Регистрация

Версия для слабовидящих
Проповедовать с амвона, увлекать с трибуны, учить с кафедры гораздо легче, чем воспитывать одного ребенка
Александр Иванович Герцен
Сертификат владельца сайта
Сертификат владельца сайта http://www.kuksova-irina.ru/
Школа "Карьера"
Высшая школа делового администрирования
Общероссийский рейтинг сайтов школьной тематики-2018
Проголосуй за наш сайт
Оцените мой сайт





Результаты
счетчик посещений
Банк Интернет-портфолио учителей
Мир олимпиад
ФГОС урок
Сейчас на сайте: 12
Периодическая таблица
Таблица растворимости
Праздники сегодня

Установите себе наш баннер

Показать код баннера

Свойства альдегидов. Получение и применение


Урок поможет вам получить представление о теме«Химические свойства альдегидов и кетонов». Благодаря особым химическим свойствам альдегидов и кетонов, химики очень широко применяют эти вещества в органическом синтезе. На этом уроке вы сможете подробнее изучить эти свойства и их проявление в химических реакциях этих веществ.

I. Получение альдегидов


1.  В промышленности

 

Этот способ более перспективен, чем гидратация алкинов, при которой используются токсичные ртутные катализаторы.

В промышлености альдегиды и кетоны получают дегидрированием спиртов, пропуская пары спирта над нагретым катализатором (Cu, соединения Ag, Cr или Zn).
Этот способ позволяет получать карбонильные соединения, в особенности альдегиды, без побочных продуктов окисления. 

2. В лаборатории 

1. Гидратация алкинов (раньше использовали в промышленности – способ дорогой) - присоединение:

Присоединение воды к ацетилену в присутствии солей ртути (II) приводит к образованию ацетальдегида:

Кетоны получают при гидратации других гомологов ряда алкинов: 

2. Окисление спиртов

Первичные спирты при окислении образуют альдегиды, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот.
Чтобы предотвратить превращение альдегида в кислоту, его отгоняют в ходе реакции (tкип  альдегида, не образующего межмолекулярные водородные связи, ниже tкип спирта и кислоты).
При окислении вторичных спиртов образуются кетоны.
II. Химические свойства альдегидов

Для карбонильных соединений характерны реакции различных типов:

  • присоединение по карбонильной группе;
  • полимеризация;
  • конденсация;
  • восстановление и окисление.

Большинство реакций альдегидов и кетонов протекает по механизму нуклеофильного присоединения (AN) по связи С=О.

Атомы уг­ле­ро­да и кис­ло­ро­да кар­бо­ниль­ной груп­пы свя­за­ны двой­ной свя­зью. Из этого сле­ду­ет, что для этих ве­ществ ха­рак­тер­ны ре­ак­ции при­со­еди­не­ния.

На атоме уг­ле­ро­да кар­бо­ниль­ной груп­пы име­ет­ся ча­стич­ный по­ло­жи­тель­ный заряд, зна­чит, ха­рак­тер­ны нук­лео­филь­ные ре­ак­ции.

Ти­пич­ные ре­ак­ции аль­де­ги­дов и ке­то­нов – нук­лео­филь­ное при­со­еди­не­ние.

Нук­лео­филь­ные ре­ак­циире­ак­ции, за­клю­ча­ю­щи­е­ся в атаке ре­а­ген­та, име­ю­ще­го из­бы­точ­ную элек­трон­ную плот­ность, на атом уг­ле­ро­да с ча­стич­ным по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом.

Нук­лео­фил (Nu) – ча­сти­ца с из­быт­ком элек­трон­ной плот­но­сти.

Нук­лео­фи­ла­ми могут быть: ча­сти­цы с от­ри­ца­тель­ным за­ря­дом (ани­о­ны F-, Cl-, Br-, I-,  OH-, CH3O-, HS-, NH2-, CH3COO-); мо­ле­ку­лы, со­дер­жа­щие атомы N, O, S, P c непо­де­лен­ной элек­трон­ной парой (H2O, NH3, H2S, PH3, CH3OH); мо­ле­ку­лы, со­дер­жа­щие крат­ные связи уг­ле­род-уг­ле­род (H2C=CH2, HC≡CH, бен­зол C6H6).

Реакционная способность в таких реакциях уменьшается от альдегидов к кетонам:

Это объясняется, главным образом, двумя факторами:

  • углеводородные радикалы у группы С=О увеличивают пространственные препятствия присоединению к карбонильному атому углерода новых атомов или атомных групп;
  • углеводородные радикалы за счет +I-эффекта уменьшают положительный заряд на карбонильном атоме углерода, что затрудняет присоединение нуклеофильного реагента.

I.Реакции присоединения

1. Присоединение водорода (восстановление):                       

R-CH=O + H2t,Ni → R-CH2-OH (первичный спирт)

2. Присоединение циановодородной кислоты (синильной)

Эта реакция используется для удлинения углеродной цепи, а также для получения α-гидроксикислот R-CH(COOH)OH по схеме:
R-CH(CN)OH + H2O -> R-CH(COOH)OH + NH3

CH3-CH=O + H-CN → CH3-CH(CN)-OH

CH3-CH(CN)-OH  циангидрин –яд! в ядрах косточек вишен, слив

3. Со спиртами– получают полуацетали и ацетали:

Полуацетали - соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами.
Взаимодействие полуацеталя с еще одной молекулой спирта (в присутствии кислоты) приводит к замещению полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR' и образованию ацеталя:

 

Ацетали - соединения, в которых атом углерода связан с двумя алкоксильными 

(-OR) группами.

4. Присоединение воды

5. Присоединениереактива Гриньяра  (используется для получения первичных спиртов, кроме метанола):

R-X(р-р  в диэтиловом эфире) +  Mg стружка → R-Mg-X (реактив Гриньяра) + Q

Здесь R – алкильный или арильный радикал; Х – это галоген.

HCH=O +  CH3-Mg-Cl → CH3-CH2-O-Mg-Cl   (присоединение)

CH3-CH2-O-Mg-Cl + H2O → CH3-CH2-OH + Mg(OH)Cl   (гидролиз)

Присоединение R-MgHal к формальдегиду приводит к образованию первичных спиртов:

Из альдегидов получаются вторичные спирты:

В реакции с кетонами образуются третичные спирты:

6.Взаимодействие с аммиаком

Oбразуются имины:

II. Реакции окисления

1. Реакция серебряного зеркала – качественная реакция на альдегидную группу:

Видео-опыт: “Реакция "серебряного зеркала"

Видео-опыт: “Качественная реакция на альдегиды с фуксинсернистой кислотой”

При ак­ку­рат­ном на­гре­ва­нии аль­де­ги­да в вод­но-ам­ми­ач­ном рас­тво­ре ок­си­да се­реб­ра стен­ки про­бир­ки по­кры­ва­ют­ся зер­каль­ным слоем вы­де­лив­ше­го­ся се­реб­ра:

RCH=O + Ag2O → RCOOH + 2Ag↓.

Более пра­виль­но пи­сать:

RCH=O + 2[Ag(NH3)2]OH → RCOONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O

                                                      (cоль аммония)

2. Окисление гидроксидом меди (II):   

Видео-опыт: “Качественная реакция на альдегиды с гидроксидом меди (II)”

Го­лу­бая сус­пен­зия гид­рок­си­да меди (II) при на­гре­ва­нии с аль­де­ги­дом при­об­ре­та­ет окрас­ку то­мат­но­го сока– об­ра­зу­ет­ся крас­ный оса­док ок­си­да меди (I).

RCH=O + 2Cu(OH)2 → RCOOН + Cu2O↓ + 2H2O.

Более пра­виль­но пи­сать:

RCH=O + 2Cu(OH)2 + NaOH → RCOONa + Cu2O↓ + 3H2O

 

При на­гре­ва­нии фор­маль­де­ги­да с гид­рок­си­дом меди вы­де­ля­ют­ся пу­зырь­ки газа:

CH2=О + 4Cu(OH)2 → CO2↑ + 2Cu2O + 4H2O

III. Реакции замещения

Взаимодействие с галогенами:

CH3-CH=O + Cl2 → ClCH2-CH=O + HCl

                                   здесь , ClCH2-CH=O - хлоруксусный альдегид

IV. Реакции полимеризации               

Полимеризация - частный случай реакций присоединения - характерна в основном для альдегидов. Например, при стоянии 40% водного раствора формальдегида (формалина), в виде белого осадка образуется полимер формальдегида с невысокой молекулярной массой - параформ.

nCH2=O t,kat → (-CH2-O-)n   полиформальдегид                                           

V. Реакции поликонденсации

Конденсацией называется реакция, приводящая к усложнению углеродного скелета и возникновению новой углеродной связи, причем из двух или более относительно простых молекул образуется новая, более сложная молекула. Обычно в результате реакции конденсации выделяется молекула воды или другого вещества.

Конденсация, приводящая к образованию высокомолекулярных соединений, называется реакцией поликонденсации.

n H-CH=O + (n+1) C6H5-OH  t,kat→ nH2O +  [-C6H3(OH)-CH2-C6H3(OH)-]n                                                                                        фенолформальдегидная смола 

III. Применение


Метаналь (муравьиный альдегид) CH2=O

 получение фенолформальдегидных смол;

получение мочевино-формальдегидных (карбамидных) смол;

полиоксиметиленовые полимеры;

синтез лекарственных средств (уротропин);

дезинфицирующее средство;

консервант биологических препаратов (благодаря способности свертывать белок).

 

Этаналь (уксусный альдегид, ацетальдегид) СН3СН=О

производство уксусной кислоты;

органический синтез.

IV. Тренажеры


Тренажер №1: “Получение альдегидов и кетонов”

Тренажер №2: “Химические свойства альдегидов”

Тестовые задания по теме "Альдегиды"

ЦОРы


Видео-опыт:“Реакция "серебряного зеркала"

Видео-опыт: “Качественная реакция на альдегиды с фуксинсернистой кислотой”

Видео-опыт: “Качественная реакция на альдегиды с гидроксидом меди (II)”


Документы (всего: 1)
Документы (всего: 1)