Алена Титаренко - Шпаргалка по органической химии
е) через несколько минут в приемнике можно обнаружить раствор альдегида.
В последние годы разработан и получает распространение способ получения ацетальдегида окислением этилена кислородом в присутствии хлоридов палладия и меди.
48. Формальдегид и ацетальдегид
Строение и свойства формальдегида: это бесцветный газ с резким удушливым запахом, ядовит; он хорошо растворим в воде; водный 40 %-ный раствор формальдегида называется формалином.
Химические свойства формальдегида.
Для формальдегида характерны реакции окисления и присоединения (в том числе и поликонденсации):
1) реакция окисления:
а) реакция окисления протекает очень легко – альдегиды способны отнимать кислород от многих соединений;
б) при нагревании формальдегида с аммиачным раствором оксида серебра (в воде оксид серебра нерастворим) происходит окисление формальдегида в муравьиную кислоту НСООН и восстановление серебра. Образование «серебряного зеркала» служит качественной реакцией на альдегидную группу;
г) альдегиды восстанавливают гидроксид меди (II) до гидроксида меди (I), который превращается в оранжевый оксид меди (I);
д) реакция протекает при нагревании: 2СuОН → Сu2О + Н2О;
е) эта реакция также может быть использована для обнаружения альдегидов;
2) реакция присоединения:
а) реакция присоединения протекает за счет разрыва двойной связи карбонильной группы альдегида;
б) присоединение водорода, которое происходит при пропускании смеси формальдегида и водорода над нагретым катализатором – порошком никеля, приводит к восстановлению альдегида в спирт;
в) формальдегид присоединяет также аммиак, гидросульфит натрия и другие соединения.
Способы получения формальдегида:
1) в промышленности формальдегид получают из метанола, пропуская пары спирта вместе с воздухом над нагретым до 300 °C медным катализатором: 2СН3ОН + O2 → 2НСНО + 2Н2О;
2) важным промышленным способом является также окисление метана воздухом при 400–600 °C в присутствии небольшого количества оксида азота в качестве катализатора: СН4 + O2 → СН2О + Н2О.
Применение формальдегида: 1) формальдегид в больших количествах применяется для производства фенолоформальдегидных смол; 2) он служит исходным веществом для производства красителей, синтетического каучука, лекарственных веществ, взрывчатых веществ и др.
Особенности ацетальдегида: ацетальдегид (или уксусный альдегид, или этаналь) – это бесцветная жидкость с резким запахом, хорошо растворимая в воде; присоединение водорода к ацетальдегиду протекает в тех же условиях, что и к формальдегиду.
Особенности паральдегида: это жидкость, которая застывает в кристаллическую массу при 12 °C, а при нагревании в присутствии разбавленных минеральных кислот переходит в ацетальдегид; обладает сильным снотворным действием.
49. Реакция поликонденсации. Углеводы
Поликонденсация – это процесс образования высокомолекулярных соединений из низкомолекулярных, который сопровождается выделением побочного вещества (воды, аммиака, хлороводорода и других веществ).
Особенности реакции поликонденсации:
1) при полимеризации, в отличие от поликонденсации, выделения побочных веществ не происходит;
2) продукты поликонденсации (исключая побочные вещества) так же, как и продукты полимеризации, называются полимерами;
3) при реакции поликонденсации цепь растет постепенно: сначала взаимодействуют между собой исходные мономеры, далее образовавшиеся соединения поочередно реагируют с молекулами тех же мономеров, образуя в итоге полимерное соединение. Примером реакции поликонденсации может служить образование фенолоформальдегидных смол, которые употребляются для изготовления пластических масс;
4) реакция протекает при нагревании в присутствии катализатора (кислоты или щелочи);
5) в молекуле фенола атомы водорода подвижны, а карбонильная группа альдегида способна к реакциям присоединения, при этом фенол и формальдегид взаимодействуют между собой;
6) образовавшееся соединение взаимодействует далее с фенолом с выделением молекулы воды;
7) новое соединение взаимодействует с формальдегидом;
8) это соединение конденсируется с фенолом, затем снова с формальдегидом и т. д.;
9) в результате поликонденсации фенола с формальдегидом в присутствии катализаторов образуются фенолоформальдегидные смолы.
Особенности фенопластов – это важнейшие заменители цветных и черных металлов во многих отраслях промышленности, из них изготавливается большое количество изделий широкого потребления, электроизоляционные материалы и строительные детали.
Особенности углеводов:
1) углеводы – это органические соединения, состав которых обычно выражается общей формулой Сn (Н2О)m, (n и m > 4);
2) существуют также соединения, которые относятся к углеводам, состав которых не соответствует общей формуле, например сахар рамноза С6Н12O5;
3) углеводы являются очень распространенными природными соединениями;
4) углеводы входят в состав растений и живых организмов.
В растениях они образуются в результате фотосинтеза: nСO2 + mН2О → Сn (Н2О) m + n O2;
5) содержание углеводов в растениях составляет до 80 % массы сухого вещества, в организмах человека и животных – до 20 %;
6) они играют важную роль в физиологических процессах.
Олигосахариды – это продукты конденсации двух или нескольких молекул моносахаридов.
Дисахариды (диозы) – это продукты конденсации двух молекул моносахаридов.
50. Кетоны
Кетонами называются карбонилсодержащие соединения, в которых углерод карбонильной группы связан с двумя углеродными радикалами.
Общая формула кетонов —
В соответствии с международной номенклатурой названия кетонов строятся из названия соответствующего углеводорода с добавлением окончания – он. В конце названия ставится цифра, указывающая положение в цепи атома углерода, с которым связан карбонильный кислород. Если разветвленность одинакова, то нумеруют с того конца цепи, к которому ближе расположена карбонильная группа.
Для некоторых кетонов распространены тривиальные названия, например ацетон.
Физические свойства. Простейшие кетоны являются бесцветными жидкостями, которые растворяются в воде. Кетоны обладают приятным запахом. Высшие кетоны – твердые вещества. Газообразных кетонов не бывает, так как уже простейший из них (ацетон) – жидкость. Многие химические свойства, характерные для альдегидов, проявляюся и у кетонов.
Химические свойства:
1) для кетонов характерны те же реакции замещения по α-С атому:
2) гидрирование кетонов в присутствии катализаторов приводит к образованию вторичных спиртов.
Кетоны окисляются значительно труднее альдегидов и только сильными окислителями. При окислении кетонов происходит разрыв (деструкция) углеродной цепи, и образуется смесь продуктов. Кетоны не вступают в реакцию «серебряного зеркала».
Получение:
1) кетоны образуются при окислении или каталитическом дегидрировании вторичных спиртов в присутствии медных катализаторов, например:
2) как и альдегиды, кетоны можно получить гидролизом дигалогенпроизводных алканов. Чтобы получился кетон, оба атома галогена в исходном соединении должны находиться при одном (не крайнем) атоме углерода:
3) кетоны образуются в результате присоединения воды к гомологам ацетилена в присутствии катализаторов – солей ртути (II), например:
51. Одноосновные карбоновые кислоты
Строение и физические свойства кислот.
Карбоновые кислоты – это органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько карбоксильных групп, которые соединены с углеводородным радикалом. В зависимости от числа карбоксильных групп в молекуле различают кислоты одноосновные и двуосновные.
Гомологический ряд одноосновных карбоновых кислот:
1) муравьиная кислота Н-СООН;
2) уксусная кислота СН3-СООН;
3) пропионовая кислота СН3-СН2-СООН;
4) масляная кислота СН3-СН2-СН2-СООН;
5) валериановая кислота СН3-(СН2)3-СООН;
6) капроновая кислота СН3-(СН2)4-СООН.
Твердые вещества:
1) пальмитиновая кислота СН3-(СН2)14-СООН;
2) маргариновая кислота СН3-(СН2)15-СООН;
3) стеариновая кислота СН3-(СН2)16-СООН.
Существуют также бензойная, щавелевая, терефталевая, молочная кислоты.
