Ch3cooh этаналь

Определение и формула

Этаналь

Это органическое соединение, которое также называют ацетальдегид, метилформальдегид или уксусный альдегид.

Формула

СН3СНО

Получение этаналя

Соединение широко встречается в природе, а также синтезируется искусственным путем. В промышленности его добывают следующими способами:

  1. Окислением этилового спирта.

CH3-CH2-OH + [O] →CH3-C(O)H.

Этот способ наиболее популярный.

  1. Окислением ненасыщенного соединения – этилена.

2CH2=CH2 + [O] → 2CH3-C(O)-H.

Эта реакция проходит с использованием катализаторов CuCl2, PdCl2.

  1. Из насыщенных замещенных галогеналканов.

CH3-CHCl2 + 2NaOHaq→CH3-C(O)-H + 2NaCl + H2O (to).

  1. Из солей карбоновых кислот путем пиролиза.

H-C(O)-O-Ca-O-C(O)-CH3→ CH3-C(O)-H + CaCO3 (to).

  1. Гидратацией ацетилена.

С2Н22О→ СН3СНО.

  1. Дегидрирование этилового спирта.

CH3-CH2-OH →CH3-C(O)-H + Н2.

Реакция проходит при действии тепла и серебряном катализаторе.

Ацетальдегид встречается в кофе, выпечке, спелых фруктах, входит в состав табачного дыма. Естественным путем этаналь образуется в печени, который окисляет этанол с помощью фермента алкогольдегидрогеназы. При отсутствии некоторых ферментов для дальнейшего превращения этаналя в уксусную кислоту у человека могут возникать различные заболевания, в частности болезнь Альцгеймера, рак ЖКТ.

Свойства этаналя

Физические свойства

Этаналь представляет собой бесцветную жидкость, которая имеет характерный резкий запах, похожий на испорченные яблоки. При вдыхании может вызывать риступ удушья. Молярная масса уксусного альдегида – 44. Соединение хорошо растворяется в водных средах, спирте и эфире. Этаналь имеет очень низкую температуру кипения (20,2°C), поэтому его стараются не транспортировать в чистом виде. В таких случаях обычно используют паральдегид, из которого затем легко получают этаналь путем нагревания.

Химические свойства

Этаналь проявляет все химические свойства альдегидов и участвует во всех реакциях, типичных для этой группы соединений – нуклеофильное присоединение, окисление аммиачным раствором, реакция с гидроксидом меди, галогенирование. Реакционная способность объясняется активностью карбонила и ненасыщенного атома кислорода в альдегидной группе, а также способностью отдавать атомы водорода из метильной группы.


  1. Наиболее известные реакции с альдегидной группой – реакции конденсации.

СН3-СНО+СН3СНО→СН3-СН(ОН)-СН2-СНО.

  1. Реакция нуклеофильного присоединения (взаимодействие с синильной кислотой).

CH3COH + HCN → CH3(CN)CH(OH)

  1. Реакция гидрирования, протекающая в присутствии никеля, кобальта.

CH3COH + H2 → CH3CH2OH

  1. Ракция серебряного зеркала

CH3COH + 2[Ag(NH3)2]OH → CH3-COONH4 + 3NH3 + H2O + 2Ag

Применение этаналя

  • В основном, этаналь применяется в качестве исходного сырья для производства уксусной кислоты и других органических соединений.
  • Некоторые производные этаналя используются в фармакологии для приготовления лекарств.
  • Ацетальдегид считается сильным канцерогеном. Он токсичен при попадании на кожу, однако уступает в этом параметре формальдегиду.

Источник: studwork.org

— Пропаналь

Ch3cooh этаналь

— Бутаналь

Ch3cooh этаналь

Спирты в результате присоединения к альдегидам и кетонам образуют с одной молекулой спирта неустойчивые полуацетали и полукетали, с двумя — устойчивые ацетали и кетали. Реакции образования полуацеталей катализируются кислотами и основаниями. Эта реакция обратима — ацетали гидролизуются под действием кислот.

Механизм реакции обратен механизму гидролиза ацеталей.

Ch3cooh этаналь

Ацетали образуются при действии избытка спирта только в кислой среде. Обратная реакция гидролиза ацеталей тоже катализируется кислотами.

Ch3cooh этаналь

При щелочном гидролизе уходящая группа (RO) является очень плохой, и реакция невозможна. Это свойство — устойчивость ацеталей в щелочной среде — используется, когда необходимо защитить карбонильную группу.


5.Напишите схемы реакций взаимодействия:

— бензальдегида с метиламином

— бутаналя с метантиолом в мольном отношении 1:2

— бутаналя с этиламином

— пропаналя с гидроксиламином

Опишите механизм реакций. Способны ли гидролизоваться полученные соединения? Напишите схемы реакций гидролиза.

Решение

Ch3cooh этаналь

Ch3cooh этанальCh3cooh этанальCh3cooh этаналь

Имины, оксимы по реакциям, обратным их образованию могут подвергаться гидролизу водными кислотами. Гидролиз можно рассматривать как катализируемое кислотами присоединение воды к гетероаналогу карбонильного соединения.

Тиоацетали, также могут быть подвергнуты гидролизу.

Ch3cooh этанальCh3cooh этаналь


Ch3cooh этанальCh3cooh этаналь

Карбонильная группа содержит двойную углерод-кислородную связь; поскольку подвижные π-электроны сильно оттянуты к кислороду, углерод карбонильной группы является электрон-дефицитным центром, а кислород карбонильной группы — электроноизбыточным.

Поскольку важнейшая стадия в этих реакциях — образование связи с электронодефецитным (кислым) карбонильным углеродом, то карбонильная группа более всего склонна к взаимодействию с электроноизбыточными нуклеофильными реагентами, т. е. с основаниями. Типичными реакциями альдегидов и кетонов будут реакции нуклеофильного присоединения.

Ch3cooh этаналь

В переходном состоянии кислород начинает приобретать электроны и отрицательный заряд, который он будет иметь в конечном продукте. Именно тенденция кислорода приобретать электроны, точнее его способность нести отрицательный заряд, и является действительной причиной реакционной способности карбонильной группы по отношению к нуклеофилам.

Ch3cooh этаналь


Оксимы и тиоацетали образуются по этому механизму.

6.Напишите схемы реакций альдольной конденсации

— этаналя

— 2-метилпропаналя

— бутаналя

— пентаналя

Опишите механизмы реакций, объясните причину появления CH- кислотного центра.

Решение

На присоединении сопряженного карбаниона генерированного из альдегида или кетона, к карбонильной группе основывается важная реакция — альдольная конденсация (правильнее было бы называть эту реакцию альдольным присоединением):

Ch3cooh этаналь

В некоторых случаях альдольное присоединение происходит в присутствии кислого катализатора. При этом нейтральный и слабый С-нуклеофил — енол — присоединяется к активированной карбонильной группе.

Для проведения реакций используют слабощелочную среду.

Ch3cooh этаналь

Ch3cooh этаналь

Ch3cooh этаналь

Ch3cooh этаналь

Ионизация α-водородного атома


Ch3cooh этаналь

приводит к карбаниону I, представляющему собой резонансный гибрид двух структур (II и III), резонанс которых возможен лишь при участии карбонильной группы

Ch3cooh этаналь

Резонанс подобного типа невозможен для карбанионов, образующихся при ионизации β- и γ-водородных атомов и т. д. в насыщенных карбонильных соединениях.

Таким образом, карбонильная группа влияет на кислотность α-водородных атомов точно так же, как она влияет на кислотность карбоновых кислот: группа С=О участвует в делокализации отрицательного заряда аниона

Ch3cooh этаналь

Альдегидная группа обладает также отрицательным индуктивным эффектом (I), что также влияет на усиление кислотных свойств α-водородных атомов.

α-Водородные атомы карбонильных соединений все же слабо кислые, хотя и обладают кислотностью достаточной для того, чтобы они отрывались при действии основных реагентов. Поэтому образующиеся карбанионы будут сильными основаниями и исключительно реакционноспособными частицами. В реакциях они ведут себя, как и следовало ожидать, как нуклеофилы.


7.Напишите схемы внутримолекулярных превращений, которым подвергаются в кислой среде:

— 4-гидрокси — 3-метилпентаналя

— 5-гидроксигексаналя

Опишите механизм реакций. В чём причина этого внутримолекулярного взаимодействия? Способны ли гидролизоваться полученные соединения?

Решение

γ- и δ-Гидроксикарбонильные соединения легко образуют продукты внутримолекулярного взаимодействия гидроксильной группы с карбонильной — циклические полуацетали. Эти соединения могут существовать в форме с открытой цепью и в циклической полуацетальной форме. Такое явление называется кольчато-цепнойизомерией. В отдельных случаях наблюдается равновесие между циклическими и открытыми формами.

γ-Гидроксикарбонильные соединения образуют производные тетрагидрофурана.

δ-Гидроксикарбонильные соединения образуют цикл тетрагидропирана, точнее производные 2-гидрокситетрагидропирана, в которых появляется асимметрический атом углерода.

Ch3cooh этаналь

Это реакции внутримолекулярного нуклеофильного присоединения с кислотным катализом.

Ch3cooh этаналь

Гидролиз этих соединений протекать не может, так как в процессе реакции не образовывалось воды (вода не отщеплялась).


8.Напишите схемы реакций получения:

— полного этилового эфира бутандиовой кислоты из бутандиовой кислоты

— полного амида бутандиовой кислоты из полного метилового эфира той же кислоты

— метилацетата из соответствующей карбоновой кислоты и ангидрида

— ацетамида из соответствующих функциональных производных: сложного эфира и ангидрида

— метилацетата по реакции этерификации

— сложного эфира из бутановой кислоты и этилового спирта

— пропанамида из различных ацилирующих агентов: кислоты, ангидрида, сложного эфира

— ангидридов бутановой и бутандиовой кислот из соответствующих кислот

Опишите механизмы реакций. Объясните необходимость катализатора в реакции этерификации.

Решение

Источник: studfile.net

Этановая кислота (другое название — уксусная) — это органическое вещество, представляющее собой предельно основную, слабую, карбоновую кислоту. Производные данной кислоты называются ацетатами. При помощи этого вещества можно получить метиловый эфир этановой кислоты: этаналь + этановая кислота = метиловый эфир.
этановая кислотаФизические свойства этановой кислоты

1. Этановая кислота (формула — CH3COOH) представляет собой жидкость без цвета со специфическим запахом и неприятным кислым вкусом. 
2.
гроскопична. В воде неограниченно растворима.
3. Этановая кислота смешивается с большинством растворителей. В ней хорошо растворяются неорганические газы и соединения, такие как HI (йодоводород), HF (фтороводород), HBr (бромоводород), HCl (кислота соляная) и многие другие.
4. Существует в виде линейных и циклических димеров.
5. Диэлектрическая проницаемость составляет 6,1.
6. Температура самовоспламенения на воздухе равна 454 градусам.
7. Этановая кислота образует азеотропные смеси с четыреххлористым углеродом, бензолом, циклогексаном, толуолом, гептаном, этилбензолом, трихлорэтиленом, о-ксилолом, п-ксилолом и бромофором.

этановая кислота формулаЭтановую кислоту можно получить несколькими способами:

1. Путем окисления ацетальдегида кислородом из воздуха. Данный процесс возможен только в присутствии катализатора — марганца ацетата при температуре от 50 до 60 градусов. Реакция выглядит так:

2CH3CHO (ацетальдегид) + O2 (кислород) = 2CH3COOH (этановая кислота)

2. В промышленности используют окислительные способы. Раньше для получения этановой кислоты применяли окисление бутана и ацетальдегида.

Ацетилальдегид окисляли только в присутствии марганца ацетата при повышенном давлении и температуре. При этом выход этановой кислоты составлял около девяноста пяти процентов.

2CH3CHO + O2 = 2CH3COOH

Н-бутан окисляли при температуре от 150 до 200 градусов. При этом ацетат кобальта выполнял роль катализатора.

2C4H10 + 5O2 = 4CH3COOH + 2H2O

Но в результате значительного повышения цен на нефть оба эти способа стали невыгодными и вскоре оказались вытеснены более эффективными способами карбонилирования метанола.

3. Карбонилирование метанола каталитическое — это важный способ синтеза этановой кислоты. Происходит по условному уравнению:

CH3OH + CO = CH3COOH

4. Также существует биохимический способ получения, при котором используется способность микроорганизмов окислять этанол. Данный процесс называется уксуснокислым брожением. При этом в качестве сырья используют водный эфир спирта этилового или этанолосодержащие жидкости (забродившие соки). Это многоступенчатый сложный процесс. Его можно описать следующим уравнением:
CH3CH2OH (эфир спирта) + O2 (кислород) = CH3COOH (этановая кислота) + H2O
этаналь этановая кислотаПрименение

— водные растворы этановой кислоты применяются в пищевой промышленности, кулинарии и в консервировании;

— этановая кислота используется для создания душистых веществ и лекарственных препаратов (ацетон, ацетилцеллюлоза);

— применяется в крашении и книгопечатании;

— в качестве реакционной среды для окислении некоторых органических веществ (окисление сульфидов пероксидом водорода);

— так как пары этановой кислоты обладают неприятным резким запахом, то его можно использовать вместо нашатырного спирта.

fb.ru

Введение
формула уксусного альдегида

На сегодняшний день известны миллионы химических соединений. И большинство из них относится к органическим. Эти вещества делят на несколько больших групп, название одной из них — альдегиды. Сегодня мы рассмотрим представителя этого класса — уксусный альдегид.

Определение

Уксусный альдегид является органическим соединением класса альдегидов. Его могут называть и по-другому: ацетальдегидом, этаналем или метилформальдегидом. Формула уксусного альдегида — CH3-CHO.

Свойства

уксусный альдегид уксусная кислотаРассматриваемое вещество имеет вид бесцветной жидкости с резким удушливым запахом, которая хорошо растворима водой, эфиром и спиртом. Так как температура кипения обсуждаемого соединения низкая (около 20 оС), хранить и перевозить можно только его тример — паральдегид. Уксусный альдегид получают, нагрев упомянутое вещество с неорганической кислотой. Это — типичный алифатичетский аьдегид, и он может принимать участие во всех реакциях, которые характерны для данной группы соединений.
щество имеет свойство таутомеризироваться. Этот процесс завершается образованием енола — винилового спирта. Из-за того что уксусный альдегид доступен как безводный мономер, его применяют в качестве электрофила. Вступать в реакции может как он, так и его соли. Последние, например при взаимодействии с реактивом Гриньяра и литий-органическими соединеними, образуют производные гидроксэтила. Уксусный альдегид при конденсации отличается своей хиральностью. Так, при реакции Штрекера он может конденсироваться с аммиаком и цианидами, а продуктом гидролиза станет аминокислота аланин. Еще уксусный альдегид вступает в такого же вида реакцию с другими соединениями — аминами, тогда продуктом взаимодействия становятся имины. В синтезе гетероциклических соединений уксусный альдегид является очень важным компонентом, основой всех проводящихся опытов. Паральдегид — циклический тример этого вещества — получается при конденсации трех молекул этаналя. Также уксусный альдегид может образовывать стабильные ацетали. Это происходит во время взаимодействия рассматриваемого химического вещества с этиловым спиртом, проходящего в безводных условиях. уксусный альдегид

Получение

В основном уксусный альдегид получают с помощью окисления этилена (процесс Вакера).
роли окислителя выступает хлорид палладия. Еще данное вещество можно получить во время гидратации ацетилена, в которой присутствуют соли ртути. Продуктом реакции является енол, который изомеризуется в искомое вещество. Еще один способ получения уксусного альдегида, который был наиболее популярным задолго до того, как стал известен процесс Вакера, — окисление или дегидратация этанола в присутствии медного или серебряного катализаторов. При дегидратации, помимо искомого вещества, образуется водород, а во время окисления — вода.

Применение

С помощью обсуждаемого соединения получают бутадиен, альдегидные полимеры и некоторые органические вещества, в том числе и одноименную кислоту. Она образуется при его окислении. Реакция выглядит так: «кислород + уксусный альдегид = уксусная кислота». Этаналь — важный прекурсор ко многим производным, и это свойство широко применяется в синтезе
многих веществ. В организмах человека, животных и растений ацетальдегид является участником некоторых сложных реакций. Также он входит в состав сигаретного дыма.

Заключение

Ацетальдегид может приносить как пользу, так и вред. Он плохо воздействует на кожу, является ирритантом и, возможно, канцерогеном. Поэтому его присутствие в организме нежелательно. Но некоторые люди сами провоцируют появление ацетальдегида, куря сигареты и употребляя алкоголь. Подумайте над этим!

www.syl.ru

Источник: schket.ru



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector