Aldeídos são substâncias orgânicas que pertencem a compostos carbonílicos contendo o grupo funcional -SON, que é denominado grupo carbonila.
Dependendo da natureza do esqueleto de hidrocarbonetos, as moléculas de aldeído são saturadas, insaturadas e aromáticas. As suas moléculas também podem incluir átomos de halogéneo ou grupos funcionais adicionais. Fórmula geral aldeídos saturados têm a forma C n H 2 n O. De acordo com a nomenclatura IUPAC, seus nomes terminam com o sufixo -al.
A oxidação dos aldeídos é importante na indústria porque eles são facilmente convertidos em ácidos carboxílicos. Nesse caso, hidróxido de cobre, óxido de prata ou mesmo oxigênio atmosférico podem servir como agentes oxidantes.
Estrutura do grupo carbonila
A estrutura eletrônica da ligação dupla no grupo C=O é caracterizada pela formação de uma ligação σ e outra ligação π. O átomo C está em estado de hibridização sp 2, a molécula tem uma estrutura plana com ângulos de ligação entre ligações de cerca de 120 0. A diferença entre a ligação dupla neste grupo funcional é que ela está localizada entre um átomo de carbono e um átomo de oxigênio muito eletronegativo. Como resultado, os elétrons são atraídos para o átomo de O, o que significa que essa ligação é altamente polarizada.
O conteúdo dessa ligação dupla polarizada no grupo aldeído pode ser chamado razão principal alta reatividade de aldeídos. Para aldeídos, as reações mais típicas são a adição de átomos ou seus grupos à ligação C=O. E as reações mais fáceis de ocorrer são a adição nucleofílica. Também típicas dos aldeídos são as reações envolvendo átomos de H do grupo funcional dos aldeídos. Devido ao efeito de retirada de elétrons do grupo C=O, a polaridade da ligação aumenta. Esta, por sua vez, é a razão da oxidação relativamente fácil dos aldeídos.
Representantes individuais de aldeídos
Formaldeído (formaldeído ou metanal) CH 2 O é uma substância gasosa de odor muito pungente, geralmente obtida pela passagem de uma mistura de vapor de metanol com ar por uma malha quente de cobre ou prata. Sua solução aquosa a 40% é chamada de formalina. O formaldeído reage prontamente, muitos dos quais constituem a base para a síntese industrial de uma série de substâncias importantes. Também é utilizado na produção de pentaeritritol, diversas substâncias medicinais, diversos corantes, para curtir couro e como desinfetante e desodorante. O formaldeído é bastante tóxico; sua concentração máxima permitida no ar é de 0,001 mg/l.
O acetaldeído (acetaldeído, etanal) CH 3 COH é um líquido incolor e de odor sufocante que, ao ser diluído em água, adquire um aroma frutado. O acetaldeído possui todas as propriedades básicas dos aldeídos. A oxidação do acetaldeído produz enormes volumes ácido acético e anidrido acético, uma variedade de produtos farmacêuticos.
Acroleína (propenal) CH 2 =CH-SON, o aldeído insaturado mais simples, é um líquido incolor e altamente volátil. Seus vapores irritam fortemente as membranas mucosas dos olhos e da parte superior trato respiratório. É muito tóxico, a concentração máxima permitida para o seu conteúdo no ar é de 0,7 mg/m 3. O propenal é um produto intermediário na síntese de alguns polímeros e é necessário na produção de determinados; medicação.
Benzaldeído (benzoaldeído) C 6 H 5 COH é um líquido incolor com aroma que fica amarelo durante o armazenamento. É rapidamente oxidado pelo ar em ácido benzóico. Contido em óleos essenciais plantas (néroli, patchouli) e na forma de glicosídeo - nos grãos de sementes de amêndoa amarga, cereja, damasco e pêssego. Como substância aromática, é utilizado em perfumaria, como componente de essências alimentares e como matéria-prima para a síntese de outras substâncias aromáticas (cinamaldeído, jasminaldeído).
Reação do espelho prateado
A oxidação de aldeídos pelo óxido de prata é a reação qualitativa mais indicativa à forma correspondente do grupo funcional. Essa reação recebeu esse nome devido à fina camada de prata nas paredes do tubo de ensaio que se forma durante essa reação.
Sua essência reside na interação do aldeído R-СОН com uma solução de amônia de óxido de prata (I), que é um composto complexo OH solúvel e é chamado de reagente de Tollens. A reação é realizada em temperaturas próximas ao ponto de ebulição da água (80-100 °C). Neste caso, os aldeídos são oxidados aos seus correspondentes ácidos carboxílicos, e o agente oxidante é reduzido a prata metálica, que precipita.
Preparação de reagentes
Para determinar qualitativamente o grupo -SON em aldeídos, primeiro é preparado um composto complexo de prata. Para fazer isso, coloque um pouco de solução de amônia (hidróxido de amônio) em água em um tubo de ensaio, seguido de uma pequena quantidade de nitrato de prata. Neste caso, o precipitado de óxido de prata resultante desaparece imediatamente:
2AgNO 3 + 2NH 3 + H 2 O -> Ag 2 O↓ + 2NH 4 NO 3
Ag 2 O + 4NΗ 3 + Η 2 O -> 2ОΗ
Resultados mais confiáveis são obtidos pelo reagente de Tollens preparado com adição de álcali. Para isso, 1 g de AgNO 3 é dissolvido em 10 g de água destilada e adiciona-se igual volume de hidróxido de sódio concentrado. Como resultado, forma-se um precipitado de Ag 2 O, que desaparece quando é adicionada uma solução concentrada de hidróxido de amônio. Somente reagente recém-preparado deve ser usado para a reação.
Mecanismo de reação
A reação de um espelho prateado corresponde à equação:
2OΗ + HCOΗ -> 2Ag↓ + ΗCOONΗ 4 + 3NΗ 3 + H 2 O
Vale a pena notar que para os aldeídos esta interação não foi suficientemente estudada. O mecanismo desta reação é desconhecido, mas assume-se uma versão radical ou iônica da oxidação. Com o hidróxido de prata diamina, a adição provavelmente ocorre para formar um sal diol de prata, do qual a prata é então clivada para formar um ácido carboxílico.
Para uma experiência bem-sucedida, a limpeza dos utensílios utilizados é extremamente importante. Isto se deve ao fato de que as partículas de prata coloidal formadas durante o experimento devem aderir à superfície do vidro, criando uma superfície espelhada. Na presença da menor contaminação, ele cairá na forma de um sedimento escamoso cinza.
Soluções alcalinas devem ser usadas para limpar o recipiente. Então, para isso, pode-se levar uma solução de NaOH, que precisa ser lavada com grande volume de água destilada. Não deve haver graxa ou partículas mecânicas na superfície do vidro.
Oxidação com hidróxido de cobre
A reação de oxidação de aldeídos com hidróxido de cobre (II) também é bastante espetacular e eficaz na determinação do tipo de grupo funcional. Prossegue a uma temperatura correspondente à ebulição da mistura reaccional. Neste caso, os aldeídos reduzem o cobre divalente no reagente de Fehling (solução de Cu (OH) 2 de amônia recém-preparada) em cobre monovalente. Eles próprios são oxidados devido à introdução de um átomo de oxigênio na ligação C-H (o estado de oxidação de C muda de +1 para +3).
O progresso da reação pode ser monitorado visualmente pela mudança na cor da mistura da solução. O precipitado azulado de hidróxido de cobre torna-se gradualmente amarelo, correspondendo ao hidróxido cuproso e ao aparecimento adicional de um precipitado vermelho brilhante de Cu 2 O.
Este processo corresponde à equação de reação:
R-SON + Cu 2+ + NaOH + H 2 O -> R-COONa + Cu 2 O + 4H +
Ação do reagente de Jones
Vale a pena notar que este reagente funciona melhor com aldeídos. Neste caso, a oxidação não requer aquecimento e é realizada a uma temperatura de 0-20 ° C durante um período de tempo bastante curto, e o rendimento dos produtos é superior a 80%. A principal desvantagem do reagente de Jones é a falta de alta seletividade para outros grupos funcionais e, além disso, o ambiente ácido às vezes leva à isomerização ou destruição.
O reagente de Jones é uma solução de óxido de cromo (VI) em acetona diluída. Também pode ser obtido a partir do dicromato de sódio. Quando os aldeídos são oxidados, ácidos carboxílicos são formados sob a influência deste reagente.
Oxidação Industrial com Oxigênio
A oxidação do acetaldeído na indústria é realizada pela exposição ao oxigênio na presença de catalisadores - íons de cobalto ou manganês. Primeiro, o ácido peracético é formado:
CH 3 -SON + O 2 -> CH 3 -COOON
Este, por sua vez, interage com a segunda molécula de acetaldeído e, através de um composto peróxido, produz duas moléculas de ácido acético:
CH 3 -COOON + CH 3 -SON -> 2CH 3 -COOH
A oxidação é realizada a uma temperatura de 60-70 °C e a uma pressão de 2·10 5 Pa.
Interação com solução de iodo
Para oxidar grupos aldeído, às vezes é usada uma solução de iodo na presença de álcali. Este reagente é de particular importância no processo de oxidação de carboidratos, pois atua de forma muito seletiva. Assim, sob sua influência, a D-glicose é convertida em ácido D-glucônico.
O iodo na presença de álcalis forma hipoiodeto (um agente oxidante muito forte): I 2 + 2NaOΗ -> NaIO + NaI + H 2 O.
Sob a influência do hipoiodeto, o formaldeído é convertido em ácido metano: ΗСОΗ + NaIO + NaOΗ -> ΗCOONa + NaI + H 2 O.
A oxidação de aldeídos com iodo é usada em química analítica para determinar seu conteúdo quantitativo em soluções.
Oxidação com dióxido de selênio
Ao contrário dos reagentes anteriores, sob a influência do dióxido de selênio, os aldeídos são convertidos em compostos dicarbonílicos e o glioxal é formado a partir do formaldeído. Se grupos metileno ou metila estiverem localizados próximos à carbonila, eles podem ser convertidos em grupos carbonila. Dioxano, etanol ou xileno são geralmente usados como solvente para SeO2.
De acordo com um dos métodos, a reação é realizada em um frasco de três bocas conectado a um agitador, termômetro e condensador de refluxo. À substância inicial, tomada na quantidade de 0,25 mol, adiciona-se gota a gota uma solução de 0,25 mol de dióxido de selênio em 180 ml de dioxano, bem como 12 ml de H 2 O. A temperatura não deve ultrapassar 20 ° C (. se necessário, resfrie o frasco). Depois disso, com agitação constante, a solução é fervida por 6 horas. A seguir, a solução quente é filtrada para separar o selênio e o precipitado é lavado com dioxano. Após destilação a vácuo do solvente, o resíduo é fracionado. A fração principal é selecionada em uma ampla faixa de temperatura (20-30 °C) e retificada novamente.
Autoxidação de aldeídos
Sob a influência do oxigênio atmosférico à temperatura ambiente, a oxidação dos aldeídos ocorre muito lentamente. Os principais produtos dessas reações são os ácidos carboxílicos correspondentes. O mecanismo de autooxidação é semelhante à oxidação industrial do etanal em ácido acético. Um dos produtos intermediários é um perácido, que reage com outra molécula de aldeído.
Pelo fato desse tipo de reação ser acelerada por luz, peróxidos e vestígios de metais pesados, pode-se concluir que possui um mecanismo radical. O formaldeído em soluções aquosas é muito pior do que seus equivalentes em ser oxidado pelo ar, devido ao fato de existir nelas na forma de metilenoglicol hidratado.
Oxidação de aldeídos com permanganato de potássio
Esta reação ocorre com mais sucesso em Visualmente, seu progresso pode ser avaliado pela perda de intensidade e descoloração completa da cor rosa da solução de permanganato de potássio. A reação ocorre à temperatura ambiente e pressão normal, portanto não requer condições especiais. Basta colocar 2 ml de formaldeído e 1 ml de ácido sulfúrico acidificado no tubo de ensaio. O tubo de ensaio com a solução deve ser agitado cuidadosamente para misturar os reagentes:
5CH 3 -SON + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5CH 3 -COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
Se a mesma reação for realizada em temperaturas elevadas, o metanal é facilmente oxidado em dióxido de carbono:
5CH 3 -SON + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5CO 2 + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O
DEFINIÇÃO
Etanol(acetaldeído, acetaldeído) é um líquido móvel, incolor, de fácil evaporação e com odor característico (a estrutura da molécula é mostrada na Fig. 1).
É altamente solúvel em água, álcool e éter.
Arroz. 1. A estrutura da molécula de etanal.
Tabela 1. Propriedades físicas etanol.
Obtenção de etanol
O método mais popular para a produção de etanal é a oxidação do etanol:
CH 3 -CH 2 -OH + [O] →CH 3 -C(O)H.
Além disso, outras reações são utilizadas:
- hidrólise de 1,1-dihaloalcanos
CH 3 -CHCl 2 + 2NaOH aq →CH 3 -C(O)-H + 2NaCl + H 2 O (t o).
- pirólise de sais de cálcio (bário) de ácidos carboxílicos:
H-C(O)-O-Ca-O-C(O)-CH 3 → CH 3 -C(O)-H + CaCO 3 (t o).
- hidratação do acetileno e seus homólogos (reação de Kucherov)
- oxidação catalítica de acetileno
2CH 2 =CH 2 + [O] → 2CH 3 -C(O)-H (kat = CuCl 2, PdCl 2).
Propriedades químicas do etanal
As reações típicas características do etanal são reações de adição nucleofílica. Todos eles procedem predominantemente com divisão:
- ligações p no grupo carbonila
- hidrogenação
CH 3 -C(O)-H + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH (kat = Ni).
- adição de álcoois
CH 3 -C(O)-H + C 2 H 5 OH↔ CH 3 -CH 2 -C(OH)H-O-C 2 H 5 (H +).
- adição de ácido cianídrico
CH 3 -C(O)-H + H-C≡N→CH 3 -C(CN)H-OH (OH -).
- adição de hidrossulfito de sódio
CH 3 -C(O)-H + NaHSO 3 →CH 3 -C(OH)H-SO 3 Na↓.
- Ligações CH no grupo carbonila
- oxidação do óxido de prata com uma solução de amônia (reação de "espelho de prata") - reação qualitativa
CH 3 -(O)H + 2OH → CH 3 -C(O)-ONH 4 + 2Ag↓ + 3NH 3 + H 2 O
ou simplificado
CH 3 -(O)H + Ag 2 O → CH 3 -COOH + 2Ag↓ (NH 3 (aq)).
— oxidação com hidróxido de cobre (II)
CH 3 -(O)H + 2Cu(OH) 2 → CH 3 -COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O (OH - , t o).
- Ligações Cα-H
- halogenação
CH 3 -(O)H + Cl 2 → CH 2 Cl-C(O)-H + HCl.
Aplicação de etanol
O etanal é utilizado principalmente para a produção de ácido acético e como matéria-prima para a síntese de muitos compostos orgânicos. Além disso, o etanal e seus derivados são usados na fabricação de alguns medicamentos.
Exemplos de resolução de problemas
EXEMPLO 1
| Exercício | Uma mistura equimolecular de acetileno e etanal reage completamente com 69,6 g de Ag 2 O dissolvido em amônia. Determine a composição da mistura inicial. |
| Solução | Vamos escrever as equações das reações especificadas na definição do problema: 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). Vamos calcular a quantidade de óxido de prata (I): n(Ag 2 O) = m(Ag 2 O) / M(Ag 2 O); M(Ag2O) = 232 g/mol; n(Ag2O) = 69,6/232 = 2,6 mol. De acordo com a equação (2), a quantidade de substância etanal será igual a 0,15 mol. Pelas condições do problema, a mistura é equimolecular, portanto o acetileno também será 0,15 mol. Vamos encontrar as massas das substâncias que compõem a mistura: M(HC≡CH) = 26 g/mol; M(H3C-C(O)H) = 44 g/mol; m(HC≡CH) = 0,15×26 = 3,9 g; m(H 3 C-C(O)H) = 0,15×44 = 6,6 g. |
| Responder | A massa do acetileno é 3,9 g, do etanal é 6,6 g. |
Álcool sem hidrogênio:
Álcool sem hidrogênio:
R–C–O–H R–C + H2
álcool aldeído
Ao desidrogenar álcoois:
Ao desidrogenar álcoois:
a) CH3–OH H–C + H2
metanal
b) CH3–CH2–OH CH3–C + H2
etanol
N SOBRE–N
N SOBRE–N
- CH3–C–OH + [O] → CH3–C–OH →
- → CH3–C + H2O
- EM visão geral:O
- R-OH + [O] → R–C + H2O
Oxidação de álcool sobre um catalisador de cobre:
Etanol + CuO etanol + Cu + H2O
Oxidação de álcool com permanganato de potássio:
Álcool + [O] → aldeído + H2O
Em nosso corpo, a oxidação do álcool ocorre no fígado.
CH3–CH–CH3 + [O] → CH3–C–CH3 + H2O
propanol-2 propanona-2
(acetona)
Lembrar: aldeídos e cetonas contêm grupo carbonila , portanto, eles são combinados no grupo de compostos carbonílicos.
NSSON– metanal;
NSSON– metanal;
fórmicadeído;
formaldeído;
solução aquosa em água – formalina.
CH3SON– etanal;
acetaldeído;
acetaldeído*
*O etanal pode ser obtido a partir do acetileno
(reação de Kucherov):Ó
HC≡CH + H2O CH3 – C
metanal
Primeiro representante da turma - metanal– à temperatura ambiente é um gás (com odor característico).
Os baixos pontos de ebulição dos aldeídos (em comparação com os álcoois) são explicados pela FALTA ligações de hidrogênio entre moléculas de aldeído.
Oxidação de aldeídos com solução de amônia de óxido de prata:
Formaldeído + Ag2O fórmico + 2Ag↓
(solução de amônia)ácido
Acetaldeído + Ag2O acético + 2Ag↓
(solução de amônia)ácido
Esta é a reação do “espelho prateado”
Interação com hidróxido de cobre(II) em
aquecimento:
Metanal+2Cu(OH)2 metano+Cu2O + 2H2O
ácido
Etanol+2Cu(OH)2 etano+Cu2O + 2H2O
ácido
Hidrogenação de aldeídos
Hidrogenação de aldeídos
com a formação de álcoois:
Metanal + H2 metanol
Etanol + H2 etanol
Formaldeído
Formaldeído
Acetaldeído
O formaldeído é encontrado na fumaça da lenha. Proporciona um efeito conservante (devido à destruição de bactérias) durante a defumação de produtos alimentares.
O efeito bactericida do formaldeído baseia-se na sua interação com proteínas, o que impossibilita que as proteínas desempenhem suas funções. O formaldeído pode ser formado em nosso corpo a partir do metanol sob a ação de uma enzima especial envolvida na química da visão. Portanto, tomar até 2 g de metanol leva à cegueira!
O acetaldeído é formado quando os frutos amadurecem e contribui para o seu aroma.
Os aldeídos (ao contrário dos álcoois) não são caracterizados pelo isomerismo da posição do grupo funcional.
Após oxidação aldeídos formam ácidos carboxílicos.
Após a recuperação Os aldeídos formam álcoois.