Характеристика отдельных представителей.

Формальдегид (муравьиный альдегид, метаналь) НСОН – это газ с резким, раздражающим запахом, токсичен. В промышленности получается:

- при неполном окислении метана

	t0

 

 

- каталитическим окислением метанола (или дегидрированием)

 

40% раствор его называется формалином. Метаналь отличается от других альдегидов отсутствием радикала, поэтому он отличается и по свойствам. Так при действии аммиака он образует циклическое соединение:

 

Для муравьиного альдегида характерна реакция Канницаро:

 

Под действием Са(ОН)₂ муравьиный альдегид конденсируется в гликолевый альдегид:

 

 

и дальше конденсируется в моносахарид

 

 

Формальдегид применяется для производства полимерных материалов на основе фенолформальдегидной смолы, в кожевенной промышленности (дубление кож), в производстве взрывчатых веществ, лаков, в качестве дезинфицирующего средства в медицине.

Ацетальдегид (уксусный альдегид) СН₃СОН – бесцветная жидкость, легко кипящая. В промышленности получается:

- гидратацией ацетилена (реакция Кучерова);

- окислением этанола;

- прямым окислением этилена:

 

Применяется для получения уксусной кислоты, этилацетата, паральдегида, этилового спирта и др.

Бензальдегид С₆Н₅ – СOH - бесцветная маслянистая жидкость с запахом миндаля. В промышленности получается:

- хлорированием толуола с последующим гидролизом

 

 

t0; ок-ль

- окислением толуола

	С6Н5 – СН3 + О2 ¾® С6Н5 – С –H + Н2О

Используется бензальдегид для синтеза красителей, душистых веществ.

Ацетон - бесцветная жидкость с характерным запахом, смешивается с водой в любых соотношениях, хороший растворитель органических веществ. В промышленности получается:

- дегидрированием изопропилового спирта:

 

 

- прямым окислением пропилена:

 

- кумольный способ (см. стр. 219).

Качественной реакцией на ацетон является образование иодоформа при действии на него раствора щелочи и йода:

 

Ацетон применяется как растворитель лаков, кинопленки, ацетатного волокна, в производстве бездымного пороха, для синтеза многих органических веществ.

Вопросы для самопроверки.

1. Какие соединения называются альдегидами, кетонами? Их общая формула, функциональные группы.
2. Чем отличаются по строению альдегиды от кетонов?
3. Название альдегидов по Р.н. и М.н.
4. Название кетонов по Р.н. и М.н.
5. Способы получения альдегидов и кетонов.
6. Физические свойства альдегидов и кетонов.
7. Влияние функциональной группы на реакционные способности карбонильных соединений.
8. Механизм реакции нуклеофильного присоединения.
9. Влияние электронодонорных и акцепторных заместителей, размера радикала на активность и скорость протекания реакции.
10. Реакции присоединения к карбонильной группе.
11. Реакции замещения кислорода карбонильной группы, механизм протекания.
12. Реакции полимеризации альдегидов.
13. Реакции конденсации альдегидов и кетонов.
14. Реакции окисления. Качественная реакция альдегидов.
15. Реакция замещения a-водорода.
16. Характеристика муравьиного, уксусного, бензойного альдегидов и ацетона.

15.7 Обучающее задание №1.

Охарактеризуйте и назовите следующие соединения:

 

а) б)

 

 

Решение:

а) альдегид, предельный, разветвленный. По травиальной номенклатуре называется изовалерьяновым альдегидом. По Р.н. – изопропилуксусный альдегид. По М.н. – 3-метилбутаналь.

б) кетон, предельный, разветвленный. По Р.н. номенклатуре – первичный изопентилэтилкетон.

По М.н. – 5,5-диметилгексанон-3.

Обучающее задание №2.

По реакции Фриделя – Крафтса получите метилфенилкетон, дифенилкетон.

Решение:

 

 

Обучающее задание №3.

Вещество состава С₃Н₄О обесцвечивает бромную воду, дает реакцию «серебряного зеркала». Установите структурную формулу этого вещества и напишите уравнение реакции его получения.

Решение: данное вещество – альдегид, т.к. дает реакцию «серебряного зеркала», непредельное, т.к. обесцвечивает бромную воду, следовательно его формула:

 

Непредельные альдегиды получаются кротоновой конденсацией, а так как в нем три атома углерода, значит его можно получить кротоновой конденсацией муравьиного и уксусного альдегидов.

 

Обучающее задание №4.

Соединение С₄Н₈О взаимодействует с НСN, NaНSО₃, с йодистым метилмагнием и водой с образованием третичного спирта. Напишите структурные формулы соединений и все указанные уравнения. Определите это вещество.

Решение: данное соединение относится к кетонам, так как при действии МОС образуется третичный спирт. Его структурная формула:

 

 

Уравнения реакций:

 

 

Обучающее задание №5.

Осуществите превращения:

 

 

Решение:

 

 

 

Обучающее задание №6.

Осуществите превращения, используя неорганические реагенты: этиловый спирт ¾® бутанол-2.

Решение:

	СН3 – СН2 – ОН ¾® СН3 – СН2 – С – СН3

 

В конечном продукте в два раза больше углеродных атомов. Следовательно, надо удлинить углеродную цепь. При этом можно идти через магнийорганические соединения. Вначале из этилового спирта получим альдегид:

Сu; t0

	СН3 – СН2 – ОН ¾® СН3 – С – Н + Н2

 

Затем из этилового спирта через галогенопроизводные получаем магнийорганическое соединение:

 

На уксусный альдегид действуем хлористым этилмагнием:

 

Полученный бутанол-2 дегидрируем:

 

 

Обучающее задание №7.

Осуществите превращение бутаналь в бутанон-2, используя только неорганические реагенты.

Решение:

 

 

I способ:

 

 

 

 

II способ:

 

 

	¾® СН3 –СН2–СН=СН2 ¾® СН3 –СН2 –СНОН –СН3 ¾® СН3 – СН2 – С–СН3

 

 

Обучающее задание №8.

Исходя из пропилена и неорганических реагентов получите пентанон-3.

Решение:

 

Обучающее задание №9.

Установите формулу альдегида С_nН_2nО, если при взаимодействии избытка аммиачного раствора нитрата серебра с 21,5 г альдегида выделилось 54 г серебра.

0,25 моль

Решение: Пишем уравнение реакции в общем виде

 

 

0,5 моль серебра выделяются 0,25 молями альдегида. Определяем молярную массу альдегида:

 

 

Устанавливаем формулу альдегида:

С_nH_2nO

12n + 2n + 16 = 86

n=5

Формула С₅Н₁₀О.

Обучающее задание №10.

7,25 г смеси альдегида и спирта содержат 80% альдегида и 20% спирта. Альдегид и спирт содержат одинаковое число углеродных атомов. К этой смеси добавили избыток аммиачного раствора нитрата серебра, выпало 21,6 г осадка. Установите структурные формулы альдегида и спирта.

Решение:

m(C_nН_2nO) = 7,25*0,8 = 5,8 (г)

m(С_nH_2n+1ОН) = 7,25*0,2 = 1,45 (г)

С аммиачным раствором нитрата серебра взаимодействует альдегид. Пишем уравнение реакции в общем виде:

 

 

Определяем количество серебра:

Подставляем это значение в уравнение. Следовательно количество альдегида будет равно 0,2: 2 = 0,1 моль. Зная массу альдегида и количество его определяем молярную массу:

 

Выводим формулу адьдегида: C_nH_2nO.

12n + 2n + 16 = 58; n=3.

Формула альдегида

или

СН3 – СНОН – СН3 пропанол-2

А так как спирт содержит такое же число углеродных атомов, следовательно его формулы могут быть:

СН3 – СН2 –СН2ОН пропанол-1

 

Обучающее задание №11.

Для восстановления 30,4 г смеси уксусного альдегида и

 

предельного кетона с одной группой потребовалось 11,2 л Н₂ (н.у.). Исходная смесь той же массы может вступить в реакцию с 12,4 г КМnО₄ в Н⁺ растворе (без разрыва С – С связи). Установите строение кетона.

Решение:

 

 

Определяем количество вступившего в реакцию Н₂ пошедшего на два уравнения, и подставляем к фигурной скобке.

 

С раствором КМnО₄ будет вступать в реакцию только уксусной альдегид

 

 

Определяем количество КMnО₄ и подставляем в уравнение (III).

(в уравнение III)

Следовательно уксусного альдегида вступило в реакцию с КМnО₄: (0,08: 2)*5 = 0,2 (моль). Это значение подставляем в уравнение (I) над уксусным альдегидом. С этим количеством альдегида реагирует 0,2 моля Н₂. Определяем n(Н₂), вступившего с кетоном.

Определяем массу альдегида: m() = n*M = 0,2*44 = 8,8 (г)

Определяем массу кетона и его молярную массу:

 

m() = 30,4 – 8,8 = 21,6 (г)

 

 

Общая формула кетона С_nH_2nO.

12n + 2n + 16 = 72; n=4.

Формула С₄Н₈О. Строение СH₃-CH₂-C-CH₃

 

15. 8 Контрольное задание №1.

Какие названия соответствуют следующим соединениям:
А. СН3 – СН – С – СН2 – СН3	1. изомасляный альдегид
	2. фенилэтилкетон
	3. метилпропилкетон
	4. 2,2-диметилпропаналь
	5. изопропилэтилкетон
	6. 2-фенилэтаналь
	7. пентен-4-он-2
	8. 3,3-диметилбутаналь

Контрольное задание №2.

Какие из указанных реакций являются реакцией:
1. Получение карбонильного соединения.
2. Качественная реакция на альдегиды.
3. Гидрирование карбонильных соединений.
4. Замещение кислорода в карбонильной группе.
5. Окисление альдегида.
6. Альдольной конденсации.
Ж. СН3 – СН2 – СН2ОН ¾® СН3 – СН2 – С – Н 7. Получение непредельного альдегида.	[O]
8. Реакцией Каннициаро.
9. Окисление кетона.

 

Контрольное задание №3.

Осуществите превращения:

 

	Х1	Х2	Х3	Х4
А	С6Н5MgBr	С6Н5СНMgBrС2Н5	С6Н5СНОНС2Н5	С6Н5СОС2Н5
Б	(СН3)2СНОН	(СН3)2СО	(СН3)С=СНСОН	(СН3)2СНСН2СОН
В	С2Н4	С3Н6О	С3Н8О	(С3Н7)2О
Г	НСОН	СН3(СН2)3ОН	СН3(СН2)2СОН	СН3(СН2)3ОСN
Д	С7Н6О	С6Н5СНОНСН3	С6Н5СОСН3	С6Н5ССl2СН3

 

Контрольное задание №4.

С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения:
А. этанол ¾® бутанол-2	1) гидрирование, действие щелочного металла.
Б. ацетилен ¾® пропаналь	2) электрокрекинг (1200 0С), гидратация (р. Кучерова).
В. этилен ¾® бутанон-2	3) окисление, действие гидроксида Са, прокаливание.
Г. хлористый пропил ¾® ацетон	4) гидратация, конденсация.
Д. этан ¾® этаналь	5) гидрирование, оксосинтез.
Е. ацетилен ¾® кротоновый альдегид	6) действие спиртового раствора щелочи, окисление.
Ж. уксусный альдегид ¾® ацетон	7) получение реактива Гриньяра (МОС), окисление, присоединение реактива Гриньяра.
З. этаналь ¾® этилат натрия	8) действие НВr, Mg, окисление, присоединение реактива Гриньяра.
Напишите уравнения реакций превращений.

Контрольное задание №5.

С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения? Напишите соответствующие уравнения реакций.

1) метан ¾® ацетон;

2) этилен ¾® пентанон-3;

3) карбид кальция ¾® кротоновый альдегид;

4) ацетилен ¾® бутанон-2;

5) этиловый спирт ¾® 3-метилбутанон-2;

6) этан ¾® бензойный альдегид;

7)

8) уксусный альдегид ¾® бутанол-1;

9)

10) пропаналь ¾® дизопропиловый эфир;

11) этаналь ¾® 1,4-дибромбутен-2;

12) Имеется смесь пропана, пропилового спирта и пропионового альдегида. С помощью каких реакций их можно разделить?

13) Смесь формальдегида и водорода с относительной плотностью по водороду. 4,5 пропустили над никелевым катализатором, после чего плотность по водороду, охлажденной до 0 ⁰С, смеси стала равной 3. Рассчитайте выход продукта реакции.

Ответ: 60%.

14) При сжигании альдегида массой 0,975 г образовался углекислый газ, который прореагировал с 20%-ным раствором гидроксида натрия объемом 16,4 мл r = 1,22 г/мл с образованием средней соли. Определите формулу альдегида.

Ответ: С₃Н₆О.