Альдегіди – органічні речовини, які містять карбонильную групу >С=О, пов’язане хоча б з одним атомом водню. Альдегіди, а також схожих з ними за будовою і властивостями кетони, називають карбонильными, або оксосоединениями. Приклади альдегідів – мурашиний, оцтовий, пропионовый альдегід.
Номенклатура
Тривіальні назви альдегідів утворюють з тривіальних назв споріднених карбонових кислот. Приклади альдегідів з назвами представлені на малюнку. Першим представником гомологічного ряду альдегідів є мурашиний альдегід або формальдегід, при окисленні якого утворюється мурашина кислота. Другий представник – оцтовий альдегід, ацетальдегід, при окисленні якого утворюється оцтова кислота.
За номенклатурою ІЮПАК альдегидную групу позначають суфіксом -аль, який додають до назви відповідного вуглеводню. Приклади альдегідів за номенклатурою ІЮПАК запропоновані на зображенні нижче.
Якщо у з’єднанні є старші групи, наприклад, карбоксильні, то наявність альдегідної групи позначають префіксом формил. Приклад альдегіду, який правильніше назвати дикарбоновой кислотою:
- НООС – СН (СНТ) – СН2 – СООН
Це 2-формилбутандиовая кислота.
Опис речовин
Альдегіди на відміну від спиртів не мають рухливим атомом водню, тому їх молекули не асоціюються, що пояснює значно більш низькі температури кипіння. Приміром, альдегід формальдегід вже кипить при температурі -21 °С, а спирт метанол – при +65 °С.
Однак такий низькою температурою кипіння має тільки формальдегід, наступний представник – ацетальдегід закипає при +21°С. Тому при кімнатній температурі з усіх альдегідів тільки формальдегід – газ, ацетальдегід вже легколетучая рідина. Збільшення кількості атомів вуглецю закономірно підвищує температуру кипіння. Так, бензальдегід С6Н5СНО закипає тільки при +180 °С. Розгалуження ланцюга викликає пониження температури кипіння.
Нижчі альдегіди, наприклад, формальдегід, добре розчинні у воді. 40%-ний розчин формальдегіду називають формаліном, його часто використовують для консервації біологічних препаратів. Вищі альдегіди добре розчиняються в органічних розчинниках – спирті, ефірі.
Характерні запахи альдегідів
Альдегіди володіють характерними запахами, причому нижчі – різкими, неприємними. Всім відомий неприємний запах формаліну – водного розчину формальдегіду. У вищих альдегідів квіткові запахи, їх застосовують у парфумерії.
Прикладом альдегідів – речовин з приємним запахом – є ванілін, що володіє ароматом ванілі, і бензальдегід, який надає характерний аромат мигдальним горіхам. Обидві речовини отримують синтетично і широко використовують в якості ароматизаторів у кондитерській промисловості та парфумерії.
Отримання
Розглянемо способи одержання альдегідів.
- Окислення спиртів.
Альдегіди отримують при окисленні первинних спиртів. Наприклад, формальдегід, який використовують у виробництві полімерних матеріалів, ліків, барвників, вибухових речовин. У промисловості формальдегід отримують окисленням киснем метанолу: 2СН3ОН + О2 = 2СН2О + 2Н2О.
Реакцію проводять на розпеченій срібною сіткою, срібло є каталізатором. Через сітку пропускають пари метанолу, змішані з повітрям. Реакція йде з виділенням великої кількості тепла, якого вистачає для підтримки сітки в розпеченому стані.
- Дегідрування спиртів.
Альдегіди можна отримувати зі спиртів і у відсутності кисню. В цьому випадку використовують мідний каталізатор і високі температури (250 °С): R-CH2-OH = R-CHO + H2.
- Відновлення хлорангидридов кислот.
Альдегіди можна отримувати відновленням воднем хлорангидридов кислот. В якості каталізатора використовують «отруєний» паладій – із зниженою активністю: RCClO + H2 = RCHO + HCl.
- Отримання ацетальдегіду.
Ацетальдегід в промисловості отримують окисленням етилену киснем або повітрям в рідкій фазі. В якості каталізатора необхідний хлорид паладію (PdCl2): 2 СН2=СН2 + О2 = 2 СН3 ЗНЗ.
Хімічні властивості
Для альдегідів характерні такі типи реакцій:
- за приєднання карбонільної групи;
- полімеризації;
- конденсації;
- відновлення і окиснення.
Більшість реакцій йде за механізмом нуклеофільного приєднання по зв’язку С=О.
Зазвичай розглядають хімічні властивості альдегідів на прикладі оцтового альдегіду.
Реакції приєднання
У карбонільної групи С=О електронна щільність зміщена до атома кисню, тому на карбонильном атомі вуглецю формується частковий позитивний заряд, який обумовлює хімічну активність альдегідів. Позитивний заряд на атомі вуглецю групи С=забезпечує його активність в реакціях з нуклеофільними реагентами – водою, спиртом, магній органічними сполуками. Атом кисню води може атакувати карбонильный атом вуглецю, приєднуватися до нього і викликати розрив зв’язку С=О.
Реакції конденсації
Альдегіди вступають у реакції альдольної і кротоновой конденсації.
Ацетальдегід при дії слабкого розчину лугу на холоду перетворюється в альдоль. Продуктом реакції є рідина, змішується з водою при зниженому тиску. Це речовина містить як альдегидную, так і спиртову групу (звідси і назва).
Якісні реакції
Для виявлення альдегідів можна використовувати дві якісні реакції:
- Реакція «срібного дзеркала». Реакція йде з реактивом Толленса – аміачним розчином оксиду срібла. При змішуванні розчину аміаку і розчину нітрату срібла утворюється спочатку розчин гідроксиду срібла, а при додаванні надлишку аміаку розчин гідроксиду диамминсеребра (I), який і є окислювачем. При взаємодії з альдегидом виділяється елементне срібло у вигляді чорного осаду. Якщо реакцію проводити при повільному нагріванні, не трясучи пробірку, срібло покриє стінки пробірки, створюючи ефект «дзеркала».
- Реакція «мідного дзеркала». Іншим реактивом, відкриває альдегидную групу, є гідроксид міді (II). При взаємодії з альдегидом він відновлюється до оксиду міді (I). Колір змінюється з синього спочатку на оранжевий, потім на жовтий. Якщо реакцію проводити при повільному нагріванні, оксид буде утворювати тонкий оранжево-червоний наліт на стінках пробірки – «мідне дзеркало»: СН3СНО + 2 Cu(OH)2 + NaOH = CH3COONa + Cu2O↓ + 3H2O.
