Оцетният алдехид принадлежи към органичните съединения и принадлежи към класа на алдехидите. Какви свойства има това вещество и как изглежда формулата на ацеталдехида?

основни характеристики

Оцетният алдехид има няколко имена: ацеталдехид, етанал, метилформалдехид. Това съединение е алдехид на оцетна киселина и етанол. Структурната му формула е следната: CH 3 -CHO.

Ориз. 1. Химическа формула на ацеталдехида.

Характерна особеност на този алдехид е, че се среща както в природата, така и се произвежда изкуствено. В промишлеността обемът на производството на това вещество може да бъде до 1 милион тона годишно.

Етанал се намира в хранителни продукти, като кафе, хляб, а също и това вещество се синтезира от растенията в процеса на метаболизма.

Оцетният алдехид е безцветна течност с остър мирис. Разтворим във вода, алкохол и етер. е отровен.

Ориз. 2. Оцетен алдехид.

Течността кипи при доста ниска температура - 20,2 градуса по Целзий. Поради това има проблеми с неговото съхранение и транспортиране. Следователно веществото се съхранява под формата на паралдехид, а ацеталдехидът се получава от него, ако е необходимо, чрез нагряване със сярна киселина (или с всяка друга минерална киселина). Паралдехидът е цикличен тример на оцетната киселина.

Как да получите

Оцетният алдехид може да се получи по няколко начина. Най-често срещаният вариант е окисляването на етилен или, както се нарича този метод, процесът на Wacker:

2CH 2 \u003d CH 2 + O 2 -2CH 3 CHO

Окислителят в тази реакция е паладиев хлорид.

Ацеталдехидът може да се получи и чрез взаимодействие на ацетилен с живачни соли. Тази реакция носи името на руски учен и се нарича реакция на Кучеров. В резултат на химичния процес се образува енол, който изомеризира до алдехид

C 2 H 2 + H 2 O \u003d CH 3 CHO

Ориз. 3. Портрет на М. Г. Кучеров.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Алдехиди – органична материя, принадлежащи към класа карбонилни съединения, съдържащи в състава си функционалната група -CH \u003d O, която се нарича карбонил.

Общата формула за ограничаване на алдехидите и кетоните е C n H 2 n O. Суфиксът –al присъства в името на алдехидите.

Най-простите представители на алдехидите са формалдехид (формалдехид) -CH 2 \u003d O, ацеталдехид (оцетен алдехид) - CH 3 -CH \u003d O. Има циклични алдехиди, например циклохексан-карбалдехид; ароматните алдехиди имат тривиални имена - бензалдехид, ванилин.

Въглеродният атом в карбонилната група е в състояние на sp 2 хибридизация и образува 3σ ​​връзки (две С-Н връзки и една С-О връзка). π-връзката се образува от p-електрони на въглеродни и кислородни атоми. Двойната връзка C = O е комбинация от σ- и π-връзки. Електронната плътност се измества към кислородния атом.

Алдехидите се характеризират с изомерия на въглеродния скелет, както и междукласова изомерия с кетони:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH = O (бутанал);

CH 3 -CH (CH 3) -CH = O (2-метилпентанал);

CH 3 -C (CH 2 -CH 3) = O (метил етил кетон).

Химични свойства на алдехидите

Има няколко реакционни центъра в алдехидните молекули: електрофилен център (карбонилов въглероден атом), участващ в реакциите на нуклеофилно присъединяване; основният център е кислороден атом с несподелени електронни двойки; α-CH киселинен център, отговорен за реакциите на кондензация; S-N връзкаразкъсани в окислителни реакции.

1. Реакции на добавяне:

- вода с образуване на скъпоценни диоли

R-CH = O + H 2 O ↔ R-CH (OH) -OH;

- алкохоли с образуване на полуацетали

CH 3 -CH \u003d O + C 2 H 5 OH ↔CH 3 -CH (OH) -O-C 2H 5;

- тиоли с образуване на дитиоацетали (в кисела среда)

CH 3 -CH \u003d O + C 2 H 5 SH ↔ CH 3 -CH (SC 2 H 5) -SC 2 H 5 + H 2 O;

- натриев хидросулфит с образуване на натриеви а-хидроксисулфонати

C 2 H 5 -CH = O + NaHSO 3 ↔ C 2H 5 -CH (OH) -SO 3 Na;

- амини за образуване на N-заместени имини (бази на Шиф)

C 6 H 5 CH = O + H 2 NC 6 H 5 ↔ C 6 H 5 CH = NC 6 H 5 + H 2 O;

- хидразини с образуване на хидразони

CH 3 -CH \u003d O + 2 HN-NH 2 ↔ CH 3 -CH = N-NH 2 + H 2 O;

- циановодородна киселина с образуване на нитрили

CH 3 -CH \u003d O + HCN ↔ CH 3 -CH (N) -OH;

- възстановяване. Когато алдехидите реагират с водород, се получават първични алкохоли:

R-CH = O + H2 → R-CH2-OH;

2. Окисление

- реакцията на "сребърното огледало" - окисляването на алдехиди с амонячен разтвор на сребърен оксид

R-CH \u003d O + Ag 2 O → R-CO-OH + 2Ag ↓;

- окисление на алдехиди с меден (II) хидроксид, в резултат на което се утаява утайка от червен меден (I) оксид

CH 3 -CH \u003d O + 2Cu (OH) 2 → CH 3 -COOH + Cu 2 O ↓ + 2H 2 O;

Тези реакции са качествени реакцииза алдехиди.

Физични свойства на алдехидите

Първият представител на хомоложната серия алдехиди - формалдехид (формалдехид) - газообразно вещество (н.о.), алдехиди с неразклонена структура и състав C 2 -C 12 - течности, C 13 и по-дълго - твърди вещества. Колкото повече въглеродни атоми съдържа правоверижният алдехид, толкова по-висока е неговата точка на кипене. С увеличаване на молекулното тегло на алдехидите се увеличават стойностите на техния вискозитет, плътност и показател на пречупване. Формалдехидът и ацеталдехидът могат да се смесват с вода в неограничени количества, но с нарастването на въглеводородната верига тази способност на алдехидите намалява. По-ниските алдехиди имат остра миризма.

Получаване на алдехиди

Основните методи за получаване на алдехиди:

- хидроформилиране на алкени. Тази реакция се състои в добавяне на CO и водород към алкен в присъствието на карбонили на някои метали от група VIII, например октакарбонил дикобалт (Co 2 (CO) 8) Реакцията се извършва чрез нагряване до 130°C и налягане от 300 атм

CH 3 -CH = CH 2 + CO + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH \u003d O + (CH 3) 2 CHCH = O;

— хидратация на алкини. Взаимодействието на алкините с вода се осъществява в присъствието на соли на живак (II) и в кисела среда:

HC≡CH + H 2 O → CH 3 -CH \u003d O;

- окисление на първични алкохоли (реакцията протича при нагряване)

CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH \u003d O + Cu + H 2 O.

Приложение на алдехиди

Алдехидите са намерили широко приложение като суровини за синтеза на различни продукти. И така, формалдехидът (мащабно производство) произвежда различни смоли (фенол-формалдехид и др.), лекарства (уротропин); ацеталдехидът е суровина за синтеза на оцетна киселина, етанол, различни пиридинови производни и др. Много алдехиди (маслена, канела и др.) се използват като съставки в парфюмерията.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

АЦЕТАЛДЕХИД, ацеталдехид, етанал, CH 3 CHO, се намира в суров винен алкохол (образуван при окисляването на етилов алкохол), както и в първите презрамки, получени при дестилацията на дървесен алкохол. Преди това ацеталдехидът се получаваше чрез окисление на етилов алкохол с дихромат, но сега преминахме към контактен метод: смес от пари на етилов алкохол и въздух се пропуска през нагрети метали (катализатори). Ацеталдехидът, получен чрез дестилация на дървесен алкохол, съдържа около 4-5% различни примеси. От известно техническо значение е методът за получаване на ацеталдехид чрез разлагане на млечната киселина чрез нагряването й. Всички тези методи за производство на ацеталдехид постепенно губят своето значение във връзка с разработването на нови, каталитични методи за производство на ацеталдехид от ацетилен. В страни с развита химическа промишленост (Германия) те добиха преобладаване и направиха възможно използването на ацеталдехид като изходен материал за производството на други органични съединения: оцетна киселина, алдол и др. В основата на каталитичния метод е откритата реакция от Кучеров: ацетиленът в присъствието на соли на живачен оксид прикрепя една частица вода и се превръща в ацеталдехид - CH: CH + H 2 O \u003d CH 3 · CHO. За получаване на ацеталдехид съгласно немски патент (химическа фабрика Griesheim-Electron във Франкфурт на Майн), ацетиленът се прекарва в разтвор на живачен оксид в силна (45%) сярна киселина, загрята не по-висока от 50 °, при силно разбъркване; полученият ацеталдехид и паралдехид периодично се отстраняват или дестилират във вакуум. Най-добрият обаче е методът, претендиран от френския патент 455370, според който работи заводът на Консорциума на електрическата индустрия в Нюрнберг.

Там ацетиленът се прехвърля в горещ слаб разтвор (не по-висок от 6%) на сярна киселина, съдържащ живачен оксид; ацеталдехидът, образуван по време на процеса, непрекъснато се дестилира и кондензира в определени приемници. Според метода на Grisheim-Electron част от живака, образуван в резултат на частична редукция на оксида, се губи, тъй като е в емулгирано състояние и не може да бъде възстановен. Методът на Консорциума е от голямо предимство в това отношение, тъй като тук живакът лесно се отделя от разтвора и след това електрохимично се превръща в оксид. Добивът е почти количествен и полученият ацеталдехид е много чист. Ацеталдехидът е летлива, безцветна течност, точка на кипене 21°, специфично тегло 0,7951. Смесва се с вода във всяко съотношение; освобождава се от водни разтвори след добавяне на калциев хлорид. От химични свойстваацеталдехид, следните са от техническо значение:

1) Добавянето на капка концентрирана сярна киселина причинява полимеризация за образуване на паралдехид:

Реакцията протича с голямо отделяне на топлина. Паралдехидът е течност, която кипи при 124°C и не показва типични алдехидни реакции. При нагряване с киселини настъпва деполимеризация и обратно се получава ацеталдехид. В допълнение към паралдехида има и кристален полимер на ацеталдехида, така наречения металдехид, който вероятно е стереоизомер на паралдехид.

2) В присъствието на някои катализатори (солна киселина, цинков хлорид и особено слаби основи) ацеталдехидът се превръща в алдол. Под действието на силни каустични алкали се получава образуването на алдехидна смола.

3) Под действието на алуминиев алкохолат ацеталдехидът се превръща в оцетен етилов етер (реакция на Тишченко): 2CH 3 CHO = CH 3 COO C 2 H 5. Този процес се използва за получаване на етилацетат от ацетилен.

4) Реакциите на присъединяване са особено важни: а) ацеталдехидът свързва кислороден атом, превръщайки се в оцетна киселина: 2CH 3 CHO + O 2 \u003d 2CH 3 COOH; окисляването се ускорява, ако към ацеталдехид (Grisheim-Electron) се добави определено количество оцетна киселина; най-висока стойностимат методи на каталитично окисление; катализатори са: железен оксид, ванадиев пентоксид, уранов оксид и особено манганови съединения; б) при свързване на два водородни атома ацеталдехидът се превръща в етилов алкохол: CH 3 CHO + H 2 = CH 3 CH 2 OH; реакцията се провежда в състояние на пара в присъствието на катализатор (никел); при някои условия синтетични етанолуспешно се конкурира с алкохол, получен чрез ферментация; в) циановодородната киселина се свързва с ацеталдехид, образувайки нитрил на млечна киселина: CH 3 CHO + HCN = CH 3 CH (OH) CN, от който се получава млечна киселина чрез осапуняване.

Тези разнообразни трансформации правят ацеталдехида един от важните продукти химическа индустрия. Евтиното му производство от ацетилен напоследък направи възможно осъществяването на редица нови синтетични индустрии, от които методът за производство на оцетна киселина е силен конкурент на стария метод за нейното извличане чрез суха дестилация на дървесина. Освен това ацеталдехидът се използва като редуциращ агент при производството на огледала и се използва за приготвяне на хиналдин, вещество, използвано за получаване на бои: хинолин жълто и червено и др.; освен това служи за приготвяне на паралдехид, който се използва в медицината като хипнотик.

АЦЕТЕК АЛДЕХИД (ацеталдехид, етанал) - алифатен алдехид, CH 3 CHO; метаболит, образуван по време на алкохолна ферментация, окисляване на етилов алкохол, включително в човешкото тяло, и при други метаболитни реакции. W. a. използвани при приготвянето на различни лекарства(виж), оцетна киселина (виж), пероцетна то-ти CH 3 COOOH, оцетен анхидрид (CH 3 CO) 2 O, етилацетат, както и при производството на синтетични смоли и др. В съответните отрасли е професионална опасност.

W. a. е безцветна течност с остра миризма, t° pl -123,5°, t° kip 20,2°, нейната относителна плътност при 20° 0,783, показател на пречупване при 20° 1,3316, граници на експлозия на концентрация (CEF) 3, 97 - 57%. С вода, етилов алкохол, етер и други органични разтворители U. a. смесва във всякакви пропорции.

W. a. влиза във всички реакции, характерни за алдехидите (виж), по-специално се окислява до оцетна киселина, претърпява алдолна и кротонова кондензация, образува оцетен етилов естер според реакцията на Тишченко и производни, характерни за алдехидите в карбонилната група. В присъствието на киселини на U. и. полимеризира до цикличен кристален тетрамер на металдехид или течен паралдехид. В индустриален мащаб U. и. получен чрез хидратация на ацетилен (вж.) в присъствието на катализатори - живачни соли, окисляване на етилов алкохол (вж.) и мн. икономичен начин- окисление на етилен (виж Въглеводороди) в присъствието на паладиев катализатор.

Качествено откриване U. и. се основава на появата на синьо оцветяване в резултат на взаимодействието на U. a. с натриев нитропрусид в присъствието на амини. Количественото определение се състои в получаване на произволна производна At. и. чрез карбонилната група и нейното тегло, обем (виж Титриметричен анализ) или колориметрично определяне (виж Колориметрия).

Образованието на U. и. като междинен продукт на метаболизма се среща както в растителните, така и в животинските организми. Първият етап от превръщането на етиловия алкохол в човешкото и животинското тяло е неговото окисляване до U. a. в присъствието на алкохол дехидрогеназа (вж.). W. a. образува се и при декарбоксилирането (виж) на пирувата (вж. Пирогроздна киселина) по време на алкохолна ферментация и по време на разграждането на треонина (виж) под действието на треонин алдолаза (EC 4.1.2.5). В човешкото тяло U. a. окислен до оцетна киселина Ch. обр. в черния дроб под действието на NAD-зависима алдехид оксидаза (EC 1.2.3. 1), ацеталдехид оксидаза и ксантокиназа. W. a. участва в биосинтеза на треонин от глицин (вж.). В наркотици. На практика използването на тези, които рамкират (вижте) се основава на способността на това лекарство да блокира специфично ацеталдехид оксидазата, което води до натрупване в кръвта на U. a. и в резултат на силна вегетативна реакция - разширяване на периферните съдове, сърцебиене, главоболие, задушаване, гадене.

Оцетният алдехид като професионална опасност

На хрон. въздействие върху човека на ниски концентрации на пари U. и. обърнете внимание на преходно дразнене на лигавиците на горните дихателни пътища и конюнктивата. Двойки U. a. във вдишвания въздух във високи концентрации причиняват повишена сърдечна честота, повишено изпотяване; признаци на остър дразнещ ефект на парите U. a. в тези случаи те се засилват (особено през нощта) и могат да се комбинират със задушаване, суха, болезнена кашлица и главоболие. Последиците от такова отравяне са бронхит и пневмония.

Контакт с кожата на течност U. a. може да предизвика неговата хиперемия и появата на инфилтрати.

Първа помощ и спешна терапия

При отравяне с U. двойки, a. пострадалия трябва да бъде изведен на чист въздух, осигурете вдишване на водна пара с амоняк, ако е показано - вдишване на овлажнен кислород, сърдечни средства, респираторни стимуланти (лобелин, цитотон), тинктура от валериана, бромни препарати. При рязко дразнене на лигавиците на дихателните пътища - алкални или маслени инхалации. При болезнена кашлица - кодеин, етил морфин хидрохлорид (дионин), горчични пластири, буркани. Ако конюнктивата е раздразнена, измийте очите обилно с вода или изотоничен разтвор на натриев хлорид. В случай на отравяне през устата - незабавно промиване на стомаха с вода с добавка на разтвор на амоняк (амоняк), 3% разтвор на натриев бикарбонат. По-нататъшното лечение е симптоматично. При удар U. и. върху кожата - незабавно измиване на засегнатата област с вода, но по-добре с 5% разтвор на амоняк.

Пострадалият трябва да бъде отстранен от работа с вредни вещества до възстановяване (вижте Професионални заболявания).

Мерки за предотвратяване на интоксикация U. a. се състоят в херметизиране на оборудването, безпроблемна работа на вентилацията (виж), механизация и автоматизация на работите по пълнене и транспортиране на У. и. Магазин U. a. изисква се в херметически затворени контейнери. В индустрии и лаборатории, свързани с контакт с U. a., трябва стриктно да се спазват мерките за лична хигиена, използването на специално облекло и обувки, очила и универсални респиратори.

Максимално допустима концентрация на пари U. a. във въздуха работна зона 5 mg/m3.

Библиография:Вредни вещества в индустрията, изд. Н. В. Лазарева и Е. Н. Левина, т. 1, Л., 1976; Лебедев Н. Н. Химия и технология на основния органичен и нефтохимичен синтез, М., 1981; Уайт А. и др. Основи на биохимията, транс. от английски, т. 1-3, М., 1981,

А. Н. Климов, Д. В. Йофе; Н. Г. Будковская (гигант).,

Оцетният алдехид има химична формула CH3COH. На външен вид е безцветен, прозрачен, с остра миризма, вече може да кипи стайна температура 20°C, лесно се разтваря във вода и органични съединения. Тъй като науката не стои на едно място, сега е доста лесно да се получи ацеталдехид от етилов алкохол.

Природата на двете основни вещества

Ацеталдехидът (етанал) е често срещан в природата, намира се в храните и в повечето растения. Етаналът също е компонент на автомобилните изгорели газове и цигарения дим, така че принадлежи към категорията на силните токсични вещества. Може да се синтезира изкуствено различни начини. Най-популярният метод е получаването на ацеталдехид от етилов алкохол. Като катализатор се използва меден оксид (или сребро). Реакцията произвежда алдехид, водород и вода.

Етиловият алкохол (етанол) е обикновен хранителен клас C2H5OH. Широко се използва в производството Алкохолни напитки, в медицината за дезинфекция, в производството домакински химикали, парфюми, хигиенни продукти и др.

Етилов алкохол не се среща в природата, той се получава чрез химични реакции. Основните методи за получаване на веществото са, както следва:

• Ферментация: Някои плодове или зеленчуци са изложени на дрожди.
• Производство в промишлени условия (използване на сярна киселина).

Вторият метод дава по-висока концентрация на етанол. Използвайки първия вариант, ще бъде възможно да се постигне само около 16% от това вещество.

Методи за получаване на ацеталдехид от етанол

Процесът на получаване на ацеталдехид от етилов алкохол протича по следната формула: C2H5OH + CuO = CH3CHO + Cu + H2O

В този случай се използват етанол и меден оксид, под въздействието на висока температура настъпва реакция на окисление и се получава ацеталдехид.

Има и друг метод за получаване на алдехид - дехидрогениране на алкохол. Появи се преди около 60 години и е популярен и до днес. Дехидрогенирането има много положителни качества:

• липса на отделяне на токсични токсини, които отравят атмосферата;
• удобни и безопасни условияреакции;
• по време на реакцията се отделя водород, който също може да се използва;
• няма нужда да харчите пари за допълнителни компоненти - достатъчно е само един етилов алкохол.

Получаването на алдехид по този метод става по следния начин: етанолът се нагрява до четиристотин градуса и водородът излиза от него по каталитичен начин. Формулата на процеса изглежда така: C2H5OH ͢ CH3CHO + H2.

Разделянето на водорода възниква поради висока температура и ниско налягане. Веднага щом температурата спадне и налягането се повиши, H2 ще се върне и ацеталдехидът отново ще стане алкохол.

При използване на метода на дехидратация се използва и меден или цинков катализатор. Медта в този случай е много активно вещество, което може да загуби активност по време на реакцията. Следователно сместа се прави от медни, кобалтови и хромови оксиди и след това се нанася върху азбест. Това прави възможно провеждането на реакцията при температура 270-300°C. В този случай трансформацията на етанол достига от 34 до 50%.

Определяне на оптималния метод

Ако сравним метода на алкохолно окисление с метода на дехидратация, тогава вторият има ясно предимство, тъй като произвежда много по-малко токсични вещества и в същото време наличието на висока концентрацияетанал. Тези газове, когато са дехидратирани, съдържат само ацеталдехид и водород, а при окисляване съдържат етанол, разреден с азот. Следователно е по-лесно да се получи ацеталдехид от контактни газове и загубите му ще бъдат много по-малки, отколкото при окислителния процес.

Друго важно качество на метода на дехидратация е, че полученото вещество се използва за производство на оцетна киселина. За да направите това, вземете живачен сулфат и вода. Реакцията се получава по следната схема: CH3CHO + HgSO4 + H2O = CH3COOH + H2SO4 + Hg.

За да завърши реакцията, се добавя железен сулфат, който окислява живака. За да се изолира оцетната киселина, полученият разтвор се филтрира и се добавя алкален разтвор.

Ако няма готов HgSO4 (неорганично съединение от метална сол и сярна киселина), тогава той се приготвя самостоятелно. Необходимо е да добавите 1 част живачен оксид към 4 части сярна киселина.

Допълнителен начин

Има и друг начин за получаване на ацеталдехид. Използва се за определяне на качеството на получения алкохол. За да го приложите, ще ви трябват: фуксинова сярна киселина, етилов алкохол и смес от хром (K2Cr2O7 + H2SO4).

Хромна смес (2 ml) се излива в суха колба, поставя се врящ камък и се добавя етилов алкохол (2 ml). Тръбата е покрита с тръба за изпускане на газове, а другият край се вкарва в контейнер с фуксинова сярна киселина. Сместа се загрява, в резултат на което променя цвета си на зелен. В хода на реакцията етанолът се окислява и се превръща в ацеталдехид, който преминава през тръбата под формата на пари и, попадайки в епруветка с фуксинова сярна киселина, я превръща в пурпурен.