Химические свойства альдегидов

1. Реакции присоединения (за счет разрыва двойной связи карбонильной группы).

1.1. Присоединение синильной кислоты.

1.2. Присоединение водорода (гидрирование).

СН₃СНО + Н₂ СН₃СН₂ОН

1.3. Реакции конденсации.

2. Реакции замещения атома кислорода в карбонильной группе

2.1. Взаимодействие с гидроксиламином.

СН₃-СНО + NН₂-ОН ® СН₃-СН=NОH + Н₂O

оксим уксусного альдегида

2.2.Взаимодействие с гидразином (NН₂-NH₂ – компонент ракетного топлива).

СН₃-СНО + NН₂-NH₂ ® СН₃-СН=N-NH₂ + Н₂O

гидразон уксусного альдегида

2.3. Взаимодействие с пентагалогенидом фосфора.

СН₃-СНО + PCl₅ ® СН₃-СНCl₂ + POCl₃

оксотрихлорид фосфора

2.4. Взаимодействие со спиртами.

3. Реакции с участием атома водорода в a-положении к карбонильной группе. Этот атом имеет повышенную реакционную способность.

Взаимодействие с галогенами.

4. Окисление.

R-CHO + [O] ® R-COOH

Реакция серебряного зеркала.

Упрощенный вариант записи:

R-CHO + Ag₂O ® R-COOH + 2Ag

Помимо альдегидов эта реакция характерна для муравьиной кислоты.

5. Взаимодействие с гидроксидом меди (II).

Реакции (4) и (5) используются как качественные на альдегиды.

6. Реакция полимеризации (для формальдегида).

nH₂C=O ® [-CH₂-O-]_n

Отдельные представители

Формальдегид (муравьиный альдегид) H₂C=O. При обычных условиях газ с неприятным запахом, хорошо растворимый в Н₂О. 40 %-ный раствор – формалин (консервант для погибших живых организмов). Используется для получения фенолформальдегидных смол, уротропина.

Уксусный (ацет)альдегид. Жидкость с резким неприятным запахом. Пары вызывают удушье. Хорошо растворим в воде и во многих органических растворителях. Используется для получения СН₃СООН, С₂Н₅ОН, синтетических смол, производства пластмасс, синтетических волокон.

Экологическая характеристика

Метаналь оказывает наркотическое действие, раздражает слизистую оболочку глаз. С ростом n_С в молекуле алльдегидов наркотическое действие усиливается, раздражающее – снижается. Непредельные альдегиды оказывают более сильное токсическое действие, чем предельные. Действие НСНО обусловлено, прежде всего, примесями СН₃ОН. При С_НСНО ³ 0,001 мг/л раздражение верхних дыхательных путей. Прием внутрь 100 … 200 мл 5 %-го формалина ведет к летальному исходу.

Ацетальдегид. Порог органолептического восприятия – 10^–4 мг/л, при 0,004 мг/л ощущение резкого запаха. Концентрация в 0,1 … 0.4 мг/л вызывает обратимое раздражение верхних дыхательных путей, слизистой оболочки глаз. Большие концентрации ведут к рвоте, учащению пульса, воспалению легких. ПДК_р.з. = 5 мг/м³, ПДК_в = 0,2 мг/л. Класс опасности – 3.

Пропаналь: ПДК_р.з. = 5 мг/м³, БПК₅ = 1,13 мгО₂/г в-ва, ХПК = 2,20 мгО₂/г в-ва.

Кетоны

Физические свойства ряда соединений этого класса приведены в таблице 9. Название их заканчивается суффиксом «он». Модель молекулы диметилкетона показана на рис. 15.

Рис. 15. Модель молекулы ацетона.

Таблица 9

Некоторые физические свойства простейших кетонов

Формула	Название	Тпл, °С	Ткип, °С	m (дипольный момент), Дебай
	2-пропанон (ацетон)	-95,0	56,5	2,72
	2-бутанон (метилэтилкетон)	-86,4	79,6	2,79
	2-пентанон (метилпропилкетон)	-77,8	101,7	2,72
	3-пентанон (диэтилкетон)	-42	102,7	2,72

Получение кетонов

1. Пиролиз паров кислот и их смесей над оксидами.

2. Гидратация гомологов ацетилена.

3. Окисление вторичных спиртов.

4. С хорошим выходом кетоны получают взаимодействием хлорангидридов кислот (R₁-COCl) с литийдиалкилкупратами.

Химические свойства кетонов

1. Восстановление кетонов

2. Присоединение синильной кислоты (нуклеофильное присоединение):

3. Взаимодействие с гидросульфитом натрия.

4 Взаимодействие с гидразином.

Отдельные представители

Простейший кетон – ацетон (СН₃СОСН₃). Смешивается с водой в любых отношениях. Пределы взрываемости в смеси с воздухом – 2,55 (нижний) – 12,8 об. % (верхний). Ионное произведение » 20,3, диэлектрическая проницаемость – 20,7. Ценный растворитель, но легковоспламеняющаяся жидкость, малотоксичен, сырье для синтеза изопрена, кетена.

Задачи по теме

Задача 1. Усредненная массовая доля кислорода в эквимолярной смеси двух альдегидов, соседних членов гомологического ряда, равна 31,37 %. Написать уравнение реакции «серебряного зеркала» с более легким из них.

Запишем молекулярные формулы альдегидов следующим образом.

C_kH_2k+1CHO C_k+1H_2(k+1)+1CHO

Из условия задачи следует:

; ;

.

Уравнение реакции имеет вид:

СН₃СНО + Ag₂O СН₃СOOH + 2Ag.

Задача 2. К раствору, содержащему 2,9 г альдегида, прилили избыток аммиачного раствора оксида серебра, в результате чего образовался осадок массой 10,8 г. Определить массу этого альдегида, которую нужно сжечь для получения оксида углерода (IV) количеством вещества 1 моль.

Запишем уравнение реакции «серебряного зеркала»:

C_kH_2k+1CHO + Ag₂O = C_kH_2k+1COOH + 2Ag, (1)

из которого следует:

n(C_kH_2k+1CHO) = 1/2n(Ag) = моль.

Следовательно, имеем:

; ; 2,9 = 0,7k + 1,5;

.

Уравнение реакции горения альдегида имеет вид:

С₂Н₅СНО + 3О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О.

n(С₂Н₅СНО) = 1/2n(CO₂). Если n(CO₂) =1 моль, то n(С₂Н₅СНО)=0,5 моль.

m(С₂Н₅СНО) = n(С₂Н₅СНО) × M(С₂Н₅СНО) = 0,5 × 58 = 29 г.

Задача 3. При количественном окислении 15,2 г смеси паров двух предельных одноатомных спиртов, разность молярных масс которых составляет 28 г/моль, оксидом меди (II) получили соответствующие альдегиды и медь массой 19,2 г. Плотность более тяжелого альдегида по воздуху равна 2. Написать уравнения реакций окисления спиртов и рассчитать количество вещества спиртов в смеси паров.

Запишем молекулярные формулы более тяжелого из спиртов и соответствующего ему альдегида в следующем виде:

Спирт: C_kH_2k+1ОH

Альдегид: C_рH_2р+1CHO.

Очевидно, что k – p = 1.

М(C_рH_2р+1CHO) = 2М(воздуха).

Приведенная молярная масса воздуха равна 29 г/моль. Следовательно,

М(альдегида) = 2 × 29 = 58 г/моль.

14р +1 +29 = 58; р = 2; k = 2 + 1 = 3.

Молекулярные формулы более тяжелого спирта и соответствующего ему альдегида имеют вид:

СН₃СН₂СН₂ОН и СН₃СН₂СНО.

Гомологическая разность равна СН₂. Тогда имеем:

а × М(СН₂) = 28; а = 28/14 = 2.

Следовательно, в молекуле более легкого спирта на две группы СН₂ меньше. Молекулярные формулы этого спирта и соответствующего ему альдегида имеют вид:

СН₃ОН и НСНО.

Запишем уравнения реакций окисления спиртов:

СН₃ОН + CuO = HCHO + H₂O + Cu (1)

С₃Н₇ОН + CuO = C₂H₅CHO + H₂O + Cu. (2)

Пусть количество вещества метанола равно х, а пропилового спирта – у (структуру молекулы пропилового спирта уточнять нет необходимости).

Тогда их массы в смеси равны:

(3)

Из уравнений реакции следует:

n(спирта) = n(Cu).

Массы меди, выделившиеся по уравнениям реакций (1) и (2), равны:

(4)

Из условий (3) и (4) составим систему из двух уравнений с двумя неизвестными:

32х + 60у = 15,2 (5)

64х + 64у = 19,2. (6)

Умножим левую и правую части уравнения (5) на 2 и вычтем из него уравнение (6).

120у – 64у = 30,4 – 19,2; 56у = 11,2.

у = n(С₃Н₇ОН) = 0,2 моль.

32х + 12 = 15,2; 32х = 3,2;

х = n(СН₃ОН) = 0,1 моль.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Карбоновые кислоты характеризуются наличием одной (одноосновные) или нескольких (многоосновные) функциональных карбоксильных групп.

Они могут быть предельными (насыщенными) – функциональная группа связана с алкилом и непредельные (ненасыщенные) – соответствующая группа связана с непредельным радикалом. Общая формула насыщенных кислот С_nH_2n+2-m(COOH)_m.

Если m = 1, имеет место одноосновная кислота, С_nH_2n+1(COOH), m = 2 ® двухосновная С_nH_2n(COOH)₂ и т. д. Если в углеводородном радикале имеется k двойных связей, то общая формула карбоновых кислот будет иметь вид С_nH_2n+2-2k-m(COOH)_m.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: