Формула альдегида в химии

Формула альдегида в химии Кислород

Альдегиды

1

H

ВодородВодород

1,008

1s1

2,2

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

ГелийГелий

4,0026

1s2

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

ЛитийЛитий

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

БериллийБериллий

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

БорБор

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

УглеродУглерод

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

АзотАзот

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

КислородКислород

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

ФторФтор

18,998

2s2 2p5

4,0

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

НеонНеон

20,180

2s2 2p6

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

НатрийНатрий

22,990

3s1

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

МагнийМагний

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

АлюминийАлюминий

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

КремнийКремний

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

ФосфорФосфор

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

СераСера

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

ХлорХлор

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

АргонАргон

39,948

3s2 3p6

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

КалийКалий

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

КальцийКальций

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

СкандийСкандий

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

ТитанТитан

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

ВанадийВанадий

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

ХромХром

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

МарганецМарганец

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

ЖелезоЖелезо

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

КобальтКобальт

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

НикельНикель

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

МедьМедь

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

ЦинкЦинк

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

ГаллийГаллий

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

ГерманийГерманий

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

МышьякМышьяк

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

СеленСелен

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

БромБром

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

КриптонКриптон

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

РубидийРубидий

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

СтронцийСтронций

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

ИттрийИттрий

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

ЦирконийЦирконий

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

НиобийНиобий

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

МолибденМолибден

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

ТехнецийТехнеций

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

РутенийРутений

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

РодийРодий

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

ПалладийПалладий

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

СереброСеребро

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

КадмийКадмий

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

ИндийИндий

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

ОловоОлово

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

СурьмаСурьма

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

ТеллурТеллур

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

ИодИод

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

КсенонКсенон

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

ЦезийЦезий

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

БарийБарий

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

ЛантанЛантан

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

ХольмийХольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

ГафнийГафний

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

ТанталТантал

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

ВольфрамВольфрам

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

РенийРений

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

ОсмийОсмий

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

ИрридийИрридий

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

ПлатинаПлатина

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

ЗолотоЗолото

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

РтутьРтуть

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

ТаллийТаллий

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

СвинецСвинец

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

ВисмутВисмут

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

ПолонийПолоний

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

АстатАстат

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

РадонРадон

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

ФранцийФранций

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

РадийРадий

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

АктинийАктиний

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

РезерфордийРезерфордий

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

ДубнийДубний

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

СиборгийСиборгий

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

БорийБорий

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

ХассийХассий

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

МейтнерийМейтнерий

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

ДармштадтийДармштадтий

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Полисахариды

Крахмал:

В процессе созревания фруктов содержание крахмала в нем, как правило, уменьшается; например, в неспелых бананах содержание крахмала — 18%, а в спелых — 2%, в неспелом яблоке — 4-5%, а в спелом -1%.

Крахмал [(С6Н10О5)n] и целлюлоза в растительном мире широко распространенные полисахариды. Молекулы крахмала, целлюлозы, а также полисахарида гликогена состоят из большого числа остатков глюкозы, соединенных между собой гликозидной связью.

Крахмал накапливается в картофеле Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиКислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиКислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерами

Получение: Крахмал получают в основном из картофеля, риса и кукурузы. С этой целью из размельченного продукта крахмал вымывается на сите водой. Из суспензии крахмала, прошедшей через сито в виде «картофельного молока», крахмал осаждают методом отстаивания, раствор фильтруют и оставшийся крахмал высушивают.

Строение: Крахмал — природный полимер состава (С6Н10О5)n, состоящий из остатков Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиКислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерами(а):(а)получение крахмала неразветвленного строения (амилозы)  поликонденсацией Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиглюкозы

Крахмал состоит из смеси двух полисахаридов — амилозы, неразветвленного строения (b), и амилопектина, разветвленного строения (c). В большинстве случаев крахмал содержит примерно 20-25% амилозы и 75-80% амилопектина. Молекулы амилозы скручены в форме спирали (b, d).

Из схемы а видно, что образование крахмала происходит с участием -ОН групп глюкозы, расположенных в положениях 1,4. Другими словами, В реакции поликонденсации Схемы макромолекул амилозы (b) участвуют гликозидные -ОН группы. По этой и амилопектина (с). причине в растворе в С6Н10О5 звеньях макромолекулы крахмала не могут образоваться альдегидные группы, и потому крахмал не восстанавливает оксид cepeбpa (I) и гидроксид меди (II).

Разветвление в амилопектине происходит за счет 1,6-гликозидных связей.

Физические свойства: Крахмал — белый порошок без вкуса, нерастворимый в холодной воде. В горячей воде набухает, образуя крахмальный клейстер.

Химические свойства: 1. Под действием ферментов или при нагревании с кислотами крахмал подвергается гидролизу. Конечный продукт гидролиза — глюкоза. В промышленности глюкозу получают этим путем:

В зависимости от условий гидролиз крахмала может протекать ступенчато, с образованием промежуточных продуктов:

2. Качественной реакцией па крахмал является образование синего окрашивания при действии на него йода (I2). В этом процессе молекулы йода проникают в пустоты, образованные молекулами амилозы при их скручивании в спираль (d).

За счет -ОН групп крахмал образует сложные эфиры, однако, ОНИ не имеют практического применения.    

Применение: Крахмал, как питательный продукт, удовлетворяет потребность человека в углеводах. В организме в результате гидролиза крахмала (точнее, продуктов его частичного гидролиза — декстринов) образуется глюкоза. Часть глюкозы усваивается организмом, а избыток ее превращается в гликоген (животный крахмал) и откладывается в печени как резервное вещество.

Из крахмала получают декстрины, патоку (смесь декстринов с глюкозой), используемые в производстве карамельных изделий, а также глюкозу и этанол. Он используется для приготовления клея, накрахмаливания белья, в бумажной и полиграфической промышленности. На его основе приготавливают антибиотики, витамины, присыпки, капсулы для лекарств и др.

Гликоген:

В отличие от крахмала — резервного полисахарида растений, гликоген (е) — резервное вещество для организма животных и человека. По составу он одинаков с крахмалом: (С6Н10O5)n. Однако макромолекулы гликогена имеют большую относительную молекулярную массу и более разветвленное строение.

В организме нормально развитого человека содержится около 350 г гликогена, равномерно распределённого в мышцах и печени. При возникновении потребности организма в глюкозе гликоген подвергается гидролизу, образуя глюкозу.

При термической обработке картофеля и хлеба химические превращения, происходящие с крахмалом, придают продуктам обработки больший вкус, а продукты превращения еще легче подвергаются гидролизу.

Целлюлоза:

Целлюлоза — наиболее распространенное в природе органическое вещество. В отличие от крахмала, целлюлоза в растениях встречается в виде волокон.

Целлюлоза [(С6Н10O5)n], по сравнению с крахмалом, более распространенный углевод. Она образует стенки всех растительных клеток; в древесине содержится около 50%, а в волокнах хлопка и фильтровальной бумаге -порядка 98% целлюлозы.

Получение: Целлюлозу выделяют из хлопка, древесины, тростника и др. Из древесины ее выделяют, в основном, сульфитным способом: измельченная древесина под давлением и в щелочной среде нагревается с раствором гидросульфита кальция Ca(HSO3)2.

Строение: Целлюлоза, как и крахмал, — природный полимер состава (С6Н10O5)n. Однако они имеют ряд различий. Так, средняя относительная молекулярная масса целлюлозы больше молекулярной массы крахмала и достигает значения в несколько миллионов.

Наконец, макромолекулы целлюлозы состоят не из остатков Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиКислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерами(b)образование целлюлозы поликонденсацией Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиглюкозыНеразветвлённое строение молекулы целлюлозы и ее образование из остатков Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерами

Учитывая наличие трех -ОН групп в каждой структурной единице С6Н10O5, формулу целлюлозы можно представить и в следующем виде:

Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиКислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиr(волокна льна) Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиr(волокна хлопка) Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиКислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиглюкозидазы. Поскольку этот фермент присутствует в пищеварительной системе только жвачных животных, то целлюлоза не переваривается в организме нежвачных животных и человека.

Организм человека переваривает из полисахаридов только крахмал и гликоген.

Физические свойства: Целлюлоза — белое твердое волокнистое вещество, не растворимое в воде и обычных растворителях (спирте, эфире, ацетоне). Нерастворимость целлюлозы и механическая прочность ее волокон обусловлены возникновением большого числа водородных связей между макромолекулами, имеющими неразветвлённое строение.

Однако, целлюлоза хорошо растворяется в растворе гидроксида меди (I) в аммиачной воде — реактиве Швейцера.

Химические свойства: При нагревании с разбавленными кислотами целлюлоза подвергается гидролизу, образуя глюкозу:

Гидролиз целлюлозы также протекает постадийно.

В присутствии концентрированной серной кислоты с концентрированной азотной кислотой образует сложные эфиры — моно-, ди- и тринитроцеллюлозу:

Тринитроцеллюлоза используется как мощное взрывчатое вещество и в изготовлении бездымного пороха. В технике продукт на основе тринитроцеллюлозы называют пироксилином, а на основе динитроцеллюлозы — коллоксилином. Из коллоксилина изготавливают коллодиум, применяемый в медицине, а из смеси коллоксилина с камфорой — целлулоид.

С уксусной кислотой или с уксусным ангидридом целлюлоза образует сложные эфиры — моно-, ди- и триацетилцеллюлозу. Они используются в производстве ацетатного шелка, негорючей фотопленки и органического стекла, пропускающего ультрафиолетовые лучи.

Из целлюлозы получают вискозный шелк и целлофан. Оба продукта по составу состоят из целлюлозы. Однако в отличие от обычной целлюлозы, в нитях вискозного шелка и в целлофане макромолекулы расположены в одном направлении. Это достигается в ходе ряда химических и физических превращений.

Поскольку в составе целлюлозы отсутствует альдегидная группа, то она, как и крахмал, не вступает в реакцию «серебряного зеркала». Целлюлоза хорошо горит:

При сильном нагревании в отсутствии воздуха целлюлоза разлагается -подвергается пиролизу. При пиролизе образуются древесный уголь, вода и органические вещества — метан, метанол, уксусная кислота, ацетон и др. В виде льна и хлопка целлюлоза используется в производстве тканей. Большое ее количество расходуется на производство бумаги и этилового спирта.

Выводы:

  1. Большинство углеводов — природные полимеры с общей формулой Cn(H2O)m.
  2. Углеводы подразделяются на моносахариды, дисахариды и полисахариды.
  3. Моносахариды — углеводы, не подвергающиеся гидролизу.
  4. Дисахариды — углеводы, при гидролизе которых из одной молекулы образуются две молекулы моносахаридов.
  5. Полисахариды — углеводы, при гидролизе которых из одной молекулы образуется много молекул моносахарида.
  6. Окончание «-оза» в названии вещества означает его принадлежность к углеводам.
  7. Фруктоза и галактоза — изомеры глюкозы.
  8. В растворе глюкоза существует в форме пятиатомного альдегидоспирта, а также в Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерами и Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамициклических формах.
  9. Явление превращения Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерами и Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиформ глюкозы друг в друга называется таутомерией, а Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерами и Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиформы — таутомерами.
  10. В кристаллическом состоянии глюкоза находится в циклической Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиформе.
  11. Под действием оксида серебра (I) или при слабом нагревании с гидроксидом меди (II) глюкоза окисляется в глюконовую кислоту.
  12. В щелочной среде глюкоза с гидроксидом меди (II) образует ярко-синий раствор сахарата меди (II).
  13. В зависимости от условий глюкоза подвергается брожению и превращается в этиловый спирт, масляную кислоту и молочную кислоту.
  14. Фруктоза — пятиатомный кетоноспирт; она не окисляется оксидом серебра (I) и гидроксидом меди (II).
  15. В молекуле сахарозы остатки Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиглюкозы и Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамифруктозы соединены между собой гликозидной связью.
  16. Сахароза не окисляется оксидом серебра (I) и гидроксидом меди (II).
  17. Мальтоза, лактоза, а также глюкоза, рибоза и дезоксирибоза относятся к восстанавливающим углеводам.
  18. Крахмал, целлюлоза и гликоген — полисахариды.
  19. Крахмал состоит из остатков Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиглюкозы, а целлюлоза — Кислородсодержащие органические соединения в химии - формулы и определения с примерамиглюкозы.
  20. Макромолекулы крахмала имеют как разветвленное, так и неразветвлённое строение.
  21. Макромолекулы крахмала неразветвлённого строения называются амилозой, а разветвленного строения — амилопектином.
  22. В горячей воде крахмал образует крахмальный клейстер.
  23. Под действием йода крахмал окрашивается в синий цвет.
  24. Целлюлоза — биополимер неразветвлённого строения.
  25. Целлюлоза хорошо растворяется в растворе гидроксида меди (II) в аммиачной воде.
  26. Сложные эфиры целлюлозы находят широкое применение.

Предельные альдегиды и кетоны

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Альдегидами и кетонами называют производные углеводородов, содер­жащие карбонильную группу С=О. В молекуле альдегидов по крайней мере одна валентность карбонильной группы затрачивается на соедине­ние с атомом водорода, а другая — с радикалом (предельного ряда в пре­дельных альдегидах и непредельного — в непредельных альдегидах). Об­щая формула альдегидов:

Формула альдегида в химии

причем R может быть равно Н.

В случае кетонов обе валентности карбонильной группы затрачиваются на соединение с радикалами. Общая формула кетонов:

Формула альдегида в химии

Изомерия. Номенклатура.

Общая формула предельных альдегидов и кетонов СnН2nO.

Изомерия альдегидов связана со строением радикалов. Так, например, известно четыре альдегида с формулой

Формула альдегида в химии (см. ниже).

Альдегиды называют или по кислотам, в которые они переходят при окислении (с тем же числом углеродных атомов), или по предельным угле­водородам с добавлением суффикса -аль (систематическая номенклатура).

Примеры:

Формула альдегида в химии муравьиный альдегид (формальдегид), метаналь (рис. 1а)
Формула альдегида в химии уксусный альдегид, этаналь (рис. 1б)
Формула альдегида в химии пропионовый альдегид, пропаналь
СН3—СН2—СН2—СНО
 
масляный альдегид, бутаналь
Формула альдегида в химии изомасляный альдегид, 2-метилпропаналь
СН3—СН2—СН2—СН2—СНО
 
валериановый альдегид, пентаналь
Формула альдегида в химии изовалернановый альдегид, 3-метилбутаналь
Формула альдегида в химии метилэтилуксусный альдегид, 2-метилбутаналь
Формула альдегида в химии триметилуксусный альдегид, 2,2-диметлпропаналь

Изомерия кетонов связана со строением радикалов и с положением карбонильной группы в углеродной цепи. Кетоны называют по наимено­ванию радикалов, связанных с карбонильной группой. По систематичес­кой номенклатуре к названию предельного углеводорода добавляется суф­фикс -он и указывается номер атома углерода, связанного с карбониль­ным кислородом:

Способы получения

Альдегиды и кетоны получают рядом общих методов.

1.Окислением или каталитическим дегидрированием первичных спир­тов получают альдегиды, вторичных — кетоны. Эти реакции уже приво­дились при рассмотрении химических свойств спиртов.

2.Альдегиды и кетоны удобно также получать пиролизом кислот и их смесей в виде паров над оксидами некоторых металлов (ThО2, МnО2, CaO, ZnO) при 400—450 °С:

R — СООН Н—СООН→R—СНО СО2 Н20

2R—СООН→R —СО —R C02 Н20

R—СООН R’ — СООН → R — СО—R’ С02 Н20

Во многих учебниках указывается, что альдегиды и кетоны могут быть получены пироли­зом Са- и Ва-солей карбоновых кислот. В действительности эта реакция дает очень низкие выходы. Однако некоторые метилкетоны все же могут быть получены пиролизом смесей ба­риевых или железных солей уксусной и какой-либо другой кислоты. Все эти реакции имеют радикальный механизм.

3.Гидролиз геминальных дигалогенопроизводных приводит к альдеги­дам, если оба галогена находятся у одного из крайних атомов углерода, и кетонам, если атомы галогена находятся у одного из средних атомов угле­рода. Эти реакции уже упоминались при изучении химических свойств дигалогенопроизводных углеводородов.

4.Гидратация ацетилена и его гомологов в условиях реакции Кучерова приводит соответственно к уксусному альдегиду или кетонам:

НС≡СН Н2O→ СН3—СНО

Формула альдегида в химии

5.Карбонильные соединения с высокими выходами (порядка 80%) образуются при окислении соответствующих спиртов смесями дпметилсульфоксида с уксусным ангидридом или безводной фосфорной кислотой.

RCH2OH (CH3)2SO→ RCH = О (CH3)2S

6.Превращение галогеналкилов в альдегиды с удлинением цепи на один атом углерода достигается обработкой их натрийтетракарбонилферратом в присутствии трифенилфосфина, а затем уксусной кислотой:

R — Hlg Na2Fe(CO)4Формула альдегида в химии RCOFe(CO3)P(C6H5)3 Формула альдегида в химии R–CH = О

Имеется несколько модификаций этого метода.

7.Кетоны с хорошими выходами получаются при взаимодействии хлорангидридов кис­лот с литийдиалкилкупратамн и кадмийалкилами:

R2CuLi R’COCI→R — СО — R’ LiCI R — Сu

Формула альдегида в химии

8.В технике альдегиды получают прямым присоединением СО и H2 к олефинам (оксосинтез) при 100—200 °С под давлением 10—20 МПа (100—200 атм) в присутствии кобальтового или никелевого катализато­ров (например, Со ThO2 MgO, нанесенные на кизельгур):

Формула альдегида в химии

Реакцию с этиленом и пропиленом проводят в газовой фазе, а с более сложными олефинамн (С4—С20) — в жидкой фазе. Как видно из приведенной схемы, при оксосинтезе полу­чаются альдегиды, содержащие на один атом углерода больше, чем исходные олефины. Этот синтез имеет важное значение для получения высших первичных спиртов (каталитическим восстановлением альдегидов). Механизм оксосинтеза можно представить следующим образом:

2Со 8СО→ Со2(СО)8

2(CO)8 H2 → 2НСо(СО)4

R —СН=СН2 НСо(СО)4→ R — СН2—СН2 — Со(СО)4

R — СН2—СН2—Со(СО)4 СО→ R—СН2—СН2—СО — Со(СО)4

R—СН2—СН2—СО—Со(СО)4 НСо(СО)4→R—СН2 —СН2—СНО Со(СО)8

Физические свойства

Муравьиный альдегид — газ с весьма резким запахом. Другие низшие альдегиды и кетоны — жидкости, легко растворимые в воде; низшие аль­дегиды обладают удушливым запахом, который при сильном разведении становится приятным (напоминает запах плодов). Кетоны пахнут доволь­но приятно.

При одном и том же составе, и строении углеродной цепи кетоны кипят при несколько более высоких температурах, чем альдегиды. Температуры кипения альдегидов и кетонов с нормальным строением цепи выше, чем у соединений изостроения. Например, валериановый альдегид кипит при 103,4 °С, а изовалериановый — при 92,5 °С. Альдегиды и кетоны кипят при температуре, значительно более низкой, чем спирты с тем же числом углеродных атомов, например у пропионового альдегида т. кип. 48,8 °С, у ацетона 65,1 °С, у н-пропилового спирта 97,8 °С. Это показывает, что альдегиды и кетоны в отличие от спиртов не являются сильно ассоцииро­ванными жидкостями. В то же время температуры кипения карбонильных соединений значительно выше температур кипения углеводородов с той же молекулярной массой, что связано с их высокой полярностью. Плот­ность альдегидов и кетонов ниже единицы.

В ИК-спектрах для СО-группы характерно интенсивное поглощение при 1720 см-1. В спектре ЯМР сигнал водорода альдегидной группы на­ходится в очень слабом поле.

Химические свойства

Альдегиды и кетоны отличаются большой реакционной способностью. Большинство их реакций обусловлено присутствием активной карбониль­ной группы. Двойная связь карбонильной группы сходна по физической природе с двойной связью между двумя углеродными атомами (σ-связь π-связь). Однако в то время как Ес=с<2Ес-с, энергия связи С=О (749,4 кДж/моль) больше, чем энергия двух простых С—О-связей (2х358 кДж/моль). С другой стороны, кислород является более электро­отрицательным элементом, чем углерод, и потому электронная плотность вблизи атома кислорода больше, чем вблизи атома уг­лерода. Дипольный момент карбонильной груп­пы — около 9•10-30 Кл/м (2,7 D). Благодаря такой поляризации углеродный атом карбонильной группы обладает электрофильными свойствами и способен реагировать с нуклеофильными реагентами. Соответ­ственно атом кислорода является нуклеофильным. В реакциях присоединения отрицательно поляризо­ванная часть присоединяющейся молекулы всегда на­правляется к углеродному атому карбонильной груп­пы, в то время как ее положительно поляризованная часть направляется к кислородному атому.

Реакция присоединения нуклеофильных реагентов по месту карбо­нильной связи — ступенчатый процесс. Схематически реакцию присо­единения, например гидросульфита натрия к уксусному альдегиду, можно изобразить следующим образом:

Формула альдегида в химии

Радикалы, способные увеличивать положительный заряд на атоме уг­лерода карбонильной группы, сильно повышают реакционную способ­ность альдегидов и кетонов; радикалы или атомы, уменьшающие положи­тельный заряд на этом углеродном атоме, оказывают противоположное действие.

Помимо реакций присоединения по карбонильной группе для альдеги­дов и кетонов характерны также реакции с участием соседних с карбо­нильной группой углеродных радикалов, обусловленные электроноакцеп­торным влиянием на них карбонильной группы. К ним относятся реакции окисления, галогенирования, конденсации.

А. Гидрирование. Присоединение водорода к альдегидам и кетонам происходит в присутствии катализаторов гидрирования (Ni, Со, Си, Pt, Pd и др.). При этом альдегиды переходят в первичные, а кетоны — во вто­ричные спирты. На этом основан один из методов получения спиртов.

В последнее время в качестве восстанавливающего агента часто применяют лнтийалюминийгидрид LiА1Н4. Реакция идет с переносом гидридного иона:

Формула альдегида в химии

Преимуществом восстановления с помощью LiAlН4 является то, что этот реагент не вос­станавливает двойные углерод-углеродные связи.

При восстановлении альдегидов или кетонов водородом в момент выде­ления (с помощью щелочных металлов или амальгамированного магния) образуются наряду с соответствующими спиртами также гликоли:

Формула альдегида в химии

пинакон

Соотношение между образующимися спиртом и гликолем зависит от природы карбонильного соединения и условий восстановления. При вос­становлении кетонов в продуктах реакции в апротонных растворителях преобладают пинаконы; в случае алифатических насыщенных альдегидов гликоли образуются в малых количествах.

Реакция протекает с промежу­точным образованием свободных радикалов:

Формула альдегида в химии

Формула альдегида в химии

Б. Реакции нуклеофильного присоединения.

1. Присоединение магнийгалогеналкилов подробно разобрано при описании методов получения спиртов.

2. Присоединение синильной кислоты приводит к образованию α-оксинитрилов, омылением которых получают α-гидроксикислоты:

Формула альдегида в химии

нитрил α-гидроксипропионовой кислоты

Эта реакция начинается нуклеофильной атакой углеродного атома ионом CN. Циани­стый водород присоединяется очень медленно. Добавление капли раствора цианистого калия значительно ускоряет реакцию, в то время как добавление минеральной кислоты уменьшает скорость реакции практически до нуля. Это показывает, что активным реагентом при обра­зовании циангидрина является ион CN:

Формула альдегида в химии

3.Присоединение гидросульфита натрия дает кристаллические веще­ства, обычно называемые гидросульфитными производными альдегидов или кетонов:

Формула альдегида в химииФормула альдегида в химии

При нагревании с раствором соды или минеральных кислот гидросуль­фитные производные разлагаются с выделением свободного альдегида или кетона, например:

Формула альдегида в химии Реакция с гидросульфитом натрия используется для качественного определения альдегидов и кетонов, а также для их выделения и очистки. Следует, однако, заметить, что в реакцию с гидросульфитом натрия в жир­ном ряду вступают только метилкетоны, имеющие группировку СН3-СО- .

4.Взаимодействие с аммиаком позволяет различать альдегиды и кетоны. Альдегиды выделяют воду, образуя альдимины:

Формула альдегида в химии

ацетальдимин, этанимин

которые легко полимеризуются (циклизуются в кристаллические тримеры — альдегидаммиаки:

Формула альдегида в химии

альдегидаммиак

При циклизации разрывается двойная связь C = N и три молекулы имина соединяются в шестичленный цикл с чередующимися атомами углерода и азота.

Кетоны с аммиаком подобных соединений не образуют. Они реагируют очень медленно и более сложно, например, так:

Формула альдегида в химии

5.С гидроксиламином альдегиды и кетоны, выделяя воду, образуют оксимы (альдоксимы и кетоксимы):

Формула альдегида в химии

ацетальдоксим

Формула альдегида в химии

ацетоноксим

Эти реакции применяют для количественного определения карбониль­ных соединений.

Механизм реакции (R=H или Alk):

Формула альдегида в химии

6.Особый интерес представляют реакции карбонильных соединений с гидразином и его замещенными. В зависимости от условий гидразин вступает в реакцию с альдегидами и кетонами в соотношении 1:1 или 1:2. В первом случае образуются гидразоны, а во втором — азины (альдазины и кетазины):

Формула альдегида в химии

гидразон

Формула альдегида в химии

альдазин

Формула альдегида в химиикетазин

Гидразоны кетонов и альдегидов при нагревании с твердым КОН выде­ляют азот и дают предельные углеводороды (реакция Кижнера):

Формула альдегида в химии

В настоящее время эту реакцию проводят нагреванием карбонильного соединения с гид­разином в высококипящих полярных растворителях (ди- и триэтиленгликоли) в присутствии щелочи. Реакция может быть проведена и при комнатной температуре при действии трет-бутилкалия в диметлисульфоксиде.

Альдегиды и кетоны с замещенными гидразинами — с фенилгидразином C6H5—NH—NH2 и семикарбазидом Формула альдегида в химии образуют соответственно фенилгидразоны и семикарбазоны. Это кристаллические вещества. Они служат для качественного и количественного определения карбонильных соединений, а также для их выделения и очистки.

Образование фенилгидразонов:

Формула альдегида в химии

Формула альдегида в химии

Семикарбазоны образуются по схеме:

Формула альдегида в химии

Реакции альдегидов и кетонов с производными гидразина по механизму аналогичны их реакциям с аммиаком и гидроксиламином. Например, для ацетальдегида и фенилгидразина:

Формула альдегида в химии

Для этих реакций характерен кислотный катализ.

7.Альдегиды и кетоны способны присоединять по карбонильной груп­пе воду с образованием гидратов — геминальных гликолей. Эти соедине­ния во многих случаях существуют только в растворах. Положение равно­весия зависит от строения карбонилсодержащего соединения:

Формула альдегида в химии

Так, формальдегид при 20 °С существует в водном растворе на 99,99% в форме гидрата, ацетальдегид— на 58%; в случае ацетона содержание гидрата незначительно, а хлораль и трихлорацетон образуют стойкие кри­сталлические гидраты.

Альдегиды с более высокой молекулярной массой образуют с водой устойчи­вые при низких температурах твердые полугидраты:

Формула альдегида в химии

8. При действии на альдегиды спиртов образуются полуацетали:

Формула альдегида в химии

В присутствии следов минеральной кислоты образуются ацетали:

Формула альдегида в химии

Формула альдегида в химии

Ацетали — жидкости с приятным эфирным запахом. При нагревании с разбавленными минеральными кислотами (но не щелочами) они подвер­гаются гидролизу с образованием спиртов и выделением альдегидов:

Формула альдегида в химии

Ацеталь, полученный из масляного альдегида и поливинилового спир­та, используется в качестве клея при изготовлении безосколочных стекол.

Ацетали кетонов получаются более сложно — действием на кетоны этиловых эфиров ортомуравьиной НС(ОС2Н5)з или ортокремниевой кис­лоты:

Формула альдегида в химии

9. При действии на альдегиды спиртов образуются полуацетали:

Альдегиды и кетоны при взаимодействии с PCI5 обменивают атом кислорода на два атома хлора, что используется для получения геминаль- ных дихлоралканов:

Формула альдегида в химии

Эта реакция в стадии, определяющей характер конечного продукта, также является реакцией нуклеофильного присоединения:

Формула альдегида в химии

В. Реакции окисления. Окисление альдегидов идет значительно лег­че, чем кетонов. Кроме того, окисление альдегидов приводит к образова­нию кислот без изменения углеродного скелета, в то время как кетоны окисляются с образованием двух более простых кислот или кислоты и кетона.

Альдегиды окисляются кислородом воздуха до карбоновых кислот. Промежуточными продуктами являются гидропероксиды:

Формула альдегида в химии

Аммиачный раствор гидроксида серебра [Ag(NH3)2]OH при легком на­гревании с альдегидами (но не с кетонами) окисляет их в кислоты с обра­зованием свободного металлического серебра. Если пробирка, в которой идет реакция, была предварительно обезжирена изнутри, то серебро ло­жится тонким слоем на ее внутренней поверхности — образуется сереб­ряное зеркало:

Формула альдегида в химии

Эта реакция, известная под названием реакции серебряного зеркала, служит для качественного определения альдегидов.

Для альдегидов характерна также реакция с так называемой фелинговой жидкостью. Последняя представляет собой водно-щелочной рас­твор комплексной соли, образовавшейся из гидроксида меди и натрийкалиевой соли винной кислоты. При нагревании альдегидов с фелинговой жидкостью медь (II) восстанавливается до меди (I), а альдегид окисляется до кислоты:

Формула альдегида в химии

Красная окись меди Cu2О почти количественно выпадает в осадок. Ре­акция эта с кетонами не идет.

Альдегиды могут быть окислены в карбоновые кислоты с помощью многих обычных окислителей, таких, как дихромат калия, перманганат ка­лия, по ионному механизму, причем первой стадией процесса обычно яв­ляется присоединение окислителя по СО-группе.

Окисление кетонов протекает с разрывом углеродной цепочки в разных направлениях в зависимости от строения кетонов.

По продуктам окисления можно судить о строении кетонов, а так как кетоны образуются при окислении вторичных спиртов, то, следовательно, и о строении этих спиртов.

Г. Реакции полимеризации. Эти реакции характерны только для аль­дегидов. При действии на альдегиды кислот происходит их тримеризация (частично и тетрамеризация):

Формула альдегида в химии

Механизм полимеризации может быть представлен в следующем виде:

Формула альдегида в химии

Д. Галогенирование. Альдегиды и кетоны реагируют с бромом и иодом с одинаковой скоростью независимо от концентрации галогена. Ре­акции ускоряются как кислотами, так и основаниями.

Подробное изучение этих реакций привело к выводу, что они идут с предварительным превращением карбонильного соединения в енол:

Формула альдегида в химии

Е. Реакции конденсации.

1. Альдегиды в слабоосновной среде (в при­сутствии ацетата, карбоната или сульфита калия) подвергаются альдольной конденсации (А.П. Бородин) с образованием альдегидосииртов (гидроксиальдегидов), сокращенно называемых альдолями. Альдоли об­разуются в результате присоединения альдегида к карбонильной группе другой молекулы альдегида с разрывом связи С—Н в α-положении к кар­бонилу, как это показано на примере уксусного альдегида:

Формула альдегида в химии

альдоль

В случае альдолизацин других альдегидов, например пропионового, в реакцию вступает только группа, находящаяся в a-положении к карбо­нилу, так как только водородные атомы этой группы в достаточной степе­ни активируются карбонильной группой:

Формула альдегида в химии3-гидрокси-2-метилпентаналь

Если рядом с карбонилом находится четвертичный атом углерода, альдолизация невозможна. Например, триметилуксусный альдегид (СНз)зС—СНО не дает альдоля.

Механизм реакции альдольной конденсации, катализируемой основа­ниями, следующий. Альдегид проявляет свойства СН-кислоты. Гидроксильный ион (катализатор) обратимо отрывает протон от а-углеродного атома:

Формула альдегида в химии

Альдоль при нагревании (без водоотнимающих веществ) отщепляет воду с образованием непредельного кротонового альдегида:

кротоновый альдегид, 2-бутеналь

Формула альдегида в химии

Поэтому переход от предельного альдегида к непредельному через аль­доль называется кротоновой конденсацией. Дегидратация происходит благодаря очень большой подвижности водородных атомов в α-положении по отношению к карбонильной группе (сверхсопряжение), причем разрывается, как и во многих других случаях, p-связь по отношению к карбонильной группе.

