Альдегиды их химическое строение и свойства. Получение и применение муравьиного и уксусного альдегидов.

План ответа:

1. Определение.
2. Общая формула, гомологический ряд.
3. Изомерия, номенклатура.
4. Строение.
5. Химические свойства.
6. Физические свойства.
7. Получение.
8. Применение.

       Альдегиды – это органические вещества, содержащие карбонильную (альдегидную) функциональную группу

   О

//

 -С               или -СОН

\

Н

Общая формула

R-СОН или С_nH_2n+1COH

Гомологический ряд

    О

  //

Н -С    метан аль, муравьиный или формальдегид (Н –СОН)

  \

  Н

       О

      //

СН₃ -С этан аль, уксусный или ацетальдегид(СН₃-СОН)

      \

      Н

               О

              //

СН₃-СН₂-С    пропаналь (С₂Н₅СОН) и т.д.

              \

              Н

Изомерия и номенклатура

Номером (1) нумеруется всегда атом углерода карбонильной группы.

                        О

 4  3 2 1//

СН₃-СН -СН₂-С   3-метилбутан аль

      |          \

     СН₃      Н

Строение

В молекулах альдегидов между углеродом и кислородом образуется двойная связь. Одна сигма и одна пи-связь.

Химические свойства

I. Присоединение.

1. гидрирование – восстановление альдегидов до спиртов.

СН₃-СОН + Н₂ → СН₃СН₂ОН (этиловый спирт)

II. Окисление альдегидов до карбоновых кислот.

1. Реакция «серебряного зеркала».

Н –СОН +Ag₂O → Н –СОOН+2Ag

                                   муравьиная кислота

2. окисление гидроксидом меди (II).

СН₃-СОН + 2Cu(OH)₂ → СН₃-СОOН +2CuOH + H₂O

                                       уксусная кислота,

2CuOH→Cu₂O + H₂O

в ходе реакции меняется цвет от голубого (2Cu(OH)₂) до жёлтого (2CuOH) и до красного (Cu₂O).

Физические свойства

Метаналь – бесцветный газ с резким запахом. Раствор метаналя в воде (40%) называется формалином. Остальные представители изучаемого списка жидкости, высшие альдегиды – твёрдые вещества.

Получение

1. Общий способ получения альдегидов – это окисление спиртов.

       СН₃-СН₂-ОН +CuO → СН₃-СОН +Сu+НОН

                                             ацетальдегид или уксусный альдегид

 

1. Каталитическое окисление предельных углеводородов.

СН₄ + О₂→НСОН +Н₂О

                метаналь

1. Этаналь можно получать гидратацией ацетилена (реакция Кучерова).

                                                  О  

                       HgSO₄          //     

НС≡СН+НОН → СН₃―С ацетальдегид (уксусный альдегид)

   ацетилен                          \

                                                  Н

 

1. В последнее время разработан способ получение этаналя каталитическим окислением этилена.

СН₂=СН₂ + О → СН₃-СОН

Применение

Формальдегид применяется как дезинфицирующее средство, в кожевенном производстве, при синтезе лекарственных веществ, получение пластмасс.

Уксусный альдегид используется для получения уксусной кислоты.

                            

37. Предельные одноосновные карбоновые кислоты, их строение и свойства на примере уксусной кислоты.

План ответа:

1. Определение.
2. Общая формула, гомологический ряд.
3. Изомерия, номенклатура.
4. Строение.
5. Химические свойства.
6. Физические свойства.
7. Нахождение в природе.
8. Получение.
9. Применение.

       Карбоновые кислоты – это органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько карбоксильных групп, соединённых с углеводородным радикалом или атомом водорода.

       Предельные одноосновные карбоновые кислоты – это органические вещества, в молекулах которых одна карбоксильная группа связана с предельным углеводородным радикалом или атомом водорода.

 Общая формула

   О

  //

R- С         или С_nH_2n+1 COО H

  \

  ОН

 

Гомологический ряд

    О

  //

Н -С   метан овая или муравьиная кислота (Н –СООН)

  \

  ОН

       О

      //

СН₃ -С этан овая или уксусная кислота (СН₃-СООН)

      \

       ОН

               О

              //

СН₃-СН₂-С   пропан овая или пропионовая кислота (С₂Н₅СООН) и т.д.

              \

               ОН

Изомерия и номенклатура

Номером (1) нумеруется всегда атом углерода карбоксильной группы.                  

                       О

 4  3 2 1//

СН₃-СН -СН₂-С   3-метилбутановая кислота.

      |          \

     СН₃      ОН

Строение

В молекулах предельных одноосновных карбоновых кислот различают четыре реакционных центра, вследствие образования ковалентных сильно полярных связей.

1. Атом водорода в карбоксильной группе более подвижен, чем у альдегидов, т.к. кислород сильно смещает на себя общую электронную пару.

       О

      //

СН₃ -С   

      \

       О -Н

 

2. ОН группа в составе карбоксильной группы, также обладает подвижностью.

       О

      //

СН₃ -С   

      \

       ОН

 

3. Наличие слабой Пи-связи между атомами углерода и кислорода карбоксильной группы.

       О

      / /

СН₃ -С   

      \

       ОН

 

4. Атомы водорода в радикале так же обладают определённой степенью подвижности т.к., атомы кислорода карбоксильной группы вызывают общее смещение электронных пар в свою сторону.  

       О

      //

СН₃ -С   

      \

       ОН

Химические свойства

I. Реакции идущие с участием первой реакционной зоны (свойства аналогичные свойствам неорганических кислот).

1. Реагируют с активными металлами.

     2СН₃-СООН +2Na → 2СН₃-СООNa +H₂

                                        ацетат натрия.

2. Реагируют с основными и амфотерными оксидами.

      2Н-СООН + MgO → (Н-СОО)₂Mg +H₂O

                                        формиат магния.

3. Взаимодействуют с основными и амфотерными гидроксидами.

     СН₃-СООН +NaОН → СН₃-СООNa +H₂О

                                        ацетат натрия.

4. Взаимодействуют с солями более слабых и летучих кислот.

      СН₃-СООН +СаСО₃ → (СН₃-СОО)₂Са +H₂СО₃

                                        ацетат кальция.

      H₂СО₃→СО₂+Н₂О

5. Образуют кислотные оксиды или ангидриды.

                            

 

                          О                    О

                         //                     //

             СН₃ -С               СН₃-С

                        \                        \

                        ОН →             О +Н₂О

                        ОН                   /

                       /              СН₃-С

          СН₃ -С                          \\

                       \\                          О

                        О              ангидрид уксусной кислоты.        

 

6. Взаимодействуют со спиртами с образованием сложных эфиров.

                                    СН₃-СО ОН + Н О-СН₃→ СН₃-СОО-СН₃ + НОН

                                                                              метил эфир этановой (уксусной) кислоты

 

II. Реакции по углеводородному радикалу.

СН₃-СООН + Cl₂ → CH₂ Cl- COOH +HCl

                                    монохлоруксусная кислота.

III. Муравьиная кислота из-за особенности своего строения обладает некоторыми свойствами альдегидов.

Реакция «серебряного зеркала»

                                                   О                          O

                                                   //                            //

                                            Н -С +Ag₂O → HO- C      + 2Ag

                                                    \                           \

                                                    ОН                       ОН

                                           угольная кислота (Н₂СО₃)

                                    H₂СО₃ →СО₂+Н₂О

Физические свойства

Низшие карбоновые кислоты – это жидкости с острым запахом, хорошо растворимые в воде. Высшие кислоты, начиная с нонановой – твёрдые вещества.

Нахождение в природе

Муравьиная кислота содержится в муравьях, крапиве, хвое ели. Масляная или бутановая входит в состав прогорклого масла, пентановая или валериановая кислота содержится в корнях валерианы.

Получение

1. Каталитическое окисление предельных углеводородов.

 2СН₄ + 3О₂→2НСООН +2Н₂О

                метановая кислота.

 

1. Каталитическое окисление спиртов.

СН₃-СН₂-ОН +O₂ → СН₃-СООН +НОН

                                             уксусная кислота.

 

 

1. Окисление альдегидов.

      2Н –СОН +O₂ → 2Н –СОOН

               муравьиная кислота

 Применение

Муравьиная кислота используется как восстановитель при синтезе органических веществ, раствор муравьиной кислоты в спирте применяют в медицине, сложные эфира муравьиной кислоты используют в качестве растворителей и душистых веществ.

       Уксусная кислота используется для синтеза красителей, медикаментов, сложных эфиров, ацетатного волокна, негорючей киноплёнки, органического стекла, широко применяют соли уксусной кислоты.