В молекулах альдегидов есть двойная связь, поэтому они способны присоединять многие вещества (водород, синильную кислоту, спирты и др.). Одна из таких реакций — гидрирование, в результате которого альдегид превращается в первичный спирт:
C n H 2 n O + H 2 ⟶ Ni , t C n H 2 n + 1 OH .
При гидрировании метаналя образуется метанол, а при гидрировании этаналя — этанол:
HCHO + H 2 ⟶ Ni , t CH 3 OH ;
C H 3 CHO + H 2 ⟶ Ni , t C 2 H 5 OH .
Реакция гидрирования — окислительно-восстановительная. При её протекании степень окисления атома углерода альдегидной группы понижается, т. е. происходит восстановление альдегида:
CH 3 − CHO + 1 + H 2 → CH 3 − CH 2 − 1 OH .
Обрати внимание!
При гидрировании кетонов образуются вторичные спирты. Например, при гидрировании ацетона (пропанона) образуется пропанол-(2).
Действие окислителей на альдегиды приводит к повышению степени окисления атома углерода функциональной группы и образованию карбоновых кислот:
Реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра
C n H 2 n + 1 − CHO + 1 + O → C n H 2 n + 1 − COOH + 3 .
Из уксусного альдегида (этаналя) образуется уксусная кислота, а из муравьиного (метаналя) — муравьиная кислота:
CH 3 CHO + O → CH 3 COOH ;
HCHO + O → HCOOH .
Муравьиная кислота при избытке окислителя может окисляться до углекислого газа и воды:
HCOOH + O → CO 2 ↑ + H 2 O .
1. Реакция с оксидом серебра((I)) (реакция «серебряного зеркала»).
Для реакции «серебряного зеркала» используют аммиачный раствор оксида серебра((I)). Его получают, смешивая растворы нитрата серебра((I)) и аммиака. Образуется комплексное соединение гидроксид диамминсеребра((I)) [ Ag ( NH 3 ) 2 ] OH . Реагент добавляют к альдегиду и пробирку нагревают. В зависимости от условий на стенках пробирки образуется зеркальный налёт или серебро выпадает в виде серого осадка. Результат реакции зависит в основном от чистоты пробирки.
Упрощённо схемы реакций записывают так:
C n H 2 n + 1 CHO + Ag 2 O → C n H 2 n + 1 COOH + 2 Ag ↓ ;
CH 3 CHO + Ag 2 O → CH 3 COOH + 2Ag ↓ .
Более точно эти процессы отражают уравнения:
C n H 2 n + 1 CHO + 2 [ Ag ( NH 3 ) 2 ] OH → C n H 2 n + 1 COO NH 4 + 2 Ag ↓ + 3 NH 3 + H 2 O ;
C H 3 CHO + 2 [ Ag ( NH 3 ) 2 ] OH → C H 3 COO NH 4 + 2 Ag ↓ + 3 NH 3 + H 2 O .
Муравьиный альдегид может окисляться до углекислого газа, который с раствором аммиака образует карбонат аммония:
H CHO + 4 [ Ag ( NH 3 ) 2 ] OH → ( NH 4 ) 2 CO 3 + 4 Ag ↓ + 6 NH 3 + 2 H 2 O .
Смотри видео «Реакция серебряного зеркала»:
2. Взаимодействие с гидроксидом меди((II)).
Для получения свежеосаждённого гидроксида меди((II)) к раствору сульфата меди((II)) приливают избыток раствора гидроксида натрия. К образовавшемуся голубому осадку добавляют раствор альдегида и смесь нагревают. Наблюдается изменение окраски — образуется красный оксид меди((I)):
C n H 2 n + 1 CHO + 2 Cu ( OH ) 2 → C n H 2 n + 1 COOH + Cu 2 O ↓ + 2 H 2 O ;
HCHO + 2 Cu ( OH ) 2 → HCOOH + Cu 2 O ↓ + 2 H 2 O ;
C H 3 CHO + 2 Cu ( OH ) 2 → C H 3 COOH + Cu 2 O ↓ + 2 H 2 O .
Смотри видео «Окисление муравьиного альдегида гидроксидом меди((II))»:
Обрати внимание!
Окисление альдегидов происходит и при действии других окислителей ( KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 и др.).
3.
Горение.
При сгорании альдегидов они окисляются до углекислого газа и воды:
C n H 2 n O + ( 1 , 5n − 0 , 5 ) O 2 → n CO 2 + n H 2 O + Q ;
CH 2 O + O 2 → CO 2 + H 2 O + Q ;
2 C 2 H 4 O + 5 O 2 → 4 CO 2 + 4 H 2 O + Q .
Наличие двойной связи обуславливает способность альдегидов к полимеризации.
Альдегиды вступают также в реакции поликонденсации с некоторыми веществами. Например, при взаимодействии формальдегида с фенолом образуется фенолформальдегидная смола, которая используется для получения пластмасс.
Источник: www.yaklass.ru
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
К аммиачному раствору оксида серебра осторожно по стенкам пробирки приливают третью часть раствора, полученного в опыте 6а, и слегка подогревают. В присутствии альдегида на стенках пробирки образуется серебряное зеркало. [5]
С аммиачным раствором оксида серебра она дает реакцию серебряного зеркала, что указывает на присутствие альдегидной группы на конце углеродной цепи. [6]
С аммиачным раствором оксида серебра могут реагировать лишь ацетиленовые углеводороды с концевой кратной связью, следовательно, смесь содержит ацетиленовые углеводороды. [7]
Аналогично действует аммиачный раствор оксида серебра и соединения меди ( II) в щелочной среде ( растворы синего цвета) при нагревании. Эти реагенты используются для качественного и количественного определения альдоз и кетоз. [8]
Реагирует с аммиачным раствором оксида серебра . [9]
Реагирует с аммиачным раствором оксида серебра . [11]
При окислении аммиачным раствором оксида серебра ароматические альдегиды, подобно альдегидам жирного ряда, дают реакцию серебряного зеркала. [12]
При окислении альдегидов аммиачным раствором оксида серебра происходит выделение металлического серебра, при этом серебро тонким слоем покрывает внутреннюю обезжиренную поверхность стеклянной пробирки, в которой проводилась реакция. [13]
При пропускании ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра ( I) образовалось взрывчатое вещество, не содержащее водорода. [14]
При пропускании ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра ( I) образовалось взрывчатое вещество, не содержащее водорода. [15]
Источник: www.ngpedia.ru
Химические свойства альдегидов и кетонов
Карбонильные соединения – это органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу:
Карбонильные соединения делятся на альдегиды и кетоны. Общая формула карбонильных соединений: СnH2nO.
| Альдегидами называются органические соединения, содержащие карбонильную группу, в которой атом углерода связан с радикалом и одним атомом водорода. |
Структурная формула альдегидов:
| Кетонами называются соединения, в молекуле которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами . |
Структурная формула кетонов:
Химические свойства альдегидов и кетонов
В молекулах карбонильных соединений присутствует двойная связь С=О, поэтому для карбонильных соединений характерны реакции присоединения по двойной связи. Присоединение к альдегидам протекает легче, чем к кетонам.
1.1. Гидрирование
Альдегиды при взаимодействии с водородом в присутствии катализатора (например, металлического никеля) образуют первичные спирты, кетоны — вторичные:
1.2. Присоединение воды
При гидратации формальдегида образуется малоустойчивое вещество, называемое гидрат. Оно существует только при низкой температуре.
1.3. Присоединение спиртов
При присоединении спиртов к альдегидам образуются вещества, которые называются полуацетали.
В качестве катализаторов процесса используют кислоты или основания.
Полуацетали существует только при низкой температуре.
| Полуацетали – это соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами. |
Полуацеталь может взаимодействовать с еще одной молекулой спирта в присутствии кислоты. При этом происходит замещение полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR’ и образованию ацеталя:
1.4. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты
Карбонильные соединения присоединяют синильную кислоту HCN. При этом образуется гидроксинитрил (циангидрин):
2. Окисление альдегидов и кетонов
В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.
Альдегид → карбоновая кислота
Формальдегид→ муравьиная кислота→ углекислый газ
в торичные спирты → кетоны
Типичные окислители — гидроксид меди (II), перманганат калия KMnO4, K2Cr2O7, аммиачный раствор оксида серебра (I).
Кетоны окисляются только при действии сильных окислителей и нагревании.
2.1. Окисление гидроксидом меди (II)
Происходит при нагревании альдегидов со свежеосажденным гидроксидом меди, при этом образуется красно-кирпичный осадок оксида меди (I) Cu2O. Это — одна из качественных реакций на альдегиды.
| Например, муравьиный альдегид окисляется гидроксидом меди (II) |
HCHO + 2Cu(OH)2 = 2Cu + CO2 + 3H2O
Чаще в этой реакции образуется оксид меди (I):
2.2. Окисление аммиачным раствором оксида серебра
Альдегиды окисляются аммиачным раствором оксида серебра (реакция «серебряного зеркала»).
Поскольку раствор содержит избыток аммиака, продуктом окисления альдегида будет соль аммония карбоновой кислоты.
| Например, при окислении муравьиного альдегида аммиачным раствором оксида серебра (I) образуется карбонат аммония |
| Например, при окислении уксусного альдегида аммиачным раствором оксида серебра образуется ацетат аммония |
Образование осадка серебра при взаимодействии с аммиачным раствором оксида серебра — качественная реакция на альдегиды.
Упрощенный вариант реакции:
2.3. Жесткое окисление
При окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) альдегиды окисляются до карбоновых кислот или до солей карбоновых кислот (в нейтральной среде). Муравьиный альдегид окисляется до углекислого газа или до солей угольной кислоты (в нейтральной среде).
| Например, при окислении уксусного альдегида перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота |
Кетоны окисляются только в очень жестких условиях (в кислой среде при высокой температуре) под действием сильных окислителей: перманганатов или дихроматов.
Реакция протекает с разрывом С–С-связей (соседних с карбонильной группой) и с образованием смеси карбоновых кислот с меньшей молекулярной массой или СО2.
| Карбонильное соединение/ Окислитель | KMnO4, кислая среда | KMnO4, H2O, t |
| Метаналь СН2О | CO2 | K2CO3 |
| Альдегид R-СНО | R-COOH | R-COOK |
| Кетон | R-COOH/ СО2 | R-COOK/ K2СО3 |
2.4. Горение карбонильных соединений
При горении карбонильных соединений образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.
| Например, уравнение сгорания метаналя: |
3. Замещение водорода у атома углерода, соседнего с карбонильной группой
Карбонильные соединения вступают в реакцию с галогенами, в результате которой получается хлорзамещенный (у ближайшего к карбонильной группе атома углерода) альдегид или кетон.
| Например, при хлорировании уксусного альдегида образуется хлорпроизводное этаналя |
Полученное из ацетальдегида вещество называется хлораль. Продукт присоединения воды к хлоралю (хлоральгидрат) устойчив и используется как лекарство.
4. Конденсация с фенолами
Формальдегид может взаимодействовать с фенолом. Катализатором процесса выступают кислоты или основания:
Дальнейшее взаимодействие с другими молекулами формальдегида и фенола приводит к образованию фенолоформальдегидных смол и воды:
Фенол и формальдегид вступают в реакцию поликонденсации.
Поликонденсация — это процесс соединения молекул в длинную цепь (полимер) с образованием побочных продуктов с низкой молекулярной массой (вода или др.).
5. Полимеризация альдегидов
Полимеризация характерна в основном для легких альдегидов. Для альдегидов характерна линейная и циклическая полимеризация.
Например, в растворе формалина (40 %-ного водного раствора формальдегида) образуется белый осадок полимера формальдегида, который называется полиформальдегид или параформ:
Источник: chemege.ru