اتانول با هیدروکسید مس 2 وقتی گرم می شود. الکل بدون هیدروژن: الکل فاقد هیدروژن. اکسیداسیون آلدئیدها با پرمنگنات پتاسیم

آلدهیدها مواد آلی هستند که متعلق به ترکیبات کربونیل حاوی گروه عاملی -SON هستند که به آن گروه کربونیل می گویند.

بسته به ماهیت اسکلت هیدروکربنی، مولکول های آلدئید اشباع، غیر اشباع و معطر هستند. مولکول های آنها ممکن است شامل اتم های هالوژن یا گروه های عاملی اضافی نیز باشد. فرمول کلیآلدئیدهای اشباع شکل C n H 2 n O دارند. مطابق با نامگذاری IUPAC، نام آنها با پسوند -al ختم می شود.

اکسیداسیون آلدئیدها در صنعت مهم است زیرا آنها به راحتی به اسیدهای کربوکسیلیک تبدیل می شوند. در این مورد، هیدروکسید مس، اکسید نقره یا حتی اکسیژن هوا می توانند به عنوان عوامل اکسید کننده عمل کنند.

ساختار گروه کربونیل

ساختار الکترونیکی پیوند دوگانه در گروه C=O با تشکیل یک پیوند σ و دیگر پیوند π مشخص می شود. اتم C در حالت هیبریداسیون sp 2 است، مولکول دارای ساختاری مسطح با زوایای پیوند بین پیوندها در حدود 120 0 است. تفاوت بین پیوند دوگانه در این گروه عاملی این است که بین یک اتم کربن و یک اتم اکسیژن بسیار الکترونگاتیو قرار دارد. در نتیجه، الکترون ها به اتم O جذب می شوند، به این معنی که این پیوند بسیار قطبی شده است.

محتوای چنین پیوند دوگانه قطبی شده در گروه آلدهید را می توان نام برد دلیل اصلیواکنش پذیری بالای آلدئیدها برای آلدئیدها، معمول ترین واکنش ها افزودن اتم ها یا گروه های آنها به پیوند C=O است. و ساده ترین واکنش هایی که رخ می دهد، افزودن هسته دوست است. همچنین برای آلدئیدها واکنش‌هایی هستند که شامل اتم‌های H از گروه عاملی آلدئیدها می‌شوند. با توجه به اثر الکترون‌کشی گروه C=O، قطبیت پیوند افزایش می‌یابد. این به نوبه خود دلیل اکسیداسیون نسبتاً آسان آلدئیدها است.

نمایندگان فردی آلدئیدها

فرمالدئید (فرمالدئید یا متانال) CH 2 O یک ماده گازی با بوی بسیار تند است که معمولاً با عبور مخلوطی از بخار متانول با هوا از یک توری مسی یا نقره ای داغ به دست می آید. محلول آبی 40 درصد آن فرمالین نام دارد. فرمالدئید به آسانی واکنش می دهد، که بسیاری از آنها اساس سنتز صنعتی تعدادی از مواد مهم را تشکیل می دهند. همچنین برای تولید پنتا اریتریتول، بسیاری از مواد دارویی، رنگ های مختلف، برای دباغی چرم و به عنوان ضد عفونی کننده و خوشبو کننده استفاده می شود. فرمالدئید کاملاً سمی است؛ حداکثر غلظت مجاز آن در هوا 0.001 میلی گرم در لیتر است.

استالدئید (استالدئید، اتانال) CH 3 COH مایعی بی رنگ با بوی خفه کننده است که وقتی با آب رقیق شود رایحه ای میوه ای پیدا می کند. استالدئید تمام خواص اساسی آلدهیدها را دارد. اکسیداسیون استالدئید حجم زیادی تولید می کند استیک اسیدو انیدرید استیک، انواع داروها.

آکرولئین (پروپنال) CH 2 = CH-SON، ساده ترین آلدئید غیراشباع یک مایع بی رنگ و بسیار فرار است. بخارات آن به شدت غشاهای مخاطی چشم و قسمت فوقانی آن را تحریک می کند دستگاه تنفسی. بسیار سمی است، حداکثر غلظت مجاز برای محتوای آن در هوا 0.7 میلی گرم بر متر مکعب است. پروپنال یک محصول میانی در سنتز برخی از پلیمرها است داروها.

بنزآلدئید (بنزوآلدئید) C 6 H 5 COH یک مایع بی رنگ با رایحه ای است که در هنگام ذخیره سازی به رنگ زرد در می آید. موجود در روغن ضروریگیاهان (نرولی، پاتچولی)، و به شکل گلوکوزید - در هسته بادام تلخ، گیلاس، زردآلو و دانه هلو. به عنوان یک ماده معطر، در عطرسازی، به عنوان جزئی از اسانس های غذایی و به عنوان ماده خام برای سنتز سایر مواد معطر (سینامالدئید، یاسمین آلدئید) استفاده می شود.

واکنش آینه نقره ای

اکسیداسیون آلدئیدها توسط اکسید نقره نشانگرترین واکنش کیفی به شکل مربوط به گروه عاملی است. این واکنش به دلیل پوشش نازک نقره ای روی دیواره های لوله آزمایش که در طی این واکنش تشکیل می شود، نام خود را به خود اختصاص داد.

ماهیت آن در برهمکنش آلدهید R-СОН با محلول آمونیاک اکسید نقره (I) است که یک ترکیب پیچیده OH محلول است و معرف Tollens نامیده می شود. واکنش در دمای نزدیک به نقطه جوش آب (80-100 درجه سانتیگراد) انجام می شود. در این حالت، آلدئیدها به اسیدهای کربوکسیلیک مربوطه اکسید می شوند و عامل اکسید کننده به نقره فلزی تبدیل می شود که رسوب می کند.

تهیه معرف

برای تعیین کیفی گروه -SON در آلدئیدها، ابتدا یک ترکیب کمپلکس نقره تهیه می شود. برای انجام این کار، کمی محلول آمونیاک (هیدروکسید آمونیوم) در آب در یک لوله آزمایش بریزید و سپس مقدار کمی نیترات نقره. در این حالت، رسوب اکسید نقره حاصل بلافاصله ناپدید می شود:

2AgNO 3 + 2NH 3 + H 2 O -> Ag 2 O↓ + 2NH 4 NO 3

Ag 2 O + 4NΗ 3 + Η 2 O -> 2OΗ

نتایج قابل اطمینان تری با معرف Tollens تهیه شده با افزودن قلیایی به دست می آید. برای انجام این کار، 1 گرم AgNO 3 در 10 گرم آب مقطر حل می شود و به مقدار مساوی هیدروکسید سدیم غلیظ اضافه می شود. در نتیجه رسوب Ag 2 O تشکیل می شود که با افزودن محلول غلیظ هیدروکسید آمونیوم ناپدید می شود. فقط باید از معرف تازه آماده شده برای واکنش استفاده شود.

مکانیسم واکنش

واکنش یک آینه نقره ای با معادله زیر مطابقت دارد:

2OΗ + HCOΗ -> 2Ag↓ + ΗCOONΗ 4 + 3NΗ 3 + H 2 O

شایان ذکر است که برای آلدئیدها این برهمکنش به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. مکانیسم این واکنش ناشناخته است، اما یک نسخه رادیکال یا یونی اکسیداسیون فرض شده است. با دی آمین هیدروکسید نقره، افزودن به احتمال زیاد باعث تشکیل نمک دیول نقره می شود که سپس نقره از آن جدا می شود تا یک اسید کربوکسیلیک تشکیل شود.

برای یک آزمایش موفق، تمیزی ظروف مورد استفاده بسیار مهم است. این به این دلیل است که ذرات نقره کلوئیدی تشکیل شده در طول آزمایش باید به سطح شیشه بچسبند. ایجاد یک سطح آینه در صورت وجود کوچکترین آلاینده، به صورت رسوب پوسته پوسته خاکستری می ریزد.

