Question

Альдегиды. получение альдегидов , их физические и химические свойства . Электронное строение карбонильной группы.

Answer 1

Физические и химические свойства альдегидовОПРЕДЕЛЕНИЕАльдегиды – органические вещества, относящиеся к классу карбонильных соединений, содержащих в своем составе функциональную группу –СН = О, которая называется карбонильной.

Общая формула предельных альдегидов и кетонов CnH2nO. В названии альдегидов присутствует суффикс –аль.

Простейшие представители альдегидов – формальдегид (муравьиный альдегид) –СН2 = О, ацетальдегид (уксусный альдегид) – СН3-СН = О. Существуют циклические альдегиды, например, циклогексан-карбальдегид; ароматические альдегиды имеют тривиальные названия – бензальдегид, ванилин.

Атом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp2-гибридизации и образует 3σ-связи (две связи С-Н и одну связь С-О). π-связь образована р-электронами атомов углерода и кислорода. Двойная связь С = О является сочетанием σ- и π-связей. Электронная плотность смещена в сторону атома кислорода.

Для альдегидов характерна изомерия углеродного скелета, а также межклассовая изомерия с кетонами:

СН3-СН2-СН2-СН = О (бутаналь);

СН3-СН(СН3)-СН = О (2-метилпентаналь);

СН3-С(СН2-СН3) = О (метилэтилкетон).

Химические свойства альдегидов

В молекулах альдегидов имеется несколько реакционных центров: электрофильный центр (карбонильный атом углерода), участвующий в реакциях нуклеофильного присоединения; основный центр – атом кислорода с неподеленными электронными парами; α-СН кислотный центр, отвечающий за реакции конденсации; связь С-Н, разрывающаяся в реакциях окисления.

1. Реакции присоединения:

— воды с образованием гем-диолов

R-CH = O + H2O ↔ R-CH(OH)-OH;

— спиртов с образованием полуацеталей

CH3-CH = O + C2H5OH ↔CH3-CH(OH)-O-C2H5;

— тиолов с образованием дитиоацеталей (в кислой среде)

CH3-CH = O + C2H5SH ↔ CH3-CH(SC2H5)-SC2H5 + H2O;

— гидросульфита натрия с образованием α-гидроксисульфонатов натрия

C2H5-CH = O + NaHSO3 ↔ C2H5-CH(OH)-SO3Na;

— аминов с образованием N-замещенных иминов (основания Шиффа)

C6H5CH = O + H2NC6H5 ↔ C6H5CH = NC6H5 + H2O;

— гидразинов с образованием гидразонов

CH3-CH = O +2HN-NH2 ↔ CH3-CH = N-NH2 + H2O;

— циановодородной кислоты с образованием нитрилов

CH3-CH = O + HCN ↔ CH3-CH(N)-OH;

— восстановление. При взаимодействии альдегидов с водородом получаются первичные спирты:

R-CH = O + H2 → R—CH2-OH;

2. Окисление

— реакция «серебряного зеркала» — окисление альдегидов аммиачным раствором оксида серебра

R-CH = O + Ag2O → R-CO-OH + 2Ag↓;

— окисление альдегидов гидроксидом меди (II), в результате которого выпадает осадок оксида меди (I) красного цвета

CH3-CH = O + 2Cu(OH)2 → CH3-COOH + Cu2O↓ + 2H2O;

Эти реакции являются качественными реакциями на альдегиды.

Физические свойства альдегидов

Первый представитель гомологического ряда альдегидов – формальдегид (муравьиный альдегид) – газообразное вещество (н.у.), альдегиды неразветвленного строения и состава С2-С12 – жидкости, С13 и длиннее – твердые вещества. Чем больше атомов углерода входит в состав неразветвленного альдегида, тем выше его температура кипения. С увеличением молекулярной массы альдегидов увеличиваются значения величин их вязкости, плотности и показателя преломления. Формальдегид и ацетальдегид способны смешиваться с водой в неограниченных количествах, однако, с ростом углеводородной цепи эта способность альдегидов снижается. Низшие альдегиды обладают резким запахом.

Получение альдегидов

Основные способы получения альдегидов:

— гидроформилирование алкенов. Эта реакция заключается в присоединении СО и водорода к алкену в присутствии карбонилов некоторых металлов VIII группы, например, октакарбонилдикобальта (Cо2(СО)8) Реакция проводится при нагревании до 130С и давлении 300 атм

СН3-СН = СН2 + СО +Н2 →СН3-СН2-СН2-СН = О + (СН3)2СНСН = О;

— гидратация алкинов. Взаимодействие алкинов с водой происходит в присутствии солей ртути (II) и в кислой среде:

НС≡СН + Н2О → СН3-СН = О;

— окисление первичных спиртов (реакция протекает при нагревании)

СН3-СН2-ОН + CuO → CH3-CH = O + Cu + H2O.

Answer 2

Альдегиды представляют собой класс органических соединений, в молекулах которых присутствует функциональная группа карбониль (С=О), прикрепленная к углеводородной цепи. Карбонильная группа состоит из карбонила, атома углерода, связанного с двумя кислородными атомами. Электронное строение карбонильной группы можно описать следующим образом:

\[ \text{R-CHO} \]

где R - органический радикал или водород. Можно представить, что кислородные атомы образуют двойную связь с углеродом, а один из валентных электронов углерода направлен кислороду. Это создает полярную связь с частичным отрицательным зарядом на кислороде и частичным положительным зарядом на углероде.

Получение альдегидов:

1. Окисление первичных спиртов: \[ \text{R-CH}_2\text{-OH} \rightarrow \text{R-CHO} \]

2. Гидролиз григнардовых реагентов: \[ \text{R-MgX} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{R-CHO} \]

3. Окисление алканов: \[ \text{R-CH}_3 \rightarrow \text{R-CHO} \]

Физические свойства альдегидов:

- Температура кипения и плавления: Обычно альдегиды имеют более низкие температуры кипения и плавления по сравнению с соответствующими кетонами и спиртами той же молекулярной массы. - Растворимость в воде: Малые альдегиды и альдегиды с ветвящейся углеводородной цепью растворяются в воде в небольших количествах из-за образования водородных связей между карбонильной группой и молекулами воды.

Химические свойства альдегидов:

- Окисление: Альдегиды могут подвергаться окислению до карбоксильных кислот.

- Свойства нуклеофильного атака: Альдегиды, как и кетоны, могут реагировать с нуклеофильными агентами (например, григнардовыми реагентами), образуя продукты аддиции.

- Свойства аддиции с гидразином: Альдегиды могут образовывать гидразоны при взаимодействии с гидразином.

Эти свойства делают альдегиды важными в органической химии, так как они могут быть использованы в различных синтезах и органических реакциях.