомологического ряда альдегидов.

Являясь альдегидом, формальдегид может восстанавливаться до соответствующего спирта (метилового) и окисляться до соответствующей кислоты (муравьиной).

Очень интересное соединение — уротропин. Впервые оно было..получено А. М. Бутлеровым в 50-х гг. XIX в. при действии на формальдегид аммиаком. Молекулярная формула вещества (СН₂)₆N₄ определила его химическое название — гексаметилентетрамин. Структура вещества

При нагревании в присутствии кислот уротропин вновь разлагается на аммиак и формальдегид. Это его свойство позволяет использовать уротропин в медицине в качестве антисептического средства. В организме человека он медленно гидролизуется, выделяющийся формальдегид уничтожает болезнетворные микроорганизмы. На том же свойстве основано применение препарата кальцекс, представляющего собой комплекс уротропина с хлоридом кальция.

Большое количество формальдегида используется для производства фенолоформальдегидных смол. Их смешивают с различными наполнителями и изготавливают пластмассы, называемыефенопластами. При растворении фенолоформаль-дегидных смол в ацетоне или спирте получают лаки/

При взаимодействии формальдегида с карбамидом {мочевиной) (NН₂)₂СО получают карбамидную смолу, а из нее — амино-пласты. Из этой пластмассы изготавливают электротехнические изделия (выключатели, розетки), материалы для отделки мебели и интерьеров, древесностружечные плиты, искусственный мрамор, тепло- и звукоизоляционные пористые материалы.

Большое количество формальдегида используется в органическом синтезе для производства лекарственных веществ, красителей.

Широко применяется 40%-ный водный раствор формальдегида — формалин. Его использование связано со способностью свертывать белок. Так, например, в кожевенном производстве в результате дубильного действия формалина кожа твердеет и не подвергается гниению. На том же свойстве основано применение формалина для хранения биологических препаратов. Формалин используется для дезинфекции и протравливания семян.

Задача. При сгорании 2,3 г вещества образуется 4,4 г оксида углерода (IV) и 2,7 г воды. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 1,59. Определите молекулярную формулу данного вещества.      

Билет 13