برای تمیز کردن ظرف باید از محلول های قلیایی استفاده شود. بنابراین، برای این اهداف، می توانید محلول NaOH را مصرف کنید، که باید با حجم زیادی از آب مقطر شسته شود. روی سطح لیوان نباید چربی یا ذرات مکانیکی وجود داشته باشد.

اکسیداسیون با هیدروکسید مس

واکنش اکسیداسیون آلدئیدها با هیدروکسید مس (II) نیز در تعیین نوع گروه عاملی کاملاً دیدنی و مؤثر است. در دمای مربوط به جوشاندن مخلوط واکنش ادامه می یابد. در این مورد، آلدئیدها مس دو ظرفیتی را در معرف Fehling (محلول آمونیاک تازه تهیه شده Cu(OH) 2) به مس تک ظرفیتی کاهش می دهند. آنها خود به دلیل ورود یک اتم اکسیژن به پیوند C-H اکسید می شوند (وضعیت اکسیداسیون C از 1+ به +3 تغییر می کند).

پیشرفت واکنش را می توان به صورت بصری با تغییر رنگ مخلوط محلول کنترل کرد. رسوب مایل به آبی هیدروکسید مس به تدریج زرد می شود که مربوط به هیدروکسید مس و ظاهر بیشتر یک رسوب قرمز روشن Cu 2 O است.

این فرآیند با معادله واکنش مطابقت دارد:

R-SON + Cu 2 + + NaOH + H 2 O -> R-COONa + Cu 2 O + 4H +

اقدام توسط معرف جونز

شایان ذکر است که این معرف بهترین عملکرد را روی آلدئیدها دارد. در این حالت، اکسیداسیون نیازی به حرارت ندارد و در دمای 0-20 درجه سانتیگراد برای مدت زمان نسبتاً کوتاهی انجام می شود و بازده محصولات بیش از 80٪ است. عیب اصلی معرف جونز عدم گزینش پذیری بالا برای سایر گروه های عاملی است و علاوه بر این، محیط اسیدی گاهی اوقات منجر به ایزومریزاسیون یا تخریب می شود.

معرف جونز محلولی از اکسید کروم (VI) در استون رقیق است. همچنین می توان آن را از دی کرومات سدیم به دست آورد. هنگامی که آلدهیدها اکسید می شوند، اسیدهای کربوکسیلیک تحت تأثیر این معرف تشکیل می شوند.

اکسیداسیون صنعتی با اکسیژن

اکسیداسیون استالدئید در صنعت با قرار گرفتن در معرض اکسیژن در حضور کاتالیزورها - یون های کبالت یا منگنز انجام می شود. ابتدا اسید پراستیک تشکیل می شود:

CH 3 -SON + O 2 -> CH 3 -COOON

به نوبه خود با مولکول دوم استالدئید تعامل می کند و از طریق یک ترکیب پراکسید، دو مولکول اسید استیک تولید می کند:

CH 3 -COOON + CH 3 -SON -> 2CH 3 -COOH

اکسیداسیون در دمای 60-70 درجه سانتیگراد و فشار 2·10 5 Pa انجام می شود.

تداخل با محلول ید

برای اکسید کردن گروه های آلدهیدی، گاهی از محلول ید در حضور قلیایی استفاده می شود. این معرف در فرآیند اکسیداسیون کربوهیدرات از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا بسیار انتخابی عمل می کند. بنابراین، تحت تأثیر آن، D-گلوکز به D-gluconic اسید تبدیل می شود.

ید در حضور قلیاها هیپویدید (یک عامل اکسید کننده بسیار قوی) را تشکیل می دهد: I 2 + 2NaOΗ -> NaIO + NaI + H 2 O.

تحت تأثیر هیپویدید، فرمالدئید به اسید متان تبدیل می شود: ΗСΟΗ + NaIO + NaOΗ -> ΗCOONa + NaI + H 2 O.

از اکسیداسیون آلدئیدها با ید در شیمی تجزیه برای تعیین مقدار کمی آنها در محلول ها استفاده می شود.

اکسیداسیون با دی اکسید سلنیوم

برخلاف معرف های قبلی، تحت تأثیر دی اکسید سلنیوم، آلدئیدها به ترکیبات دی کربونیل تبدیل می شوند و گلیوکسال از فرمالدئید تشکیل می شود. اگر گروه های متیلن یا متیل در کنار کربونیل قرار گیرند، می توانند به گروه های کربونیل تبدیل شوند. دی اکسان، اتانول یا زایلن معمولاً به عنوان حلال برای SeO2 استفاده می شود.

بر اساس یکی از روش ها، واکنش در یک فلاسک سه گردنی متصل به همزن، دماسنج و کندانسور رفلاکس انجام می شود. به ماده اولیه که به مقدار 0.25 مول گرفته شده است، محلولی از 0.25 مول دی اکسید سلنیوم در 180 میلی لیتر دی اکسان و همچنین 12 میلی لیتر H 2 O به صورت قطره ای اضافه می شود. درجه حرارت نباید از 20 درجه سانتیگراد تجاوز کند. در صورت لزوم، فلاسک را خنک کنید). پس از این، با هم زدن مداوم، محلول به مدت 6 ساعت جوشانده می شود. سپس محلول داغ فیلتر شده تا سلنیوم جدا شود و رسوب با دی اکسان شسته شود. پس از تقطیر در خلاء حلال، باقیمانده قطعه قطعه می شود. کسر اصلی در یک محدوده دمایی گسترده (20-30 درجه سانتیگراد) انتخاب شده و دوباره اصلاح می شود.

خوداکسیداسیون آلدئیدها

تحت تأثیر اکسیژن اتمسفر در دمای اتاق، اکسیداسیون آلدئیدها بسیار کند اتفاق می افتد. محصولات اصلی این واکنش ها کربوکسیلیک اسیدهای مربوطه هستند. مکانیسم اتوکسیداسیون مشابه اکسیداسیون صنعتی اتانال به اسید استیک است. یکی از محصولات میانی، پراسید است که با یک مولکول آلدئید دیگر واکنش می دهد.

با توجه به اینکه این نوع واکنش توسط نور، پراکسیدها و آثار فلزات سنگین تسریع می شود، می توان نتیجه گرفت که مکانیسم رادیکالی دارد. فرمالدئید در محلول های آبی به دلیل اینکه در آنها به شکل متیلن گلیکول هیدراته وجود دارد از نظر اکسید شدن در هوا بسیار بدتر از همتایان خود است.

اکسیداسیون آلدهیدها با پرمنگنات پتاسیم

این واکنش با موفقیت در بصری رخ می دهد، پیشرفت آن را می توان با از دست دادن شدت و تغییر رنگ کامل رنگ صورتی محلول پرمنگنات پتاسیم ارزیابی کرد. واکنش در دمای اتاق و فشار معمولی، بنابراین نیاز به شرایط خاصی ندارد. کافی است 2 میلی لیتر فرمالدئید و 1 میلی لیتر اسید سولفوریک را در لوله آزمایش بریزید.

5CH 3 -SON + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5CH 3 -COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

اگر همان واکنش در دماهای بالا انجام شود، متانال به راحتی به دی اکسید کربن اکسید می شود:

5CH 3 -SON + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5CO 2 + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O

تعریف

اتانال(استالدئید، استالدئید) مایعی متحرک، بی رنگ، تبخیر آسان با بوی مشخص است (ساختار مولکول در شکل 1 نشان داده شده است).

در آب، الکل و اتر بسیار محلول است.

برنج. 1. ساختار مولکول اتانال.

میز 1. مشخصات فیزیکیاتانال

دریافت اتانال

محبوب ترین روش برای تولید اتانال، اکسیداسیون اتانول است:

CH 3 -CH 2 -OH + [O] →CH 3 -C(O)H.

علاوه بر این، از واکنش های دیگر استفاده می شود:

• هیدرولیز 1،1-دی هالوآلکان ها

CH 3 -CHCl 2 + 2NaOH aq →CH 3 -C(O)-H + 2NaCl + H 2 O (t o).

• تجزیه در اثر حرارت نمکهای کلسیم (باریم) اسیدهای کربوکسیلیک:

H-C(O)-O-Ca-O-C(O)-CH 3 → CH 3 -C(O)-H + CaCO 3 (t o).

• هیدراتاسیون استیلن و همولوگ های آن (واکنش کوچروف)

• اکسیداسیون کاتالیزوری استیلن

2CH 2 = CH 2 + [O] → 2CH 3 -C(O)-H (kat = CuCl 2، PdCl 2).

خواص شیمیایی اتانال

واکنش های معمولی مشخصه اتانال واکنش های افزودن هسته دوست هستند. همه آنها عمدتاً با تقسیم پیش می روند:

1. پیوندهای p در گروه کربونیل

- هیدروژناسیون

CH 3 -C(O)-H + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH (kat = Ni).

- افزودن الکل ها

CH 3 -C(O)-H + C 2 H 5 OH↔ CH 3 -CH 2 -C(OH)H-O-C 2 H 5 (H +).

- افزودن اسید هیدروسیانیک

CH 3 -C(O)-H + H-C≡N→CH3 -C(CN)H-OH (OH -).

- افزودن هیدروسولفیت سدیم

CH 3 -C(O)-H + NaHSO3 →CH3 -C(OH)H-SO3 Na↓.

1. پیوندهای C-H در گروه کربونیل

- اکسیداسیون اکسید نقره با محلول آمونیاک (واکنش "آینه نقره") - واکنش کیفی

CH 3 -(O)H + 2OH → CH 3 -C(O)-ONH 4 + 2Ag↓ + 3NH 3 + H 2 O

یا ساده شده

CH 3 -(O)H + Ag 2 O → CH 3 -COOH + 2Ag↓ (NH 3 (aq)).

- اکسیداسیون با هیدروکسید مس (II).

CH 3 -(O)H + 2Cu(OH) 2 → CH 3 -COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O (OH - ، t o).

1. پیوندهای C α -H

- هالوژناسیون

CH 3 -(O)H + Cl 2 → CH 2 Cl-C(O) -H + HCl.

کاربرد اتانال

اتانال در درجه اول برای تولید اسید استیک و به عنوان ماده اولیه برای سنتز بسیاری از اسیدها استفاده می شود. ترکیبات آلی. علاوه بر این، از اتانال و مشتقات آن برای ساخت برخی داروها استفاده می شود.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش	مخلوط هم مولکولی استیلن و اتانال با 69.6 گرم Ag 2 O حل شده در آمونیاک به طور کامل واکنش می دهد. ترکیب مخلوط اولیه را تعیین کنید.
راه حل	اجازه دهید معادلات واکنش های مشخص شده در بیان مسئله را بنویسیم: HC≡CH + Ag 2 O → AgC≡Cag + H 2 O (1); H 3 C-C(O)H + Ag 2 O → CH 3 COOH + 2Ag (2). بیایید مقدار ماده اکسید نقره (I) را محاسبه کنیم: n(Ag 2 O) = m (Ag 2 O) / M (Ag 2 O); M(Ag 2 O) = 232 گرم بر مول؛ n (Ag 2 O) = 69.6 / 232 = 2.6 مول. با توجه به رابطه (2) مقدار ماده اتانال برابر با 0.15 مول خواهد بود. با توجه به شرایط مسئله، مخلوط هم مولکولی است، بنابراین استیلن نیز 0.15 مول خواهد بود. بیایید جرم مواد تشکیل دهنده مخلوط را پیدا کنیم: M(HC≡CH) = 26 گرم بر مول؛ M(H3C-C(O)H) = 44 گرم بر مول؛ m(HC≡CH) = 0.15×26 = 3.9 گرم؛ m(H 3 C-C(O)H) = 0.15×44 = 6.6 گرم.
پاسخ	جرم استیلن 3.9 گرم، اتانال 6.6 گرم است.

الکل بدون هیدروژن:

• الکل بدون هیدروژن:

• R–C–O–H R–C + H2

• الکل آلدهید

هنگام هیدروژن زدایی الکل ها:

• هنگام هیدروژن زدایی الکل ها:

• الف) CH3–OH H–C + H2

• متانال

• ب) CH3–CH2–OH CH3–C + H2

• اتانال

ن در باره-ن

• ن در باره-ن

• CH3–C–OH + [O] → CH3–C–OH →
• → CH3–C + H2O
• که در نمای کلی:O
• R–OH + [O] → R-C + H2O

• اکسیداسیون الکل بر روی کاتالیزور مسی:

• اتانول + CuO اتانال + Cu + H2O

• اکسیداسیون الکل با پرمنگنات پتاسیم:

• الکل + [O] → آلدهید + H2O

• در بدن ما، اکسیداسیون الکل در کبد اتفاق می افتد.

• CH3–CH–CH3 + [O] → CH3–C–CH3 + H2O

• پروپانول-2 پروپانون-2

• (استون)

• یاد آوردن:آلدئیدها و کتون ها حاوی گروه کربونیل بنابراین در گروه ترکیبات کربونیل ترکیب می شوند.

NSSON- متانال؛

• NSSON- متانال؛

• فرمالدئید؛

• فرمالدئید؛

• محلول آبی در آب - فرمالین.

• CH3SON- اتانال؛

• استالدئید؛

• استالدئید*

• *اتانال را می توان از استیلن به دست آورد

• (واکنش کوچروف): O

• HC≡CH + H2O CH3 – C

متانال

• اولین نماینده کلاس - متانال- در دمای اتاق یک گاز است (با بوی مشخص).

• نقطه جوش کم آلدئیدها (در مقایسه با الکل ها) با LACK توضیح داده می شود پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آلدئید.

• اکسیداسیون آلدئیدها با محلول آمونیاک اکسید نقره:

• فرمالدئید + Ag2O فرمیک + 2Ag↓

• (محلول آمونیاک)اسید

• استالدئید + Ag2O استیک + 2Ag↓

• (محلول آمونیاک)اسید

• این واکنش "آینه نقره ای" است

• برهمکنش با هیدروکسید مس (II) در

• گرمایش:

• متانال+ 2Cu(OH)2 متان+ Сu2O + 2H2O

• اسید

• اتانال+ 2Cu(OH)2 اتان+ Сu2O + 2H2O

• اسید

هیدروژناسیون آلدئیدها

• هیدروژناسیون آلدئیدها

• با تشکیل الکل ها:

• متانال + متانول H2

• اتانال + اتانول H2

فرمالدئید

• فرمالدئید

• استالدئید

• فرمالدئید در دود چوب یافت می شود. این یک اثر نگهدارنده (به دلیل تخریب باکتری ها) در هنگام سیگار کشیدن محصولات غذایی ایجاد می کند.

• اثر باکتری کشی فرمالدئید بر اساس برهمکنش آن با پروتئین است که باعث می شود پروتئین ها نتوانند عملکرد خود را انجام دهند. فرمالدئید می تواند در بدن ما از متانول تحت تأثیر آنزیم خاصی که در شیمی بینایی دخیل است تشکیل شود. بنابراین مصرف حتی 2 گرم متانول منجر به نابینایی می شود!

• استالدهید هنگام رسیدن میوه ها تشکیل می شود و به عطر آنها کمک می کند.

• آلدهیدها (برخلاف الکل ها) با ایزومریسم موقعیت گروه عاملی مشخص نمی شوند.

• در هنگام اکسیداسیونآلدهیدها اسیدهای کربوکسیلیک را تشکیل می دهند.

• در دوران نقاهتآلدهیدها الکل ها را تشکیل می دهند.