Aldehydy alkaliczne. Właściwości alkoholi, aldehydów, kwasów, estrów, fenolu

Nazwę aldehyd stosuje się do związków zawierających grupę karbonylową związaną z atomem wodoru (-COH)

Aldehydy mają najczęściej trywialne nazwy, zwykle takie same jak kwasy, w które przekształcają się podczas utleniania.

Nazwę prostego aldehydu acyklicznego tworzy się przez dodanie końcówki „ -GLIN" ("-GLIN" w terminologii rosyjskiej) do nazwy węglowodoru zawierającego tę samą liczbę atomów węgla, na przykład:

Obecność wielu wiązań lub łańcuchów bocznych w cząsteczce aldehydu oznacza się podobnie jak alkany:

3-metylopentanal

Przez racjonalny W nomenklaturze aldehydy tłuszczowe są czasami uważane za pochodne aldehydu octowego, na przykład: aldehyd trimetylooctowy, aldehyd metyloetylooctowy itp.

Niesystematyczne – powszechnie stosowane są trywialne nazwy aldehydów. Powstają z odpowiednich trywialnych nazw kwasów karboksylowych. Nazwy te podano w tabeli 7.

Tabela 7

Nazwy aldehydów

	NAZWA	Imię w terminologii rosyjskiej
	formaldehyd	formaldehyd
	aldehyd octowy	aldehyd octowy
C2H5COH	aldehyd propionowy	aldehyd propionowy
C3H7COH	aldehyd butylowy	aldehyd masłowy
C 4 H 9 SYN	aldehyd walerianowy	aldehyd walerianowy
CH 2 = CH 2 – COH	aldehyd akrylowy	aldehyd akrylowy
HOC–CH2–COH	aldehyd malonowy	aldehyd malonowy

Wyjątek: etanodialdehyd jest powszechnie nazywany glioksalem.

Nazwę keton stosuje się do związków zawierających grupę karbonylową połączoną z dwoma rodnikami węglowodorowymi.

Nazwy ketonów powstają przez dodanie końcówki „ -ON" Lub " –DION„itd. do nazwy węglowodoru odpowiadającego głównemu łańcuchowi.

2-butanon 2,4-heskandiion

Przez rodnikowo-funkcjonalny W nomenklaturze nazwy ketonów pochodzą od nazw rodników węglowodorowych związanych z grupą karbonylową, dodając końcówkę „ –KETON"

Tabela 8

Nazwy ketonów

keton dietylowy keton dimetylowy

3-pentanon propanon

Niektóre ketony, a także aldehydy, zachowują banalne nazwy

diacetyl acetonu

4.3. "Kwasy karboksylowe"

DO
Kwasy arboksylowe to związki zawierające w swojej strukturze grupę karboksylową (-COOH).

Nazwy jednozasadowych kwasów karboksylowych opierają się na trzech rodzajach nomenklatur.

Banalne nazwy nie wyrażają struktury związku i zazwyczaj odzwierciedlają historię, pochodzenie substancji, ich izolację od produktów naturalnych, drogę syntezy itp.

Przez racjonalny W nomenklaturze kwasy karboksylowe są uważane za podstawiony kwas octowy (kwas metyloetylooctowy, kwas trimetylooctowy itp.).

Nomenklatura IUPAC. Istnieją dwie możliwości utworzenia nazwy.

Pierwsza opcja: atom węgla grupy karboksylowej jest uważany za integralną część szkieletu węglowego, a nazwę kwasu tworzy się z nazwy odpowiedniego węglowodoru, dodając końcówkę „ – KWAS OVA„. Ta opcja jest najbardziej preferowana w przypadku prostych kwasów alifatycznych.

kwas heksanowy

Opcja druga: grupę karboksylową uważa się za podstawnik w łańcuchu węglowodorowym. Do nazwy odpowiedniego węglowodoru dodaje się przyrostek „ -KWAS KARBOKSYLOWY"

Kwas 1-pentanokarboksylowy

nasycone jednozasadowe kwasy karboksylowe powstają z nazw alkanów o tej samej liczbie atomów węgla z dodatkiem przyrostka.

Umiejscowienie akcentu: ALDEHI`DY

ALDEHYDY – klasa związków organicznych o wzorze ogólnym

gdzie R oznacza rodnik węglowodorowy (pozostałość); w organizmie są pośrednimi produktami przemiany materii.

Poszczególni przedstawiciele aldehydów zwykle otrzymują swoje nazwy od kwasu powstałego podczas ich utleniania (na przykład kwas octowy - kwas octowy). W zależności od rodzaju rodnika istnieją nasycone, nienasycone, aromatyczne, cykliczne A. itp. Jeśli rodnikiem jest reszta alkoholowa, kwas karboksylowy itp., powstają alkohole aldehydowe, kwasy aldehydowe i inne związki o mieszanych funkcjach, które mają właściwości chemiczne. właściwości właściwe A. i odpowiednim grupom R. Zastępując wodór grupy aldehydowej rodnikiem węglowodorowym, otrzymujemy ketony(patrz), dając wiele reakcji podobnych do A.. Jednym z najprostszych A. jest aldehyd octowy, czyli aldehyd octowy CH3 - CHO, czasami otrzymywany przez odwodornienie alkoholu etylowego nad ogrzaną miedzią.

Powszechną metodą otrzymywania glinu z węglowodorów szeregu acetylenu jest dodanie do nich wody w obecności katalizatora, odkrytego przez M. G. Kucherova:

Reakcję tę wykorzystuje się do syntetycznej produkcji kwasu octowego. Węglowodory aromatyczne zwykle otrzymuje się przez utlenianie węglowodorów aromatycznych posiadających boczną grupę metylową:

lub przez działanie tlenku węgla na odpowiednie węglowodory w obecności HCl i katalizatora.

Funkcje i chemia właściwości A. Związane głównie z właściwościami i przemianami grupy aldehydowej. Zatem najprostszym z A. jest mrówek lub formaldehyd

grupa aldehydowa jest związana z wodorem i jest gazem; niższy A. (np. Aldehyd octowy) - ciecze o ostrym zapachu; Wyższe A. to ciała stałe nierozpuszczalne w wodzie.

Ze względu na obecność grupy karbonylowej i ruchomego atomu wodoru, A. należą do najbardziej reaktywnych związków organicznych. Większość wszechstronnych reakcji A. charakteryzuje się udziałem w nich grupy karbonylowej. Należą do nich reakcje utleniania, dodawanie i zastępowanie tlenu innymi atomami i rodnikami.

A. łatwo polimeryzuje i kondensuje (patrz. Aldokondensacja); podczas traktowania A. zasadami lub kwasami otrzymuje się aldole, na przykład:

Po usunięciu wody aldol przekształca się w aldehyd krotonowy

zdolny do dalszego dodawania cząsteczek (poprzez polimeryzację). Polimery otrzymane w wyniku kondensacji nazywane są zbiorczo żywicami aldolowymi.

Podczas studiowania biol. substratów (krew, mocz itp.), pozytywny efekt reakcji opartych na utlenianiu grupy aldehydowej daje suma substancji redukujących. Dlatego też reakcje te, choć wykorzystywane są do ilościowego oznaczania cukru (glukozy) według Hagedorna-Jensena, a także testów Nylandera, Gainesa, Benedicta itp., nie można uznać za specyficzne.

A. odgrywają ważną rolę w biologii. procesami, w szczególności aminy biogenne w obecności enzymów oksydazy aminowej ulegają przemianie w aminokwasy, a następnie ich utlenieniu do kwasów tłuszczowych.

A. rodniki wyższych kwasów tłuszczowych wchodzą w skład cząsteczek plazmalogeny(cm.). Organizmy roślinne w procesach fotosyntezy do asymilacji węgla wykorzystują mrówkowy A. Olejki eteryczne produkowane przez rośliny składają się głównie z cyklicznego nienasyconego A. (anyż, cynamon, wanilina itp.).

Podczas fermentacji alkoholowej, pod działaniem enzymu karboksylazy drożdżowej, następuje dekarboksylacja kwasu pirogronowego z utworzeniem kwasu octowego, który przez redukcję przekształca się w alkohol etylowy.

A. są szeroko stosowane w syntezie wielu związków organicznych. W miodzie w praktyce używa ich bezpośrednio A. (por Formalina, paraldehyd, cytral) i syntetyczne pochodne otrzymane z A., na przykład metenamina (patrz. Heksametylenotetramina), wodzian chloralu (patrz) itp.

Zobacz też Aldehyd mrówkowy. Aldehyd octowy.

Aldehydy jako ryzyko zawodowe. A. znajdują szerokie zastosowanie w przemysłowej produkcji żywic syntetycznych i tworzyw sztucznych, w przemyśle barwników waniliowych i tekstylnych, w przemyśle spożywczym i perfumeryjnym. Formaldehyd jest używany rozdz. przyr. w produkcji tworzyw sztucznych i żywic sztucznych, w przemyśle skórzanym, futrzarskim itp.; akroleina – we wszystkich procesach produkcyjnych, do których podgrzewane są tłuszcze T° 170° (odlewnie - suszenie rdzeni zatopionych w oleju, przemysł elektryczny, olejarnie i produkcja smalcu itp.). Więcej szczegółów można znaleźć w artykułach poświęconych poszczególnym A.

Wszystkie A., zwłaszcza niższe, mają wyraźny efekt toksyczny.

A. działać drażniąco na błony śluzowe oczu i górnych dróg oddechowych. Ze względu na swoje ogólne działanie toksyczne A. są lekami, ale ich działanie narkotyczne jest znacznie gorsze od działania drażniącego. Stopień nasilenia zatrucia, wraz z wielkością efektywnego stężenia, zależy także od charakteru rodnika, a w konsekwencji od zmiany fizyczno-chemicznej. właściwości A.: dolne A. (substancje wysoce rozpuszczalne i wysoce lotne) mają ostry efekt drażniący na górne partie narządów oddechowych i stosunkowo mniej wyraźny efekt narkotyczny; wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowodorowego rodnika rozpuszczalność i lotność rodnika zmniejszają się, w wyniku czego zmniejsza się działanie drażniące i nie zwiększa się działanie narkotyczne; działanie drażniące nienasyconych A. jest silniejsze niż działanie ograniczające.

Mechanizm toksycznego działania A. jest związany z wysoką reaktywnością grupy karbonylowej A., krawędziami, oddziałującymi z białkami tkankowymi, powoduje pierwotne działanie drażniące, reakcje odruchowe c. N. pp., zmiany dystroficzne w narządach wewnętrznych itp. Ponadto wchodząc do organizmu A. ulegają różnym przemianom biochemicznym; w tym przypadku toksyczny wpływ na organizm nie wywierają już same aminokwasy, ale produkty ich przemian. A. są powoli wydalane z organizmu i mogą się kumulować, co wyjaśnia rozwój hronu. zatrucia, których główne objawy obserwuje się przede wszystkim w postaci zmian patologicznych w układzie oddechowym.

Pierwsza pomoc w przypadku zatrucia aldehydami. Wyprowadzić poszkodowanego na świeże powietrze. Przepłukać oczy 2% roztworem alkalicznym. Inhalacje alkaliczne i olejkowe. W przypadku uduszenia należy wdychać tlen. Według wskazań leki stymulujące czynność serca i oddychanie, leki uspokajające (bromki, waleriana). Na bolesny kaszel - plastry musztardowe, kubki, preparaty z kodeiną. W przypadku zatrucia przez jamę ustną – płukanie żołądka, doustnie 3% roztwór wodorowęglanu sodu, surowe jaja, woda białkowa, mleko, środki przeczyszczające zawierające sól fizjologiczną. W przypadku kontaktu ze skórą przemyć wodą lub 5% amoniakiem.

Zobacz także artykuły na temat poszczególnych aldehydów.

Zapobieganie. Uszczelnianie i automatyzacja procesów produkcyjnych. Wentylacja pomieszczeń (patrz. Wentylacja). Stosowanie środków ochrony osobistej, m.in. maska ​​przeciwgazowa z filtrem marki „A” (patrz. Maski gazowe), odzież robocza (patrz. Płótno) itp.

Maksymalne dopuszczalne stężenia w atmosferze obiektów przemysłowych: dla akroleiny - 0,7 mg/m 3, dla aldehydu octowego, masłowego i proponealdehydu - 5 mg/m 3, dla formaldehydu i krotonu A. - 0,5 mg/m 3 .

Oznaczanie aldehydów. Wszystkie A. oznacza się łącznie metodą wodorosiarczynową poprzez wiązanie z kwaśnym siarczanem sodu lub kolorymetrycznie z dwutlenkiem fuksysiarki. Opracowano metodę polarograficzną (Petrova-Yakovtsevskaya) i metodę spektrofotometryczną (Weksler).

Zobacz też Zatrucie, trucizny przemysłowe.

Bibliografia: Bauer K. G. Analiza związków organicznych, przeł. z języka niemieckiego, M., 1953; Nesmeyanov A. N. I Nesmeyanov N.A. Początki chemii organicznej, książka. 1-2, M., 1969-1970.

Ryzyko zawodowe - Amirkhanova G. F.. I Latypova Z. V. Eksperymentalne uzasadnienie maksymalnego dopuszczalnego stężenia aldehydu octowego w wodzie zbiorników zbiorczych, w książce: Prom. zanieczyszczony zbiorniki, wyd. S. N. Czerkinski, V. 9, s. 137, M., 1969, bibliogr.; Bychowska M. S.., Ginzburg S.L. I Khalizova O. D. Metody oznaczania substancji szkodliwych w powietrzu, s. 23-23. 481, M., 1966; Wang Wen-yan, Materiały dotyczące toksykologii aldehydów tłuszczowych, w książce: Materiały o toksynie. substancje użyte w produkcji. Plastikowy masowe i syntetyczne gumy, wyd. N.V. Lazarev i I.D. Gadaskina, s. 23 42, L., 1957, bibliogr.; Substancje szkodliwe w przemyśle, wyd. N.V. Lazareva, t. 1, s. 1 375, L., 1971, bibliogr.; Gurvits S. S. I Siergiejewa T. I. Oznaczanie małych ilości aldehydów w powietrzu obiektów przemysłowych metodą polarografii pochodnej, Ryc. pracy i prof. zabolev., nr 9, s. 25. 44, 1960; Trofimov L. V. Porównawcze toksyczne działanie krotonu i aldehydów masłowych, ibid., nr 9, s. 25. 34.1962, bibliogr.; Tsai L. M. Na temat przemian aldehydu octowego w organizmie, ibid., nr 12, s. 13-13. 33.1962, bibliogr.; Dziewięć S. N. A. O. Badania toksyczności aldehydu glicydowego, Arch, environm. Hlth, w. 2, s. 23.1961, bibliogr.; Junga F. ty Onnen K. Bindung und Wirkungen des Formaldehyds an Erythrocyten, Naunyn-Schmiedeberg's Arch. exp. Path. Pharmak., Bd 224, S. 179, 1955; Nowa H. A. Touraine R. G. Astma au formol, Arch. Maj. prof., t. 18, s. 18 293, 1957; Skog E. Leksykologiczne badanie niższych aldehydów alifatycznych, Actapharmacol. (Kbh.), w. 6, s. 299, 1950, bibliogr.

B.V. Kulibakin; N.K. Kulagina (prof.).

Źródła:

1. Wielka encyklopedia medyczna. Tom 1/Redaktor naczelny akademik B.V. Petrovsky; wydawnictwo „Encyklopedia radziecka”; Moskwa, 1974. - 576 s.

Aldehydy to klasa związków organicznych zawierających grupę karbonylową -СНNazwa aldehydów pochodzi od nazwy rodników węglowodorowych z dodatkiem przyrostka -al.Ogólny wzór aldehydów nasyconych to CnH2n + 1COH. Nazewnictwo i izomeria

Nazewnictwo tych dwóch grup związków jest zbudowane inaczej. Trywialne nazwy aldehydów skojarz je z trywialnymi nazwami kwasów, w które zamieniają się podczas utleniania

Z ketony tylko kilka ma banalne nazwy (np. aceton). Powszechnie dla nich stosowany radykalna nomenklatura funkcjonalna, w którym nazwy ketonów podaje się z wykorzystaniem nazw rodników związanych z grupą karbonylową. Według nomenklatury IUPAC, nazwy aldehydów pochodzą od nazwy węglowodoru o tej samej liczbie atomów węgla poprzez dodanie końcówki -glin.W przypadku ketonów nomenklatura ta wymaga zakończenia -On. Liczba wskazuje pozycję grupy funkcyjnej w łańcuchu ketonowym.

Mieszanina	Nazwy według trywialnych i radykalnych nomenklatur funkcjonalnych	Nazwy IUPAC
	formaldehyd; formaldehyd	metanal
	aldehyd octowy; aldehyd octowy	etanal
	aldehyd propionowy	propionowy
	aldehyd masłowy	butanal
	aldehyd izomasłowy	metylopropanal
	aldehyd walerianowy	pentanal
	aldehyd izowalerowy	3-metylobutanal
	aceton; keton dimetylowy	propanon
	keton metylowo-etylowy	butanon
	keton metylopropylowy	pentanon-2
	keton metylowo-izopropylowy	3-metylobutanon-2

Izomeria aldehydów i ketonów jest w pełni odzwierciedlona w nomenklaturze i nie wymaga komentarza. Aldehydy i ketony o tej samej liczbie atomów węgla są izomerami. Na przykład:

Metody otrzymywania – Utlenianie lub katalityczne odwodornienie alkoholi pierwszorzędowych do aldehydów, alkoholi drugorzędowych do ketonów. O reakcjach tych wspominano już przy rozważaniu właściwości chemicznych alkoholi.

– Piroliza soli wapniowych lub barowych kwasów karboksylowych, z których jedna jest solą kwasu mrówkowego, powoduje powstawanie aldehydów.

– Hydroliza geminalu ( podstawniki przy jednym atomie węgla ) dihaloalkany

– Uwodnienie acetylenu i jego homologów zachodzi w obecności siarczanu rtęci (reakcja Kucherowa) lub nad katalizatorem heterogenicznym

Właściwości fizyczne. Aldehyd mrówkowy jest gazem. Pozostałe niższe aldehydy i ketony to ciecze słabo rozpuszczalne w wodzie. Aldehydy mają duszący zapach. Ketony zwykle ładnie pachną. 1. R. Utlenianie Aldehydy łatwo utleniają się do kwasów karboksylowych. Utleniaczami mogą być wodorotlenek miedzi (II), tlenek srebra, tlen z powietrza:

Aldehydy aromatyczne są trudniejsze do utlenienia niż aldehydy alifatyczne. Ketony, jak wspomniano powyżej, są trudniejsze do utlenienia niż aldehydy. Utlenianie ketonów przeprowadza się w trudnych warunkach, w obecności silnych środków utleniających. Powstaje w wyniku mieszaniny kwasów karboksylowych. W ten sposób powstaje metaliczne srebro. Bezpośrednio przed doświadczeniem przygotowuje się roztwór tlenku srebra:

Aldehydy redukują również świeżo przygotowany jasnoniebieski roztwór amoniaku wodorotlenku miedzi (II) (odczynnik Fehlinga) do żółtego wodorotlenku miedzi (I), który rozkłada się po podgrzaniu, tworząc jasnoczerwony osad tlenku miedzi (I). CH3-CH=O + 2Cu(OH)2 - CH3COOH+2CuOH+H2O 2CuOH->Cu2O+H2O

2. R. Przystąpienia. Uwodornienie polega na dodaniu wodoru.Związki karbonylowe redukuje się do alkoholi za pomocą wodoru, wodorku litowo-glinowego i borowodorku sodu. Wodór jest dodawany poprzez wiązanie C=O. Reakcja jest trudniejsza niż uwodornienie alkenów: wymaga ciepła, wysokiego ciśnienia i katalizatora metalicznego (Pt, Ni

Struktura aldehydów i ketonów

Aldehydy- substancje organiczne, których cząsteczki zawierają grupa karbonylowa:

połączony z atomem wodoru i rodnikiem węglowodorowym. Ogólny wzór aldehydów to:

W najprostszym aldehydzie inny atom wodoru pełni rolę rodnika węglowodorowego:

Formaldehyd

Często nazywana jest grupa karbonylowa związana z atomem wodoru aldehydowy:

Ketony to substancje organiczne, w których cząsteczkach grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami węglowodorowymi. Oczywiście ogólny wzór na ketony to:

Grupa karbonylowa ketonów nazywa się grupa ketonowa.

W najprostszym ketonie, acetonie, grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami metylowymi:

Nazewnictwo i izomeria aldehydów i ketonów

W zależności od budowy rodnika węglowodorowego związanego z grupą aldehydową istnieją nasycone, nienasycone, aromatyczne, heterocykliczne i inne aldehydy:

Zgodnie z nomenklaturą IUPAC nazwy aldehydów nasyconych tworzy się od nazwy alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce za pomocą przyrostka -glin. Na przykład:

Numeracja Atomy węgla głównego łańcucha zaczynają się od atomu węgla grupy aldehydowej. Dlatego grupa aldehydowa zawsze znajduje się przy pierwszym atomie węgla i nie ma potrzeby wskazywania jej położenia.

Oprócz nazewnictwa systematycznego stosowane są także trywialne nazwy powszechnie stosowanych aldehydów. Nazwy te zwykle pochodzą od nazw kwasów karboksylowych odpowiadających aldehydom.

Za tytuł ketony zgodnie z nomenklaturą systematyczną grupa ketonowa jest oznaczona przyrostkiem -On oraz liczbę wskazującą numer atomu węgla grupy karbonylowej (numeracja powinna zaczynać się od końca łańcucha najbliższego grupie ketonowej).

Na przykład:

Dla aldehydy Istnieje tylko jeden rodzaj izomerii strukturalnej - Izomeria szkieletu węglowego, co jest możliwe w przypadku butanalu, i dla ketony- Również izomeria pozycji grupy karbonylowej. Ponadto są również charakteryzowane izomeria międzyklasowa(propanal i propanon).

Właściwości fizyczne aldehydów i ketonów

W cząsteczce aldehydu lub ketonu, ze względu na większą elektroujemność atomu tlenu w porównaniu z atomem węgla, wiązanie C=O jest silnie spolaryzowane w wyniku przesunięcia gęstości elektronowej wiązania π z tlenem:

Aldehydy i ketony - substancje polarne o nadmiernej gęstości elektronowej na atomie tlenu. Dolne składniki szeregu aldehydów i ketonów (formaldehyd, aldehyd octowy, aceton) są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Ich temperatury wrzenia są niższe niż w przypadku odpowiednich alkoholi. Wynika to z faktu, że w cząsteczkach aldehydów i ketonów, w odróżnieniu od alkoholi, nie ma ruchomych atomów wodoru i nie tworzą one asocjatów na skutek wiązań wodorowych.

Niższe aldehydy mają ostry zapach; aldehydy zawierające od czterech do sześciu atomów węgla w łańcuchu mają nieprzyjemny zapach; Wyższe aldehydy i ketony mają zapach kwiatowy i są stosowane w przemyśle perfumeryjnym.

Obecność grupy aldehydowej w cząsteczce determinuje charakterystyczne właściwości aldehydów.

Reakcje odzyskiwania.

1. Dodatek wodoru do cząsteczek aldehydu następuje poprzez podwójne wiązanie w grupie karbonylowej:

Produktem uwodornienia aldehydów są alkohole pierwszorzędowe, a ketony alkohole drugorzędowe.

Tak więc podczas uwodorniania aldehydu octowego na katalizatorze niklowym powstaje alkohol etylowy, a podczas uwodorniania acetonu powstaje 2-propanol.

2. Uwodornienie aldehydów- reakcja redukcji, w której zmniejsza się stopień utlenienia atomu węgla wchodzącego w skład grupy karbonylowej.

Reakcje utleniania.

Aldehydy można nie tylko redukować, ale także utleniać. Po utlenieniu aldehydy tworzą kwasy karboksylowe. Proces ten można schematycznie przedstawić w następujący sposób:

1. Utlenianie tlenem z powietrza. Na przykład kwas propionowy powstaje z aldehydu propionowego (propanalu):

2. Utlenianie słabymi utleniaczami(amoniakalny roztwór tlenku srebra). W uproszczonej formie proces ten można wyrazić równaniem reakcji:

Na przykład:

Proces ten dokładniej odzwierciedlają równania:

Jeżeli powierzchnia naczynia, w którym prowadzona jest reakcja, została wcześniej odtłuszczona, to powstające podczas reakcji srebro pokrywa ją równą, cienką warstwą. Dlatego reakcję tę nazywa się reakcją „srebrnego lustra”. Znajduje szerokie zastosowanie do wyrobu luster, srebrzenia ozdób i ozdób choinkowych.

3. Utlenianie świeżo wytrąconym wodorotlenkiem miedzi(II). Przez utlenienie aldehydu Cu 2+ redukuje się do Cu +. Wodorotlenek miedzi (I) CuOH powstały podczas reakcji natychmiast rozkłada się na czerwony tlenek miedzi (I) i wodę.

Ta reakcja, podobnie jak reakcja” srebrne lustro", służy do wykrywania aldehydów.

Ketonów nie utlenia się ani tlenem atmosferycznym, ani tak słabym środkiem utleniającym, jak amoniakalny roztwór tlenku srebra.

Właściwości chemiczne aldehydów i kwasów – podsumowanie

Poszczególni przedstawiciele aldehydów i ich znaczenie

Formaldehyd(metanal, aldehyd mrówkowy HCHO) to bezbarwny gaz o ostrym zapachu i temperaturze wrzenia -21°C, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Formaldehyd jest trujący! Roztwór formaldehydu w wodzie (40%) nazywany jest formaldehydem i służy do dezynfekcji formaldehydem i octem. W rolnictwie formaldehyd stosuje się do zaprawiania nasion, a w przemyśle skórzanym do zaprawiania skór. Do produkcji wykorzystuje się formaldehyd metenamina- substancja lecznicza. Czasami jako paliwo wykorzystuje się metenaminę sprasowaną w postaci brykietów (suchy alkohol). Dużą ilość formaldehydu zużywa się przy produkcji żywic fenolowo-formaldehydowych i niektórych innych substancji.

Aldehyd octowy(etanal, aldehyd octowy CH 3 CHO) - ciecz o ostrym, nieprzyjemnym zapachu i temperaturze wrzenia 21 ° C, dobrze rozpuszczalna w wodzie. Z aldehydu octowego na skalę przemysłową wytwarza się kwas octowy i szereg innych substancji, wykorzystuje się go do produkcji różnych tworzyw sztucznych i włókien octanowych. Aldehyd octowy jest trujący!

Grupa atomów -

Zwany grupa karboksylowa lub karboksyl.

Kwasy organiczne zawierające w cząsteczce jedną grupę karboksylową to kwasy organiczne jednozasadowy.

Ogólny wzór tych kwasów to RCOOH, na przykład:

Nazywa się kwasy karboksylowe zawierające dwie grupy karboksylowe dwuzasadowy. Należą do nich na przykład kwasy szczawiowy i bursztynowy:

Istnieje również wielozasadowy kwasy karboksylowe zawierające więcej niż dwie grupy karboksylowe. Należą do nich na przykład trójzasadowy kwas cytrynowy:

W zależności od charakteru rodnika węglowodorowego dzielimy kwasy karboksylowe nasycone, nienasycone, aromatyczne.

Limit lub nasycone kwasy karboksylowe to na przykład kwas propionowy (propionowy):

lub znany już kwas bursztynowy.

Jest oczywiste, że nasycone kwasy karboksylowe nie zawierają wiązań π w rodniku węglowodorowym.

W cząsteczkach nienasyconych kwasów karboksylowych grupa karboksylowa jest związana z nienasyconym, nienasyconym rodnikiem węglowodorowym, na przykład w cząsteczkach akrylu (propenu)

CH2=CH-COOH

lub oleinowy

CH 3-(CH 2) 7 -CH=CH-(CH 2) 7 -COOH

i inne kwasy.

Jak widać ze wzoru kwasu benzoesowego, tak aromatyczny, ponieważ zawiera w cząsteczce pierścień aromatyczny (benzen):

Nazwa kwasu karboksylowego pochodzi od nazwy odpowiedniego alkanu (alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce) z dodatkiem przyrostka -S— , końcówki -i ja i słowa kwas. Numeracja atomów węgla zaczyna się od grupy karboksylowej. Na przykład:

Liczba grup karboksylowych jest podana w nazwie przedrostkami di-, tri-, tetra-:

Wiele kwasów ma również historycznie ustalone lub trywialne nazwy.

Skład nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych będzie wyrażony wzorem ogólnym CnH2nO2, Lub CnH2n+1COOH, Lub RCOOH.

Właściwości fizyczne kwasów karboksylowych

Niższe kwasy, czyli kwasy o stosunkowo małej masie cząsteczkowej, zawierające do czterech atomów węgla w cząsteczce, to ciecze o charakterystycznym ostrym zapachu (np. zapachu kwasu octowego). Kwasy zawierające od 4 do 9 atomów węgla są lepkimi oleistymi cieczami o nieprzyjemnym zapachu; zawierające więcej niż 9 atomów węgla w cząsteczce - ciała stałe, które nie rozpuszczają się w wodzie. Temperatury wrzenia nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych rosną wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w cząsteczce, a co za tym idzie ze wzrostem względnej masy cząsteczkowej. Zatem temperatura wrzenia kwasu mrówkowego wynosi 100,8 ° C, kwasu octowego 118 ° C, a kwasu propionowego 141 ° C.

Najprostszym kwasem karboksylowym jest mrówkowy HCOOH, mający małą względną masę cząsteczkową (M r (HCOOH) = 46), w normalnych warunkach jest cieczą o temperaturze wrzenia 100,8 ° C. Jednocześnie butan (M r (C 4 H 10) = 58) w tych samych warunkach jest gazowy i ma temperaturę wrzenia -0,5 ° C. Tę rozbieżność między temperaturami wrzenia a względnymi masami cząsteczkowymi wyjaśnia tworzenie dimerów kwasów karboksylowych, w którym dwie cząsteczki kwasu są połączone przez dwie wiązania wodorowe:

Występowanie wiązań wodorowych staje się jasne, gdy weźmiemy pod uwagę strukturę cząsteczek kwasu karboksylowego.

Cząsteczki nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych zawierają polarną grupę atomów - karboksylowy

I praktycznie niepolarny rodnik węglowodorowy. Grupa karboksylowa jest przyciągana do cząsteczek wody, tworząc z nimi wiązania wodorowe:

Kwas mrówkowy i octowy są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Oczywiste jest, że wraz ze wzrostem liczby atomów rodnika węglowodorowego zmniejsza się rozpuszczalność kwasów karboksylowych.

Właściwości chemiczne kwasów karboksylowych

Ogólne właściwości charakterystyczne dla klasy kwasów (zarówno organicznych, jak i nieorganicznych) wynikają z obecności w cząsteczkach grupy hydroksylowej zawierającej silne wiązanie polarne pomiędzy atomami wodoru i tlenu. Rozważmy te właściwości na przykładzie rozpuszczalnych w wodzie kwasów organicznych.

1. Dysocjacja z utworzeniem kationów wodoru i anionów reszty kwasowej:

Dokładniej proces ten opisuje równanie uwzględniające udział w nim cząsteczek wody:

Równowaga dysocjacji kwasów karboksylowych jest przesunięta w lewo; zdecydowana większość z nich to słabe elektrolity. Jednakże kwaśny smak na przykład kwasu octowego i mrówkowego wynika z dysocjacji reszt kwasowych na kationy wodoru i aniony.

Jest oczywiste, że obecność „kwaśnego” wodoru w cząsteczkach kwasów karboksylowych, czyli wodoru grupy karboksylowej, determinuje także inne charakterystyczne właściwości.

2. Interakcja z metalami, stojąc w szeregu napięcia elektrochemicznego do wodoru:

W ten sposób żelazo redukuje wodór z kwasu octowego:

3. Oddziaływanie z tlenkami zasadowymi z tworzeniem się soli i wody:

4. Interakcja z wodorotlenkami metali z utworzeniem soli i wody (reakcja neutralizacji):

5. Oddziaływanie z solami słabszych kwasów z powstaniem tego ostatniego. Zatem kwas octowy wypiera kwas stearynowy ze stearynianu sodu i kwas węglowy z węglanu potasu:

6. Oddziaływanie kwasów karboksylowych z alkoholami z powstawaniem estrów – reakcja estryfikacji (jedna z najważniejszych reakcji charakterystycznych dla kwasów karboksylowych):

Oddziaływanie kwasów karboksylowych z alkoholami jest katalizowane przez kationy wodoru.

Reakcja estryfikacji jest odwracalna. Równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia estrów w obecności środków odwadniających i gdy ester jest usuwany z mieszaniny reakcyjnej.

W odwrotnej reakcji estryfikacji, zwanej hydrolizą estrów (reakcja estru z wodą), powstają kwas i alkohol:

Jest oczywiste, że alkohole wielowodorotlenowe, na przykład glicerol, mogą również reagować z kwasami karboksylowymi, czyli wchodzić w reakcję estryfikacji:

Wszystkie kwasy karboksylowe (z wyjątkiem kwasu mrówkowego) wraz z grupą karboksylową zawierają w swoich cząsteczkach resztę węglowodorową. Oczywiście nie może to nie wpłynąć na właściwości kwasów, które są określone przez charakter reszty węglowodorowej.

7. Reakcje wielokrotnej addycji- zawierają nienasycone kwasy karboksylowe. Na przykład reakcją dodawania wodoru jest uwodornienie. Dla kwasu zawierającego jedno wiązanie n w rodniku równanie można zapisać w ogólnej postaci:

Zatem podczas uwodornienia kwasu oleinowego powstaje nasycony kwas stearynowy:

Nienasycone kwasy karboksylowe, podobnie jak inne związki nienasycone, dodają halogeny poprzez podwójne wiązanie. Na przykład kwas akrylowy odbarwia wodę bromową:

8. Reakcje podstawienia (z halogenami)- mogą do nich wchodzić nasycone kwasy karboksylowe. Na przykład w reakcji kwasu octowego z chlorem można otrzymać różne chlorowane kwasy:

Właściwości chemiczne kwasów karboksylowych – podsumowanie

Poszczególni przedstawiciele kwasów karboksylowych i ich znaczenie

Kwas mrówkowy (metanowy) HCOOH- ciecz o ostrym zapachu i temperaturze wrzenia 100,8 °C, dobrze rozpuszczalna w wodzie.

Kwas mrówkowy jest trujący i powoduje oparzenia w przypadku kontaktu ze skórą! Kwas ten zawiera parzący płyn wydzielany przez mrówki.

Kwas mrówkowy ma właściwości dezynfekujące, dlatego znajduje zastosowanie w przemyśle spożywczym, skórzanym, farmaceutycznym i medycynie. Stosowany jest do barwienia tkanin i papieru.

Kwas octowy (etanowy) CH 3 COOH- bezbarwna ciecz o charakterystycznym ostrym zapachu, mieszalna z wodą w dowolnym stosunku. Wodne roztwory kwasu octowego sprzedawane są pod nazwą ocet (roztwór 3-5%) i esencja octowa (roztwór 70-80%) i znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym. Kwas octowy jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji organicznych i dlatego jest stosowany w farbiarstwie, garbarstwie oraz w przemyśle farb i lakierów. Ponadto kwas octowy jest surowcem do produkcji wielu ważnych technicznie związków organicznych: pozyskuje się z niego m.in. substancje stosowane do zwalczania chwastów – herbicydy. Kwas octowy jest głównym składnikiem octu winnego, któremu zawdzięcza charakterystyczny zapach. Jest produktem utleniania etanolu i powstaje z niego podczas przechowywania wina w powietrzu.

Najważniejszymi przedstawicielami wyższych nasyconych kwasów jednozasadowych są Kwasy palmitynowy C 15 H 31 COOH i stearynowy C 17 H 35 COOH. W przeciwieństwie do niższych kwasów, substancje te są stałe i słabo rozpuszczalne w wodzie.

Jednak ich sole – stearyniany i palmityniany – są dobrze rozpuszczalne i mają działanie detergentowe, dlatego nazywane są również mydłami. Wiadomo, że substancje te produkowane są na dużą skalę.

Spośród nienasyconych wyższych kwasów karboksylowych najważniejszy jest kwas oleinowy C 17 H 33 COOH lub CH 3 - (CH 2) 7 - CH = CH - (CH 2) 7 COOH. Jest to ciecz przypominająca olej, bez smaku i zapachu. Jego sole znajdują szerokie zastosowanie w technice.

Najprostszym przedstawicielem dwuzasadowych kwasów karboksylowych jest kwas szczawiowy (etanodiowy). HOOC-COOH, którego sole występują w wielu roślinach, takich jak szczaw i szczaw. Kwas szczawiowy jest bezbarwną substancją krystaliczną, dobrze rozpuszczalną w wodzie. Znajduje zastosowanie w polerowaniu metali, przemyśle drzewnym i skórzanym.

Materiał referencyjny do przystąpienia do testu:

Tablica Mendelejewa

Tabela rozpuszczalności

(dla najprostszego aldehydu R=H)

Klasyfikacja aldehydów

Według struktury rodnika węglowodorowego:

Limit; Na przykład:

Bez limitu; Na przykład:

Aromatyczny; Na przykład:

Alicykliczny; Na przykład:

Wzór ogólny nasyconych aldehydów

Szereg homologiczny, izomeria, nazewnictwo

Aldehydy są izomerami z inną klasą związków, ketonami.

Na przykład:

Aldehydy i ketony zawierają grupę karbonylową ˃C=O i dlatego nazywane są związkami karbonylowymi.

Struktura elektronowa cząsteczek aldehydów

Atom węgla grupy aldehydowej znajduje się w stanie hybrydyzacji sp 2, dlatego wszystkie wiązania σ w tej grupie znajdują się w tej samej płaszczyźnie. Chmury elektronów p tworzących wiązanie π są prostopadłe do tej płaszczyzny i łatwo przemieszczają się w stronę bardziej elektroujemnego atomu tlenu. Dlatego wiązanie podwójne C=O (w przeciwieństwie do wiązania podwójnego C=C w alkenach) jest silnie spolaryzowane.

Właściwości fizyczne

Właściwości chemiczne

Aldehydy są związkami reaktywnymi, które podlegają licznym reakcjom. Najbardziej charakterystyczne dla aldehydów:

a) reakcje addycji przy grupie karbonylowej; Odczynniki typu HX dodaje się w następujący sposób:

b) reakcje utleniania wiązania C-H grupy aldehydowej, w wyniku których powstają kwasy karboksylowe:

I. Reakcje addycji

1. Uwodornienie (powstają alkohole pierwszorzędowe

2. Dodatek alkoholi (powstają półacetale i acetale)

W nadmiarze alkoholu w obecności HCl półacetale przekształcają się w acetale:

II. Reakcje utleniania

1. Reakcja „srebrnego lustra”.

Uproszczony:

Reakcja ta jest reakcją jakościową na grupę aldehydową (na ściankach naczynia reakcyjnego tworzy się lustrzana powłoka metalicznego srebra).

2. Reakcja z wodorotlenkiem miedzi(II).

Reakcja ta jest również reakcją jakościową na grupę aldehydową y (wytrąca się czerwony osad Cu2O).

Formaldehyd jest utleniany za pomocą różnych utleniaczy zawierających O, najpierw do kwasu mrówkowego, a następnie do H 2 CO 3 (CO 2 + H 2 O):

III. Reakcje di-, tri- i polimeryzacji

1. Kondensacja aldolowa

2. Trimeryzacja aldehydu octowego

3. Polimeryzacja formaldehydu

Podczas długotrwałego przechowywania formaldehydu (40% wodny roztwór formaldehydu) zachodzi w nim polimeryzacja z utworzeniem białego osadu paraformy:

IV. Reakcja polikondensacji formaldehydu z fenolem