Яка ізомерія не є характерною для альдегідів?

Для альдегідів та кетонів характерна структурна ізомерія.

Для карбонільних сполук можлива просторова ізомерія: оптична (якщо вуглеводневий радикал містить асиметричний вуглецевий атом, як, наприклад, у гліцериновому альдегіді CHO-C*H(OH)-CH₂OH) та цис-транс-ізомерія (наприклад, у кротоновому альдегіді CH₃-CH = CH-CHO).

Ізомерія альдегідів

1. Ізомерія вуглецевого скелета, починаючи з ₄

2. Міжкласова ізомерія

з кетонами, починаючи з₃

з циклічними оксидами (з₂)

з ненасиченими спиртами та простими ефірами (з₃)

Ізомерія кетонів

1. Ізомерія вуглецевого скелета (C C₅)

2. Ізомерія положення карбонільної групи (C C₅)

3. Міжкласова ізомерія (аналогічно альдегіду).

приклад – ізомери масляного альдегіду

Альдегіди в хімії - властивості, формула, отримання, номенклатура та визначення з прикладами

Карбонільні сполуки поділяються на дві великі групи. альдегіди і кетони. З будовою та властивостями альдегідів ви познайомитеся у цьому параграфі.

Альдегідами називають органічні сполуки, в яких карбонільна група

Для альдегідів група атомів є функціональною та називається альдегідний; скорочено вона записується -СНТ.

Найпростішим представником альдегідів є метаналь

(формальдегід, або мурашиний альдегід) .

Це єдиний альдегід, у молекулі якого карбонільна група з'єднана з двома атомами водню.

Залежно від будови вуглеводневого замісника розрізняють альдегіди:

Багато альдегідів та їх похідні зустрічаються в живій природі. Наприклад, у мигдалі виявлено бензальдегід та його похідні:

в кориці - З-фенілпропеналь (коричневий альдегід):

у стручках ванілі — пахуча речовина ванілін:

У цьому курсі хімії ви познайомитеся з аліфатичними альдегідами, похідними алканів (насичених вуглеводнів).

Загальна формула, що відображає хімічну будову насичених аліфатичних альдегідів, або , де — алкільна група.

Загальна формула насичених альдегідів

Загальна формула насичених альдегідів .

Загальна формула, що відбиває молекулярний склад насичених альдегідів, .

У таблиці 23 наведено назви, скорочені структурні формули та деякі фізичні властивості кількох представників насичених альдегідів.

Розглянемо електронну будову карбонільної групи (рис. 51).

У карбонільній групі зв'язок між атомами вуглецю та кисню подвійний. Атом вуглецю утворює три зв'язки, які розташовуються в одній площині під кутом 120° один до одного, зв'язок С - Про утворена при перекриванні 2р-орбіталей атомів вуглецю та кисню Подвійний зв'язок С = Про є поєднанням одного - і одного зв'язків. Через високу електронегативність атома кисню електронна щільність подвійного зв'язку зміщена у бік атома кисню (див. рис. 51). Атом кисню набуває часткового негативного заряду, а атом вуглецю — часткового позитивного заряду:

Зв'язок С = Про полярний.

Зв'язок С = Про коротше та її анергія більша, ніж зв'язку С = С.

Довжина зв'язку С = С - 0,134 нм, а С = 0 - 0,121 нм, енергія зв'язку С = С - 620 кДж/моль, а С = 0 - 710 кДж/моль.

Полярність зв'язку С = О позначається на фізичних та хімічних властивостях альдегідів, які є високореакційними речовинами.

Номенклатура альдегідів

За правилами номенклатури ІЮПАК назви альдегідів утворюються від назв відповідних алканів з додаванням суфіксу.альнаприклад НСНО - метаналь, СН₃СНТ - етаналь.

При назві альдегідів з розгалуженим вуглецевим ланцюгом нумерація головного ланцюга починається з атома вуглецю альдегідної групи.

Для альдегідів зберігаються і тривіальні назви, наприклад: НСНО - формальдегід, або мурашиний альдегід, СН₃СНТ - оцтовий альдегід, СН₃СН₂СНТ - пропіоновий альдегід і т.д. буд.

Ізомерія альдегідів

Ізомерія альдегідів обумовлена ​​ізомерією вуглецевого ланцюга.

Перші три члени гомологічного ряду альдегідів – метаналь, етаналь, пропаналь – ізомерів не мають.

Число ізомерів у альдегідів зі збільшенням числа вуглецевих атомів у молекулі сильно зростає. Наприклад, для альдегідів складу₅Н₁₀Про існує чотири ізомери альдегіду (без урахування стереоізомерів).

Склад С₆Н₁₂Про це відповідає сім ізомерних альдегідів (без урахування просторових ізомерів) і т.д. буд.

Фізичні властивості альдегідів

У звичайних умовах метаналь (формальдегід, або мурашиний альдегід) знаходиться в газоподібному стані, має неприємний різкий запах, отруйний. Інші альдегіди - рідини або тверді речовини. Нижчі альдегіди мають різкий неприємний запах, а вищі альдегіди мають квіткові запахи і широко застосовуються в парфумерії.

Є характерний запах у деяких ароматичних альдегідів і альдегідів ненасиченого ряду. Наприклад: фенілоцтовий альдегід С₆Н₅СН₂СНТ має запах гіацинтів і тому його називають гіацинтовим.

Ознайомитись із характерними запахами деяких альдегідів можна в домашніх умовах. При випіканні широко використовується ванілін, що виходить синтетично.Багатьом засобам для чищення, що використовуються в домашньому господарстві, запах лимона надає синтетичний альдегід будівлі
,
Температури кипіння альдегідів нижчі від відповідних спиртів. Це тим, що у альдегідах на відміну спиртів відсутні міжмолекулярні водневі зв'язку.

Найпростіші альдегіди легко розчиняються у воді. Наприклад, розчинність оцтового альдегіду у воді необмежена, формальдегіду – хороша (розчин альдегіду з масовою часткою 40 % називають формаліном), розчинність пропіонового альдегіду:

44 г на 100 см 3 (25 ° С).

Органічні сполуки, в яких карбонільна група пов'язана з одним атомом водню та одним вуглеводневим замісником, називають альдегідами.

Загальна формула насичених аліфатичних альдегідів .

Структурна ізомерія альдегідів зумовлена ​​ізомерією вуглецевого ланцюга.

Хімічні властивості альдегідів

Розглянемо найважливіші хімічні властивості насичених аліфатичних альдегідів.

Реакції приєднання

За місцем подвійного зв'язку С = О у альдегідів можуть проходити реакції приєднання.

Альдегіди здатні приєднувати водень зв'язку С = Про на нікелевому або платиновому каталізаторі з утворенням первинних спиртів:

Гідрування альдегідів відносять до реакції відновлення. У промисловості реакцію гідрування альдегідів використовують для одержання первинних спиртів.

Як ефективні відновники альдегідів використовується алюмогідрид літію. У цих реакціях він є джерелом гідридних аніонів:

Реакція окиснення

Альдегіди легко окислюються (значно легше, ніж спирти) у відповідні карбонові кислоти. Їх можна окислити навіть такими м'якими окислювачами, як оксид срібла(І) та гідроксид міді(ІІ).

Так, якщо до аміачного розчину оксиду срібла(І) прилити розчин оцтового альдегіду і суміш нагрітий то відбувається окислення альдегіду з утворенням оцтової кислоти. Внутрішня поверхня колби, в якій нагрівається суміш, при цьому покривається тонким шаром срібла (рис. 52).

Цю реакцію називають реакцією срібного дзеркала. Вона є однією з якісних реакцій для виявлення альдегідної групи:

Інша якісна реакція на альдегіди — реакція зі свіжоприготовленим гідроксидом міді(ІІ). При окисленні гідроксид міді(ІІ), що має світло-блакитний колір, відновлюється у гідроксид міді(І) жовтого кольору, який при нагріванні перетворюється на оксид міді(І) червоного кольору (рис. 53):

Окислити альдегіди у відповідні кислоти можна також такими окислювачами, як , , або киснем повітря в присутності каталізатора:

Висока реакційна здатність альдегідів обумовлена ​​будовою карбонільної групи.

Для альдегідів характерні реакції приєднання за місцем подвійного зв'язку С=О та окислення за місцем зв'язку С - Н в альдегідній групі.

Одержання альдегідів. Застосування альдегідів та їх похідних

Отримання:

Багато альдегідів та їх похідні використовуються в різних галузях виробництва органічних сполук.

Природними джерелами їхнього промислового отримання є вуглеводні крекінгу нафти, галогенпохідні, спирти.

Розглянемо лабораторні, та був промислові методи отримання альдегідів.

Лабораторні методи:

1.Окислення первинних спиртів оксидом металу (СuО) або підкисленим розчином біхромату калію:

2. Гідратація ацетилену в умовах реакції Кучерова в присутності солей двовалентної ртуті відбувається з утворенням ацетальдегіду:

Промислові методи:

1.Окислення алкенів у присутності солей паладію:

Цей метод є одним із сучасних промислових методів і відноситься до екологічно чистих.

2.Окислення спиртів. Спирти можуть бути перетворені на карбонільні сполуки в результаті окислювальних процесів. При окисленні первинних спиртів утворюються альдегіди:

Метаналь (формальдегід) у промисловості отримують окисленням метанолу киснем повітря в присутності каталізаторів (мідь або срібло):

Отримання альдегідів дегідрування спиртів широко використовується в сучасній промисловості. Сама назва класу органічних сполук «альдегіди» виникла саме завдяки цьому способу їх одержання (лат. alcohol dehydrogenates — дегідрований спирт).

При пропущенні пар спирту над каталізатором при високих температурах відбувається дегідрування первинних спиртів в альдегіди:

Застосування альдегідів та їх похідних:

Альдегіди знаходять застосування у різних галузях промисловості. Формальдегід використовується як вихідна сировина для отримання фенолформальдегідних пластмас, синтетичного каучуку та лікарських засобів.

А. М. Бутлерів н 1860 вперше синтезував з формальдегіду та аміаку органічну речовину гексаметилентетрамін, або уротропін, що використовується у медицині.

Ацетальдегід застосовують для оцтової кислоти і оцтового ангідриду, етилацетату, хлоралю.

Бензальдегід С₆Н₅СНТ у природі зустрічається у зв'язаному вигляді в листі лавровішань, кісточках персиків, абрикосів, слив, у гіркому мигдалі. Він використовується для отримання запашних та лікарських речовин, деяких барвників.

Пропеналь СН₂ = СН - СНТ застосовують для отримання пластмас, що відрізняються великою твердістю, гліцерину, акрилової кислоти, лікарських засобів.

На малюнку 54 показані сфери використання альдегідів.

Існують лабораторні та промислові способи отримання альдегідів. До основних промислових методів відносять: окислення алкенів, спиртів, дегідрування спиртів.

Альдегіди

Агьдегіди та карбонові кислоти відносяться до карбонільних сполук (рис. 56). Карбонільними називають речовини, до складу яких входить карбонільна (або оксо-) група До карбонільних сполук, крім альдегідів і карбонових кислот, відносять кетони.

У молекулах альдегідів карбонільна група пов'язана з одним атомом водню та одним вуглеводневим замісником (R), а в кетонах - з двома вуглеводневими замісниками ( ). У молекулах карбонових кислот карбонільна група входить до складу карбоксильної групи, що складається зі зв'язаних між собою карбонільної та гідроксильної груп.

Карбонільні сполуки у шкільному курсі хімії вивчаються на прикладі альдегідів та карбонових кислот. Розглядаються також будова та властивості складних ефірів – функціональних похідних карбонових кислот.

Будова: Альдегідами називають похідні вуглеводнів, у молекулах яких атом водню заміщений на групу

Карбонільну групу пов'язану з атомом водню називають альдегідною: для альдегідів вона є функціональною групою. Скорочено альдегідна група записується Загальна формула альдегідів де R - вуглеводневий замісник або атом водню.

У молекулі найпростішого альдегіду метаналю карбонільна група пов'язана з двома атомами водню. Шаростержнева і масштабна моделі молекули метаналю наведено малюнку 57.

Залежно від будови вуглеводневого заступника, пов'язаного з альдегідною групою, розрізняють насичені, ненасичені, ароматичні альдегіди та ін. У цьому курсі ви вивчатимете будову та властивості альдегідів — похідних насичених вуглеводнів (алканів).

- Загальна формула, що відображає молекулярний склад альдегідів. Розглянемо електронну будову карбонільної групи (рис. 58). У карбонільній групі між атомами вуглецю і кисню два хімічні зв'язки: і -зв'язок. Атом вуглецю карбонільної групи в альдегідах утворює три зв'язки, розташовані в одній площині під кутом приблизно 120° один до одного. Внаслідок більшої електронегативності атома кисню порівняно з вуглецевим атомом зв'язок сильно поляризований за рахунок усунення електронної щільності л-зв'язку до кисню. У цьому атомі кисню утворюється надлишок ( ), але в атомі вуглецю — недолік ( ) електронної щільності. Зв'язок полярний. Під впливом карбонільної групи відбувається зміщення електронної щільності сусідньої з карбонільним центром зв'язку

Номенклатура: За правилами номенклатури ІЮПАК назви насичених альдегідів утворюються з назв відповідних алканів з додаванням суфіксу -аль, наприклад НСНО - метаналь, - Етаналь. У таблиці 25 наведено назви гомологів насичених альдегідів нормальної будови за номенклатурою ІЮПАК та тривіальні.

При назві альдегідів з розгалуженим вуглеводневим ланцюгом нумерація атомів вуглецю головної ціни починається з атома вуглецю альдегідної групи. Назви заступників перераховуються в алфавітному порядку із зазначенням номера атома вуглецю, з яким вони пов'язані. Наприклад:

Для альдегідів зберігаються і тривіальні назви, наприклад: НСНО – формальдегід, або мурашиний альдегід, – оцтовий альдегід, – пропіоновий альдегід тощо.

Масштабна модель молекули оцтового альдегіду наведена малюнку 59.

Ізомерія: Структурна ізомерія альдегідів зумовлена ​​ізомерією вуглецевого скелета.

Перші три представники класу – метаналь, етаналь, пропаналь – ізомерів альдегідів не мають.

Число ізомерів у альдегідів зі збільшенням числа вуглецевих атомів у молекулі зростає.

Склад відповідає сім ізомерних альдегідів (без урахування стереоізомерів) і т. д.

Для альдегідів характерна й міжкласова ізомерія.

Наприклад, найпростіший кетон ацетон ізомерований пропаналю Молекулярна формула обох речовин

Ацетон - найважливіший у промисловому відношенні продукт, що отримується, як вам вже відомо, кумольним методом як супутній фенолу продукт.

Фізичні властивості: Метаналь (при в. у.) – безбарвний газ, альдегіди – рідини, а починаючи з альдегіду – тверді речовини. Нижчі альдегіди мають різкий запах, у альдегідів неприємний запах, вищі альдегіди мають квіткові запахи.

Є характерний запах також у деяких ароматичних альдегідів і альдегідів ненасиченого ряду.

Нижчі альдегіди добре розчиняються у воді. Наприклад, розчинність етаналю у воді необмежена, метаналю (формальдегіду) - хороша (розчин з масовою часткою альдегіду 40% називають формаліном). Зі збільшенням молярної маси альдегідів їх розчинність у питній воді зменшується.

Температури кипіння та плавлення альдегідів у міру збільшення молярної маси закономірно зростають (див. табл. 25), але при цьому вони нижчі, ніж у відповідних спиртів. Це пов'язано з тим, що в молекулах альдегідів карбонільна група не настільки полярна, щоб утворювати водневі зв'язки з іншими молекулами цієї сполуки, як це відбувається у спиртів.

Альдегіди - похідні вуглеводнів, у яких атом водню заміщений на групу СНТ.

Загальна формула альдегідів — похідних алканів.

Структурна ізомерія альдегідів зумовлена ​​ізомерією вуглецевого скелета.

Хімічні властивості альдегідів

Хімічні властивості альдегідів обумовлені наявністю у складі молекул карбонільної групи з полярним зв'язком. Альдегіди - хімічно активні сполуки, для яких характерні реакції приєднання зв'язку та окислення зв'язку в альдегідній групі. Метаналь є хімічно активним альдегідом.

Реакції приєднання: Альдегіди здатні приєднувати водень у зв'язку з нікелевим або платиновим каталізатором з утворенням первинних спиртів.

Наприклад, при пропусканні парів етаналю разом із воднем над нагрітим нікелевим каталізатором відбувається приєднання водню і утворюється спирт етанол:

Гідрування альдегідів належать до реакції відновлення.

У промисловості реакцію гідрування альдегідів використовують для одержання насичених первинних спиртів.

Як ефективні відновники альдегідів використовується також алюмогідрид літію. У цих реакціях він є джерелом гідридних аніонів:

Реакція окиснення: Альдегіди здатні як відновлюватися, а й окислятися значно легше, ніж спирти, у своїй утворюються відповідні карбонові кислоти. Альдегіди можна окислити навіть такими м'якими окислювачами, як оксид срібла(I) та гідроксид міді(II). Реакції окиснення альдегідів протікають при розщепленні зв'язку в альдегідній групі.

Так, якщо до аміачного розчину оксиду срібла (I) долити розчин оцтового альдегіду і суміш нагріти, відбувається окислення альдегіду з утворенням оцтової кислоти. Внутрішня поверхня пробірки, в якій нагрівається суміш, при цьому покривається тонким шаром срібла (рис. 60):

Це так звана реакція срібного дзеркала, яка може служити якісною реакцією на альдегіди.

Якщо до свіжоосадженого гідроксиду міді (II) долити розчин оцтового альдегіду і суміш нагріти, то відбувається окислення альдегіду до оцтової кислоти. При цьому гідроксид міді(II) світло-блакитного кольору відновлюється в гідроксид міді(I) жовтого кольору, який при нагріванні перетворюється на оксид міді(I) червоного кольору:

Ця реакція, як і реакція срібного дзеркала, використовується для якісного виявлення альдегідів.

Окислити альдегіди у відповідні кислоти можна також такими окислювачами, як киснем повітря в присутності каталізатора:

Висока реакційна здатність альдегідів обумовлена ​​будовою карбонільної групи.

Для альдегідів характерні реакції приєднання подвійного зв'язку і окислення зв'язку в альдегідній групі.

Отримання та застосування альдегідів

Отримання: Альдегіди отримують окисленням первинних насичених одноатомних спиртів. В лабораторії як окислювач використовують оксид міді(II) або пероксид водню, в загальному вигляді цей процес можна записати так:

У промислових умовах метаналь одержують окисленням метанолу киснем повітря в присутності мідного або срібного каталізатора:

Етаналь отримують аналогічним методом:

Оцтовий альдегід був виділений у лабораторії німецьким хіміком Ю.Лібіхом у 1835 р., а перший представник класу альдегідів – мурашиний альдегід – був отриманий у лабораторії також німецьким хіміком А. Гофманом 1868 р.

Одним із сучасних промислових методів отримання нижчих альдегідів є окислення алкенів киснем повітря у присутності хлоридів паладію та міді. Етаналь у промисловості отримують переважно цим методом:

У сучасній промисловості широко використовується такий спосіб одержання альдегідів, як каталітичне дегідрування первинних насичених спиртів. Так, наприклад, при пропусканні парів етанолу при високій температурі над поверхнею мідного каталізатора відбувається дегідрування етанолу та утворення етаналю:

Цей спосіб отримання альдегідів пояснює сама назва класу - спирт дегідрований (від лат. alcohol dehydrogenates).

Етаналь можна отримати гідратацією ацетилену в умовах реакції Кучерова у присутності солей двовалентної ртуті:

В реакції спочатку до ацетилену йде приєднання води по одному зв'язку, і утворюється вініловий ненасичений спирт, у якого гідроксильна група пов'язана з атомом вуглецю при подвійному зв'язку. Ненасичені спирти нестійкі та легко ізомеризуються. Тому вініловий спирт перетворюється на оцтовий альдегід.Ця реакція вперше було відкрито російським хіміком М. р. Кучеровим. Використовувані в реакції каталізатора солі ртуті небезпечні для здоров'я людини, тому цю реакцію для промислового отримання карбонільних сполук не використовують.

Застосування: Розглянемо галузі застосування важливих у промисловому відношенні альдегідів – метаналю та етаналю. Основна кількість одержуваного в промисловості метаналю (формальдегіду) витрачається на виробництво фенолфор-мальдегідних смол, з яких одержують фенолформальдегідні пластмаси (див. § 28). Поліформальдегід використовується для виготовлення плівок та волокон. Метаналь застосовують для виробництва деяких лікарських речовин, зокрема широко відомих ліків уротропін. Вперше уротропін з метаналю та аміаку у 1860 р. синтезував А. М. Бутлер.

Метаналь використовується зазвичай як водного розчину — формаліну. Формалін має сильні дезінфікуючі властивості. Його застосовують для дезінфекції та дублення шкір, зберігання анатомічних препаратів, у сільському господарстві – для протруювання насіння.

На малюнку 61 показані сфери застосування метаналю.

Етаналь (оцтовий альдегід) використовують у промислових масштабах для отримання оцтової кислоти та її похідних.

У деяких галузях виробництва знаходять застосування альдегіди, похідні ненасичених та ароматичних вуглеводнів. Наприклад, ненасичений альдегід пропеналь застосовують для одержання акрилової кислоти, гліцерину, деяких полімерів, лікарських речовин.

Ароматичний альдегід бензальдегід використовується для отримання запашних та лікарських речовин, деяких барвників.У природі бензальдегід зустрічається у зв'язаному вигляді в листі лавровішень, кісточках персиків, абрикосів, слив, у гіркому мигдалі.

До основних промислових способів одержання альдегідів відносять окислення алкенів та спиртів, дегідрування спиртів.

Метаналь та етаналь використовуються в багатьох галузях виробництва.

• Карбонові кислоти в хімії
• Складні ефіри у хімії
• Жири у хімії
• Вуглеводи в хімії
• Ненасичені вуглеводні
• Ароматичні вуглеводні
• Спирти в хімії
• Феноли у хімії

При копіюванні будь-яких матеріалів із сайту evkova.org обов'язкове активне посилання на сайт www.evkova.org

Сайт створений колективом викладачів на некомерційній основі для додаткової освіти молоді

Сайт пишеться, підтримується та керується колективом викладачів

Telegram та логотип telegram є товарними знаками корпорації Telegram FZ-LLC.

Cайт носить інформаційний характер і за жодних умов не є публічною офертою, яка визначається положеннями статті 437 Цивільного кодексу РФ. Ганна Євкова не надає жодних послуг.