При действии на альдегиды, способные к альдольной конденсации, сильных оснований (щелочей) в результате глубокой альдольной (или кротоновой) поликонденсации происходит осмоление. Альдегиды, не спо­собные к альдольной конденсации, в этих условиях вступают в реакцию Канниццаро:

2(СН3)3С—СНО КОН→(СН3)3С—COOK (СН3)3С—СН2ОН.

Альдольная конденсация кетонов происходит в более жестких услови­ях — в присутствии оснований, например Ва(ОН)2. При этом образуются Р-кетоноспирты, легко теряющие молекулу воды:

Формула альдегида в химии

В еще более жестких условиях, например при нагревании с концентри­рованной серной кислотой, кетоны подвергаются межмолекулярной де­гидратации с образованием непредельных кетонов:

Формула альдегида в химииокись мезитила

Окись мезитила может реагировать с новой молекулой ацетона:

Формула альдегида в химии

форон

Возможна и конденсация между альдегидами и кетонами, например:

Формула альдегида в химии

3-пентен-2-он

Во всех этих реакциях вначале идет альдольная конденсация, а затем де­гидратация образовавшегося гидроксикетона.

2. Сложноэфирная конденсация альдегидов проходит при действии на них алкгоголятов алюминия в неводной среде (В.Е. Тищенко).

Формула альдегида в химии

уксусноэтиловый эфир

Ж.Декарбонилирование. Альдегиды при нагревании с трис(трифенилфосфин)родийхлоридом претерпевают декарбонилирование с образованием углеводородов:

R—СНО [(C6H5)3P]3PhCl→ R—Н [(C6H5)3P]3RhCOCl.

При изучении химических превращений альдегидов и кетонов необхо­димо обратить внимание на существенные различия между ними. Альде­гиды легко окисляются без изменения углеродной цепи (реакция серебря­ного зеркала), кетоны окисляются трудно с разрывом цепи. Альдегиды полимеризуются под влиянием кислот, образуют альдегидоаммиаки, со спиртами в присутствии кислот дают ацетали, вступают в сложноэфирную конденсацию, дают окрашивание с фуксинсернистой кислотой. Кетоны не способны к подобным превращениям.

Отдельные представители. Применение

Муравьиный альдегид (формальдегид) — бесцветный газ с резким специфическим запахом, т. кип. -21 °С. Он ядовит, действует раздражаю­ще на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Хорошо растворим в воде, 40% -ный водный раствор формальдегида называется формалином. В промышленности формальдегид получают двумя методами — непол­ным окислением метана и его некоторых гомологов и каталитическим окислением или дегидрированием метанола (при 650—700 °С над сереб­ряным катализатором):

СН3ОН→ Н2 Н2СО.

Благодаря отсутствию алкильного радикала формальдегиду присущи некоторые особые свойства.

1.В щелочной среде он претерпевает реакцию окисления — восста­новления (реакция Канниццаро):

Формула альдегида в химии

2.При легком нагревании формальдегида (формалина) с аммиаком получается гексаметилентетрамин (уротропин), синтезированный впер­вые А. М. Бутлеровым:

2С=О 4NH3 → 6H20 (CH2)6N4

Формула альдегида в химии

уротропин

Уротропин в больших количествах применяют в производстве фенолформальдегидных смол, взрывчатых веществ (гексогена, получаемого ни­трованием уротропина)

Формула альдегида в химии

гексаген

в медицине (в качестве мочегонного средства, как составная часть антигриппозного препарата кальцекса, при лечении почечных заболеваний и др.).

3.В щелочной среде, например в присутствии известкового молока, как это впервые было показано А. М. Бутлеровым, формальдегид подвер­гается альдолизации с образованием оксиальдегидов вплоть до гексоз и еще более сложных сахаров, например:

Формула альдегида в химиигексоза

В присутствии щелочей формальдегид может конденсироваться и с дру­гими альдегидами, образуя многоатомные спирты. Так, конденсацией формальдегида с уксусным альдегидом получают четырехатомный спирт — пентаэритрит С(СН2ОН)4

СН3СНО 3Н2СО → (НОСН2)3ССНО

(НОСН2)3ССНО Н2СО → (НОСН2)4С НСОО

Пентаэритрит используется для получения смол и весьма сильного взрывчатого вещества — тетранитропентаэритрита (ТЭН) C(CH2ОNО2)4.

4.Формальдегид способен к полимеризации с образованием циклических и линейных полимеров.

5.Формальдегид способен вступать в различные реакции конденсации с образованием синтетических смол, широко применяемых в промышленно­сти. Так, поликонденсацией формальдегида с фенолом получают фенолформальдегидные смолы, с мочевиной или меламином — карбамидные смолы.

6.Продуктом конденсации формальдегида с изобутиленом (в присут­ствии H2SO4) является 4,4-диметил-1,3-диоксан, который при нагрева­нии до 200—240 °С в присутствии катализаторов (SiO2 Н4Р2О7) разла­гается с образованием изопрена.

Формалин широко применяется в качестве дезинфицирующего веще­ства для дезинфекции зерно- и овощехранилищ, парников, теплиц, для протравливания семян и т. д.

Уксусный альдегид, ацетальдегид СН3СНО — жидкость с резким неприятным запахом. Т.кип. 21 °С. Пары ацетальдегида вызывают раздра­жение слизистых оболочек, удушье, головную боль. Ацетальдегид хорошо растворим в воде и во многих органических растворителях.

Промышленные методы получения ацетальдегида уже были рассмот­рены: гидратация ацетилена, дегидрирование этилового спирта, изомери­зация окиси этилена, каталитическое окисление воздухом предельных углеводородов.

В последнее время ацетальдегид получают окислением этилена кисло­родом воздуха в присутствии катализатора по схеме:

CH2=CH2 H2O PdCl2→CH3—СНО 2HCl Pd

Pd 2CuC12 → 2CuCl PdCl2

2CuCl 2HCI 1 /2O2→ 2CuCI2 H2O

2CH2 = CH2 O2 →2CH3CHO

Другие 1-алкены образуют в этой реакции метилкетоны.

Из ацетальдегида в промышленных масштабах получают уксусную кис­лоту, уксусный ангидрид, этиловый спирт, альдоль, бутиловый спирт, ацетали, этилацетат, пентаэритрит и ряд других веществ.

Подобно формальдегиду, он конденсируется с фенолом, аминами и дру­гими веществами, образуя синтетические смолы, которые используются в производстве различных полимерных материалов.

Под действием небольшого количества серной кислоты ацетальдегид полимеризуется в паральдегид (С2Н4О3)3 и метальдегид (С2Н4О3)4; количе­ства последнего возрастают с понижением температуры (до -10 °С):

Формула альдегида в химии

Паральдегид — жидкость с т. кип. 124,5 °С, метальдегид — кристал­лическое вещество. При нагревании со следами кислоты оба эти вещества деполимеризуются, образуя ацетальдегид. Из паральдегида и аммиака по­лучают 2-метил-5-винилпиридин, используемый при синтезе сополимеров — синтетических каучуков.

Трихлоруксусный альдегид, хлораль CCI3CHO, получают хлориро­ванием этилового спирта.

Хлораль — бесцветная жидкость с резким запахом; с водой образует кристаллический гидрат — хлоральгидрат. Устойчивость хлоральгидрата объясняется усилением электроноакцепторных свойств карбонильного углерода под влиянием сильного индукционного эффекта хлора:

Формула альдегида в химии

Обладает снотворным действием. Конденсацией хлораля с хлорбензо­лом получают в промышленных масштабах инсектициды.

При действии на хлораль щелочей образуется хлороформ:

Формула альдегида в химии

Ацетон СН3СОСН3— бесцветная жидкость с характерным запахом; Т.кип.=56,1 °С, Т.пл.=0,798. Хорошо растворим в воде и во многих органиче­ских растворителях.

Ацетон получают:

1) из изопропилового спирта — окислением или дегидрированием;

2) окислением изопропилбензола, получаемого алкилированием бен­зола, наряду с фенолом;

3) ацетон-бутанольным брожением углеводов.

Ацетон в качестве растворителя применяется в больших количе­ствах в лакокрасочной промышленности, в производствах ацетатного шелка, кинопленки, бездымного пороха (пироксилина), для растворения ацетилена (в баллонах) и т. д. Он служит исходным продуктом при произ­водстве небьющегося органического стекла, кетена и т. д.

§

Важнейшие свойства непредельных альдегидов рассмотрим на примере только акролеина и кротонового альдегида.

Акролеин. Существует несколько методов получения акролеина.

1. Альдольная конденсация формальдегида с уксусным альдегидом приводит к гидроксипропионовому альдегиду, который далее подвергается дегидратации:

СН2=O НСН2СНО → СН2ОН—СН2—СНО → Н2О СН2=СН—СНО.

2. Прямое каталитическое окисление пропилена

СН2=СНСН3 → СН2=СНСНО Н2O.

3. Дегидратация глицерина.

Акролеин — бесцветная жидкость с Т.кип. 52,5 °С, Т.пл. 0,841, очень острым запахом, раздражающим слизистые оболочки.

Акролеину присущи реакции, свойственные этиленовым углеводоро­дам и альдегидам. Взаимное влияние двойной этиленовой связи и карбо­нильной группы находит отражение в некоторых особенностях акролеина.

1. Порядок присоединения НВr не соответствует правилу Марковникова:

Формула альдегида в химии

β — бромпропионовый альдегид,

3-бромпропаналь

В случае акролеина, кротонового альдегида и других непредельных сое­динений с сопряженными двойной и карбонильной связями присоединение галогеноводородов происходит по концам сопряженной системы, причем положительно поляризованный водород направляется к отрицательно по­ляризованному кислороду, а отрицательно поляризованный галоген — к положительно поляризованному углероду карбонильного соединения.

Образующаяся енольная форма альдегида немедленно превращается в более устойчивую карбонильную форму.

Таким образом, хотя водород и не направляется к наиболее гидрогенизированному атому углерода, как этого требует правило Марковникова, тем не менее присоединение происходит в соответствии с электронной по­ляризацией реагирующих частиц, т.е. по существу в соответствии с той более общей закономерностью, которая проявляется и в реакциях присо­единения по правилу Марковникова галогеноводородов к несимметрич­ным олефинам.

2. Синильная кислота присоединяется к акролеину по карбонильной группе:

СН2=СН —СНО HCN → СН2=СН—CHOH—CN.

3. Гидросульфит натрия присоединяется не только по карбонильной группе, но и по этиленовой связи:

Формула альдегида в химии

При хранении акролеин очень легко полимеризуется. В присутствии незначительных количеств гидрохинона он более стоек.

Акролеин используется для получения пластмасс, отличающихся боль­шой твердостью. При конденсации акролеина с пентаэритритом получают полимеры, по внешнему виду похожие на обычное стекло.

Предложено использовать акролеин в качестве исходного вещества в синтезе глицерина, а также метионина.

Кротоновый альдегид СН3—СН=СН—СНО (2-бутеналь) — жид­кость с резким запахом; т. кип. 105 °С. Получается кротоновой конденса­цией ацетальдегида. Применяется для получения масляного альдегида, бутанола, масляной кислоты, а также малеинового ангидрида.

Метилвинилкетон, 3-бутен-2-он СН3—СО—СН=СН2 — про­стейший представитель ненасыщенных кетонов. Получается преимущест­венно двумя способами:

1) гидратацией винилацетилена:

Формула альдегида в химии

2) конденсацией формальдегида с ацетоном и последующей дегидрата­цией (при нагревании) образовавшегося кетоспирта:

Н2С=O НСН2-СО-СН3→ НОСН2-СН2-СО-СН3 → CH2=CH-CO-CH3 H2O

Метилвинилкетон — жидкость с т. кип. 81 °С. Проявляет свойства как кетона, так и этиленовых соединений. В отличие от акролеина метил­винилкетон присоединяет HCN не по карбонильной группе, а по двойной связи:

СН2=СН-СО-СН3 HCN → NC-CH2-CH2-CO-CH3

Метилвинилкетон легко полимеризуется в бесцветную стекловидную массу, применяемую в производстве изделий из полимерных материалов.

§

КЕТЕНЫ

Кетены — своеобразные соединения, напоминающие по строению не­предельные кетоны и аллены.

Кетен — первый представитель ряда кетенов. Это газ с резким запа­хом. Его в больших количествах получают пиролизом ацетона:

СН3—СО—СН3 → СН4 2=С=O.

Кетен не проявляет обычных свойств кетонов — не дает оксима, фе­нилгидразона, отличается большой склонностью к реакциям присоедине­ния (обычно по связи С=O). При хранении образует димер — дикетен. В промышленности из кетена получают уксусную кислоту, уксусный ангидрид, этилацетат, дикетен, ацетоуксусный эфир и другие соединения.

Диальдегиды и дикетоны — соединения, содержащие две карбониль­ные группы в молекуле. По взаимному положению этих групп различают α-, β-, γ- и т. д. диальдегиды и дикетоны. Приведем несколько примеров диальдегидов и дикетонов:

Глиоксаль получают осторожным окислением таких органических сое­динений, как спирт, уксусный альдегид, этиленгликоль и др., диоксидом селена или кислородом воздуха в присутствии катализатора:

Формула альдегида в химии

Это твердое вещество желтого цвета с т. пл. 15 °С и т. кип. 50,4 °С; в расплавленном состоянии очень быстро полимеризуется в твердый бес­цветный полимер (тример).

Глиоксаль обладает всеми свойствами альдегидов. В реакции может участвовать как одна, так и две карбонильные группы, например:

Формула альдегида в химии

При воздействии концентрированного раствора гидроксида калия глиоксаль превращается в оксиуксусную (гликолевую) кислоту (внутримолекулярное окисление – восстановление, реакция Канниццаро).

Формула альдегида в химии

Диацетил получают из метилэтилкетона обработкой азотистой кислотой или ее амиловым эфиром:

Формула альдегида в химии

Образующий нитрозокетон изомеризуется в монооксим дикетона:

Формула альдегида в химии

При кипячении последнего с разбавленной серной кислотой получается диацетил и гидроксиламин:

Формула альдегида в химии

Диацетил – желтая жидкость с острым запахом, температура кипения 880С. Пары диацетила имеют желтый цвет.

Диацетил обладает свойствами кетонов, причем в реакцию может вступать или одна, или обе карбонильные группы. Например, диацетил с гидроксиаминомможет образовать моно- или диоксим, последний называется диметилглиоксимом:

Формула альдегида в химии

Диметилглиоксим с солями никеля дает яркий красно-фиолетовый кристаллический осадок. Эта реакция, открытая Л.А.Чугаевым, служит для качественного и количественного определения никеля. Осадок – внутрикомплексная соль (клешневидное, хелатное соединение):

Формула альдегида в химии

Диацетил применяют для придания соответствующего запаха маргаринам или сырам.

Ацетилацетон – жидкость, обладающая приятным запахом, температура кипения 1370С. Получается конденсацией этилацетата с ацетоном в присутствии алкоголята натрия:

Формула альдегида в химии

Механизм этой реакции представляется в следующем виде. Анион этилата отщепляет протон от молекулы кетона (кетон является более кислым соединением, чем сложный эфир) с образованием реакционноспособного аниона, который, будучи нуклеофильным реагентом, присоединяется к электрофильному углерода эфира:

Формула альдегида в химии

Ацетилацетон, как и другие аналогичные β-дикетоны, реагирует с участием одной или двух карбонильных групп. Но для него характерны и свойства непредельного кетоспирта, что обусловлено способностью β-дикетонов к таутомерному превращению – самопроизвольной обратимой равновесной изомеризации – кето-енольной таутометрии:

Формула альдегида в химии

Дикетонная форма (15%) кето-енольная форма (85%)

В свободном виде ацетилацетон представляет собой равновесную смесь дикетона и непредельного кетоспирта с сильным преобладанием последнего. Большая устойчивость енольной формы обусловлена возможностью образования внутримолекулярной водородной связи.

В химические превращения ацетилацетона вступает и как дикетон и как непредельный спирт.

Так, например, при взаимодействии с избытком анилина ацетилацетон реагирует как дикетон: в реакцию вступают обе карбонильные группы:

Формула альдегида в химии

дианил ацетилацетона

С другой стороны, при взаимодействии с металлическим натрием ацетилацетон реагирует как непредельный спирт, образуя енолят. С раствором хлорида железа FеС13 он дает интенсивную окраску, специфическую для соединений, содержащих гидроксильную группу у атома углерода с двойной связью и т. п.

Натрийенолят ацетилацетона при взаимодействии с галогеналкилами превращается в алкилзамещенный ацетилацетон, т.е. наблюдается замещение не у атома кислорода, а у атома углерода:

Формула альдегида в химии

Это проявление двойственной реакционной способности — амбидентности — аниона алкоголята ацетилацетона:

Формула альдегида в химии

Другие металлы — железо, медь, алюминий, хром и т. д.— также образуют еноляты. Эти еноляты имеют строение вунтрикомплексных хелатных солей типа:

Формула альдегида в химии

Многие из них перегоняются или возгоняются без разложения, что было использовано для точного определения валентности некоторых металлов (например, алюминия и бериллия).

Ацетилацетон быстро гидролизуется теплыми едкими щелочами с образованием соли уксусной кислоты и ацетона:

СН3—СО—СН2—СО—CH3 NaOH → CH3COONa CH3—CO—CH3.

Процесс идет по следующей схеме:

Формула альдегида в химии

Список рекомендуемой литературы

1. Реутов О.А. и Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия. В 4-х частях. Ч. 1: Учебник – М.: МГУ, 1999. – 560 с.

2. Реутов О.А. и Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия. В 4-х частях. Ч. 2: Учебник – М.: МГУ, 1999. – 624 с.

3. Реутов О.А. и Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия. В 4-х частях. Ч. 2: Учебник – М.: БИНОМ, 2004. – 544 с.

4. Реутов О.А. и Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия. В 4-х частях. Ч. 2: Учебник – М.: БИНОМ, 2004. – 726 с.

5. Петров А.А. и др. Органическая химия. – СПб.: «Иван Федоров», 2002.- 624 с.

6. Руководство к лабораторным занятиям по органической химии: Под ред. Н.А. Тюкавкиной. –М.: Дрофа, 2002. – 384 с.

7. Курдюков А.М. Руководство к лабораторным занятиям по органической химии. Под ред. Проф. Рахимова А.И./ ВолгГТУ. — Волгоград, 2005. – 236 с.

8. Практикум по органической химии. Синтез и индентификация органических соединений/ Под ред. О.Ф. Гинзбурга и А.А. Петрова. – М.: Высшая школа, 1989. – 200 с.

9. Гитис С.С., Глаз А.И., Иванов А.В. Практикум по органической химии. – М.: Высш. шк., 1991. – 303 с.

10. Храмкина М.Н. Практикум по органическому синтезу. — Л.: Химия,1988. – 312 с.

11. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. Пер. с англ. Под ред. Я.М.Варшавского. – М.: Химия, 1973. – 319 с.

12. Альбицкая В.М., Серкова В.И. Задачи и упражнения по органической химии.- М.: Высшая школа, 1983.- 207 с.

13. Нейланд, О. Я. Органическая химия. — М.: Высш. шк., 1990. — 751 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
 
   
     
     
     
     
Список рекомендуемой литературы    
Приложения    

Формула альдегида в химии

Учебное издание

Сергей Владимирович Дьяконов

Владимир ВладимировичБурмистров

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий