10 класс. Химия. Химические свойства альдегидов и кетонов

Получение альдегидов

I.  В промышленности

Этот способ более перспективен, чем гидратация алкинов, при которой используются токсичные ртутные катализаторы.

В промышлености альдегиды и кетоны получают дегидрированием спиртов, пропуская пары спирта над нагретым катализатором (Cu, соединения Ag, Cr

или Zn).

Этот способ позволяет получать карбонильные соединения, в особенности альдегиды, без побочных продуктов окисления. 

II. В лаборатории 

1. Гидратация алкинов     (раньше использовали в промышленности – способ дорогой) - присоединение:

Кетоны получают при гидратации других гомологов ряда алкинов: 

2. Окисление спиртов:

Первичные спирты при окислении образуют альдегиды, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот.

Чтобы предотвратить превращение альдегида в кислоту, его отгоняют в ходе реакции (tкип  альдегида, не образующего межмолекулярные водородные связи, нижеtкип спирта и кислоты).

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны.

 Химические свойства альдегидов

Для карбонильных соединений характерны реакции различных типов:

·        присоединение по карбонильной группе;

·        полимеризация;

·        конденсация;

·        восстановление и окисление.

Большинство реакций альдегидов и кетонов протекает по механизму нуклеофильного присоединения (AN) по связи С=О. 
Реакционная способность в таких реакциях уменьшается от альдегидов к кетонам:

Это объясняется, главным образом, двумя факторами:

·         углеводородные радикалы у группы С=О увеличивают пространственные препятствия присоединению к карбонильному атому углерода новых атомов или атомных групп;

·         углеводородные радикалы за счет +I-эффекта уменьшают положительный заряд на карбонильном атоме углерода, что затрудняет присоединение нуклеофильного реагента.

I. Реакции присоединения

1. Присоединение водорода (восстановление):                       

R-CH=O + H2 t,Ni → R-CH2-OH (первичный спирт)

2. Присоединение циановодородной кислоты (синильной):

Эта реакция используется для удлинения углеродной цепи, а также для получения α-гидроксикислот R-CH(COOH)OH по схеме:

R-CH(CN)OH + H2O -> R-CH(COOH)OH + NH3

CH3-CH=O + H-CN → CH3-CH(CN)-OH

CH3-CH(CN)-OH  циангидрин –яд! в ядрах косточек вишен, слив

3. Со спиртами – получают полуацетали и ацетали:

Полуацетали - соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами. 
Взаимодействие полуацеталя с еще одной молекулой спирта (в присутствии кислоты) приводит к замещению полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR' и образованию ацеталя:

Ацетали - соединения, в которых атом углерода связан с двумя алкоксильными 

(-OR) группами.

4. Присоединение воды:

5. Присоединение реактива Гриньяра  (используется для получения первичных спиртов, кроме метанола):

R-X(р-р  в диэтиловом эфире) +  Mg стружка → R-Mg-X (реактив Гриньяра) + Q

Здесь R – алкильный или арильный радикал; Х – это галоген.

HCH=O +  CH3-Mg-Cl → CH3-CH2-O-Mg-Cl   (присоединение)

CH3-CH2-O-Mg-Cl + H2O → CH3-CH2-OH + Mg(OH)Cl   (гидролиз)

6. Взаимодействие с аммиаком

II. Реакции окисления

1. Реакция серебряного зеркала – качественная реакция на альдегидную группу:

2. Окисление гидроксидом меди(II):   

3. Аль­де­ги­ды могут быть окис­ле­ны до кис­лот бром­ной водой

III. Реакции замещения

С галогенами:

CH3-CH=O + Cl2 → ClCH2-CH=O + HCl

                                   здесь , ClCH2-CH=O - хлоруксусный альдегид

IV. Реакции полимеризации               

n CH2=O t,kat → ( -CH2-O-)n    полиформальдегид                                           

V. Реакции поликонденсации

n H-CH=O + (n+1) C6H5-OH  t,kat→ nH2O +  [-C6H3(OH)-CH2-C6H3(OH)-]n                                                                                        фенолформальдегидная смола 

Применение

Метаналь (муравьиный альдегид) CH2=O

• получение фенолформальдегидных смол;
• получение мочевино-формальдегидных (карбамидных) смол;
• полиоксиметиленовые полимеры;
• синтез лекарственных средств (уротропин);
• дезинфицирующее средство;
•  консервант биологических препаратов (благодаря способности свертывать белок).

Этаналь (уксусный альдегид, ацетальдегид) СН3СН=О

• производство уксусной кислоты;
• органический синтез.

ЦОР:

Применение уксусного альдегида

Применение формальдегида

ТРЕНАЖЁРЫ:

Получение альдегидов и кетонов

Тестовые задания по теме "Альдегиды"

Химические свойства альдегидов

ВИДЕО:

Реакция "серебряного зеркала"

Качественная реакция на альдегиды с фуксинсернистой кислотой

Качественная реакция на альдегиды с гидроксидом меди (II)

 Задания для самостоятельной работы:

Характерные реакции альдегидов