Как из этанола получить этаналь

0,215 при 20 °C


Ацетальдегид
Как из этанола получить этаналь
Общие
Систематическое
наименование
этаналь
Традиционные названия ацетальдегид, метилформальдегид
Хим. формула СH3СHO
Рац. формула С2H4O
C 54,53 %, H 9,15 %, O 36,32 %
Физические свойства
Состояние бесцветная жидкость, с резким запахом
Молярная масса 44,0526 ± 0,0022 г/моль
Плотность 0,784 г/см³
Динамическая вязкость
Энергия ионизации 10,22 ± 0,01 эВ [2]
Термические свойства
Т. плав. −123,37 °C
Т. кип. 20,2 °C
Т. всп. −36 ± 1 °F [2]
Т. воспл. 234,15 K (−39 °C) °C
Т. свспл. 458,15 K (185 °C) °C
Пр. взрв. 4-60 %
Кр. точка 192,85
Энтальпия образования -166 кДж/моль
Давление пара 2,76 50 ; 4,86 70 ; 10,0 100 [1] атм
Химические свойства
pKa 13,57 (25 °C)
Растворимость в воде С водой, этанолом смешивается во всех соотношениях.
Оптические свойства
Показатель преломления 1,3316
Структура
Дипольный момент 2,750 ± 0,006 Д
Классификация
Рег. номер CAS 75-07-0
PubChem 177
Рег. номер EINECS 200-836-8
SMILES
Рег. номер EC 200-836-8
RTECS AB1925000
ChEBI 15343
Номер ООН 1089
ChemSpider 172
Безопасность
ПДК 5 мг/м 3
ЛД50 1232 мг/кг (мыши, внутрижелудочно),
900 мг/кг (мыши, перорально),
661 мг/кг (крысы, перорально)
Токсичность

токсичен, вызывает привыкание, ирритант, канцероген


Как из этанола получить этаналь

Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Ацетальдеги́д (у́ксусный альдегид, этана́ль, метилформальдегид) — органическое соединение класса альдегидов с химической формулой CH3-CHO , является альдегидом этанола и уксусной кислоты. Это один из наиболее важных альдегидов, широко встречающийся в природе и производится в больших количествах индустриально. Ацетальдегид встречается в кофе, в спелых фруктах, хлебе, и синтезируется растениями как результат их метаболизма. Также производится окислением этанола.

Физические свойства [ править | править код ]

Вещество представляет собой бесцветную ядовитую жидкость, при стандартных условиях, бесцветный газ с резким запахом, похожим на запах прелых яблок, хорошо растворяется в воде, спирте, эфире. Из-за очень низкой температуры кипения (20,2 °C) хранят и перевозят ацетальдегид в виде тримера — паральдегида, из которого он может быть получен нагреванием с минеральными кислотами (обычно серной).

Получение [ править | править код ]


В 2003 глобальное производство было около миллиона тонн в год.

Основной способ получения — окисление этилена (процесс Вакера):

2 C H 2 = C H 2 + O 2 → 2 C H 3 C H O <displaystyle <mathsf <2CH_<2>< ext<=>>CH_<2>+O_<2>
ightarrow 2CH_<3>CHO>>> Как из этанола получить этаналь

В качестве окислителя в процессе Вакера используется хлорид палладия, регенерирующийся окислением хлоридом меди в присутствии кислорода воздуха:

C H 2 = C H 2 + P d C l 2 + H 2 O → C H 3 C H O + P d + 2 H C l <displaystyle <mathsf <2>< ext<=>>CH_<2>+PdCl_<2>+H_<2>O
ightarrow CH_<3>CHO+Pd+2HCl>>> Как из этанола получить этанальP d + 2 C u C l 2 → P d C l 2 + 2 C u C l <displaystyle <mathsf <2>
ightarrow PdCl_<2>+2CuCl>>> Как из этанола получить этаналь4 C u C l + 4 H C l + O 2 → 4 C u C l 2 + 2 H 2 O <displaystyle <mathsf <4CuCl+4HCl+O_<2>
ightarrow 4CuCl_<2>+2H_<2>O>>> Как из этанола получить этаналь

Также получают уксусный альдегид гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова), с образованием енола, который изомеризуется в альдегид:

C 2 H 2 + H 2 O → H g 2 + , H + C H 3 C H O <displaystyle <mathsf <2>H_<2>+H_<2>O<xrightarrow[<>],H^<+>>>CH_<3>CHO>>>
Как из этанола получить этаналь

Другой метод доминировал до открытия процесса Вакера. Он состоял в окислении или дегидрировании этилового спирта, на медном или серебряном катализаторе.

C 2 H 5 O H → A g , o C C H 3 C H O + H 2 <displaystyle <mathsf <2>H_<5>OH<xrightarrow[<>]C>>CH_<3>CHO+H_<2>>>> Как из этанола получить этаналь2 C 2 H 5 O H + O 2 → A g , o C 2 C H 3 C H O + 2 H 2 O <displaystyle <mathsf <2C_<2>H_<5>OH+O_<2><xrightarrow[<>]C>>2CH_<3>CHO+2H_<2>O>>> Как из этанола получить этаналь

Реакционная способность [ править | править код ]

По своим химическим свойствам уксусный альдегид является типичным алифатическим альдегидом, и для него характерны реакции этого класса соединений. Его реакционная способность определяется двумя факторами: активностью карбонила альдегидной группы и подвижностью атомов водорода метильной группы, вследствие индуктивного эффекта карбонила.


Подобно другим карбонильным соединениям с атомами водорода у α-углеродного атома, ацетальдегид таутомеризируется, образуя енол — виниловый спирт, равновесие почти полностью смещено в сторону альдегидной формы (константа равновесия — только 6⋅10 −5 при комнатной температуре [3] ):

Как из этанола получить этаналь

Реакция конденсации [ править | править код ]

Из-за небольших размеров молекулы и доступности в виде безводного мономера (в отличие от формальдегида) ацетальдегид является широко распространённым электрофильным агентом в органическом синтезе [4] . Что касается реакций конденсации, альдегид прохирален. Он используется, в основном, как источник синтона «CH3C + H(OH)» в альдольной и соответствующих реакциях конденсации. Реактив Гриньяра и литий-органические соединения реагируют с MeCHO, образуя производные гидроксиэтила. В одной из реакций конденсации, три эквивалента формальдегида присоединяются, а один восстанавливает образующийся альдегид, образуя из MeCHO пентаэритрит (C(CH2OH)4.)

В реакции Штрекера [5] ацетальдегид конденсируется с цианидом и аммиаком, образуя после гидролиза аминокислоту — аланин [6] . Ацетальдегид способен конденсироваться с аминами образуя имины, так как конденсация циклогексиламина даёт N-этилиден циклогексиламин. Эти имины могут быть использованы для прямой последующей реакции, таких, как альдольная конденсация [7] .


Ацетальдегид также — важный строительный блок для синтезов гетероциклических соединений. Выдающийся пример — конверсия под действием аммиака до 5-этил-2-метилпиридина («альдегид-коллидин») [8]

Реакция альдольной конденсации обусловлена подвижностью водорода в альфа-положении в радикале и осуществляется в присутствии разбавленных щелочей. Её можно рассматривать как реакцию нуклеофильного присоединения одной молекулы альдегида к другой:

C H 3 — C H O + C H 3 — C H O → C H 3 — C H ( O H ) — C H 2 — C H O <displaystyle <mathsf <3>< ext<->>CHO+CH_<3>< ext<->>CHO
ightarrow CH_<3>< ext<->>CH(OH)< ext<->>CH_<2>< ext<->>CHO>>> Как из этанола получить этаналь

Производные ацеталя [ править | править код ]

Три молекулы ацетальдегида конденсируются, образуя «паральдегид» — циклический тример, содержащий одиночные С-О связи. Конденсация четырёх молекул даёт циклическое соединение, называемое метальдегид.

Ацетальдегид образует стабильные ацетали при реакции с этанолом в условиях дегидратации. Продукт CH3CH(OCH2CH3)2 называется «ацеталь» [9] , хотя термин используется для описания более широкой группы соединений с общей формулой RCH(OR’)2.

Применение [ править | править код ]


Применяют уксусный альдегид для получения уксусной кислоты, бутадиена, некоторых органических веществ, альдегидных полимеров.

Традиционно ацетальдегид, в основном, использовался в качестве прекурсора к уксусной кислоте. Такое применение было отвергнуто ввиду того, что уксусная кислота более эффективно производится из метанола с помощью процессов Монсанто [10] и Катива [11] . В терминах реакции конденсации, ацетальдегид — важный прекурсор к пиридиновым производным, пентаэритролу и кротональдегиду. Мочевина и ацетальдегид конденсируются, образуя смолы. Уксусный ангидрид реагирует с ацетальдегидом, давая этилидендиацетат, из которого получают винилацетат — мономер поливинилацетата.

Биохимия [ править | править код ]

В печени имеется фермент алкогольдегидрогеназа, который окисляет этанол в ацетальдегид, который затем окисляется в безопасную уксусную кислоту посредством ацетальдегиддегидрогеназы. Эти две реакции окисления связаны с восстановлением NAD + в NADH [12] . В мозгу алкогольдегидрогеназа не играет особой роли в окислении этанола в ацетальдегид, это делает энзим каталаза. Конечные шаги алкогольной ферментации в бактериях, растениях и дрожжах включают конверсию пирувата в ацетальдегид под действием пируват декарбоксилазы, после чего — конверсию ацетальдегида в этанол. Последняя реакция снова катализируется алкогольдегидрогеназой, но уже в обратном направлении.


Табачная зависимость [ править | править код ]

Ацетальдегид — значительная часть дыма табака. Была продемонстрирована синергическая связь с никотином, увеличивающая появление зависимости, особенно у молодёжи. [13] [14]

Болезнь Альцгеймера [ править | править код ]

Люди, у которых отсутствует генетический фактор конверсии ацетальдегида в уксусную кислоту, могут иметь большой риск предрасположенности к болезни Альцгеймера. «Эти результаты указывают, что отсутствие ALDH2 — это фактор риска для поздно возникающей болезни Альцгеймера.» [15]

Проблема алкоголя [ править | править код ]

Ацетальдегид, полученный из поглощённого этанола, связывает ферменты, образуя аддукты, связанные с заболеваниями органов. [16] Лекарство дисульфирам (Antabuse) предотвращает окисление ацетальдегида до уксусной кислоты. Это даёт неприятные ощущения при принятии алкоголя. Antabuse используется в случае, когда алкоголик сам хочет излечиться.

Канцероген [ править | править код ]

Ацетальдегид является канцерогеном первой группы. [17] [18] «Существует достаточно доказательств канцерогенности ацетальдегида (основного метаболита этанола) в экспериментах на животных», кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК [19] и вызывает несоразмерное с общей массой тела развитие мускулов, связанное с нарушением белкового равновесия организма.
0] В результате исследования 818 алкоголиков ученые пришли к выводу, что у тех пациентов, которые подвергались действию ацетальдегида в большей степени, присутствует дефект в гене фермента алкогольдегидрогеназы. Поэтому такие пациенты подвержены большему риску развития рака верхней части ЖКТ и печени. [21]

Безопасность [ править | править код ]

Ацетальдегид токсичен при действии на кожу, ирритант, канцероген. Однако токсичность ацетальдегида ниже, чем у формальдегида, так как ацетальдегид в организме быстро окисляется до безвредной уксусной кислоты. Он также является загрязнителем воздуха при горении, курении, в автомобильных выхлопах. Кроме того, этаналь образуется при термической обработке полимеров и пластиков. [22]

При длительном контакте с воздухом могут образоваться перекиси, и произойти взрыв, который может разрушить ёмкость [23]

Санитарно-гигиенические рекомендации [23] [ править | править код ]

  • Кожа: Использование адекватной защитной одежды для предотвращения контакта с кожей.
  • Глаза: Использование адекватных средств индивидуальной защиты (СИЗ) глаз
  • Переодевание: При намокании (из-за пожароопасности)
  • Рекомендации: Установить фонтанчики для промывки глаз, оборудовать места для быстрого переодевания

Применение СИЗОД [23] [ править | править код ]

При превышении ПДК следует использовать изолирующие СИЗОД с постоянным избыточным давлением под полнолицевой маской (подача воздуха по потребности под давлением и т. п.). При использовании шланговых СИЗОД они должны быть укомплектованы вспомогательным автономным дыхательным аппаратом с постоянным избыточным давлением под маской и сроком службы, достаточным для покидания опасного места при нарушении подачи воздуха по шлангу.

Для эвакуации могут использоваться фильтрующие СИЗОД с полнолицевой маской и фильтрами для защиты от паров органических соединений, или изолирующий самоспасатель.

Врожденная непереносимость алкоголя [ править | править код ]

Одним из механизмов врожденной непереносимости алкоголя является накопление ацетальдегида.

— Пропаналь

Как из этанола получить этаналь

— Бутаналь

Как из этанола получить 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.

Как из этанола получить этаналь

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

Как из этанола получить 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.

Как из этанола получить этаналь

Как из этанола получить этанальКак из этанола получить этанальКак из этанола получить 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.

Как из этанола получить этанальКак из этанола получить этаналь

Как из этанола получить этанальКак из этанола получить 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.

Как из этанола получить 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.

Как из этанола получить этаналь

Оксимы и тиоацетали образуются по этому механизму.

6.Напишите схемы реакций альдольной конденсации

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

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):

Как из этанола получить 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.

Как из этанола получить этаналь

Как из этанола получить этаналь

Как из этанола получить этаналь

Как из этанола получить этаналь

Ионизация α-водородного атома

Как из этанола получить этаналь

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

Как из этанола получить 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

Как из этанола получить 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:

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

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.

Как из этанола получить этаналь

Это реакции внутримолекулярного нуклеофильного присоединения с кислотным катализом.

Как из этанола получить 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.

При окислении этанола образуется этаналь (уксусный альдегид) и далее этановая кислота (уксусная кислота). Сильные окислители сразу превращают этаналь в уксусную кислоту. К тому же результату приводит и окисление кислородом воздуха под влиянием бактерий. Мы легко сможем убедиться в этом, если немного разбавим спирт и оставим его на некоторое время в открытой чашке, а затем проверим реакцию на лакмус. Для получения столового уксуса до сих пор используют, в основном, уксуснокислое брожение спирта или низкосортных вин (винный уксус). Для этого спиртовый раствор при интенсивной подаче воздуха медленно пропускают через опилки из буковой древесины. В продажу поступает 5 % или 10 %-ный столовый уксус или так называемая уксусная эссенция, содержащая 40 % уксусной кислоты (В СССР концентрация пищевой уксусной эссенции, поставляемой в торговую сеть, составляет 80 %, а концентрация столового уксуса — 9 %.— Прим. перев). Для большинства опытов она нам подойдет. Лишь в некоторых случаях понадобится безводная (ледяная) уксусная кислота, которая относится к числу ядов. Ее можно купить в аптеке или магазине химических реактивов. Она уже при 16,6 °С затвердевает в кристаллическую массу, похожую на лед. Синтетическим путем уксусную кислоту получают из этина через этаналь.

Неоднократно упоминавшийся этаналь, или уксусный альдегид, — важнейший промежуточный продукт в химической технологии, основанной на использовании карбида кальция. Его можно превратить в уксусную кислоту, спирт или же в бутадиен — исходное вещество для получения синтетического каучука. Сам этаналь производится в промышленности путем присоединения воды к этину. В ГДР на комбинате синтетического бутадиенового каучука в Шкопау этот процесс осуществляется в мощных реакторах непрерывного действия. Сущность процесса заключается в том, что этин вводится в нагретую разбавленную серную кислоту, в которой растворены катализаторы — соли ртути и другие вещества (Эта реакция открыта русским ученым М. Г. Кучеровым в 1881 г. — Прим. перев). Поскольку соли ртути очень ядовиты, мы не будем сами синтезировать этаналь из этина. Выберем более простой способ — осторожное окисление этанола.

Нальем в пробирку 2 мл спирта (денатурата) и добавим 5 мл 20%-ной серной кислоты и 3 г тонкоизмельченного бихромата калия. Затем быстро закроем пробирку резиновой пробкой, в которую вставлена изогнутая стеклянная трубка. Смесь нагреем малым пламенем до кипения и выделяющиеся при этом пары пропустим через ледяную воду. Образующийся этаналь растворяется в воде, и его можно обнаружить с по Как из этанола получить этанальмощью описанных выше реакций для определения алканалей. Кроме того, раствор проявляет кислую реакцию, потому что окисление легко идет дальше с образованием уксусной кислоты.

Чтобы получить этаналь в больших количествах и более чистым, соберем, руководствуясь рисунком, более сложную установку. Однако этот опыт можно выполнять только в кружке или при наличии у читателя большого опыта. Этаналь ядовит и очень летуч!

Левая часть установки предназначена для пропускания тока диоксида углерода (углекислого газа). Последний необходим для удаления выделяющегося этаналя из сферы реакции, прежде чем он окислится дальше до уксусной кислоты. Поместим в колбу кусочки мрамора и будем добавлять к ним малыми порциями разбавленную соляную кислоту. Для этого нужна капельная воронка с длинной отводной трубкой (не менее 25 см). Можно плотно присоединить такую трубку и к обычной капельной воронке с помощью резинового шланга. Эта трубка должна быть все время заполнена кислотой, чтобы Углекислый газ мог преодолеть избыточное сопротивление последующей части установки и не выходил в обратном направлении (Можно использовать и капельную воронку без длинной отводной трубки. В этом случае в пробку, закрывающую колбу с мрамором, нужно вставить еще одну короткую стеклянную трубку. Такую же трубку вставим в пробку, закрывающую капельную воронку, и соединим обе трубки резиновым шлангом. Еще удобнее пользоваться аппаратом Киппа. — Прим. перев.).

Как обеспечить выравнивание давления в приборе для выделения газа, показано на рисунке на стр. 45.

В другой сосуд, который служит реактором, — круглодонную колбу на 250 мл — нальем сначала 20 мл денатурата. Затем растворим 40 г тонкоизмельченного бихромата калия или натрия (Яд!) в 100 мл разбавленной серной кислоты (Добавим 20 мл концентрированной серной кислоты к 80 мл воды.) Ввиду большей плотности серной кислоты обязательно нужно приливать ее к воде, а не наоборот. Серную кислоту всегда добавляют постепенно и только в защитных очках. Ни в коем случае нельзя лить воду в серную кислоту!

Одну треть приготовленного раствора сразу поместим в реактор, а остальную часть — в соединенную с реактором капельную воронку. Вставим в реактор отвод трубки, соединяющей его с устройством для выделения углекислого газа. Эта трубка должна быть погружена в жидкость.

Наконец, особого внимания заслуживает система охлаждения. В трубке, которая под углом отходит вверх от реактора, должны конденсироваться пары спирта и уксусной кислоты. Лучше всего охлаждать эту трубку с помощью наружного свинцового змеевика, пропуская через него проточную воду. В крайнем случае, можно обойтись без охлаждения, но тогда мы получим более грязный продукт. Для конденсации этаналя, который кипит уже при 20,2 °С, используем прямой холодильник. Желательно, конечно, взять эффективный холодильник — змеевиковый, шариковый или с внутренним охлаждением. В крайнем случае подойдет и не слишком короткий холодильник Либиха. В любом случае охлаждающая вода должна быть очень холодной. Водопроводная вода годится для этого только зимой. В другое же время года можно пропускать ледяную воду из большого бака, установленного на достаточной высоте. Приемники — две соединенные друг с другом пробирки — охладим, погрузив их в охлаждающую смесь из равных (по массе) количеств измельченного льда или снега и поваренной соли. Несмотря на все эти меры предосторожности, пары этаналя все же частично улетучиваются. Так как этаналь имеет неприятный резкий запах и ядовит, опыт нужно проводить в вытяжном шкафу или на открытом воздухе.

Только теперь, когда установка заряжена и собрана, начнем опыт. Вначале проверим работу прибора для выделения газа, приливая к мрамору малое количество соляной кислоты. При этом установка сразу же заполняется углекислым газом. Если он наверняка проходит через реактор и никаких неплотностей не обнаруживается, приступим собственно к получению этаналя, Приостановим выделение газа, включим всю систему охлаждения и нагреем содержимое реактора до кипения. Поскольку теперь при окислении спирта выделяется тепло, горелку можно убрать. После этого снова будем постепенно добавлять соляную кислоту, чтобы через реакционную смесь все время проходил умеренный ток углекислого газа. Одновременно оставшийся раствор бихромата должен медленно поступать из капельной воронки в реактор.

По окончании реакции в каждом из двух приемников содержится по несколько миллилитров почти чистого этаналя. Заткнем пробирки ватой и сохраним для следующих опытов на холоду. Длительное хранение этаналя нецелесообразно и опасно, так как он слишком легко испаряется и, находясь в склянке с притертой пробкой, может с силой выбивать пробку. В продажу этаналь поступает только в запаянных толстостенных стеклянных ампулах.

Опыты с этаналем

Помимо описанных выше качественных реакций, мы можем провести с малыми количествами этаналя ряд других опытов,

В пробирке к 1-2 мл этаналя осторожно добавим (в защитных очках и на расстоянии от себя) с помощью стеклянной палочки 1 каплю концентрированной серной кислоты. Начинается бурная реакция. Как только она затихнет, разбавим реакционную смесь водой и встряхнем пробирку. Выделяется жидкость, которая в отличие от этаналя не смешивается с водой и кипит только при 124 °С. Она получается в результате соединения трех молекул этаналя с образованием кольца:

Как из этанола получить этанальЭтот полимер этаналя называется паральдегидом. При перегонке с разбавленными кислотами он превращается снова в этаналь. Паральдегид применяется в медицине в качестве снотворного средства.

В следующем опыте осторожно нагреем малое количество этаналя с концентрированным раствором едкого натра. Выделяется желтая "альдегидная смола". Она тоже возникает вследствие присоединения друг к другу молекул этаналя. Однако в отличие от паральдегида молекулы этой смолы построены из большого числа молекул этаналя.

Другой твердый продукт полимеризации — метальдегид — образуется при обработке этаналя на холоду газообразным хлористым водородом. Раньше он находил некоторое применение в качестве твердого горючего ("сухого спирта").

Приблизительно 0,5 мл этаналя разбавим 2 мл воды. Добавим 1 мл разбавленного раствора едкого натра или соды и будем нагревать в течение нескольких минут. Мы почувствуем исключительно резкий запах кротонового альдегида. (Проводить опыт в вытяжном шкафу или на открытом воздухе!).

Из этаналя в результате присоединения друг к другу двух его молекул образуется вначале альдол, который также является промежуточным продуктом при получении бутадиена. Он содержит одновременно функциональные группы и алканаля, и алканола.

Отщепляя воду, альдол превращается в кротоновый альдегид:

Как из этанола получить этаналь

Как из этанола получить этаналь

Опубликовано 13.06.2017 по предмету Химия от Гость >>

Как из этанола получить этаналь

Ответ оставил Гость

C2H5OH + CuO → CH3CHO + Cu + H2O

Как из этанола получить этаналь

Нельзя всё время учиться. А для развлечения мы рекомендуем вам поиграть в отличную игру:

Источник: 1001salad.com

Характеристики и физические свойства этаналя

Он хорошо растворим в воде, спирте и эфире.

Как из этанола получить этаналь

Рис. 1. Строение молекулы этаналя.

Таблица 1. Физические свойства этаналя.

Плотность (0 o С), г/см 3

Температура плавления, o С

Температура кипения, o С

Получение этаналя

Наиболее популярным способом получения этаналя является окисление этанола:

Кроме этого используются и другие реакции:

  • пиролиз кальциевый (бариевых) солей карбоновых кислот:
  • гидратация ацетилена и его гомологов (реакция Кучерова)

Как из этанола получить этаналь

  • каталитическое окисление ацетилена

Химические свойства этаналя

Типичные реакции, характерные для этаналя – реакции нуклеофильного присоединения. Все они протекают преимущественно с расщеплением:

  1. p-связи в карбонильной группе

— присоединение синильной кислоты

— присоединение гидросульфита натрия

  1. связи С-Н в карбонильной группе

— окисление аммиачным раствором оксида серебра (реакция «серебряного зеркала») – качественная реакция

— окисление гидроксидом меди (II)

Применение этаналя

Этаналь используется в основном для производства уксусной кислоты и в качестве исходного сырья для синтеза многих органических соединений. Кроме этого этаналь и его производные идут на изготовление некоторых лекарств.

Примеры решения задач

Задание Эквимолекулярная смесь ацетилена и этаналя полностью реагирует с 69,6 г Ag2O, растворенного в аммиаке. Определите состав исходной смеси.
Решение Запишем уравнения реакций, указанных в условии задачи:

Рассчитаем количество вещества оксида серебра (I):

n(Ag2O) = 69,6 / 232 = 2,6 моль.

По уравнению (2) количество вещества этаналя будет равно 0,15 моль. По условию задачи смесь эквимолекулярна, следовательно, ацетилена тоже будет 0,15 моль.

Найдем массы веществ, составляющих смесь:

M(HC≡CH) = 26 г/моль;

m(HC≡CH) = 0,15× 26 = 3,9 г;

Ответ Масса ацетилена равна 3,9 г, этаналя – 6,6 г.
Задание При каталитическом гидрировании 55 г этаналя образовалась карбоновая кислота. Рассчитайте какая масса кислоты была получена.
Решение Запишем уравнение реакции каталитического окисления этаналя:

Вычислим количество вещества этаналя (молярная масса равна 44 г/моль):

n(CH3-C(O)H) = 55 / 44 = 1,25 моль.

Согласно уравнению реакции n(CH3-C(O)H) : n(CH3-COOH) = 1:1, т.е.

Тогда масса уксусной кислоты будет равна (молярная масса – 60 г/моль):

1. Можно окислением перманганатом калия.

2. Окислением оксидом меди (II) — это качественная реакция на определение одноатомных спиртов:

В результате реакции восстанавливается медь и слышен запах альдегида

Источник: slon-cpk.ru

Этаналь

Этаналь (уксусный альдегид) — второй член гомологического ряда алифатических альдегидов. Бесцветная жидкость с резким удушливым запахом, при разбавлении водой приобретает фруктового запаха. Промежуточный продукт обмена веществ в живом организме. Применяется для производства ацетатов целлюлозы, уксусной кислоты, бутанола и др.

Строение

В этаналя, как и у любого другого альдегида, три атома соединены с центральным тригонально атомом (а именно: атом кислорода, атом водорода и атом углерода). Все они лежат в одной плоскости с этим тригонально атомом. Все углы связей тригонального атома с этими атомами близки к 120 °.

В карбонильной группе есть очень большая разница в электроотрицательности между атомами углерода и кислорода. Это отражается в большом дипольном моменте уксусного альдегида. Электроны связи распределены неравномерно, поэтому молекула этаналя сильно полярная. Для качественного описания природы связи в карбонильной группе обычно используют представление о двойной связь, содержащая σ- и π-компоненты с двумя парами несвязанных (n) электронов у атома кислорода. Принято, что тригонально атом углерода находится в состоянии sp 2 гибридизация и образует σ-связь с водородом и другим атомом углерода.

Физические свойства

Этаналь, как и все альдегиды, не способен образовывать водородных связей, поэтому его температура кипения составляет лишь 20,16 ° C. При обычных условиях — это бесцветная жидкость с резким удушливым запахом, при разбавлении водой приобретает фруктового запаха. Хорошо растворяется в воде, спирте, эфире.

Получение

Процесс Вакера

Главным промышленным способом получения уксусного альдегида является процесс Вакера. Он заключается в окислении этилена, который получают при крекинга углеводородов. Этот способ имеет гораздо большее значение, чем окисления, каталитическая дегидрогенизация этанола или гидратация ацетилена. В процессе Вакера этилен окисляют в водном растворе, хлорид меди (II) и хлорид палладия (II). В одностадийном варианте катализатор регенерируют кислородом в условиях непрерывного синтеза, в двухстадийном варианте катализатор регенерируют воздухом в отдельном реакторе. Реакция катализируется палладием.

С дигалогенопохидних

В результате гидролиза дигалогенопохидних с двумя атомами галогена при одном атоме углерода образуются двухатомные спирты, содержащие две гидроксильные группы также при одном атоме углерода. Такие диолы крайне неустойчивы и легко отщепляют молекулу воды. Таким образом с 1,1-дихлорэтана можно получить этаналь.

С этанола

При окислении этанола кислородом воздуха при температуре 300-500 ° С при наличии катализаторов, а также такими окислителями, как хромовая смесь, оксид хрома (VI), марганца (IV) оксид и др., Образуется уксусный альдегид.

Данный процесс довольно сложно остановить на стадии образования альдегида и он может длиться до получения уксусной кислоты.

С этанола этаналь можно получить и дегидрогенизации. Для этого испарения спирта необходимо пропустить над катализаторами (цинк, медь) при высоких температурах.

С ацетилена

Этаналь можно получить гидратацией ацетилена. В качестве катализаторов в процессе применяются соли ртути.

Химические свойства

Нуклеофильное присоединение

Взаимодействие с цианидами металлов

При взаимодействии этаналя с солями цианидной кислоты образуются гидроксинитрилы. Сама синильная кислота малодиссоциированных. Поэтому реакцию проводят в щелочной среде, где образуется цианид-ион, который является активной нуклеофильного частью.

Реакция является весьма важной в органической химии. Во-первых, она позволяет продлить карбоновый цепь исходного соединения на один атом углерода. Во-вторых, продукт реакции — 2-гидроксипропанонитрил служит исходным продуктом для синтеза соответствующей гидроксикарбоновои кислоты.

Взаимодействие с водой

Уксусный альдегид вступает в обратимую реакцию гидратации, образуя соответствующий гидрат.

Этаналь в водном растворе гидратированный на 51%.

Взаимодействие со спиртами

Спирты, как и вода, обратимо присоединяются к этаналя с образованием пивацеталей. В спиртовых растворах пивацетали находятся в равновесии с уксусным альдегидом. Так, в этанольная растворе этаналя содержится около 30% пивацеталю (1-етоксиетанолу) (в расчете на альдегид).

При взаимодействий со второй молекулой спирта в условиях кислотного катализа пивацетали превращаются в ацетали.

Взаимодействие с аминами

На первой стадии реакции происходит нуклеофильное присоединение амина по двойной связи карбонильной группы. Первичным продуктом присоединения является биполярный ион, который стабилизируется в результате внутримолекулярного переноса протона от атома азота к атому кислорода, превращаясь в аминоспирт. Однако реакция не останавливается на этой стадии, ведь соединения, содержащие две электроноакцепторные группы при одном атоме углерода, неустойчивы и стремятся к стабилизации путем отщепления одной из групп в виде нейтральной термодинамически стабильной молекулы. В данном случае происходит отщепление молекулы воды от молекулы аминоспирта и образуется имин (основа Шиффа).

Подобно взаимодействия с первичными аминами проходят реакции этаналя с такими производными аммиака, как гидроксиламин, гидразин, фенилгидразин C 6 H 5 NHNH 2 и др. Образующиеся производные уксусного альдегида — оксимы, гидразоны, фенилгидразоны — обычно устойчивы кристаллическими веществами с четкими температурами плавления.

Восстановление

Этаналь восстанавливается до этанола. Одним из эффективных восстановителей является алюмогидрида лития LiAlH 4. Он играет роль поставщика гидрид-ионов H -, которые являются нуклеофильными частицами и присоединяются по двойной связи. Для преобразования образованного сначала алкоксид-иона в спирт после окончания восстановления в реакционную среду добавляют воду.

В промышленности этаналь превращают в этанол в результате каталитической гидрогенизации. Реакцию проводят, пропуская пары альдегида в смеси с водородом над никелевым или палладиевого катализатора.

Альдольно-кротоновая конденсация

В результате взаимодействия в щелочной среде двух молекул этаналя образуется 3-гидроксибутаналь.

Поскольку продукт реакции содержит в молекуле гидроксильную и альдегидную группы, его назвали альдоль (от слов альдегид и алкоголь), а сама реакция конденсации оксосоединений в щелочной среде получила название альдольной конденсации. Эта реакция имеет большое значение в органическом синтезе, поскольку позволяет синтезировать различные гидроксикарбонильни соединения. Альдольно конденсацию можно проводить в смешанном варианте, с использованием различных карбонильных соединений.

Часто альдольная конденсация сопровождается отщеплением воды и образованием α, β-ненасыщенного карбонильной соединения. В таком случае реакция называется кротонов конденсацией. Такое происходит часто, когда реакцию проводят при повышенной температуре.

Реакции окисления

Реакция «серебряного зеркала»

Одной из качественных реакций для определения альдегидной группы реакция «серебряного зеркала» — окисление альдегида аргентум (I) оксидом. Оксид серебра всегда готовят непосредственно перед опытом, добавляя к раствору аргентум (I) нитрата раствор гидроксида щелочного металла. В растворе аммиака аргентум (I) оксид образует комплексное соединение под названием гидроксид диаминсрибла или реактив Толленса. При действии этого соединения на этаналь происходит окислительно-восстановительная реакция. Уксусный альдегид окисляется до уксусной кислоты, а катион Аргентума восстанавливается в металлическое серебро, которое дает блестящий налет на стенках пробирки — «серебряное зеркало».

Окисления гидроксидом меди

Еще одна качественная реакция на альдегиды заключается в их окислении гидроксида меди (II). При окислении альдегида меди (II) гидроксид, что имеет светло-голубой цвет, восстанавливается до гидроксид меди (I) желтого цвета. Этот процесс проходит при комнатной температуре. Если подогреть исследовательский раствор, то меди (I) гидроксид желтого цвета превращается в оксид меди (I) красного цвета.

Галогенирования

Наличие в молекуле этаналя електроноакцепторний оксогруппы является причиной повышенной реакционной способности атомов водорода, находящихся у атомов углерода в α-положении. Они способны замещаться на атомы галогена.

Полимеризация

Уксусный альдегид подобно формальдегида способен полимеризоваться при наличии следов кислоты. При полимеризации трех молекул этаналя образуется паральдегид — жидкость с температурой кипения 124,5 ° С. При нагревании при наличии кислот он деполимеризуется с образованием исходного уксусного альдегида.

Взаимодействие с аммиаком

Уксусный альдегид реагирует с безводным аммиаком в эфире, давая тригидрат гексагидротриазину, который после дегидратации над серной кислотой образует 2,4,6-триметилгексагидро-1,3,5-триазин, азотный аналог «паральдегида».

В промышленности этаналь окисляют до уксусной кислоты и пероцтовои кислоты воздухом. Для получения уксусной кислоты окисления обычно проводят в испарениях и при повышенной температуре. Для получения пероцтовои кислоты реакцию проводят при 0 ° С или при более низкой температуре в растворителе. Как промежуточный продукт образуется 1-гидроксиетилперацетат, который разлагается с образованием пероцтовои кислоты и уксусного альдегида. Последний возвращают в цикл.

Применение

Этаналь применяют в промышленности для производства ацетатов целлюлозы, уксусной и пероцтовои кислот, уксусного ангидрида, этилацетата, глиоксаля, 2-етилгексанолу, алкиламинов, бутанола, пентаэритрита, алкилпиридинив, 1,3-бутиленгликоль, хлорала. Также используется как восстановитель в производстве зеркал.

Мировое производство в 1982 году составило 2 млн т / год (без СССР).

Физиологическое действие

Животные

Для белых мышей при 2-часовой экспозиции ЛК 50 = 21,8 мг / л, при введении в желудок ЛД 50 = 1232 мг / кг. Основные симптомы отравления — расстройство дыхания, раздражение слизистых оболочек. Вдыхание этаналя концентрацией 0,5 мг / л в течение семи часов вызывает заметное раздражение слизистых оболочек у кошек. При 2 мг / л — сильное раздражение, а 20 мг / л через 1-2 часа вызывает смерть. Вскрытие показывает отек и воспаление легких. Крысы и морские свинки переносили введение дозы 100 мг / кг в течение 6 месяцев. При этом отмечалось нарушение условнорефлекторной деятельности, повышение артериального давления. Те же изменения вызвала доза 10 мг / кг через 2-3 месяца.

Человек

Порог восприятия запаха составляет 0,0001 мг / л, а уже при 0,004 мг / л ощущается резкий запах. Кроме легкого раздражения слизистых оболочек от 0,1-0,4 мг / л при хроническом воздействии этаналя других патологических изменений не отмечалось. При больших концентрациях наблюдается учащение пульса, ночное потоотделение. При очень больших — удушье, резкий кашель, головные боли, бронхит, воспаление легких. Возможно привыкание к небольших концентраций.

Попадание в организм и преобразования

Задерживается в дыхательных путях кролика в среднем на 60%, около 25% абсорбируется в верхних дыхательных путях. В организме окисляется до уксусной кислоты, которая вступает в нормальный обмен и сгорает в и. Скорость метаболизма большая и кроликов составляет 7-10 мг / мин .. Промежуточным продуктом окисления является ацетон.

1. Можно окислением перманганатом калия.

2. Окислением оксидом меди (II) — это качественная реакция на определение одноатомных спиртов:

В результате реакции восстанавливается медь и слышен запах альдегида

Источник: piteika.com

— Пропаналь

Получить из этанола этаналь

— Бутаналь

Получить из этанола 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.

Получить из этанола этаналь

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

Получить из этанола 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

Получить из этанола этаналь

Получить из этанола этанальПолучить из этанола этанальПолучить из этанола 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.

Получить из этанола этанальПолучить из этанола этаналь

Получить из этанола этанальПолучить из этанола 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.

Получить из этанола 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.

Получить из этанола 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):

Получить из этанола 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.

Получить из этанола этаналь

Получить из этанола этаналь

Получить из этанола этаналь

Получить из этанола этаналь

Ионизация α-водородного атома

Получить из этанола этаналь

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

Получить из этанола 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

Получить из этанола 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.

Получить из этанола этаналь

Это реакции внутримолекулярного нуклеофильного присоединения с кислотным катализом.

Получить из этанола 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

studfiles.net

chem21.info

При окислении этанола образуется этаналь (уксусный альдегид) и далее этановая кислота (уксусная кислота). Сильные окислители сразу превращают этаналь в уксусную кислоту. К тому же результату приводит и окисление кислородом воздуха под влиянием бактерий. Мы легко сможем убедиться в этом, если немного разбавим спирт и оставим его на некоторое время в открытой чашке, а затем проверим реакцию на лакмус. Для получения столового уксуса до сих пор используют, в основном, уксуснокислое брожение спирта или низкосортных вин (винный уксус). Для этого спиртовый раствор при интенсивной подаче воздуха медленно пропускают через опилки из буковой древесины. В продажу поступает 5 % или 10 %-ный столовый уксус или так называемая уксусная эссенция, содержащая 40 % уксусной кислоты (В СССР концентрация пищевой уксусной эссенции, поставляемой в торговую сеть, составляет 80 %, а концентрация столового уксуса — 9 %.— Прим. перев). Для большинства опытов она нам подойдет. Лишь в некоторых случаях понадобится безводная (ледяная) уксусная кислота, которая относится к числу ядов. Ее можно купить в аптеке или магазине химических реактивов. Она уже при 16,6 °С затвердевает в кристаллическую массу, похожую на лед. Синтетическим путем уксусную кислоту получают из этина через этаналь.

Неоднократно упоминавшийся этаналь, или уксусный альдегид, — важнейший промежуточный продукт в химической технологии, основанной на использовании карбида кальция. Его можно превратить в уксусную кислоту, спирт или же в бутадиен — исходное вещество для получения синтетического каучука. Сам этаналь производится в промышленности путем присоединения воды к этину. В ГДР на комбинате синтетического бутадиенового каучука в Шкопау этот процесс осуществляется в мощных реакторах непрерывного действия. Сущность процесса заключается в том, что этин вводится в нагретую разбавленную серную кислоту, в которой растворены катализаторы — соли ртути и другие вещества (Эта реакция открыта русским ученым М. Г. Кучеровым в 1881 г. — Прим. перев). Поскольку соли ртути очень ядовиты, мы не будем сами синтезировать этаналь из этина. Выберем более простой способ — осторожное окисление этанола.

Нальем в пробирку 2 мл спирта (денатурата) и добавим 5 мл 20%-ной серной кислоты и 3 г тонкоизмельченного бихромата калия. Затем быстро закроем пробирку резиновой пробкой, в которую вставлена изогнутая стеклянная трубка. Смесь нагреем малым пламенем до кипения и выделяющиеся при этом пары пропустим через ледяную воду. Образующийся этаналь растворяется в воде, и его можно обнаружить с по Получить из этанола этаналь мощью описанных выше реакций для определения алканалей. Кроме того, раствор проявляет кислую реакцию, потому что окисление легко идет дальше с образованием уксусной кислоты.

Чтобы получить этаналь в больших количествах и более чистым, соберем, руководствуясь рисунком, более сложную установку. Однако этот опыт можно выполнять только в кружке или при наличии у читателя большого опыта. Этаналь ядовит и очень летуч!

Левая часть установки предназначена для пропускания тока диоксида углерода (углекислого газа). Последний необходим для удаления выделяющегося этаналя из сферы реакции, прежде чем он окислится дальше до уксусной кислоты. Поместим в колбу кусочки мрамора и будем добавлять к ним малыми порциями разбавленную соляную кислоту. Для этого нужна капельная воронка с длинной отводной трубкой (не менее 25 см). Можно плотно присоединить такую трубку и к обычной капельной воронке с помощью резинового шланга. Эта трубка должна быть все время заполнена кислотой, чтобы Углекислый газ мог преодолеть избыточное сопротивление последующей части установки и не выходил в обратном направлении (Можно использовать и капельную воронку без длинной отводной трубки. В этом случае в пробку, закрывающую колбу с мрамором, нужно вставить еще одну короткую стеклянную трубку. Такую же трубку вставим в пробку, закрывающую капельную воронку, и соединим обе трубки резиновым шлангом. Еще удобнее пользоваться аппаратом Киппа. — Прим. перев.).

Как обеспечить выравнивание давления в приборе для выделения газа, показано на рисунке на стр. 45.

В другой сосуд, который служит реактором, — круглодонную колбу на 250 мл — нальем сначала 20 мл денатурата. Затем растворим 40 г тонкоизмельченного бихромата калия или натрия (Яд!) в 100 мл разбавленной серной кислоты (Добавим 20 мл концентрированной серной кислоты к 80 мл воды.) Ввиду большей плотности серной кислоты обязательно нужно приливать ее к воде, а не наоборот. Серную кислоту всегда добавляют постепенно и только в защитных очках. Ни в коем случае нельзя лить воду в серную кислоту!

Одну треть приготовленного раствора сразу поместим в реактор, а остальную часть — в соединенную с реактором капельную воронку. Вставим в реактор отвод трубки, соединяющей его с устройством для выделения углекислого газа. Эта трубка должна быть погружена в жидкость.

Наконец, особого внимания заслуживает система охлаждения. В трубке, которая под углом отходит вверх от реактора, должны конденсироваться пары спирта и уксусной кислоты. Лучше всего охлаждать эту трубку с помощью наружного свинцового змеевика, пропуская через него проточную воду. В крайнем случае, можно обойтись без охлаждения, но тогда мы получим более грязный продукт. Для конденсации этаналя, который кипит уже при 20,2 °С, используем прямой холодильник. Желательно, конечно, взять эффективный холодильник — змеевиковый, шариковый или с внутренним охлаждением. В крайнем случае подойдет и не слишком короткий холодильник Либиха. В любом случае охлаждающая вода должна быть очень холодной. Водопроводная вода годится для этого только зимой. В другое же время года можно пропускать ледяную воду из большого бака, установленного на достаточной высоте. Приемники — две соединенные друг с другом пробирки — охладим, погрузив их в охлаждающую смесь из равных (по массе) количеств измельченного льда или снега и поваренной соли. Несмотря на все эти меры предосторожности, пары этаналя все же частично улетучиваются. Так как этаналь имеет неприятный резкий запах и ядовит, опыт нужно проводить в вытяжном шкафу или на открытом воздухе.

Только теперь, когда установка заряжена и собрана, начнем опыт. Вначале проверим работу прибора для выделения газа, приливая к мрамору малое количество соляной кислоты. При этом установка сразу же заполняется углекислым газом. Если он наверняка проходит через реактор и никаких неплотностей не обнаруживается, приступим собственно к получению этаналя, Приостановим выделение газа, включим всю систему охлаждения и нагреем содержимое реактора до кипения. Поскольку теперь при окислении спирта выделяется тепло, горелку можно убрать. После этого снова будем постепенно добавлять соляную кислоту, чтобы через реакционную смесь все время проходил умеренный ток углекислого газа. Одновременно оставшийся раствор бихромата должен медленно поступать из капельной воронки в реактор.

По окончании реакции в каждом из двух приемников содержится по несколько миллилитров почти чистого этаналя. Заткнем пробирки ватой и сохраним для следующих опытов на холоду. Длительное хранение этаналя нецелесообразно и опасно, так как он слишком легко испаряется и, находясь в склянке с притертой пробкой, может с силой выбивать пробку. В продажу этаналь поступает только в запаянных толстостенных стеклянных ампулах.

Опыты с этаналем

Помимо описанных выше качественных реакций, мы можем провести с малыми количествами этаналя ряд других опытов,

В пробирке к 1-2 мл этаналя осторожно добавим (в защитных очках и на расстоянии от себя) с помощью стеклянной палочки 1 каплю концентрированной серной кислоты. Начинается бурная реакция. Как только она затихнет, разбавим реакционную смесь водой и встряхнем пробирку. Выделяется жидкость, которая в отличие от этаналя не смешивается с водой и кипит только при 124 °С. Она получается в результате соединения трех молекул этаналя с образованием кольца:

Получить из этанола этаналь Этот полимер этаналя называется паральдегидом. При перегонке с разбавленными кислотами он превращается снова в этаналь. Паральдегид применяется в медицине в качестве снотворного средства.

В следующем опыте осторожно нагреем малое количество этаналя с концентрированным раствором едкого натра. Выделяется желтая "альдегидная смола". Она тоже возникает вследствие присоединения друг к другу молекул этаналя. Однако в отличие от паральдегида молекулы этой смолы построены из большого числа молекул этаналя.

Другой твердый продукт полимеризации — метальдегид — образуется при обработке этаналя на холоду газообразным хлористым водородом. Раньше он находил некоторое применение в качестве твердого горючего ("сухого спирта").

Приблизительно 0,5 мл этаналя разбавим 2 мл воды. Добавим 1 мл разбавленного раствора едкого натра или соды и будем нагревать в течение нескольких минут. Мы почувствуем исключительно резкий запах кротонового альдегида. (Проводить опыт в вытяжном шкафу или на открытом воздухе!).

Из этаналя в результате присоединения друг к другу двух его молекул образуется вначале альдол, который также является промежуточным продуктом при получении бутадиена. Он содержит одновременно функциональные группы и алканаля, и алканола.

Отщепляя воду, альдол превращается в кротоновый альдегид:

Получить из этанола этаналь

studopedia.org

Источник: net-alko.site



Добавить комментарий

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

Adblock
detector