Продолжение. Начало см. в № 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28, 29, 30, 31/2004

Урок 23. Альдегиды

Альдегидами называют соединения общей формулы

Группа R может быть алифатической (R = алкил, алкенил, алкинил), алициклической
(R = циклоалкил) или ароматической (R = арил), у простейшего альдегида (формальдегида) R = Н.

Альдегиды разных классов

Функциональная группа альдегидов – альдегидная группа –

В альдегидной группе СНО имеется карбонильная группа С=О, связанная с атомом водорода.
Карбонильный углерод соединен с другими атомами тремя -связями. Эти связи образованы гибридными sp²-орбиталями углерода и лежат в одной плоскости под углом 120° друг к другу. Остающаяся негибридизованной р-орбиталь углерода перекрывается с р-орбиталью кислорода, образуя -связь.
Таким образом, углерод и кислород связаны двойной связью, причем кислород, карбонильный углерод и два атома, соединенные с карбонильным углеродом, лежат в одной плоскости. Например, для ацетальдегида Н₃ССНО валентный угол между химическими связями при карбонильном атоме углерода: ССО = ОСН = НСС = 120°:

Электроны карбонильной двойной связи С=О не в равной степени принадлежат атомам разной электроотрицательности, подвижное -облако сильно смещено к кислороду.

Номенклатура. По номенклатуре ИЮПАК названия альдегидов производят от соответствующих алканов по числу атомов углерода в цепи с прибавлением суффикса -аль-. Положение заместителей в главной цепи указывают цифрами, считая карбонильный углерод как С-1.
По рациональной номенклатуре названия альдегидов получают из названий соответствующих карбоновых кислот. Альдегиды с боковыми цепями называют как производные соединений с линейной цепью. Положение заместителей указывают греческими буквами , , , и т. д.;
-углерод – это атом, связанный с группой СНО (табл. 9):

Таблица 9

Химические формулы и названия альдегидов

Некоторые английские названия альдегидов имеют у нас равноправное хождение: формальдегид НСНО, ацетальдегид СН₃СНО, бензальдегид С₆Н₅СНО.

Изомерия альдегидов RCHO состоит в изменении строения углеродного скелета радикала R:

Межклассовая изомерия наблюдается между альдегидами и непредельными спиртами, а также циклическими спиртами, непредельными и циклическими простыми эфирами. Например, молекулярной формуле С₄Н₈О отвечают соединения по крайней мере пяти различных классов:

Получение альдегидов

Главные методы синтеза альдегидов связаны с окислением спиртов и углеводородов.
1. Окисление первичных спиртов. В качестве окислителей применяют кислород воздуха О₂ в присутствии медных или серебряных катализаторов, пероксид водорода Н₂О₂, соединения хрома(VI) и т.д., например:

2. Окисление алкилбензолов – способ получения ароматических альдегидов:

Методы 1 и 2 часто используют в лабораторных условиях.

В промышленности применяют другие методы – 3–5.

3. Синтез метаналя окислением метана:

4. Окисление этилена в этаналь кислородом воздуха в водной среде в присутствии каталитических добавок солей меди, железа и палладия:

5. Реакция Кучерова – гидратация ацетилена в кислой среде в присутствии солей ртути(II) – метод синтеза ацетальдегида:

Более понятной будет запись этой реакции как присоединение воды Н–ОН по кратной связи СС с промежуточным образованием непредельного винилового спирта СН₂=СН–ОН. Спирты с гидроксильной группой ОН при двойной связи С=С неустойчивые. Так, в нашем примере двойная связь перемещается по цепи к кислороду, что сопровождается миграцией атома Н из гидроксила OН к углероду С-2:

УПРАЖНЕНИЯ

1. Подчеркните химические формулы альдегидов:

2. Назовите следующие соединения:

3. Напишите структурные формулы изомерных альдегидов с общей формулой С₆Н₁₂О, имеющих заместители в -положении. Назовите эти соединения.

4. Составьте уравнения реакций получения ацетальдегида в промышленности.

5. Составьте структурные формулы альдегидов по названиям веществ:
а) н-гексаналь; б) изопентаналь (3-метилбутаналь); в) акролеин (пропен-2-аль);
г) кротоновый альдегид (бутен-2-аль); д) цитраль (3,7-диметилоктадиен-2,6-аль).

6. Объясните, почему альдегиды кипят при температуре значительно более низкой, чем спирты с тем же числом углеродных атомов (например, температура кипения ацетальдегида – 21 °С, а этанола – 78 °С).

Ответы на упражнения к теме 2

Урок 23

1. Подчеркнуты химические формулы альдегидов:

2. Названия соединений по их химическим формулам:

3. Структурные формулы и названия изомерных альдегидов состава С₆Н₁₂О с заместителями в
-положении:

4. Уравнения реакций получения ацетальдегида в промышленности:

5. По названиям веществ – структурные формулы:

а) н-гексаналь, СН₃(СН₂)₄СНО;

б) изопентаналь (3-метилбутаналь), (СН₃)₂СНСН₂СНО;

в) акролеин (пропен-2-аль), СН₂=СНСНО;

г) кротоновый альдегид (бутен-2-аль), СН₃СН=СНСНО;

д) цитраль (3,7-диметилоктадиен-2,6-аль),

6. Соединения молекулярного строения, содержащие группы ОН и NH, несут заметные заряды:
.
Вещества с такими группами атомов способны образовывать прочные так называемые водородные связи (ВС) между молекулами – межмолекулярные связи. Эти вещества имеют более высокие температуры кипения, чем вещества близкой молекулярной массы, в которых нет водородных связей: