Aldeídos- matéria orgânica, cujas moléculas contêm grupo carbonila:
ligado a um átomo de hidrogênio e um radical de hidrocarboneto. A fórmula geral dos aldeídos é:
No aldeído mais simples, o papel do radical hidrocarboneto é desempenhado por outro átomo de hidrogênio:
Formaldeído O grupo carbonila ligado ao átomo de hidrogênio é muitas vezes referido como aldeído:
As cetonas são substâncias orgânicas em cujas moléculas o grupo carbonila está ligado a dois radicais de hidrocarbonetos. Obviamente, a fórmula geral para cetonas é:
O grupo carbonila das cetonas é chamado grupo cetônico.
Na cetona mais simples, a acetona, o grupo carbonila está ligado a dois radicais metila:
Dependendo da estrutura do radical hidrocarboneto associado ao grupo aldeído, existem aldeídos saturados, insaturados, aromáticos, heterocíclicos e outros:
De acordo com a nomenclatura IUPAC, os nomes dos aldeídos saturados são formados a partir do nome de um alcano com o mesmo número de átomos de carbono da molécula usando o sufixo -al. Por exemplo:
numeraçãoátomos de carbono da cadeia principal começam a partir do átomo de carbono do grupo aldeído. Portanto, o grupo aldeído está sempre localizado no primeiro átomo de carbono, não sendo necessário indicar sua posição.
Juntamente com a nomenclatura sistemática, também são usados nomes triviais de aldeídos amplamente usados. Esses nomes são geralmente derivados dos nomes dos ácidos carboxílicos correspondentes aos aldeídos.
Para o título cetonas de acordo com a nomenclatura sistemática, o grupo ceto é denotado pelo sufixo -ele e um número que indica o número do átomo de carbono do grupo carbonila (a numeração deve começar do final da cadeia mais próximo ao grupo ceto).
Por exemplo:
Por aldeídos apenas um tipo de isomeria estrutural é característico - isomerismo do esqueleto de carbono, o que é possível com butanal, e para cetonas- também isomeria de posição carbonila. Além disso, também são caracterizados isomerismo interclasse(propanal e propanona).
Em uma molécula de aldeído ou cetona, devido à maior eletronegatividade do átomo de oxigênio em relação ao átomo de carbono, a ligação C=O é altamente polarizado devido ao deslocamento da densidade eletrônica da ligação π para o oxigênio:
Aldeídos e cetonas substâncias polares com excesso de densidade eletrônica no átomo de oxigênio. Os membros inferiores da série de aldeídos e cetonas (formaldeído, acetaldeído, acetona) são infinitamente solúveis em água. Seus pontos de ebulição são inferiores aos dos álcoois correspondentes. Isso se deve ao fato de que nas moléculas de aldeídos e cetonas, diferentemente dos álcoois, não há átomos de hidrogênio móveis e eles não formam associações devido a ligações de hidrogênio.
Os aldeídos inferiores têm um odor pungente; aldeídos contendo de quatro a seis átomos de carbono na cadeia têm odor desagradável; aldeídos superiores e cetonas têm odores florais e são usados em perfumaria.
A presença de um grupo aldeído em uma molécula determina as propriedades características dos aldeídos.
reações de recuperação.
1. Adição de hidrogênioàs moléculas de aldeído ocorre na ligação dupla no grupo carbonila:
O produto da hidrogenação de aldeídos são álcoois primários, cetonas são álcoois secundários.
Assim, quando o acetaldeído é hidrogenado em um catalisador de níquel, o álcool etílico é formado e, quando a acetona é hidrogenada, o propanol-2 é formado.
2. Hidrogenação de aldeídos- reação de redução, na qual diminui o grau de oxidação do átomo de carbono incluído no grupo carbonila.
Reações de oxidação.
Os aldeídos podem não apenas ser reduzidos, mas também oxidados. Quando oxidados, os aldeídos formam ácidos carboxílicos. Esquematicamente, esse processo pode ser representado da seguinte forma:
1. Oxidação pelo oxigênio atmosférico. Por exemplo, o ácido propiônico é formado a partir do propionaldeído (propanal):
2. Oxidação com agentes oxidantes fracos(solução de amônia de óxido de prata). De forma simplificada, esse processo pode ser expresso pela equação da reação:
Por exemplo:
Mais precisamente, esse processo é refletido pelas equações:
Se a superfície do recipiente em que a reação é realizada foi previamente desengordurada, a prata formada durante a reação a cobre com uma película fina e uniforme. Portanto, essa reação é chamada de reação do "espelho de prata". É amplamente utilizado para fazer espelhos, enfeites prateados e enfeites de Natal.
3. Oxidação com hidróxido de cobre (II) recentemente precipitado. Oxidando o aldeído, Cu 2+ é reduzido a Cu + . O hidróxido de cobre (I) CuOH formado durante a reação se decompõe imediatamente em óxido de cobre (I) vermelho e água.
Esta reação, como a reação espelho de Prata”, é usado para detectar aldeídos.
As cetonas não são oxidadas pelo oxigênio atmosférico ou por um agente oxidante tão fraco quanto uma solução de amônia de óxido de prata.
Propriedades químicas de aldeídos e ácidos - resumo
Formaldeído(metanal, aldeído fórmico HCHO) é um gás incolor com odor pungente e ponto de ebulição de -21 ° C, dissolvemo-nos facilmente em água. Formaldeído é venenoso! Uma solução de formaldeído em água (40%) é chamada de formalina e é usada para desinfecção de formaldeído e acético. NO agricultura a formalina é usada para temperar sementes, na indústria do couro - para processar o couro. O formaldeído é usado para fazer urotropina- substância medicinal. Às vezes comprimida na forma de briquetes, a urotropina é usada como combustível (álcool seco). Uma grande quantidade de formaldeído é consumida na produção de resinas de fenol-formaldeído e algumas outras substâncias.
aldeído acético(etanol, acetaldeído CH 3 CHO) - um líquido com odor forte e desagradável e ponto de ebulição de 21 ° C, dissolvemo-nos bem em água. O ácido acético e várias outras substâncias são obtidos a partir do acetaldeído em escala industrial, é usado para a produção de vários plásticos e fibras de acetato. Aldeído acético é venenoso!
Um grupo de átomos -
chamado grupo carboxila, ou carboxilo.
Ácidos orgânicos contendo um grupo carboxila na molécula são monobásico.
A fórmula geral desses ácidos é RCOOH, por exemplo:
Ácidos carboxílicos contendo dois grupos carboxila são chamados dibásico. Estes incluem, por exemplo, os ácidos oxálico e succínico:
Há também polibásicoácidos carboxílicos contendo mais de dois grupos carboxila. Estes incluem, por exemplo, ácido cítrico tribásico:
Dependendo da natureza do radical hidrocarboneto, os ácidos carboxílicos são divididos em marginal, insaturado, aromático.
limitante, ou ácidos carboxílicos saturados são, por exemplo, ácido propanóico (propiônico):
ou já familiar para nós ácido succínico.
Obviamente, os ácidos carboxílicos saturados não contêm ligações π no radical hidrocarboneto.
Em moléculas de ácidos carboxílicos insaturados, o grupo carboxila está ligado a um radical hidrocarboneto insaturado insaturado, por exemplo, em moléculas de acrílico (propeno).
ou oleico
e outros ácidos.
Como pode ser visto na fórmula do ácido benzóico, é aromático, uma vez que contém um anel aromático (benzeno) na molécula:
O nome de um ácido carboxílico é formado a partir do nome do alcano correspondente (um alcano com o mesmo número de átomos de carbono na molécula) com a adição do sufixo -ov— , terminando -e eu e palavras ácido. Numeração de átomos de carbono começa com um grupo carboxila. Por exemplo:
O número de grupos carboxila é indicado no nome por prefixos di-, tri-, tetra-:
Muitos ácidos também têm nomes triviais ou desenvolvidos historicamente.
A composição dos ácidos carboxílicos monobásicos limitantes será expressa pela fórmula geral C n H 2 n O 2, ou C n H 2n+1 COOH, ou RCOOH.
Ácidos inferiores, ou seja, ácidos com um peso molecular relativamente pequeno, contendo até quatro átomos de carbono em uma molécula, são líquidos com um odor pungente característico (por exemplo, o cheiro de ácido acético). Ácidos contendo de 4 a 9 átomos de carbono são líquidos oleosos viscosos com odor desagradável; contendo mais de 9 átomos de carbono em uma molécula - sólidos que não se dissolvem na água. Os pontos de ebulição dos ácidos carboxílicos monobásicos limitantes aumentam com o aumento do número de átomos de carbono na molécula e, consequentemente, com o aumento do peso molecular relativo. Assim, o ponto de ebulição do ácido fórmico é 100,8 °C, ácido acético - 118 °C, ácido propiônico - 141 °C.
O ácido carboxílico mais simples, fórmico HCOOH, tendo um pequeno peso molecular relativo (M r (HCOOH) = 46), em condições normais é um líquido com um ponto de ebulição de 100,8 °C. Ao mesmo tempo, o butano (M r (C 4 H 10) \u003d 58) é gasoso nas mesmas condições e tem ponto de ebulição de -0,5 ° C. Esta discrepância entre pontos de ebulição e pesos moleculares relativos é explicada por formação de dímeros de ácidos carboxílicos em que duas moléculas de ácido são ligadas por dois ligações de hidrogênio:
A ocorrência de pontes de hidrogênio fica clara quando se considera a estrutura das moléculas de ácido carboxílico.
Moléculas de ácidos carboxílicos monobásicos saturados contêm um grupo polar de átomos - carboxila
E praticamente radical de hidrocarboneto apolar. O grupo carboxila é atraído pelas moléculas de água, formando pontes de hidrogênio com elas:
Os ácidos fórmico e acético são infinitamente solúveis em água. Obviamente, com o aumento do número de átomos no radical hidrocarboneto, a solubilidade dos ácidos carboxílicos diminui.
As propriedades gerais características da classe dos ácidos (orgânicos e inorgânicos) são devidas à presença nas moléculas de um grupo hidroxila contendo uma forte ligação polar entre os átomos de hidrogênio e oxigênio. Vamos considerar essas propriedades usando o exemplo de ácidos orgânicos solúveis em água.
1. Dissociação com a formação de cátions e ânions de hidrogênio do resíduo ácido:
Mais precisamente, esse processo é descrito por uma equação que leva em consideração a participação das moléculas de água nele:
O equilíbrio da dissociação de ácidos carboxílicos desloca-se à esquerda; a grande maioria deles são eletrólitos fracos. No entanto, o sabor azedo de, por exemplo, ácidos acético e fórmico é devido à dissociação em cátions de hidrogênio e ânions de resíduos ácidos.
Obviamente, a presença de hidrogênio “ácido”, ou seja, o hidrogênio do grupo carboxila, nas moléculas de ácidos carboxílicos também determina outras propriedades características.
2. Interação com metais estando na série eletroquímica de tensões até o hidrogênio:
Assim, o ferro reduz o hidrogênio do ácido acético:
3. Interação com óxidos básicos com a formação de sal e água:
4. Interação com hidróxidos metálicos com a formação de sal e água (reação de neutralização):
5. Interação com sais de ácidos mais fracos com a formação deste último. Assim, o ácido acético desloca o ácido esteárico do estearato de sódio e o ácido carbônico do carbonato de potássio:
6. Interação de ácidos carboxílicos com álcoois com a formação de ésteres - a reação de esterificação (uma das reações mais importantes características dos ácidos carboxílicos):
A interação de ácidos carboxílicos com álcoois é catalisada por cátions de hidrogênio.
A reação de esterificação é reversível. O equilíbrio muda para a formação do éster na presença de agentes de desidratação e quando o éster é removido da mistura de reação.
Na reação de esterificação reversa, que é chamada de hidrólise do éster (reação de um éster com água), um ácido e um álcool são formados:
Obviamente, eles também podem reagir com ácidos carboxílicos, ou seja, entrar em uma reação de esterificação. álcoois polihídricos por exemplo, glicerina:
Todos os ácidos carboxílicos (exceto fórmico), juntamente com um grupo carboxila, contêm um resíduo de hidrocarboneto em suas moléculas. Claro, isso não pode deixar de afetar as propriedades dos ácidos, que são determinadas pela natureza do resíduo de hidrocarboneto.
7. Múltiplas reações de adição de ligação- os ácidos carboxílicos insaturados entram neles. Por exemplo, a reação de adição de hidrogênio é a hidrogenação. Para um ácido contendo uma ligação n no radical, a equação pode ser escrita na forma geral:
Então, quando o ácido oleico é hidrogenado, o ácido esteárico saturado é formado:
Ácidos carboxílicos insaturados, como outros compostos insaturados, adicionam halogênios à ligação dupla. Por exemplo, o ácido acrílico descolore a água de bromo:
8. Reações de substituição (com halogênios)- ácidos carboxílicos saturados são capazes de entrar neles. Por exemplo, ao reagir ácido acético com cloro, vários derivados de cloro de ácidos podem ser obtidos:
Propriedades químicas dos ácidos carboxílicos - compêndio
Ácido fórmico (metano) HCOOH- líquido de odor pungente e ponto de ebulição de 100,8 ° C, altamente solúvel em água.
O ácido fórmico é venenoso e causa queimaduras se entrar em contato com a pele! O fluido pungente secretado pelas formigas contém esse ácido.
O ácido fórmico tem propriedade desinfetante e, portanto, encontra sua aplicação nas indústrias de alimentos, couro, farmacêutica e medicina. É usado no tingimento de tecidos e papel.
Ácido acético (etanóico) CH 3 COOH- um líquido incolor com odor pungente característico, miscível com água em qualquer proporção. Soluções aquosas de ácido acético são vendidas sob o nome de vinagre (solução de 3-5%) e essência de vinagre (solução de 70-80%) e são amplamente utilizadas em Indústria alimentícia. O ácido acético é um bom solvente para muitas substâncias orgânicas e, portanto, é usado no tingimento, na indústria do couro e na indústria de tintas e vernizes. Além disso, o ácido acético é matéria-prima para a produção de muitos compostos orgânicos tecnicamente importantes: por exemplo, é usado para obter substâncias usadas no controle de ervas daninhas - herbicidas. O ácido acético é o principal componente do vinagre de vinho, cujo cheiro característico se deve a ele. É um produto da oxidação do etanol e é formado a partir dele quando o vinho é armazenado ao ar.
Os representantes mais importantes dos ácidos monobásicos limitantes mais altos são ácidos palmítico C 15 H 31 COOH e esteárico C 17 H 35 COOH. Ao contrário dos ácidos inferiores, essas substâncias são sólidas, pouco solúveis em água.
No entanto, seus sais - estearatos e palmitatos - são altamente solúveis e têm efeito detergente, por isso também são chamados de sabões. É claro que essas substâncias são produzidas em larga escala.
De ácidos carboxílicos superiores insaturados valor mais alto Tem Ácido oleico C 17 H 33 COOH, ou CH 3 - (CH 2) 7 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 COOH. É um líquido semelhante ao óleo, sem sabor ou cheiro. Seus sais são amplamente utilizados em tecnologia.
O representante mais simples dos ácidos carboxílicos dibásicos é ácido oxálico (etanodióico) HOOC-COOH, cujos sais são encontrados em muitas plantas, como azeda e oxalis. O ácido oxálico é incolor substância cristalina, altamente solúvel em água. É utilizado no polimento de metais, na indústria madeireira e de couro.
Material de referência para passar no teste:
tabela periódica
tabela de solubilidade
Aldeídos são chamados de substâncias orgânicas relacionadas a compostos carbonílicos contendo o grupo funcional -CH, que é chamado de grupo carbonila.
Dependendo da natureza do esqueleto de hidrocarboneto da molécula, os aldeídos são saturados, insaturados e aromáticos. Suas moléculas também podem incluir átomos de halogênio ou grupos funcionais adicionais. A fórmula geral dos aldeídos saturados é C n H 2 n O. De acordo com a nomenclatura IUPAC, seus nomes terminam com o sufixo -al.
A oxidação de aldeídos tem importância na indústria, pois são facilmente convertidos em ácidos carboxílicos. Nesse caso, hidróxido de cobre, óxido de prata ou mesmo oxigênio atmosférico podem servir como agentes oxidantes.
A estrutura eletrônica da ligação dupla no grupo C=O é caracterizada pela formação de uma ligação σ e mais uma ligação π. O átomo de C está no estado de hibridação sp 2, a molécula é de uma estrutura planar com ângulos de ligação entre as ligações de cerca de 120 0 . A diferença entre a ligação dupla neste grupo funcional reside no fato de estar localizada entre o átomo de carbono e o átomo de oxigênio altamente eletronegativo. Como resultado, os elétrons são atraídos pelo átomo de O, o que significa que essa ligação é fortemente polarizada.
O conteúdo de tal ligação dupla polarizada no grupo aldeído pode ser chamado razão principal alta reatividade de aldeídos. Para aldeídos, as reações de adição de átomos ou seus grupos à ligação C=O são as mais características. E as reações de adição nucleofílica são as mais fáceis de prosseguir. Também típicas para aldeídos são as reações envolvendo átomos de H do grupo funcional dos aldeídos. Devido ao efeito de retirada de elétrons do grupo C=O, a polaridade da ligação aumenta. Esta, por sua vez, é a razão para a oxidação relativamente fácil dos aldeídos.
Formaldeído (formaldeído ou metanal) CH 2 O é uma substância gasosa de odor muito pungente, que geralmente é obtido pela passagem de uma mistura de vapor de metanol com ar por uma malha quente de cobre ou prata. seus 40% solução de água chamado formalina. O formaldeído entra facilmente em reações, muitas das quais fundamentam a síntese industrial de várias substâncias importantes. Também é usado para obter pentaeritritol, muitas substâncias medicinais, vários corantes, para curtir couro, como desinfetante e desodorante. O formaldeído é bastante tóxico, seu MPC no ar é de 0,001 mg/l.
O acetaldeído (aldeído acético, etanal) CH 3 SON é um líquido incolor de odor sufocante que, diluído em água, adquire um aroma frutado. O acetaldeído tem todas as propriedades básicas dos aldeídos. A oxidação do acetaldeído produz grandes volumes de ácido acético e anidrido acético, uma variedade de produtos farmacêuticos.
Acroleína (propenal) CH 2 \u003d CH-SON, o aldeído insaturado mais simples, é um líquido incolor e volátil. Seus vapores irritam fortemente as membranas mucosas dos olhos e do trato respiratório superior. É muito venenoso, seu MPC no ar é de 0,7 mg/m 3 . O propenal é um produto intermediário na síntese de certos polímeros e é necessário na produção de certos medicamentos.
Benzaldeído (aldeído benzóico) С 6 Н 5 СОН é um líquido incolor com um aroma que fica amarelo durante o armazenamento.É rapidamente oxidado pelo ar em ácido benzóico. Contido em óleos essenciais plantas (neroli, patchouli) e na forma de glicosídeo - nos grãos das sementes de amêndoas amargas, cerejas, damascos e pêssegos. Como substância perfumada, é utilizada na perfumaria, como componente de essências alimentares, como matéria-prima para a síntese de outras substâncias perfumadas (cinamaldeído, jasminaldeído).
A oxidação de aldeídos com óxido de prata é a reação qualitativa mais significativa para a forma correspondente do grupo funcional. Essa reação recebeu esse nome devido ao fino revestimento de prata nas paredes do tubo de ensaio, formado durante essa reação.
Sua essência reside na interação do aldeído R-COH com uma solução de amônia de óxido de prata (I), que é um composto solúvel do complexo OH e é chamado de reagente de Tollens. A reação é realizada em temperaturas próximas ao ponto de ebulição da água (80-100 °C). Neste caso, os aldeídos são oxidados a seus correspondentes ácidos carboxílicos, e o agente oxidante é reduzido a prata metálica, que precipita.
Para uma determinação qualitativa do grupo -OH em aldeídos, um composto complexo de prata é primeiro preparado. Para fazer isso, uma pequena solução de amônia (hidróxido de amônio) em água é despejada em um tubo de ensaio, seguida de uma pequena quantidade de nitrato de prata. Nesse caso, o precipitado resultante de óxido de prata desaparece imediatamente:
2AgNO 3 + 2NH 3 + H 2 O -> Ag 2 O↓ + 2NH 4 NO 3
Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O -> 2OH
Resultados mais confiáveis são obtidos com o reagente de Tollens preparado com a adição de álcali. Para fazer isso, 1 g de AgNO 3 é dissolvido em 10 g de água destilada e um volume igual de hidróxido de sódio concentrado é adicionado. O resultado é um precipitado de Ag 2 O, que desaparece quando uma solução concentrada de hidróxido de amônio é adicionada. Apenas o reagente recém-preparado deve ser usado para a reação.
A reação do espelho de prata corresponde à equação:
2OΗ + HCOΗ -> 2Ag↓ + ΗCOONΗ 4 + 3NΗ 3 + H 2 O
Deve-se notar que para aldeídos esta interação não foi suficientemente estudada. O mecanismo desta reação é desconhecido, mas uma variante de oxidação radical ou iônica é assumida. É mais provável que a adição ocorra no hidróxido de diaminaprata com a formação de um sal de prata do diol, do qual a prata é então separada para formar um ácido carboxílico.
A limpeza dos utensílios utilizados é de extrema importância para o sucesso do experimento. Isso se deve ao fato de que as partículas de prata coloidal formadas durante o experimento devem aderir à superfície do vidro, criando uma superfície espelhada. Na presença das menores impurezas, precipitará como um precipitado floculento cinza.
Soluções alcalinas devem ser usadas para limpar o recipiente. Portanto, para esses fins, pode-se levar uma solução de NaOH, que deve ser lavada com grande volume de água destilada. A superfície de vidro deve estar livre de graxa e partículas mecânicas.
A reação de oxidação de aldeídos com hidróxido de cobre (II) também é bastante eficaz e eficaz na determinação do tipo de grupo funcional. Prossegue a uma temperatura correspondente à ebulição da mistura de reação. Nesse caso, os aldeídos reduzem o cobre bivalente na composição do reagente de Fehling (solução de amônia recém-preparada de Cu (OH) 2) para monovalente. Eles próprios são oxidados devido à introdução de um átomo de oxigênio através da ligação C-H (o estado de oxidação de C muda de +1 para +3).
Visualmente, o curso da reação pode ser traçado alterando a cor da mistura de soluções. O precipitado azulado de hidróxido de cobre torna-se gradualmente amarelo, correspondendo ao hidróxido de cobre monovalente e o aparecimento posterior de um precipitado vermelho brilhante de Cu 2 O.
Este processo corresponde à equação da reação:
R-SON + Cu 2+ + NaOH + H 2 O -> R-COONa + Cu 2 O + 4H +
Deve-se notar que tal reagente atua em aldeídos. a melhor maneira. Nesse caso, a oxidação não requer aquecimento e é realizada a uma temperatura de 0-20 °C por um período de tempo bastante curto, e o rendimento dos produtos é superior a 80%. A principal desvantagem do reagente de Jones é a falta de alta seletividade para outros grupos funcionais e, além disso, um ambiente ácido às vezes leva à isomerização ou destruição.
O reagente de Jones é uma solução de óxido de cromo (VI) em acetona diluída. Também pode ser obtido a partir do dicromato de sódio. Quando os aldeídos são oxidados, formam-se ácidos carboxílicos sob a ação deste reagente.
A oxidação do acetaldeído na indústria é realizada pela ação do oxigênio na presença de catalisadores - íons de cobalto ou manganês. Primeiro, o ácido peracético é formado:
CH 3 -SON + O 2 -> CH 3 -COOH
Este, por sua vez, interage com a segunda molécula de acetaldeído e, através de um composto de peróxido, dá duas moléculas de ácido acético:
CH 3 -COOH + CH 3 -SON -> 2CH 3 -COOH
A oxidação é realizada a uma temperatura de 60-70 °C e uma pressão de 2·10 5 Pa.
Para a oxidação de grupos aldeídos, às vezes é usada uma solução de iodo na presença de álcali. Este reagente é de particular importância no processo de oxidação de carboidratos, pois atua de forma muito seletiva. Assim, sob sua influência, a D-glicose é convertida em ácido D-glucônico.
O iodo na presença de álcalis forma hipoiodeto (um agente oxidante muito forte): I 2 + 2NaOΗ -> NaIO + NaI + H 2 O.
Sob a ação do hipoiodeto, o formaldeído é convertido em ácido metano: ΗСОΗ + NaIO + NaOΗ -> ΗCOONa + NaI + H 2 O.
A oxidação de aldeídos com iodo é usada em química Analítica determinar seu conteúdo quantitativo em soluções.
Ao contrário dos reagentes anteriores, sob a ação do dióxido de selênio, os aldeídos são convertidos em compostos dicarbonílicos e o glioxal é formado a partir do formaldeído. Se os grupos metileno ou metil estiverem localizados próximos ao carbonil, eles podem se transformar em carbonil. Dioxano, etanol ou xileno são geralmente usados como solvente para SeO2.
De acordo com um método, a reação é realizada em um balão de três gargalos conectado a um agitador, termômetro e condensador de refluxo. Ao material de partida, tomado na quantidade de 0,25 mol, adiciona-se gota a gota uma solução de 0,25 mol de dióxido de selênio em 180 ml de dioxano, bem como 12 ml de H 2 O. A temperatura não deve exceder 20 ° C ( se necessário, o frasco é resfriado). Em seguida, com agitação constante, a solução é fervida por 6 horas. Em seguida, a solução quente é filtrada para separar o selênio e o precipitado é lavado com dioxano. Após destilação a vácuo do solvente, o resíduo é fracionado. A fração principal é retirada em uma ampla faixa de temperatura (20-30 °C) e retificada novamente.
Sob a ação do oxigênio atmosférico à temperatura ambiente, a oxidação dos aldeídos ocorre muito lentamente. Os principais produtos dessas reações são os ácidos carboxílicos correspondentes. O mecanismo de auto-oxidação está relacionado com a oxidação industrial do etanal a ácido acético. Um dos intermediários é um perácido que reage com outra molécula de aldeído.
Devido ao fato deste tipo de reação ser acelerada pela luz, peróxidos e vestígios de metais pesados, pode-se concluir que é um mecanismo radical. O formaldeído em soluções aquosas é oxidado pelo ar muito pior do que suas contrapartes, devido ao fato de existir nelas na forma de metilenoglicol hidratado.
Esta reação ocorre com mais sucesso em uma avaliação visual de sua passagem pela perda de intensidade e a descoloração completa da cor rosa da solução de permanganato de potássio. A reação ocorre à temperatura ambiente e pressão normal, por isso não requer condições especiais. Basta colocar 2 ml de formaldeído e 1 ml de formaldeído acidificado com ácido sulfúrico no tubo de ensaio. Agitar o tubo de ensaio com a solução suavemente para misturar os reagentes:
5CH 3 -SON + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 \u003d 5CH 3 -COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
Se a mesma reação for realizada em temperaturas elevadas, o metanal é facilmente oxidado a dióxido de carbono:
5CH 3 -SON + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 \u003d 5CO 2 + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O
Entre os compostos orgânicos contendo oxigênio, duas classes de substâncias são de grande importância, sempre estudadas em conjunto por sua semelhança em estrutura e propriedades. Estes são aldeídos e cetonas. Essas moléculas são a base de muitos sínteses químicas, e sua estrutura é interessante o suficiente para ser objeto de estudo. Vamos considerar com mais detalhes quais são essas classes de compostos.
Do ponto de vista da química, a classe dos aldeídos deveria incluir moléculas orgânicas contendo oxigênio como parte do grupo funcional -CH, chamado carbonila. A fórmula geral neste caso ficará assim: R-COH. Pela sua natureza, estes podem ser compostos limitantes e insaturados. Também entre eles existem representantes aromáticos, juntamente com os alifáticos. O número de átomos de carbono na cadeia radical varia em uma faixa bastante ampla, de um (formaldeído ou metanal) a várias dezenas.
As cetonas também contêm um grupo carbonila -CO, no entanto, ele está ligado não a um cátion de hidrogênio, mas a outro radical diferente ou idêntico ao incluído na cadeia. A fórmula geral é assim: R-CO-R,. Obviamente, aldeídos e cetonas são semelhantes na presença de um grupo funcional de tal composição.
As cetonas também podem ser limitantes e insaturadas, e as propriedades exibidas são semelhantes a uma classe intimamente relacionada. Vários exemplos podem ser dados ilustrando a composição das moléculas e refletindo a notação aceita para as fórmulas das substâncias em consideração.
Obviamente, o nome desses compostos é formado de duas maneiras:
Se dermos uma fórmula geral para ambas as classes de substâncias, ficará claro que eles são isômeros entre si: C n H 2n O. Os seguintes tipos de isomeria são característicos deles:
Para distinguir entre representantes de ambas as classes, são usadas reações qualitativas, a maioria das quais permite identificar o aldeído. Uma vez que a atividade química dessas substâncias é ligeiramente maior devido à presença de um cátion de hidrogênio.
Considere a aparência dos aldeídos e cetonas no espaço. A estrutura de suas moléculas pode ser refletida em vários pontos.
Como resultado, verifica-se que tal estrutura molecular permite que os compostos em questão sejam oxidados e reduzidos. A fórmula de um aldeído e uma cetona com densidade eletrônica redistribuída permite prever os produtos de reações nas quais essas substâncias participam.
Como muitos compostos orgânicos, as pessoas conseguiram isolar e estudar aldeídos e cetonas apenas no século 19, quando as visões vitalistas ruíram completamente e ficou claro que esses compostos poderiam ser formados sinteticamente, artificialmente, sem a participação de seres vivos.
No entanto, em 1661, R. Boyle conseguiu obter acetona (dimetil cetona) quando aqueceu o acetato de cálcio. Mas ele não poderia estudar essa substância em detalhes e nomeá-la, determinar sua posição sistemática entre outras. Foi somente em 1852 que Williamson conseguiu encerrar esse assunto, e então começou a história do desenvolvimento detalhado e acúmulo de conhecimento sobre compostos carbonílicos.
Considere quais são as propriedades físicas de aldeídos e cetonas. Vamos começar com o primeiro.
Se denotarmos as propriedades das cetonas, também podemos destacar as principais.
Estas são as principais propriedades dos compostos em consideração, que pertencem ao grupo dos físicos.
O mais importante é com o que os aldeídos e cetonas reagem, Propriedades quimicas dados de conexão. Portanto, definitivamente os consideraremos. Vamos lidar com aldeídos primeiro.
resposta de qualidade para aula dada substâncias é a reação do "espelho de prata". Como resultado, a prata metálica reduzida e o ácido carboxílico correspondente são formados. Requer uma solução de amônia de óxido de prata ou reagente de Tollins.
Álcoois, aldeídos, cetonas são compostos semelhantes em suas propriedades, pois todos contêm oxigênio. Porém, já na fase de oxidação, fica claro que os álcoois são os compostos mais ativos e facilmente afetados. As cetonas são as mais difíceis de oxidar.
Obviamente, as reações de tais interações são muito complexas, principalmente aquelas que são específicas. Estas são todas as principais características que exibem aldeídos e cetonas. As propriedades químicas são a base de muitas sínteses de compostos importantes. Portanto, é extremamente necessário conhecer a natureza das moléculas e seu caráter durante as interações em processos industriais.
Já consideramos essas reações, mas não lhes demos esse nome. Todas as interações, como resultado das quais o grupo carbonila mostrou atividade, podem ser atribuídas à adição. Mais especificamente, um átomo de hidrogênio móvel. Por isso, nessa questão, a vantagem é dada aos aldeídos, devido à sua melhor reatividade.
Com quais substâncias as reações de aldeídos e cetonas por substituição nucleofílica são possíveis? Isto:
Essas reações são de grande importância industrial, visto que os produtos são utilizados em diversas áreas da vida humana.
Existem vários métodos principais pelos quais os aldeídos e cetonas são sintetizados. A obtenção no laboratório e na indústria pode ser expressa das seguintes maneiras.
Os aldeídos e cetonas aromáticos são obtidos de outras formas, pois esses compostos possuem um radical aromático (fenil, por exemplo).
Naturalmente, a indústria tenta usar os métodos em que as matérias-primas são o mais baratas possível e os catalisadores são menos tóxicos. Para a síntese de aldeídos, esta é a oxidação de alcenos com oxigênio.
O uso de aldeídos e cetonas é realizado em indústrias como:
É possível designar mais de uma área, pois anualmente apenas cerca de 6 milhões de toneladas de formaldeído são sintetizadas por ano! Sua solução a 40% chama-se formalina e é utilizada para armazenar objetos anatômicos. Também vai para a fabricação de medicamentos, antissépticos e polímeros.
O aldeído acético, ou etanal, também é um produto produzido em massa. A quantidade de consumo anual no mundo é de cerca de 4 milhões de toneladas e é a base de muitas sínteses químicas, nas quais são formados importantes produtos. Por exemplo:
Aldeídos e cetonas aromáticas são componente muitos sabores, tanto alimentares como de perfumaria. A maioria deles tem aromas florais, cítricos e herbais muito agradáveis. Isso permite que você produza com base em:
Alguns deles são aditivos alimentares aromáticos aprovados para consumo. Seu conteúdo natural em óleos essenciais, frutas e resinas comprova a possibilidade desse uso.
Um aldeído como o citral é um líquido altamente viscoso com um forte sabor de limão. Na natureza, é encontrado apenas nos óleos essenciais desta última. Também na composição de eucalipto, sorgo, kebab.
Áreas bem conhecidas de sua aplicação:
(para o aldeído mais simples R=H)
Limite; por exemplo:
Ilimitado; por exemplo:
Aromático; por exemplo:
Alicíclico; por exemplo:
por exemplo:
Aldeídos e cetonas contêm um grupo carbonílico ˃C=O, por isso são chamados de compostos carbonílicos.
O átomo de carbono do grupo aldeído está no estado de hibridização sp 2, então todas as ligações σ neste grupo estão localizadas no mesmo plano. Nuvens de elétrons p formando uma ligação π são perpendiculares a este plano e se deslocam facilmente para o átomo de oxigênio mais eletronegativo. Portanto, a ligação dupla C=O (ao contrário da ligação dupla C=C em alcenos) é altamente polarizada.
Aldeídos são compostos reativos que entram em inúmeras reações. Mais característico dos aldeídos:
a) reações de adição no grupo carbonila; Os reagentes do tipo HX são adicionados da seguinte forma:
b) reações de oxidação ligações C-H grupo aldeído, como resultado da formação de ácidos carboxílicos:
1. Hidrogenação (álcoois primários são formados
2. Adição de álcoois (são formados hemiacetais e acetais)
Em excesso de álcool na presença de HCl, os hemiacetais são convertidos em acetais:
1. Reação do espelho de prata
Simplificado:
Esta reação é uma reação qualitativa ao grupo aldeído (um revestimento espelhado de prata metálica é formado nas paredes do recipiente de reação).
2. Reação com hidróxido de cobre (II)
Esta reação é também uma reação qualitativa ao grupo aldeído y (um precipitado vermelho de Cu 2 O precipita).
O formaldeído é oxidado por vários agentes oxidantes contendo O, primeiro a ácido fórmico e depois a H 2 CO 3 (CO 2 + H 2 O):
1. Condensação aldólica
2. Trimerização de acetaldeído
Durante o armazenamento prolongado de formalina (solução aquosa de formaldeído a 40%), ocorre polimerização com a formação de uma paraforma de precipitado branco:
Aldeídos são aquelas substâncias orgânicas cujas moléculas contêm um grupo carbonila ligado a pelo menos um átomo de hidrogênio e um radical hidrocarboneto.
As propriedades químicas dos aldeídos são predeterminadas em sua molécula pela presença de um grupo carbonila. Nesse sentido, reações de adição podem ser observadas na molécula do grupo carbonila.
Então, por exemplo, se você pegar e passar vapor de formaldeído junto com hidrogênio sobre um catalisador de níquel aquecido, o hidrogênio será adicionado e o formaldeído será reduzido a álcool metílico. Além disso, a natureza polar dessa ligação também dá origem a uma reação de aldeídos como a adição de água.
E agora vamos ver todas as características das reações da adição de água. Deve-se notar que um grupo hidroxila é adicionado ao átomo de carbono do grupo carbonila, que carrega uma carga positiva parcial devido ao par de elétrons do átomo de oxigênio.
Com esta adição, as seguintes reações são características:
Primeiro, ocorre a hidrogenação e os álcoois primários RCH2OH são formados.
Em segundo lugar, os álcoois são adicionados e os hemiacetais R-CH (OH) - OR são formados. E na presença de cloreto de hidrogênio HCl, que atua como catalisador, e com excesso de álcool, observamos a formação do acetal RCH (OR) 2;
Em terceiro lugar, hidrossulfito de sódio NaHSO3 é adicionado e derivados de aldeídos de hidrossulfito são formados. Durante a oxidação de aldeídos, pode-se observar reações especiais como a interação com uma solução de amônia de óxido de prata (I) e com hidróxido de cobre (II) e a formação de ácidos carboxílicos.
A polimerização de aldeídos é caracterizada por reações especiais como polimerização linear e cíclica.
Se falamos das propriedades químicas dos aldeídos, também devemos mencionar a reação de oxidação. Tais reações incluem a reação do “espelho prateado” e a reação do semáforo.
Você pode observar a reação incomum do "espelho de prata" segurando na sala de aula experiência interessante. Para fazer isso, você precisa de um tubo de ensaio bem lavado, no qual deve despejar alguns mililitros de uma solução de amônia de óxido de prata e, em seguida, adicionar quatro ou cinco gotas de formalina. O próximo passo neste experimento é colocar o tubo de ensaio em um béquer com água quente e então você pode ver como uma camada brilhante aparece nas paredes do tubo de ensaio. Este revestimento resultante é um precipitado de prata metálica.
E aqui está a chamada reação do "semáforo":
Agora vamos começar a olhar propriedades físicas aldeídos. Quais são as propriedades dessas substâncias? Deve-se notar que vários aldeídos simples são um gás incolor, os mais complexos estão na forma de um líquido, mas os aldeídos superiores são sólidos. Quanto maior o peso molecular dos aldeídos, maior o ponto de ebulição. Assim, por exemplo, o propionaldeído atinge um ponto de ebulição a 48,8 graus, mas o álcool propílico ferve a 97,8 0C.
Se falamos sobre a densidade dos aldeídos, é menor que a unidade. Por exemplo, aldeídos acéticos e fórmicos tendem a se dissolver bem em água, enquanto aldeídos mais complexos têm uma capacidade de dissolução mais fraca.
Os aldeídos, que pertencem à categoria mais baixa, têm um odor forte e desagradável, enquanto os sólidos e insolúveis em água, pelo contrário, são caracterizados por um agradável cheiro floral.
Na natureza, os representantes são encontrados em todos os lugares vários grupos aldeídos. Eles estão presentes nas partes verdes das plantas. Este é um dos grupos mais simples de aldeídos, que inclui o aldeído fórmico CH2O.
Existem também aldeídos com uma composição mais complexa. Esses tipos incluem vanilina ou açúcar de uva.
Mas como os aldeídos têm a capacidade de entrar facilmente em todos os tipos de interações, tendem a oxidar e reduzir, pode-se dizer com segurança que os aldeídos são muito capazes de várias reações e, portanto, são extremamente raros em sua forma pura. Mas seus derivados podem ser encontrados em todos os lugares, tanto no ambiente vegetal quanto no animal.
O grupo aldeído está presente em várias substâncias naturais. Eles marca, pelo menos muitos deles, é o cheiro. Assim, por exemplo, representantes de aldeídos superiores têm aromas diferentes e fazem parte dos óleos essenciais. Pois bem, como você já sabe, tais óleos estão presentes em plantas florais, condimentadas e perfumadas, frutas e frutos. Eles encontraram uso em larga escala na fabricação de produtos industriais e na fabricação de perfumes.
O aldeído alifático CH3(CH2)7C(H)=O pode ser encontrado em óleos essenciais cítricos. Esses aldeídos têm cheiro de laranja e são usados na indústria alimentícia como aromatizante, bem como em cosméticos, perfumes e produtos químicos domésticos, como uma fragrância.
O aldeído fórmico é um gás incolor que possui um odor pungente e específico e é facilmente solúvel em água. Essa solução aquosa de formaldeído também é chamada de formalina. O formaldeído é muito tóxico, mas na medicina é usado diluído como desinfetante. É usado para desinfetar instrumentos e sua solução fraca é usada para lavar a pele com suor intenso.
Além disso, o formaldeído é utilizado no curtimento do couro, pois tem a capacidade de se combinar com substâncias protéicas presentes no couro.
Na agricultura, o formaldeído provou seu valor no processamento de grãos antes da semeadura. É utilizado para a produção de plásticos, tão necessários à tecnologia e às necessidades domésticas.
O aldeído acético é um líquido incolor que tem cheiro de maçã podre e é facilmente solúvel em água. É usado para produzir ácido acético e outras substâncias. Mas já que ele é substância venenosa, pode causar envenenamento do corpo ou inflamação das membranas mucosas dos olhos e do trato respiratório.
