50) Альдегиды

Альдегидами называются органические соединения, содержащие карбонильную группу, в которой атом углерода связан с радикалом и одним атомом водорода, то есть общая формула альдегидов . Исключение составляет муравьиный альдегид , в котором, как видно, карбонильная группа соединена с атомом Н.

Физические свойства

Простейший альдегид – муравьиный – газ с весьма резким запахом. Другие низшие альдегиды – жидкости, хорошо растворимые в воде. Альдегиды обладают удушливым запахом, который при многократном разведении становится приятным, напоминая запах плодов. Альдегиды кипят при более низкой температуре, чем спирты с тем же числом углеродных атомов. Это cвязано с отсутствием в альдегидах водородных связей. В то же время температура кипения альдегидов выше, чем у соответствующих по молекулярной массе углеводородов, что связано с высокой полярностью альдегидов.

Физические свойства некоторых альдегидов представлены в таблице.

Химические свойства

Альдегиды характеризуются высокой реакционной способностью. Большая часть их реакций обусловлена наличием карбонильной группы. Атом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp2 -гибридизации и образует три s- связи (одна из них – связь С–О), которые расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу.

Схема строения карбонильной группы

Двойная связь карбонильной группы по физической природе сходна с двойной связью между углеродными атомами, т. е. это сочетание s- и p- связей, последняя из которых образована р- электронами атомов углерода и кислорода. Ввиду большей электроотрицательности атома кислорода по сравнению с атомом углерода, связь С=О сильно поляризована за счет смещения электронной плотности p- связи к атому кислорода, в результате чего на атоме кислорода возникает частичный отрицательный (d-), а на атоме углерода – частичный положительный (d+) заряды: .

Благодаря поляризации атом углерода карбонильной группы обладает электрофильными свойствами и способен реагировать с нуклеофильными реагентами. Важнейшими реакциями альдегидов являются реакции нуклеофильного присоединения по двойной связи карбонильной группы.

альдегиды способны вступать в реакции присоединения. Однако, им характерны только реакции гидрирования и гидратации.

СН₃-СОН + Н₂ → СН₃-СН₂-ОН

Реакция гидратации характерна преимущественно формальдегиду:

Н-СОН + Н₂О → НО-СН-ОН - гидратная форма в растворе

Реакция серебряного зеркала".

CH₃-COH + Ag₂O → CH₃-COOH + 2Ag↓

51) Метаналь HCOH (формальдегид, муравьиный альдегид) – бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворим в воде, очень ядовит.

Применяется для производства фенолформальдегидных пластмасс и многих лекарственных препаратов, например уротропина.

40%-й раствор формальдегида – формалин, его используют для хранения биопрепаратов, протравливания семян перед посевом, дубления кож.

Получение

1. Основной способ получения формальдегида — окисление метанола:

2CH₃OH + O₂ → 2HCOH+ 2H₂O

Окисление метанола в формальдегид проводится с использованием серебряного катализатора при температуре 650 °C и атмосферном давлении. Это хорошо освоенный технологический процесс, и 80 % формальдегида получается именно по этому методу.

2. Существует также промышленный способ получения формальдегида окислением метана:

CH₄ + O₂ → HCOH + H₂O

Этаналь CH₃COH (ацетальдегид, уксусный альдегид)- летучая жидкость, хорошо растворимая в воде, с характерным запахом. Основное количество получаемого в промышленности ацетальдегида используют для производства уксусной кислоты, а также различных пластмасс и ацетатного волокна. Уксусный альдегид ядовит!

Основной способ получения — окисление этилена

2 CH₂=CH₂ + O₂ → 2 CH₃CHO

Также получают уксусный альдегид гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова), с образованием менола, который изомеризуется в альдегид.

CH≡CH + H2O → CH3-CHO

Этот метод раньше доминировал до появления процесса окислением или дегидрированием этилового спирта, на медном или серебряном катализаторе.

_{t, Ag}

CH₃CH₂OH → CH₃CHO + H₂

_{t, Ag}

2 CH₃CH₂OH + O₂→ 2 CH₃CHO+2 H₂O

В частности, ацетальдегид образуется в организме человека после принятия алкоголя. Им и обусловлен запах «перегара».

Получение

1. Р.Кучерова

_Hg²⁺

C₂H₂ + H₂O → CH₃ – CОН

2) Окисление спиртов _{Сu, t}

2 CH₃ - CH₂ – OH + O₂ → 2 CH₃ – CОН + 2 H₂O