Тема 6. Альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 6
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

Урок № 3 Тема: Карбоновые кислоты. Изомерия и номенклатура.

Урок № 4 Тема: Химические свойства одноосновных карбоновых кислот.

 

План:

1. Физические и химические свойства
2. Применение

 

 

Получение альдегидов и кетонов

1. Окисление спиртов

Это общий способ получения альдегидов и кетонов. В промышленности в качестве окислителя используют кислород воздуха в присутствии катализаторов, в лабораторных условиях – оксид хрома (VI) или оксид меди (II) при нагревании. Первичные спирты окисляются до альдегидов, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот.

t

СН3 – СН2 –ОН + CuO → CH3 – CОН + Cu + H2O

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны, а третичные спирты в этих условиях не окисляются:

2. Гидратация алкинов (реакция Кучерова)

Ацетиленовые углеводороды присоединяют молекулу воды в кислотной среде в присутствии солей двухвалентной ртути. Поскольку присоединение протекает по правилу Марковникова, из ацетилена можно получить ацетальдегид (уксусный альдегид):

Из гомологов ацетилена получаются только кетоны:

Физические свойства

Метаналь - газ, альдегиды С2–C5 и кетоны С3–С4 - жидкости, высшие - твердые вещества. Низшие гомологи растворимы в воде, благодаря образованию водородных связей между атомами водорода молекул воды и карбонильными атомами кислорода. С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде падает.

Химические свойства

Реакции присоединения.

Гидрирование. Присоединение водорода по кратной связи С=О происходит при нагревании в присутствии катализаторов гидрирования (никель, платина, палладий). Альдегиды образуют первичные спирты, кетоны – вторичные спирты:

Реакции окисления альдегидов и кетонов

Альдегиды очень легко окисляются в соответствующие карбоновые кислоты под действием таких мягких окислителей, как оксид серебра и гидроксид меди (II):

а) реакция "серебряного зеркала" - окисление аммиачным раствором

оксида серебра:

R–CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH → RCOOH + 2Ag + 4NH3 + H2O

б) окисление гидроксидом меди (II) с образованием красно-

кирпичного осадка Cu2O:

R – CH = O + 2Cu(OH)2 → R - COOH + Cu2O + 2H2O

Данные реакции являются качественными на альдегидную группу.

Кетоны не вступают в реакцию "серебряного зеркала".

 

Физические свойства: формальдегид - газ с удушливым запахом, растворим в воде (с молекулами воды водородные связи образуются, 40 %-ный водный раствор называется формалином с увеличением температуры растворимость уменьшается); ацетальдегид - бесцветная легкокипящая жидкость с фруктовым запахом, растворим в воде; ацетон - бесцветная жидкость с резким запахом, растворим в воде.

В ряду алканы альдегиды (кетоны) спирты растворимость в воде и температура кипения увеличивается.

Химические свойства

Химические свойства альдегидов и кетонов в значительной степени обусловлены наличием в их молекулах сильно полярной карбонильной группы (связь поляризована в сторону атома кислорода). Чем больше частичный заряд ( +) на атоме углерода этой группы, тем выше активность соединения.

1. Горение:

2CH3CHO + 5O2 4CO2 + 4H2O
2CH3COCH3 + 9O2 6CO2 + 6H2O

2. Присоединение (по двойной связи карбонильной группы).

Гидрирование (восстановление водородом):

HCHO + H2 CH3OH
CH3—CO—CH3 + H2 CH3—CH(OH)—CH3


Из альдегидов при этом получаются первичные спирты, а из кетонов - вторичные.

3. Окисление:

 

CH3CHO + Ag2O 2Ag + CH3COOH (реакция "серебряного зеркала" - качественная реакция)
HCHO + 2Cu(OH)2 2H2O + Cu2O + HCOOH (образуется красный осадок - качественная реакция)
Кетоны слабыми окислителями не окисляются.

4. Замещение атомов водорода в углеводородном радикале (замещение происходит в - положение, т. е. замещается атом водорода у 2-го атома углерода):

       
CH3 —CH2 —CHO + Cl2 CH3—CHCl—CHO + HCl

 

5. Реакции полимеризации и поликонденсации:

 


Получение альдегидов и кетонов

1. Окисление спиртов.
а) Первичных

CH3OH + CuO HCHO + Cu + H2O


б) Вторичных

CH3—CH(OH)—CH3 + [O] CH3—CO—CH3 + H2O

2. Дегидрирование спиртов.

а) Первичных

CH3CH2OH CH3CHO + H2


б) Вторичных

CH3—CH(OH)—CH3 CH3—CO—CH3 + H2

3. Окисление метана: CH4 + O2 HCHO + H2O (При 500oС в присутствии оксидов азота)

4. Гидратация ацетилена (реакция Кучерова; лабораторный способ):

C2H2 + H2O CH3CHO

5. Окисление этилена: 2C2H4 + O2 2CH3CHO

Применение альдегидов и кетонов

 

В таблице представлены основные направления органических синтезов на основе формальдегида: получение полимерных ма­териалов (карбамидные и фенолформальдегидные смолы); обра­зование продуктов конденсации формальдегида (триоксан, параформ); синтез взрывчатых веществ (гексоген), лекарственных препаратов (уротропин), первичных спиртов.

Мы упоминули очень интересное соединение — уротропин. Впервые оно было..получено А. М. Бутлеровым в 50-х гг. XIX в. при действии на формальдегид аммиаком. Молекулярная формула вещества (СН2)6N4 определила его хи­мическое название — гексаметилентетрамин . Структура ве­щества

При нагревании в присутствии кислот уротропин вновь разлагается на аммиак и формальдегид. Это его свойство по­зволяет использовать уротропин в медицине в качестве анти­септического средства. В организме человека он медленно гидролизуется, выделяющийся формальдегид уничтожает болез­нетворные микроорганизмы. На том же свойстве основано применение препарата кальцекс, представляющего собой комплекс уротропина с хлоридом кальция.

Большое количество формальдегида используется для про­изводства фенолоформальдегидных смол. Их смешивают с различными наполнителями и изготавливают пластмассы, на­зываемые фенопластами. При растворении фенолоформаль-дегидных смол в ацетоне или спирте получают лаки/

При взаимодействии формальдегида с карбамидом {мочеви­ной) (NН2)2СО получают карбамидную смолу, а из нее — амино -пласты. Из этой пластмассы изготавливают электротехнические изделия (выключатели, розетки), материалы для отделки мебели и интерьеров, древесностружечные плиты, искусственный мра­мор, тепло- и звукоизоляционные пористые материалы.

Большое количество формальдегида используется в орга­ническом синтезе для производства лекарственных веществ, красителей.

Широко применяется 40%-ный водный раствор формаль­дегида — формалин. Его использование связано со способно­стью свертывать белок. Так, например, в кожевенном произ­водстве в результате дубильного действия формалина кожа твердеет и не подвергается гниению. На том же свойстве осно­вано применение формалина для хранения биологических препаратов. Формалин используется для дезинфекции и про­травливания семян.

 

 

Закрепление знаний:

1. В чем различие физических свойств спиртов, альдегидов и кетонов? Каковы причины этих различий?

2. Каковы способы получения альдегидов и кетонов?

3. Каковы химические свойства предельных альдегидов?

4. Сравните альдегиды и кетоны по: а) физическим свойствам; б) составу; в) химическим свойствам; г) реакционной способности.

5. Напишите реакцию получения метил этил кетона, 2-метилгексанона-3

Задача. Формальдегид, образующийся при окислении 2 моль метанола растворили в 100г воды. Какова массовая доля формальдегида в этом растворе?