Отримання альдегідів - малюнок

Отримання альдегідів — рівняння хімічних реакцій



Відповідно до міжнародної номенклатури ІЮПАК органічні речовини, які містять у своєму складі карбонільну групу, пов’язану з атомом водню і вуглеводневим радикалом, називають альдегідами.

Ці сполуки широко використовуються в промисловості і лабораторному синтезі, цей поділ по галузях застосування обумовлює і відмінність способів отримання.

В статті ми розглянемо основні промислові та лабораторні способи отримання альдегідів з рівняннями реакцій.

Альдегіди - визначення

Отримання альдегідів в лабораторії

Всі властивості хімічних речовин залежать від електронної будови їх молекул. У карбонільній групі атом кисню, як більш електронегативний в порівнянні з атомом вуглецю, перетягує на себе електронну густину подвійного зв’язку. Це веде до поляризації зв’язку і появи часткових зарядів – позитивного заряду у вуглецю і негативного у кисню.

У карбоксильній групі ступінь окислення вуглецю дорівнює +1, це проміжний заряд, який можна досягти за допомогою окислення або відновлення різних вуглецевмісних речовин.

Ряд кисневмісних органічних сполук з підвищенням ступеня окислення вуглецю, пов’язаного з функціональною групою, виглядає наступним чином:

Спирти → альдегіди → карбонові кислоти.

Таким чином, всі лабораторні методи отримання карбонільних сполук можна умовно розділити на 3 групи:

  • Окислювальні методи.
  • Відновлювальні методи.
  • Отримання ароматичних альдегідів.

Синтез ароматичних сполук винесений окремо тільки для тих хімічних взаємодій, в яких бере участь бензольне кільце.

Окислювальні методи

Як вихідні речовини в реакціях окислення використовують первинні спирти, галогенпохідні алканів і алкіни. При окисленні вторинних спиртів утворюються кетони, таким чином, отримання альдегідів і кетонів має схожий механізм.

Розглянемо приклади хімічних рівнянь.

Окислення первинних спиртів оксидом міді або реакція дегідратації (відщеплення води):

реакція дегідратації

Окислення спиртів киснем на мідній сітці або дегідрування (відщеплення водню):

Отримання альдегідів2

Реакція Кучерова, або окислення алкенів шляхом приєднання води в присутності солей ртуті. При гідратації ацетилену утворюється ацетальдегід, при гідратації інших алкінів в цих умовах утворюються кетони:

Реакція Кучерова

Гідроборування алкінів в присутності лужного розчину перекису водню, в цьому випадку приєднання відбувається проти правила Марковникова:

Отримання альдегідів3

Гідроліз дигалогеналканів у присутності розчину лугу:

Отримання альдегідів4

В результаті зворотної реакції відновлення карбонільних сполук утворюються вихідні речовини, які були взяті для їх отримання.

Наприклад, в результаті гідрування (приєднання водню) ацетальдегіду утворюється етиловий спирт.

Відновлювальні методи

Як вихідні реагенти використовують похідні карбонових кислот: хлорангідриди, складні ефіри, аміди тощо. Наприклад, відновлення воднем хлорангідриду оцтової кислоти на паладієвому каталізаторі:

відновлення воднем хлорангідриду оцтової кислоти на паладієвому каталізаторі

Ароматичні альдегіди

Ароматичні альдегіди можна отримати в лабораторії тими ж способами, що і альдегіди жирного ряду. Це можуть бути:

  • реакції дегідратації і дегідрування ароматичних спиртів;
  • гідроліз галогенопродуктивних вуглеводнів ароматичного ряду;
  • відновлення похідних карбонових кислот.

Рівняння цих взаємодій будуть аналогічні тим, які були розглянуті вище.

Специфічною реакцією лабораторного синтезу ароматичних альдегідів є введення в ароматичного ядра карбоксильної групи – формілювання. Вихідні речовини – будь-який ароматичний вуглеводень, чадний газ плюс хлористий водень, а каталізатор – суміш хлористого алюмінію з монохлоридом міді.

Отримання альдегідів5

Промислові способи отримання альдегідів

Зараз відомий цілий ряд електросинтезів альдегідів, які перспективні в промисловому виробництві лікарських, парфумерних, реактивних та інших препаратів.

Один з найбільш поширених способів – оксосинтез.

Цим способом можна отримати карбонільні сполуки, що містять у своєму складі три атоми вуглецю і більше. В основі реакції лежить гідроформілювання алкенів синтез-газом (суміш чадного газу з воднем).

Продуктами оксосинтезу є суміш альдегідів, співвідношення яких можна змінювати в результаті підбору відповідних каталізаторів.

відновлення альдегідів
Дегідрування первинних спиртів використовується в промисловості тільки для отримання оцтового альдегіду. Сировиною виступає етиловий спирт, важливою умовою реакції є наявність каталізатора (мідь, активована церієм) і високих температур в межах 270-300 °C. За один цикл в реакцію вступає 25-50% етанолу, вихід продукту становить 90-95%.

Отримання альдегідів10

У вигляді побічних продуктів реакції утворюються:

  • етилен;
  • етилацетат;
  • вищі спирти.

При виробництві формальдегіду (метаналю) використовується процес окислення мурашиного спирту при температурі 400-450 °C, одна з умов – надлишок кисню. Каталізатором виступають оксиди заліза і молібдену.

Отримання ацетальдегіду в результаті гідратації ацетилену втратило своє промислове значення. Причиною є висока токсичність каталізатора реакції – ртуті сірчанокислої.

Ацетальдегід і акролеїн в промисловості отримують в результаті окислення алкенів. Реакція проходить в присутності суміші хлоридів паладію і міді. Як сировину для отримання оцтового альдегіду використовують етилен, для отримання акролеїну – пропілен.

Біологічна дія альдегідів3

Основною сировиною для отримання різних ароматичних карбонільних сполук є бензальдегід. Промислове отримання бензальдегіду ґрунтується на реакції гідролізу бензальхлориду. Як гідролізуючий агент використовують:

  • вуглекислі солі натрію або кальцію;
  • гідроксиди натрію або кальцію;
  • кислоти з додаванням відповідних солей металів.

Використання тих чи інших методів отримання альдегідів обумовлено:

  • відсотком виходу продукту хімічної реакції;
  • доступністю вихідної сировини;
  • можливістю дотримання умов синтезу.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *