อัลดีไฮด์และคีโตน
อัลดีไฮด์และคีโตนเป็นอนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอนที่มีหมู่คาร์บอนิล C=O ในโมเลกุลอัลดีไฮด์ ความจุอย่างน้อยหนึ่งหมู่คาร์บอนิลถูกใช้ไปกับการรวมตัวกับอะตอมไฮโดรเจน และอีกความจุหนึ่งใช้กับค่าราก (ของอนุกรมจำกัดในอัลดีไฮด์อิ่มตัว และอนุกรมไม่อิ่มตัวในอัลดีไฮด์ไม่อิ่มตัว) สูตรทั่วไปของอัลดีไฮด์:
และ R อาจเท่ากับ H
ในกรณีของคีโตน วาเลนซ์ทั้งสองของกลุ่มคาร์บอนิลจะถูกใช้ในการรวมกับอนุมูล สูตรทั่วไปของคีโตน:
ไอโซเมอริซึม. ศัพท์.
สูตรทั่วไปสำหรับอัลดีไฮด์และคีโตนอิ่มตัวคือ C n H 2 n O
ไอโซเมอริซึมของอัลดีไฮด์สัมพันธ์กับโครงสร้างของอนุมูล ตัวอย่างเช่น รู้จักสูตรอัลดีไฮด์สี่ตัว
(ดูด้านล่าง)
อัลดีไฮด์ถูกตั้งชื่อโดยกรดที่พวกมันเปลี่ยนรูปเมื่อเกิดออกซิเดชัน (ด้วยจำนวนอะตอมของคาร์บอนเท่ากัน) หรือโดยไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวด้วยการเติมส่วนต่อท้าย -อัล(ระบบการตั้งชื่ออย่างเป็นระบบ)
| ฟอร์มิกอัลดีไฮด์ (ฟอร์มาลดีไฮด์), มีทานอล (รูปที่ 1) ก) | |
| อะซีตัลดีไฮด์, เอทานอล (รูปที่ 1 ข) | |
 | โพรพินัลดีไฮด์, โพรพานัล |
| CH 3 -CH 2 -CH 2 -CHO | บิวทิราลดีไฮด์, บิวทานอล |
 | ไอโซบิวไทรัลดีไฮด์, 2-เมทิลโพรพานัล |
| CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CHO | วาราลดีไฮด์, เพนทานัล |
 | isovalernanaldehyde, 3-methylbutanal |
 | เมทิลเอทิลอะซิติกอัลดีไฮด์, 2-เมทิลบิวทานอล |
 | ไตรเมทิลอะซิติกอัลดีไฮด์, 2,2-ไดเมทิลโพรพานัล |
ไอโซเมอริซึมของคีโตนสัมพันธ์กับโครงสร้างของอนุมูลและตำแหน่งของหมู่คาร์บอนิลในสายโซ่คาร์บอน คีโตนตั้งชื่อตามอนุมูลที่ติดอยู่กับหมู่คาร์บอนิล ตามระบบการตั้งชื่อตามระบบคำต่อท้าย - หนึ่งจะถูกเพิ่มเข้าไปในชื่อของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวและระบุจำนวนอะตอมของคาร์บอนที่เกี่ยวข้องกับออกซิเจนคาร์บอนิล:
วิธีการได้รับ
อัลดีไฮด์และคีโตนถูกเตรียมโดยวิธีการทั่วไปหลายวิธี
1. โดยการออกซิเดชันหรือดีไฮโดรจีเนชันของตัวเร่งปฏิกิริยาของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิจะได้อัลดีไฮด์และแอลกอฮอล์ทุติยภูมิ - คีโตน ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นแล้วเมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติทางเคมีของแอลกอฮอล์
2. นอกจากนี้ยังสะดวกในการรับอัลดีไฮด์และคีโตนโดยไพโรไลซิสของกรดและของผสมในรูปของไอระเหยเหนือออกไซด์ของโลหะบางชนิด (ThO 2, MnO 2, CaO, ZnO) ที่ 400-450 ° C:
R - COOH + H-COOH → R-CHO + CO 2 + H 2 0
2R-COOH→R -CO -R + C0 2 + H 2 0
R-COOH + R" - COOH → R - CO-R'+C0 2 + H 2 0
หนังสือเรียนหลายเล่มระบุว่าสามารถหาอัลดีไฮด์และคีโตนได้โดยไพโรไลซิสของเกลือ Ca และ Ba ของกรดคาร์บอกซิลิก ที่จริงแล้วปฏิกิริยานี้ให้ผลตอบแทนที่ต่ำมาก อย่างไรก็ตาม เมทิลคีโตนบางชนิดยังสามารถได้รับโดยไพโรไลซิสของส่วนผสมของแบเรียมหรือเกลือเหล็กของกรดอะซิติกและกรดอื่นๆ บางชนิด ปฏิกิริยาทั้งหมดนี้มีกลไกที่รุนแรง
3. การไฮโดรไลซิสของอนุพันธ์ของไดฮาโลเจนเจมินัลจะทำให้เกิดอัลดีไฮด์หากฮาโลเจนทั้งสองอะตอมตั้งอยู่บนอะตอมของคาร์บอนชั้นนอกสุด และเกิดเป็นคีโตนหากอะตอมของฮาโลเจนอยู่บนอะตอมของคาร์บอนตรงกลางอะตอมใดอะตอมหนึ่ง ปฏิกิริยาเหล่านี้ได้ถูกกล่าวถึงแล้วในการศึกษาคุณสมบัติทางเคมีของไฮโดรคาร์บอนแบบไดฮาโลเจน
4. การให้ความชุ่มชื้นของอะเซทิลีนและความคล้ายคลึงกันภายใต้เงื่อนไขของปฏิกิริยา Kucherov ทำให้เกิดอะเซตัลดีไฮด์หรือคีโตนตามลำดับ:
HC≡CH + H 2 O→ CH 3 -CHO
5. สารประกอบคาร์บอนิลที่ให้ผลตอบแทนสูง (ประมาณ 80%) เกิดขึ้นระหว่างการเกิดออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ที่เกี่ยวข้องกับส่วนผสมของ dpmethyl sulfoxide กับอะซิติกแอนไฮไดรด์หรือกรดฟอสฟอริกปราศจากน้ำ
RCH 2 โอ้ + (CH 3) 2 SO → RCH = O + (CH 3) 2 วินาที
6. การเปลี่ยนฮาโลอัลคิลเป็นอัลดีไฮด์ด้วยการต่อสายโซ่โดยอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอมทำได้โดยการบำบัดพวกมันด้วยโซเดียมเตตระคาร์บอนิลเฟอร์เรตต่อหน้าไตรฟีนิลฟอสฟีนจากนั้นด้วยกรดอะซิติก:
R - Hlg + Na 2 Fe(CO) 4 RCOFe(CO 3)P(C 6 H 5) 3 R–CH = O
มีการปรับเปลี่ยนวิธีนี้หลายประการ
7. คีโตนได้ผลผลิตที่ดีโดยทำปฏิกิริยากรดคลอไรด์กับลิเธียมไดอัลคิลคัพเรตและแคดเมียมอัลคิล:
R 2 CuLi + R"COCI→R - CO - R"+LiCI + R - Cu
8. ในเทคโนโลยีนั้นอัลดีไฮด์ได้มาจากการเติม CO และ H 2 โดยตรงลงในโอเลฟินส์ (การสังเคราะห์ออกโซ) ที่ 100-200 ° C ภายใต้ความดัน 10-20 MPa (100-200 atm) ต่อหน้าโคบอลต์หรือตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล (สำหรับ เช่น Co + ThO 2 + MgO รองรับ kieselguhr):
การทำปฏิกิริยากับเอทิลีนและโพรพิลีนจะดำเนินการในเฟสก๊าซและกับโอเลฟินส์ที่ซับซ้อนมากขึ้น (C 4 -C 20) - ในเฟสของเหลว ดังที่เห็นได้จากแผนภาพด้านบน การสังเคราะห์ออกซิเดชั่นจะผลิตอัลดีไฮด์ที่มีอะตอมของคาร์บอนมากกว่าโอเลฟินดั้งเดิมหนึ่งอะตอม การสังเคราะห์นี้มีความสำคัญต่อการเตรียมแอลกอฮอล์ปฐมภูมิที่สูงขึ้น (โดยการลดตัวเร่งปฏิกิริยาของอัลดีไฮด์) กลไกของการสังเคราะห์ออกซิเดชั่นสามารถแสดงได้ดังนี้:
2Co + 8CO→ โค 2 (CO) 8
ร่วม 2 (CO)8 + H 2 → 2НСО (СО) 4
R -CH = CH 2 + HCo(CO) 4 → R - CH 2 -CH 2 - Co(CO) 4
R - CH 2 -CH 2 -Co(CO) 4 +CO → R-CH 2 -CH 2 -CO - Co(CO) 4
R-CH 2 -CH 2 -CO-Co(CO) 4 + HCo(CO) 4 →R-CH 2 -CH 2 -CHO + Co(CO ) 8
คุณสมบัติทางกายภาพ
ฟอร์มิกอัลดีไฮด์เป็นก๊าซที่มีกลิ่นฉุนมาก อัลดีไฮด์และคีโตนตอนล่างอื่นๆ เป็นของเหลวที่ละลายน้ำได้ง่าย อัลดีไฮด์ตอนล่างมีกลิ่นที่ทำให้หายใจไม่ออกซึ่งเมื่อเจือจางมากจะกลายเป็นที่น่าพอใจ (ชวนให้นึกถึงกลิ่นผลไม้) คีโตนมีกลิ่นค่อนข้างดี
ด้วยองค์ประกอบและโครงสร้างสายโซ่คาร์บอนที่เหมือนกัน คีโตนจะเดือดที่อุณหภูมิสูงกว่าอัลดีไฮด์เล็กน้อย จุดเดือดของอัลดีไฮด์และคีโตนที่มีโครงสร้างลูกโซ่ปกติจะสูงกว่าจุดเดือดของสารประกอบที่มีโครงสร้างไอโซ ตัวอย่างเช่น วาราราลดีไฮด์เดือดที่ 103.4 °C และไอโซวาเลอริกที่ 92.5 °C อัลดีไฮด์และคีโตนเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่าแอลกอฮอล์มากโดยมีจำนวนอะตอมของคาร์บอนเท่ากัน เช่น โพรพินัลดีไฮด์ bp 48.8 °C สำหรับอะซิโตน 65.1 °C สำหรับ n-โพรพิลแอลกอฮอล์ 97.8 °C. นี่แสดงให้เห็นว่าอัลดีไฮด์และคีโตนไม่ใช่ของเหลวที่มีความเกี่ยวข้องกันอย่างมากซึ่งแตกต่างจากแอลกอฮอล์ ในเวลาเดียวกันจุดเดือดของสารประกอบคาร์บอนิลจะสูงกว่าจุดเดือดของไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากันอย่างมีนัยสำคัญซึ่งมีสาเหตุมาจากขั้วสูง ความหนาแน่นของอัลดีไฮด์และคีโตนต่ำกว่าความสามัคคี
ในสเปกตรัม IR หมู่ CO มีลักษณะเฉพาะคือการดูดกลืนแสงที่รุนแรงที่ 1,720 ซม. -1 ในสเปกตรัม NMR สัญญาณไฮโดรเจนของกลุ่มอัลดีไฮด์อยู่ในสนามที่ต่ำมาก
คุณสมบัติทางเคมี
อัลดีไฮด์และคีโตนมีปฏิกิริยาสูง ปฏิกิริยาส่วนใหญ่เกิดจากการมีกลุ่มคาร์บอนิลที่ทำงานอยู่ พันธะคู่ของกลุ่มคาร์บอนิลมีลักษณะทางกายภาพคล้ายคลึงกับพันธะคู่ระหว่างอะตอมคาร์บอน 2 อะตอม (พันธะσ + พันธะ π) อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ E c=c<2Е с-с, энергия связи С=О (749,4 кДж/моль) больше, чем энергия двух простых С-О-связей (2х358 кДж/моль). С другой стороны, кислород является более электроотрицательным элементом, чем углерод, и потому электронная плотность вблизи атома кислорода больше, чем вблизи атома углерода. Дипольный момент карбонильной группы - около 9 10 -30 Кл/м (2,7 D). Благодаря такой поляризации углеродный атом карбонильной группы обладает электрофильными свойствами и способен реагировать с нуклеофильными реагентами. Соответственно атом кислорода является нуклеофильным. В реакциях присоединения отрицательно поляризованная часть присоединяющейся молекулы всегда направляется к углеродному атому карбонильной группы, в то время как ее положительно поляризованная часть направляется к кислородному атому.
ปฏิกิริยาของการเติมรีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิกที่บริเวณที่เกิดพันธะคาร์บอนิลเป็นกระบวนการแบบขั้นตอน ในทางแผนผัง ปฏิกิริยาการเติมของ ตัวอย่างเช่น โซเดียม ไฮโดรซัลไฟต์ กับ อะซีตัลดีไฮด์ สามารถแสดงได้ดังต่อไปนี้:
อนุมูลที่สามารถเพิ่มประจุบวกให้กับอะตอมคาร์บอนของกลุ่มคาร์บอนิลจะเพิ่มปฏิกิริยาของอัลดีไฮด์และคีโตนได้อย่างมาก อนุมูลหรืออะตอมที่ลดประจุบวกของอะตอมคาร์บอนนั้นจะมีผลตรงกันข้าม
นอกจากปฏิกิริยาเพิ่มเติมที่หมู่คาร์บอนิลแล้ว อัลดีไฮด์และคีโตนยังมีลักษณะเฉพาะด้วยปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับอนุมูลคาร์บอนที่อยู่ติดกับหมู่คาร์บอนิล เนื่องจากผลของการดึงอิเล็กตรอนของกลุ่มคาร์บอนิลที่กระทำต่อพวกมัน ซึ่งรวมถึงปฏิกิริยาออกซิเดชัน ฮาโลเจน และการควบแน่น
ก. การเติมไฮโดรเจน การเติมไฮโดรเจนลงในอัลดีไฮด์และคีโตนเกิดขึ้นเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน (Ni, Co, Cu, Pt, Pd ฯลฯ ) ในกรณีนี้ อัลดีไฮด์จะกลายเป็นแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ และคีโตนกลายเป็นแอลกอฮอล์ทุติยภูมิ วิธีหนึ่งในการผลิตแอลกอฮอล์นั้นมีพื้นฐานมาจากสิ่งนี้
ในปัจจุบัน อะลูมิเนียมไฮไดรด์ LiA1H 4 มักถูกใช้เป็นตัวรีดิวซ์ ปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนไฮไดรด์ไอออน:
ข้อดีของรีดิวซ์ด้วย LiAlH 4 คือรีเอเจนต์นี้ไม่ลดพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอน
เมื่ออัลดีไฮด์หรือคีโตนถูกรีดิวซ์ด้วยไฮโดรเจน ณ เวลาที่แยก (ด้วยความช่วยเหลือของโลหะอัลคาไลหรือแมกนีเซียมที่ผสมกัน) ไกลคอลก็จะเกิดขึ้นพร้อมกับแอลกอฮอล์ที่เกี่ยวข้องเช่นกัน:
ปินาคอน
อัตราส่วนระหว่างผลลัพธ์แอลกอฮอล์และไกลคอลขึ้นอยู่กับลักษณะของสารประกอบคาร์บอนิลและสภาวะรีดักชัน เมื่อคีโตนลดลงในผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาในตัวทำละลาย aprotic pinacones จะมีอำนาจเหนือกว่า ในกรณีของอัลดีไฮด์อิ่มตัวแบบอะลิฟาติก ไกลคอลจะเกิดขึ้นในปริมาณเล็กน้อย
ปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับการก่อตัวของอนุมูลอิสระระดับกลาง:
B. ปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิก
1. มีการกล่าวถึงรายละเอียดการเติมแมกนีเซียมฮาโลอัลคิลเมื่ออธิบายวิธีการเตรียมแอลกอฮอล์
2. การเติมกรดไฮโดรไซยานิกนำไปสู่การก่อตัวของα-hydroxynitriles ซึ่งเป็นซาพอนิฟิเคชันซึ่งผลิตกรดα-hydroxy:
ไนไตรล์กรดα-ไฮดรอกซีโพรพิโอนิก
ปฏิกิริยานี้เริ่มต้นด้วยการโจมตีนิวคลีโอฟิลิกต่ออะตอมคาร์บอนโดย CN - ไอออน ไฮโดรเจนไซยาไนด์จะเติมช้ามาก การเติมสารละลายโพแทสเซียมไซยาไนด์หนึ่งหยดจะช่วยเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมาก ในขณะที่การเติมกรดแร่จะช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาจนเกือบเป็นศูนย์ นี่แสดงให้เห็นว่ารีเอเจนต์ที่ใช้งานอยู่ในการก่อตัวของไซยาโนไฮดรินคือ CN - ไอออน:
3. การเติมโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์จะทำให้ได้สารที่เป็นผลึก ซึ่งมักเรียกว่าอนุพันธ์ของไฮโดรซัลไฟต์ของอัลดีไฮด์หรือคีโตน:
เมื่อถูกความร้อนด้วยสารละลายโซดาหรือกรดแร่ อนุพันธ์ของไฮโดรซัลไฟต์จะสลายตัวเพื่อปล่อยอัลดีไฮด์หรือคีโตนอิสระ ตัวอย่างเช่น
การทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ใช้สำหรับการตรวจวัดเชิงคุณภาพของอัลดีไฮด์และคีโตน ตลอดจนสำหรับการแยกและทำให้บริสุทธิ์ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่ามีเพียงเมทิลคีโตนที่มีกลุ่ม CH 3 -CO- เท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ในชุดไขมัน
4. การทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียทำให้สามารถแยกแยะระหว่างอัลดีไฮด์และคีโตนได้ อัลดีไฮด์ปล่อยน้ำออกมาเป็นอัลไดมีน:
อะซีตัลไดมีน, เอทานิมิ n
ซึ่งเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ได้ง่าย (ไซโคลไลซ์เป็นไตรเมอร์ผลึก - แอมโมเนียอัลดีไฮด์:
อัลดีไฮแดมเมียถึง
ในระหว่างการหมุนเวียน พันธะคู่ของ C=N จะแตกออก และโมเลกุลอิมีน 3 โมเลกุลจะรวมกันเป็นวงแหวนที่มีสมาชิก 6 อะตอม โดยมีอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจนสลับกัน
คีโตนไม่ก่อให้เกิดสารประกอบดังกล่าวกับแอมโมเนีย พวกมันตอบสนองช้ามากและซับซ้อนกว่า เช่น:
5. ด้วยไฮดรอกซิลามีน, อัลดีไฮด์และคีโตน, ปล่อยน้ำ, ก่อตัวเป็นออกซิม (อัลดอกซิมและคีโตซิม):
อะซีทัลดอกซิม
อะซิโตนออกซิม
ปฏิกิริยาเหล่านี้ใช้สำหรับการหาปริมาณสารประกอบคาร์บอนิล
กลไกการเกิดปฏิกิริยา (R=H หรือ Alk):
6. สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือปฏิกิริยาของสารประกอบคาร์บอนิลกับไฮดราซีนและสารทดแทน ไฮดราซีนทำปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์และคีโตนในอัตราส่วน 1:1 หรือ 1:2 ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข ในกรณีแรกจะเกิดไฮดราโซนและในกรณีที่สองคือเอซีน (อัลดาซีนและคีตาซีน):
ไฮดราโซน
อัลดาซีน
คีตาซีน
ไฮดราโซนของคีโตนและอัลดีไฮด์เมื่อถูกความร้อนด้วย KOH ที่เป็นของแข็งจะปล่อยไนโตรเจนและให้ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว (ปฏิกิริยา Kizhner):
ปัจจุบัน ปฏิกิริยานี้ดำเนินการโดยการให้ความร้อนแก่สารประกอบคาร์บอนิลด้วยไฮดราซีนในตัวทำละลายที่มีขั้วที่มีจุดเดือดสูง (ได- และไตรเอทิลีนไกลคอล) ต่อหน้าอัลคาไล ปฏิกิริยานี้สามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้องภายใต้การกระทำของ tert-butylpotassium ในไดเมทิลซัลฟอกไซด์
อัลดีไฮด์และคีโตนที่มีไฮดราซีนทดแทน - ด้วยฟีนิลไฮดราซีน C 6 H 5 -NH-NH 2 และเซมิคาร์บาไซด์ 
เกิดเป็นฟีนิลไฮดราโซน และเซมิคาร์บาโซน ตามลำดับ เหล่านี้เป็นสารที่เป็นผลึก ทำหน้าที่ในการกำหนดปริมาณสารประกอบคาร์บอนิลในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ เช่นเดียวกับการแยกและการทำให้บริสุทธิ์
การก่อตัวของฟีนิลไฮดราโซน:
เซมิคาร์บาโซนเกิดขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้:
ปฏิกิริยาของอัลดีไฮด์และคีโตนกับอนุพันธ์ของไฮดราซีนมีกลไกคล้ายคลึงกับปฏิกิริยาของแอมโมเนียและไฮดรอกซิลามีน ตัวอย่างเช่น สำหรับอะซีตัลดีไฮด์และฟีนิลไฮดราซีน:
ปฏิกิริยาเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะด้วยการเร่งปฏิกิริยาด้วยกรด
7. อัลดีไฮด์และคีโตนสามารถเติมน้ำที่หมู่คาร์บอนิลเพื่อสร้างไฮเดรต - เจมินัลไกลคอลได้ สารประกอบเหล่านี้ในหลายกรณีมีอยู่ในสารละลายเท่านั้น ตำแหน่งสมดุลขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสารประกอบที่ประกอบด้วยคาร์บอนิล:
ดังนั้นฟอร์มาลดีไฮด์ที่อุณหภูมิ 20 °C จึงมีอยู่ในสารละลายน้ำ 99.99% ในรูปของไฮเดรต, อะซีตัลดีไฮด์ - 58%; ในกรณีของอะซิโตน ปริมาณไฮเดรตไม่มีนัยสำคัญ และคลอราลและไตรคลอโรอะซิโตนทำให้เกิดผลึกไฮเดรตที่เสถียร
อัลดีไฮด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่าจะเกิดเป็นเฮมิไฮเดรตที่เป็นของแข็งด้วยน้ำซึ่งมีความเสถียรที่อุณหภูมิต่ำ:
8.
เมื่อมีร่องรอยของกรดแร่จะเกิดอะซีตัล:
อะซีตัลเป็นของเหลวที่มีกลิ่นหอมอ่อนๆ เมื่อถูกความร้อนด้วยกรดแร่เจือจาง (แต่ไม่ใช่ด่าง) พวกมันจะเกิดการไฮโดรไลซิสด้วยการก่อตัวของแอลกอฮอล์และปล่อยอัลดีไฮด์:
อะซีตัลซึ่งได้มาจากบิวทิรัลดีไฮด์และโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ใช้เป็นกาวในการผลิตกระจกนิรภัย
คีโตนอะซีตัลได้รับที่ซับซ้อนมากขึ้น - โดยการกระทำของเอทิลเอสเทอร์ของ orthoformic HC(OC2H 5)3 หรือกรดออร์โธซิลิกบนคีโตน:
9. เมื่ออัลดีไฮด์ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ จะเกิดเฮมิอะซีทัล:
เมื่อทำปฏิกิริยากับ PCI 5 อัลดีไฮด์และคีโตนจะแลกเปลี่ยนอะตอมออกซิเจนเป็นคลอรีนอะตอม 2 อะตอม ซึ่งใช้เพื่อให้ได้ไดคลอโรอัลเคนเจมินัล:
ปฏิกิริยานี้ในขั้นตอนที่กำหนดลักษณะของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ยังเป็นปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอฟิลิก:
ข. ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ออกซิเดชันของอัลดีไฮด์นั้นง่ายกว่าคีโตนมาก นอกจากนี้ การออกซิเดชันของอัลดีไฮด์ยังก่อให้เกิดกรดโดยไม่เปลี่ยนโครงกระดูกคาร์บอน ในขณะที่คีโตนจะถูกออกซิไดซ์เพื่อสร้างกรดที่ง่ายกว่า 2 ชนิด หรือกรดและคีโตน
อัลดีไฮด์จะถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศเป็นกรดคาร์บอกซิลิก ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางคือไฮโดรเปอร์ออกไซด์:
สารละลายแอมโมเนียของซิลเวอร์ไฮดรอกไซด์ OH เมื่อได้รับความร้อนเล็กน้อยด้วยอัลดีไฮด์ (แต่ไม่ใช่คีโตน) จะออกซิไดซ์พวกมันให้เป็นกรดเพื่อสร้างโลหะเงินอิสระ หากหลอดทดลองที่เกิดปฏิกิริยาเกิดขึ้นก่อนหน้านี้ถูกทำให้จาระบีจากด้านใน เงินจะอยู่ในชั้นบาง ๆ บนพื้นผิวด้านใน - กระจกสีเงินจะเกิดขึ้น:
ปฏิกิริยานี้เรียกว่าปฏิกิริยากระจกสีเงิน ใช้ในการตรวจวัดคุณภาพของอัลดีไฮด์
อัลดีไฮด์ยังมีลักษณะเฉพาะด้วยปฏิกิริยากับของเหลวที่เรียกว่าของเหลว อย่างหลังเป็นสารละลายที่เป็นน้ำและเป็นด่างของเกลือเชิงซ้อนที่เกิดจากคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์และเกลือโซเดียมโพแทสเซียมของกรดทาร์ทาริก เมื่อให้ความร้อนอัลดีไฮด์ด้วยของเหลว fehling ทองแดง (II) จะลดลงเหลือทองแดง (I) และอัลดีไฮด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นกรด:
คอปเปอร์ออกไซด์สีแดง Cu 2 O ตกตะกอนเกือบจะในเชิงปริมาณ ปฏิกิริยานี้ใช้ไม่ได้กับคีโตน
อัลดีไฮด์สามารถออกซิไดซ์เป็นกรดคาร์บอกซิลิกได้โดยใช้สารออกซิไดซ์ทั่วไปหลายชนิด เช่น โพแทสเซียมไดโครเมต โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โดยกลไกไอออนิก ขั้นตอนแรกของกระบวนการมักจะเป็นการเติมตัวออกซิไดซ์ที่หมู่ CO
การออกซิเดชันของคีโตนเกิดขึ้นพร้อมกับการแตกของโซ่คาร์บอนในทิศทางที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของคีโตน
จากผลิตภัณฑ์ออกซิเดชัน เราสามารถตัดสินโครงสร้างของคีโตนได้ และเนื่องจากคีโตนถูกสร้างขึ้นในระหว่างการออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ทุติยภูมิ ดังนั้น โครงสร้างของแอลกอฮอล์เหล่านี้จึงตามมาด้วย
D. ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน ปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นเรื่องปกติสำหรับอัลดีไฮด์เท่านั้น เมื่ออัลดีไฮด์สัมผัสกับกรด พวกมันจะถูกไตรเมอไรเซชัน (บางส่วนเป็นเตตระเมอไรเซชัน):
กลไกการเกิดพอลิเมอไรเซชันสามารถนำเสนอได้ดังนี้:
ง. การเติมฮาโลเจน อัลดีไฮด์และคีโตนทำปฏิกิริยากับโบรมีนและไอโอดีนในอัตราเดียวกันโดยไม่คำนึงถึงความเข้มข้นของฮาโลเจน ปฏิกิริยาจะถูกเร่งด้วยทั้งกรดและเบส
การศึกษาโดยละเอียดเกี่ยวกับปฏิกิริยาเหล่านี้นำไปสู่ข้อสรุปว่าพวกเขาดำเนินการแปลงสารประกอบคาร์บอนิลเป็นอีนอลเบื้องต้น:
จ. ปฏิกิริยาการควบแน่น
1. อัลดีไฮด์ในสภาพแวดล้อมพื้นฐานที่อ่อนแอ (ต่อหน้าอะซิเตต, คาร์บอเนตหรือโพแทสเซียมซัลไฟต์) ผ่านการควบแน่นของอัลโดล (A.P. Borodin) ด้วยการก่อตัวของอัลดีไฮด์ siyrtes (ไฮดรอกซีอัลดีไฮด์) ย่อว่า aldols อัลโดลเกิดขึ้นจากการเติมอัลดีไฮด์ลงในกลุ่มคาร์บอนิลของโมเลกุลอัลดีไฮด์อีกโมเลกุลหนึ่ง โดยทำลายพันธะ C-H ที่ตำแหน่ง α ไปยังคาร์บอนิล ดังที่แสดงโดยอะซีตัลดีไฮด์:
อัลโดล
ในกรณีของอัลโดลิซัตซิน อัลดีไฮด์อื่นๆ เช่น โพรพิโอนิก อัลดีไฮด์ จะมีเพียงหมู่ที่อยู่ในตำแหน่ง a ของคาร์บอนิลเท่านั้นที่จะทำปฏิกิริยา เนื่องจากมีเพียงอะตอมไฮโดรเจนของกลุ่มนี้เท่านั้นที่ถูกกระตุ้นอย่างเพียงพอโดยหมู่คาร์บอนิล:
3-ไฮดรอกซี-2-เมทิลเพนทานอล
หากมีอะตอมของคาร์บอนควอเทอร์นารีถัดจากคาร์บอนิล จะไม่สามารถเกิดอัลโดไลเซชันได้ ตัวอย่างเช่น ไตรเมทิลอะซิติก อัลดีไฮด์ (CH3)3C-CHO ไม่ให้อัลโดล
กลไกของปฏิกิริยาควบแน่นของอัลโดลที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเบสมีดังนี้ อัลดีไฮด์แสดงคุณสมบัติของกรด CH ไฮดรอกซิลไอออน (ตัวเร่งปฏิกิริยา) จะแยกโปรตอนจากอะตอม α-คาร์บอนกลับได้:
เมื่อถูกความร้อน อัลโดล (ไม่มีสารกำจัดน้ำ) จะแยกน้ำออกเพื่อสร้างโครโตนัลดีไฮด์ที่ไม่อิ่มตัว:
ดังนั้นการเปลี่ยนจากอัลดีไฮด์อิ่มตัวไปเป็นอัลดีไฮด์ไม่อิ่มตัวผ่านอัลโดลจึงเรียกว่าการควบแน่นของเปล้า ภาวะขาดน้ำเกิดขึ้นเนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนเคลื่อนที่ได้สูงมากในตำแหน่ง α สัมพันธ์กับหมู่คาร์บอนิล (คอนจูเกชันยิ่งยวด) และเช่นเดียวกับในกรณีอื่นๆ จำนวนมาก พันธะ p สัมพันธ์กับหมู่คาร์บอนิลจะถูกทำลาย
เมื่ออัลดีไฮด์ที่มีความสามารถในการควบแน่นของอัลโดลสัมผัสกับเบสแก่ (ด่าง) การทาร์ริ่งจะเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการรวมตัวของอัลโดลลึก (หรือเปล้า) อัลดีไฮด์ที่ไม่สามารถควบแน่นอัลโดลได้จะเกิดปฏิกิริยา Cannizzaro ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้:
2(CH 3) 3 C-CHO + KOH→(CH 3) 3 C-ปรุงอาหาร +(CH 3) 3 C-CH 2 OH
การควบแน่นของคีโตนอัลโดลเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่รุนแรงกว่า - เมื่อมีเบส เช่น Ba(OH) 2 ในกรณีนี้จะเกิด P-ketone แอลกอฮอล์ซึ่งสูญเสียโมเลกุลของน้ำได้ง่าย:
ภายใต้สภาวะที่รุนแรงยิ่งขึ้นไปอีก เช่น เมื่อถูกความร้อนด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้น คีโตนจะเกิดภาวะขาดน้ำระหว่างโมเลกุลเพื่อสร้างคีโตนที่ไม่อิ่มตัว:
เมซิทิลออกไซด์
Mesityl ออกไซด์สามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลอะซิโตนใหม่:
คราวหน้า
การควบแน่นระหว่างอัลดีไฮด์และคีโตนก็เป็นไปได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น
3-เพนเทน-2-หนึ่ง
ในปฏิกิริยาทั้งหมดนี้ การควบแน่นของอัลโดลจะเกิดขึ้นก่อน ตามด้วยภาวะขาดน้ำของไฮดรอกซีคีโตนที่เกิดขึ้น
2. การควบแน่นของเอสเทอร์ของอัลดีไฮด์เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์ในตัวกลางที่ไม่ใช่น้ำ (V.E. Tishchenko)
เอทิลอะซิเตต
และ.ดีคาร์บอนีเลชั่น อัลดีไฮด์เมื่อถูกให้ความร้อนด้วยทริส (ไตรฟีนิลฟอสฟีน) โรเดียมคลอไรด์ จะเกิดปฏิกิริยาดีคาร์บอนิลเลชันจนเกิดเป็นไฮโดรคาร์บอน:
R-CHO + [(C 6 H 5) 3 P] 3 PhCl → R-H + [(C 6 H 5) 3 P] 3 RhCOCl
เมื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของอัลดีไฮด์และคีโตนจำเป็นต้องคำนึงถึงความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกัน อัลดีไฮด์ออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยไม่ต้องเปลี่ยนโซ่คาร์บอน (ปฏิกิริยากระจกสีเงิน) คีโตนออกซิไดซ์ได้ยากหากโซ่ขาด อัลดีไฮด์โพลีเมอร์ภายใต้อิทธิพลของกรด ก่อตัวเป็นแอมโมเนียอัลดีไฮด์ ก่อตัวเป็นอะซีตัลกับแอลกอฮอล์เมื่อมีกรด เข้าสู่การควบแน่นของเอสเทอร์ และให้สีด้วยกรดฟูกซัลฟิวรัส คีโตนไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เช่นนั้น
ตัวแทนรายบุคคล แอปพลิเคชัน
ฟอร์มิกอัลดีไฮด์ (ฟอร์มาลดีไฮด์) เป็นก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นฉุนเฉพาะเจาะจง bp -21 องศาเซลเซียส เป็นพิษและระคายเคืองต่อเยื่อเมือกของดวงตาและทางเดินหายใจ สารละลายฟอร์มาลดีไฮด์ในน้ำ 40% ละลายได้สูงในน้ำเรียกว่าฟอร์มาลิน ในอุตสาหกรรม ฟอร์มาลดีไฮด์ผลิตโดยสองวิธี - ออกซิเดชันที่ไม่สมบูรณ์ของมีเทนและความคล้ายคลึงบางส่วนและการออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยาหรือดีไฮโดรจีเนชันของเมทานอล (ที่ 650-700 ° C บนตัวเร่งปฏิกิริยาเงิน):
CH 3 OH → H 2 + H 2 CO
เนื่องจากไม่มีสารอัลคิลเรดิคัล ฟอร์มาลดีไฮด์จึงมีคุณสมบัติพิเศษบางประการ
1. ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน (ปฏิกิริยา Cannizzaro):
2. เมื่อฟอร์มาลดีไฮด์ (ฟอร์มาลิน) ถูกให้ความร้อนเล็กน้อยด้วยแอมโมเนียจะได้เฮกซาเมทิลีนเตตรามีน (urotropine) ซึ่งสังเคราะห์เป็นครั้งแรกโดย A. M. Butlerov:
6H 2 C=O + 4NH 3 → 6H 2 0 + (CH 2) 6 N 4
ยูโรโทรปิน
เฮกโซเจนใช้ในปริมาณมากในการผลิตเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์และวัตถุระเบิด (RDX ที่ได้จากไนเตรตของเฮกโซเจน)
เฮกซาเจน
ในทางการแพทย์ (เป็นยาขับปัสสาวะซึ่งเป็นส่วนประกอบของยาต้านไข้หวัดใหญ่ Kalceks ในการรักษาโรคไต ฯลฯ )
3. ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง เช่น เมื่อมีนมมะนาว ดังที่แสดงครั้งแรกโดย A.M. Butlerov ฟอร์มาลดีไฮด์จะเกิดปฏิกิริยาอัลโดไลเซชันด้วยการก่อตัวของออกซีอัลดีไฮด์จนถึงเฮกโซสและน้ำตาลที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น:
เฮกโซส
ในกรณีที่มีอัลคาลิส ฟอร์มาลดีไฮด์สามารถควบแน่นกับอัลดีไฮด์อื่น ๆ ทำให้เกิดโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ ดังนั้นโดยการควบแน่นของฟอร์มาลดีไฮด์ด้วยอะซีตัลดีไฮด์จะได้แอลกอฮอล์เตตระไฮดริก - เพนทาเอริทริทอล C (CH 2 OH) 4
CH 3 CHO + 3H 2 CO → (HOCH 2) 3 CHO
(HOCH 2) 3 CCNO + H 2 CO → (HOCH 2) 4 C + HCOO -
Pentaerythritol ใช้ในการผลิตเรซินและวัตถุระเบิดที่แรงมาก - tetranitropentaerythritol (PETN) C(CH 2 ONO 2) 4.
4. ฟอร์มาลดีไฮด์มีความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันเพื่อสร้างโพลีเมอร์แบบไซคลิกและเชิงเส้น
5. ฟอร์มาลดีไฮด์สามารถเข้าสู่ปฏิกิริยาควบแน่นต่างๆ เพื่อเกิดเป็นเรซินสังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ดังนั้นโดยการโพลีคอนเดนเสทของฟอร์มาลดีไฮด์กับฟีนอล จะได้เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ และด้วยยูเรียหรือเมลามีน จะได้เรซินยูเรีย
6. ผลิตภัณฑ์ควบแน่นของฟอร์มาลดีไฮด์ด้วยไอโซบิวทิลีน (ต่อหน้า H 2 SO 4) คือ 4,4-dimethyl-1,3-dioxane ซึ่งสลายตัวเมื่อถูกความร้อนถึง 200-240 ° C ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา (SiO 2 + H 4 P 2 O 7) ด้วยการก่อตัวของไอโซพรีน
ฟอร์มาลินถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นยาฆ่าเชื้อสำหรับฆ่าเชื้อร้านค้าธัญพืชและผัก เรือนกระจก โรงเรือน สำหรับบำบัดเมล็ดพืช ฯลฯ
Acetaldehyde, acetaldehyde CH 3 CHO เป็นของเหลวที่มีกลิ่นไม่พึงประสงค์ฉุน กีบ. 21 องศาเซลเซียส ไอของอะซีตัลดีไฮด์ทำให้เกิดการระคายเคืองของเยื่อเมือก หายใจไม่ออก และปวดศีรษะ อะซีตัลดีไฮด์ละลายได้ดีในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด
มีการพูดคุยถึงวิธีการทางอุตสาหกรรมในการผลิตอะซีตัลดีไฮด์แล้ว: การให้ความชุ่มชื้นของอะเซทิลีน, ดีไฮโดรจีเนชันของเอทิลแอลกอฮอล์, ไอโซเมอไรเซชันของเอทิลีนออกไซด์, ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวในอากาศ
เมื่อเร็ว ๆ นี้อะซีตัลดีไฮด์ถูกสร้างขึ้นโดยการออกซิเดชั่นของเอทิลีนกับออกซิเจนในบรรยากาศโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาตามรูปแบบต่อไปนี้:
CH 2 =CH 2 +H 2 O +PdCl 2 →CH 3 -CHO + 2HCl + Pd
Pd + 2CuC1 2 → 2CuCl + PdCl 2
2CuCl + 2HCI + 1/2 O 2 → 2CuCI 2 + H 2 O
2CH 2 = CH 2 + O 2 →2CH 3 CHO
1-อัลคีนอื่นๆ จะเกิดเมทิลคีโตนในปฏิกิริยานี้
จากอะซีตัลดีไฮด์, กรดอะซิติก, อะซิติกแอนไฮไดรด์, เอทิลแอลกอฮอล์, อัลโดล, บิวทิลแอลกอฮอล์, อะซีตัล, เอทิลอะซิเตต, เพนทาเอริทริทอล และสารอื่น ๆ อีกหลายชนิดที่ผลิตในระดับอุตสาหกรรม
เช่นเดียวกับฟอร์มาลดีไฮด์ มันจะควบแน่นกับฟีนอล เอมีน และสารอื่นๆ เพื่อสร้างเรซินสังเคราะห์ที่ใช้ในการผลิตวัสดุโพลีเมอร์ต่างๆ
ภายใต้อิทธิพลของกรดซัลฟิวริกจำนวนเล็กน้อย อะซีตัลดีไฮด์จะเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์เป็นพาราดีไฮด์ (C 2 H 4 O 3) 3 และเมทัลดีไฮด์ (C 2 H 4 O 3) 4; ปริมาณอย่างหลังเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่ลดลง (สูงถึง -10 °C):
พาราลดีไฮด์เป็นของเหลวที่มีจุดเดือด 124.5 °C เมทัลดีไฮด์เป็นสารที่เป็นผลึก เมื่อถูกความร้อนด้วยกรดเล็กน้อย สารทั้งสองนี้จะสลายตัวเป็นอะซีตัลดีไฮด์ จากพาราลดีไฮด์และแอมโมเนียจะได้ 2-methyl-5-vinylpyridine ซึ่งใช้ในการสังเคราะห์โคโพลีเมอร์ - ยางสังเคราะห์
ไตรคลอโรอะซิติกอัลดีไฮด์, คลอเรล CCI 3 CHO ได้มาจากคลอรีนเอทิลแอลกอฮอล์
คลอเรลเป็นของเหลวไม่มีสีมีกลิ่นฉุน ด้วยน้ำจะเกิดเป็นผลึกไฮเดรต - คลอราลไฮเดรต ความคงตัวของคลอราลไฮเดรตอธิบายได้จากการเพิ่มคุณสมบัติการถอนอิเล็กตรอนของคาร์บอนิลคาร์บอนภายใต้อิทธิพลของผลอุปนัยที่แข็งแกร่งของคลอรีน:
มีผลสะกดจิต ยาฆ่าแมลงผลิตขึ้นในระดับอุตสาหกรรมโดยการควบแน่นคลอราลด้วยคลอโรเบนซีน
เมื่อคลอเรลสัมผัสกับด่าง จะเกิดคลอโรฟอร์ม:
อะซิโตน CH 3 SOCH 3 เป็นของเหลวไม่มีสีมีกลิ่นเฉพาะตัว Bp = 56.1 °C, ละลาย = 0.798 ละลายได้ดีในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด
ได้รับอะซิโตน:
1) จากไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ - โดยออกซิเดชันหรือดีไฮโดรจีเนชัน
2) ออกซิเดชันของไอโซโพรพิลเบนซีนที่ได้จากอัลคิเลชั่นของเบนซีนพร้อมกับฟีนอล
3) การหมักอะซิโตน - บิวทานอลของคาร์โบไฮเดรต
อะซิโตนเป็นตัวทำละลายที่ใช้ในปริมาณมากในอุตสาหกรรมสีและสารเคลือบเงา ในการผลิตไหมอะซิเตท ฟิล์ม ผงไร้ควัน (ไพร็อกซิลิน) สำหรับละลายอะเซทิลีน (ในกระบอกสูบ) เป็นต้น โดยทำหน้าที่เป็นผลิตภัณฑ์เริ่มต้นในการผลิต ของแก้วออร์แกนิกที่ไม่แตกหัก คีทีน ฯลฯ .d.
การบรรยายครั้งที่ 11
อัลดีไฮด์และคีโตน
วางแผน
1. วิธีการรับสินค้า
2. คุณสมบัติทางเคมี.
2.1. ปฏิกิริยานิวคลีโอฟิล
ภาคยานุวัติ
2.2. ปฏิกิริยาโดย -อะตอมคาร์บอน
2.3.
การบรรยายครั้งที่ 11
อัลดีไฮด์และคีโตน
วางแผน
1. วิธีการรับสินค้า
2. คุณสมบัติทางเคมี.
2.1. ปฏิกิริยานิวคลีโอฟิล
ภาคยานุวัติ
2.2. ปฏิกิริยาโดย -อะตอมคาร์บอน
2.3. ปฏิกิริยาออกซิเดชันและการรีดักชัน
อัลดีไฮด์และคีโตนมีหมู่คาร์บอนิล
ค=โอ สูตรทั่วไป:
1. วิธีการได้มา
2. สารเคมี
คุณสมบัติ.
อัลดีไฮด์และคีโตนเป็นหนึ่งในคลาสที่มีปฏิกิริยามากที่สุด
สารประกอบอินทรีย์. คุณสมบัติทางเคมีถูกกำหนดโดยการมีอยู่
กลุ่มคาร์บอนิล เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้
คาร์บอนและออกซิเจนและความสามารถในการโพลาไรซ์สูง -พันธบัตร พันธะ C=O มีขั้วที่มีนัยสำคัญ
(ม. C=O =2.5-2.8 D) อะตอมคาร์บอนคาร์บอนิล
กลุ่มนี้มีประจุบวกอย่างมีประสิทธิผลและเป็นวัตถุสำหรับการโจมตี
นิวคลีโอไทล์ ปฏิกิริยาประเภทหลักของอัลดีไฮด์และคีโตนคือ ปฏิกิริยา
โฆษณาการเติมนิวคลีโอฟิลิกเอ็น. นอกจากนี้กลุ่มคาร์บอนิลยังส่งผลต่ออีกด้วย
ปฏิกิริยาของพันธะ C-Hก -ตำแหน่งเพิ่มความเป็นกรด
ดังนั้นโมเลกุลของอัลดีไฮด์และคีโตน
มีศูนย์ปฏิกิริยาหลักสองแห่ง - พันธะ C=O และพันธะ C-H ในตำแหน่ง:
2.1. ปฏิกิริยานิวคลีโอฟิล
ภาคยานุวัติ
อัลดีไฮด์และคีโตนสามารถเติมรีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิกให้กับพันธะ C=O ได้อย่างง่ายดาย
กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการโจมตีโดยนิวคลีโอไฟล์บนอะตอมคาร์บอนคาร์บอนิล แล้ว
ตัวกลางจัตุรมุขที่เกิดขึ้นในระยะแรกจะเพิ่มโปรตอนและ
ให้ผลิตภัณฑ์เพิ่มเติม:
การออกฤทธิ์ของสารประกอบคาร์บอนิลใน
โฆษณาเอ็น –ปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับขนาด
ประจุบวกที่มีประสิทธิผลบนอะตอมคาร์บอนคาร์บอนิลและปริมาตร
สารทดแทนในกลุ่มคาร์บอนิล การบริจาคอิเล็กตรอนและองค์ประกอบย่อยขนาดใหญ่
ทำให้ปฏิกิริยาซับซ้อนขึ้น สารทดแทนที่ถอนอิเล็กตรอนจะเพิ่มปฏิกิริยา
ความสามารถของสารประกอบคาร์บอนิล ดังนั้นอัลดีไฮด์จึงเข้ามา
โฆษณาเอ็น -ปฏิกิริยามีความกระตือรือร้นมากกว่า
คีโตน
กิจกรรมของสารประกอบคาร์บอนิลเพิ่มขึ้น
การปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยากรดซึ่งเพิ่มประจุบวกด้วย
อะตอมคาร์บอนคาร์บอนิล:
อัลดีไฮด์และคีโตนเติมน้ำ แอลกอฮอล์
ไทออล, กรดไฮโดรไซยานิก, โซเดียมไฮโดรซัลไฟต์, สารประกอบที่คล้ายกัน
เอ็น.เอช. 2 X. ปฏิกิริยาการบวกทั้งหมด
ดำเนินการอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง แต่ตามกฎแล้วผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น
ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ดังนั้นปฏิกิริยาจึงดำเนินไปในทิศทางย้อนกลับและเนื้อหา
ผลิตภัณฑ์เพิ่มเติมในส่วนผสมสมดุลอาจต่ำ
การเชื่อมต่อน้ำ
อัลดีไฮด์และคีโตนเติมน้ำเข้าไป
การก่อตัวของไฮเดรต ปฏิกิริยาสามารถย้อนกลับได้ สร้างความชุ่มชื้น
ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ความสมดุลจะถูกเปลี่ยนไปสู่ผลิตภัณฑ์
การเติมเฉพาะในกรณีของสารประกอบแอคทีฟคาร์บอนิล
ผลิตภัณฑ์ให้ความชุ่มชื้นไตรคลอโรอะซิติกอัลดีไฮด์
คลอราลไฮเดรตเป็นสารประกอบผลึกเสถียรที่ใช้
ยาเป็นยาระงับประสาทและถูกสะกดจิต
การเติมแอลกอฮอล์และ
ไทออลส์
อัลดีไฮด์จะรวมตัวกับแอลกอฮอล์จึงเกิดเป็น เฮมิอะซีทัล- ในปริมาณแอลกอฮอล์มากเกินไปและมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรด
ปฏิกิริยาจะดำเนินต่อไปอีก - จนกระทั่งเกิดการก่อตัว อะซีตัล
ปฏิกิริยาของการก่อตัวของเฮมิอะซีทัลดำเนินไปดังนี้
การเติมนิวคลีโอฟิลิกและถูกเร่งเมื่อมีกรดหรือ
บริเวณ
กระบวนการสร้างอะซีตัลเป็นดังนี้:
การทดแทนนิวคลีโอฟิลิกของกลุ่ม OH ในซีกโลกและเป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขเท่านั้น
การเร่งปฏิกิริยาด้วยกรด เมื่อหมู่ OH ถูกแปลงเป็นกลุ่มออกที่ดี
(ชม 2 โอ)
การก่อตัวของอะซีตัลเป็นกระบวนการที่สามารถย้อนกลับได้ ใน
ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เฮมิอะซีทัลและอะซีตัลจะถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่าย ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง
ไม่เกิดการไฮโดรไลซิส ปฏิกิริยาการก่อตัวและการไฮโดรไลซิสของอะซีตัลมีบทบาทสำคัญใน
เคมีของคาร์โบไฮเดรต
คีโตนภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกันไม่ได้
ให้.
ไทออลเป็นนิวคลีโอไทล์ที่แข็งแกร่งกว่าแอลกอฮอล์
สร้างผลิตภัณฑ์เพิ่มเติมที่มีทั้งอัลดีไฮด์และคีโตน
เข้าร่วมไฮโดรไซยานิก
กรด
กรดไฮโดรไซยานิกจะเพิ่มสารประกอบคาร์บอนิลภายใต้สภาวะ
การเร่งปฏิกิริยาพื้นฐานเพื่อสร้างไซยาโนไฮดริน
ปฏิกิริยามีค่าเตรียมการและ
ใช้ในการสังเคราะห์เอ-ไฮดรอกซี- และเอ -กรดอะมิโน (ดูบรรยายข้อ 14) ผลไม้ของพืชบางชนิด
(เช่นอัลมอนด์ขม) มีไซยาโนไฮดริน โดดเด่นเมื่อพวกเขา
เมื่อสลายตัวกรดไฮโดรไซยานิกจะมีผลเป็นพิษ.
การเติมไบซัลไฟต์
โซเดียม
อัลดีไฮด์และเมทิลคีโตนเติมโซเดียมไบซัลไฟต์ NaHSO 3 ด้วยการก่อตัวของอนุพันธ์ไบซัลไฟต์
อนุพันธ์ไบซัลไฟต์ของสารประกอบคาร์บอนิล
– สารผลึกที่ไม่ละลายในสารละลายโซเดียมไบซัลไฟต์ส่วนเกิน
ปฏิกิริยานี้ใช้เพื่อแยกสารประกอบคาร์บอนิลออกจากสารผสม คาร์บอนิล
สารประกอบสามารถสร้างใหม่ได้อย่างง่ายดายโดยการบำบัดอนุพันธ์ไบซัลไฟต์
กรดหรือด่าง
การโต้ตอบกับการเชื่อมต่อทั่วไป
สูตร NH 2 เอ็กซ์
ปฏิกิริยาดำเนินไปตามรูปแบบทั่วไปเป็นกระบวนการ
สิ่งที่แนบมา-กำจัด adduct ที่เกิดขึ้นในระยะแรกไม่ใช่
มั่นคงและกำจัดน้ำได้ง่าย
ตามรูปแบบที่กำหนดด้วยคาร์บอนิล
สารประกอบทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย, เอมีนปฐมภูมิ, ไฮดราซีน, ไฮดราซีนทดแทน,
ไฮดรอกซิลามีน
อนุพันธ์ที่ได้คือ
สารผลึกที่ใช้ในการแยกและจำแนก
สารประกอบคาร์บอนิล
Imines (ฐานชิฟฟ์) อยู่ในระดับกลาง
ผลิตภัณฑ์ในกระบวนการเอนไซม์หลายชนิด (การปนเปื้อนภายใต้อิทธิพล)
โคเอ็นไซม์ไพริดอกซัลฟอสเฟต; ลดอะมิเนชันของกรดคีโตที่
การมีส่วนร่วมของโคเอ็นไซม์ NADญ) ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของอิมีนจะเกิดขึ้น
เอมีน กระบวนการนี้ใช้ในการสังเคราะห์เอมีนจากอัลดีไฮด์และคีโตนและ
เรียกว่ารีดักทีฟอะมิเนชัน
อะมิเนชันแบบลดลงเกิดขึ้น ในร่างกาย
ระหว่างการสังเคราะห์กรดอะมิโน (ดูบรรยายข้อ 16)
2.2. ปฏิกิริยาโดยก -อะตอมคาร์บอน
Keto-enol เทาโทเมอริซึม
ไฮโดรเจนในก - ตำแหน่งของหมู่คาร์บอนิลมีสภาพเป็นกรด
คุณสมบัติเนื่องจากประจุลบที่เกิดขึ้นระหว่างการกำจัดจะถูกทำให้เสถียรโดย
บัญชีเสียงสะท้อน
ผลจากการเคลื่อนที่ของโปรตอนของอะตอมไฮโดรเจน
วีก -ตำแหน่ง
คือความสามารถของสารประกอบคาร์บอนิลในการสร้างรูปแบบอีนอลเนื่องจาก
การอพยพของโปรตอนจากก -ตำแหน่งอะตอมออกซิเจนของกลุ่มคาร์บอนิล
คีโตนและอีนอลคือ เทาเมอร์ส.
ทอโทเมอร์เป็นไอโซเมอร์ที่สามารถแปลงเป็นกันและกันได้อย่างรวดเร็วและย้อนกลับได้
เนื่องจากการอพยพของกลุ่ม (ในกรณีนี้คือโปรตอน) ความสมดุลระหว่าง
คีโตนและอีนอลเรียกว่า คีโตอีนอลเทาโทเมอริซึม
กระบวนการเอโนไลเซชันถูกเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดและ
เหตุผล Enolization ภายใต้อิทธิพลของฐานสามารถแสดงได้โดย
โดยมีแผนภาพดังต่อไปนี้
มีสารประกอบคาร์บอนิลส่วนใหญ่อยู่
ส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบคีโตน เนื้อหาของรูปแบบอีนอลเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
การเพิ่มขึ้นของความเป็นกรดของสารประกอบคาร์บอนิลรวมทั้งในกรณีของ
ความคงตัวเพิ่มเติมของรูปแบบอีนอลเนื่องจากพันธะไฮโดรเจนหรือเนื่องจาก
การจับคู่
ตารางที่ 8. เนื้อหาของรูปแบบอีนอลและ
ความเป็นกรดของสารประกอบคาร์บอนิล
ตัวอย่างเช่นในสารประกอบ 1,3-ไดคาร์บอนิล
การเคลื่อนที่ของโปรตอนของกลุ่มเมทิลีนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจาก
ผลการถอนอิเล็กตรอนของหมู่คาร์บอนิลสองกลุ่ม นอกจากนี้ อีนอล
แบบฟอร์มมีความเสถียรเนื่องจากมีระบบคอนจูเกตอยู่ในนั้นพี -พันธะและภายในโมเลกุล
พันธะไฮโดรเจน
ถ้าเป็นสารประกอบที่อยู่ในรูปอีนอล
เป็นระบบคอนจูเกตที่มีพลังงานความเสถียรสูง จากนั้นจึงอยู่ในรูปแบบอีนอล
มีชัย ตัวอย่างเช่น ฟีนอลมีอยู่ในรูปแบบอีนอลเท่านั้น
เอนโนไลเซชันและการก่อตัวของอิโนเลตแอนไอออนคือ
ปฏิกิริยาขั้นแรกของสารประกอบคาร์บอนิลที่เกิดขึ้นผ่านก -อะตอมคาร์บอน ที่สำคัญที่สุด
ซึ่งก็คือ ฮาโลเจนและ aldolic-crotonic
การควบแน่น
.
ฮาโลเจน
อัลดีไฮด์และคีโตนทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนได้ง่าย (Cl2,
เบอร์ 2, ฉัน 2 ) ด้วยการศึกษา
โดยเฉพาะก -อนุพันธ์ของฮาโลเจน
ปฏิกิริยาจะถูกเร่งด้วยกรดหรือ
เหตุผล อัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและธรรมชาติของฮาโลเจน
กระบวนการนี้ดำเนินการผ่านการก่อตัวของรูปแบบอีนอล (ระยะช้า) ซึ่ง
แล้วทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน (แบบขั้นเร็ว) ดังนั้นฮาโลเจนจึงไม่ใช่
เกี่ยวข้องกับความเร็ว—การกำหนดขั้นตอน
กระบวนการ.
ถ้าสารประกอบคาร์บอนิลประกอบด้วยหลายตัวก -ไฮโดรเจน
อะตอม ดังนั้นการแทนที่อะตอมที่ตามมาแต่ละอะตอมจะเกิดขึ้นเร็วกว่าอะตอมก่อนหน้า
เนื่องจากความเป็นกรดเพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลของการถอนอิเล็กตรอน
ฮาโลเจน ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างจะให้อะซีตัลดีไฮด์และเมทิลคีโตน
อนุพันธ์ของไตรฮาโลเจนซึ่งจะถูกสลายตัวด้วยอัลคาไลส่วนเกินด้วย
การก่อตัวของไตรฮาโลมีเทน ( ปฏิกิริยาฮาโลฟอร์ม)
.
การสลายของไตรไอโอโดอะซิโตนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา
การทดแทนนิวคลีโอฟิลิก กลุ่มซีไอ 3 — ไฮดรอกไซด์ไอออน เช่น Sเอ็น -ปฏิกิริยาในกลุ่มคาร์บอกซิล (ดูบรรยายข้อ 12)
ไอโอโดฟอร์มตกตะกอนจากส่วนผสมของปฏิกิริยาในรูปแบบ
ตะกอนผลึกสีเหลืองอ่อนมีกลิ่นเฉพาะตัว ไอโอโดฟอร์ม
ปฏิกิริยานี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์เพื่อตรวจจับสารประกอบประเภทนั้น
ช 3 -CO-R รวมถึง
ห้องปฏิบัติการทางคลินิกเพื่อการวินิจฉัยโรคเบาหวาน
ปฏิกิริยาการควบแน่น
ในที่ที่มีปริมาณกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
หรือสารประกอบอัลคาลิสคาร์บอนิลที่มีก - อะตอมไฮโดรเจน
เกิดการควบแน่นจนเกิดเป็นรูปร่างข -สารประกอบไฮดรอกซีคาร์บอนิล
คาร์บอนิลเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะ C-C
อะตอมคาร์บอนของหนึ่งโมเลกุล ( ส่วนประกอบคาร์บอนิล) และก -อะตอมของคาร์บอนมีความแตกต่างกัน
โมเลกุล ( ส่วนประกอบเมทิลีน- ปฏิกิริยานี้เรียกว่า การควบแน่นของอัลโดล(โดยชื่อของผลิตภัณฑ์การควบแน่นของอะซีตัลดีไฮด์ -
อัลโดล)
เมื่อส่วนผสมของปฏิกิริยาได้รับความร้อนผลิตภัณฑ์จะเกิดได้ง่าย
ขาดน้ำเพื่อก่อตัวก,ข -คาร์บอนิลไม่อิ่มตัว
การเชื่อมต่อ
การควบแน่นประเภทนี้เรียกว่า สลอด(ตามชื่อของผลิตภัณฑ์ควบแน่นของอะซีตัลดีไฮด์ - เปล้า
อัลดีไฮด์)
ให้เราพิจารณากลไกของการควบแน่นของอัลโดล
สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ในระยะแรก ไฮดรอกไซด์แอนไอออนจะดึงโปรตอนออกมาก - ตำแหน่งคาร์บอนิล
สารประกอบเพื่อสร้างไอออนอิโนเลต จากนั้นไอออนอีโนเลตก็จะเป็นนิวคลีโอไทล์
โจมตีอะตอมคาร์บอนคาร์บอนิลของโมเลกุลสารประกอบคาร์บอนิลอื่น
สารตัวกลางเตตราฮีดรัล (อัลคอกไซด์แอนไอออน) ที่ได้นั้นมีความเข้มข้นสูง
ฐานและแยกโปรตอนออกจากโมเลกุลของน้ำเพิ่มเติม
ระหว่างการควบแน่นของอัลโดลของทั้งสองที่แตกต่างกัน
สารประกอบคาร์บอนิล (การควบแน่นแบบ cross-aldol) เป็นไปได้
การก่อตัวของ 4 ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้หากเกิดข้อใดข้อหนึ่ง
ไม่มีสารประกอบคาร์บอนิลก -อะตอมไฮโดรเจน (เช่น อะโรมาติกอัลดีไฮด์
หรือฟอร์มาลดีไฮด์) และไม่สามารถทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบของเมทิลีนได้
เป็นส่วนประกอบของเมทิลีนในการทำปฏิกิริยา
การควบแน่นไม่เพียงแต่เป็นสารประกอบคาร์บอนิลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสิ่งอื่นด้วย
กรด C-H ปฏิกิริยาการควบแน่นมีค่าในการเตรียมการเนื่องจากอนุญาต
ขยายสายโซ่ของอะตอมคาร์บอน ตามประเภทของการควบแน่นของอัลโดลและ
การสลายตัวของ retroaldol (กระบวนการย้อนกลับ) ปฏิกิริยาทางชีวเคมีมากมายเกิดขึ้น
กระบวนการ: ไกลโคไลซิส, การสังเคราะห์กรดซิตริกในวงจรเครบส์, การสังเคราะห์กรดนิวรามินิก
กรด
2.3. ปฏิกิริยาออกซิเดชันและ
การกู้คืน
การกู้คืน
สารประกอบคาร์บอนิลจะลดลงเหลือ
แอลกอฮอล์อันเป็นผลมาจากตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันหรือภายใต้อิทธิพล
สารรีดิวซ์ที่เป็นผู้บริจาคไฮไดรด์แอนไอออน
[H]: H2 /แมว., แมว. – นี, พอยต์,
พีดี;
LiAlH4; NaBH4.
การลดสารประกอบคาร์บอนิล
โลหะไฮไดรด์เชิงซ้อนเกี่ยวข้องกับการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกของกลุ่มคาร์บอนิล
ไฮไดรด์ไอออน การไฮโดรไลซิสภายหลังจะทำให้เกิดแอลกอฮอล์
การกู้คืนเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน
กลุ่มคาร์บอนิล ในร่างกาย ภายใต้อิทธิพลของโคเอ็นไซม์ NADเอ็นซึ่งก็คือ
ผู้บริจาคไอออนไฮไดรด์ (ดูการบรรยายหมายเลข 19)
ออกซิเดชัน
อัลดีไฮด์ออกซิไดซ์ได้ง่ายมาก
สารออกซิไดซ์ใดๆ แม้แต่ตัวที่อ่อนแอ เช่น ออกซิเจนในอากาศและสารประกอบ
เงิน (I) และทองแดง(ครั้งที่สอง).
สองปฏิกิริยาสุดท้ายถูกใช้เป็น
เชิงคุณภาพสำหรับหมู่อัลดีไฮด์
ในที่ที่มีด่าง,อัลดีไฮด์ที่ไม่มีอยู่ก -อะตอมไฮโดรเจน
ไม่สมส่วนกับแอลกอฮอล์และกรด (ปฏิกิริยา Cannizzaro)
2HCHO + NaOH ® HCOONa + CH 3 OH
นี่เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดสารละลายที่เป็นน้ำ
ฟอร์มาลดีไฮด์ (ฟอร์มาลิน) ในระหว่างการเก็บรักษาระยะยาวจะมีสภาพเป็นกรด
ปฏิกิริยา.
คีโตนมีความทนทานต่อสารออกซิไดซ์ใน
สภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่างภายใต้อิทธิพลของแรง
สารออกซิไดซ์(กม.4 ) พวกเขา
ออกซิไดซ์โดยการทำลายพันธะ C-C โครงกระดูกคาร์บอนจะถูกทำลายลงด้วย
พันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนของอีนอล อยู่ในรูปของสารประกอบคาร์บอนิล คล้ายกับ
ออกซิเดชันของพันธะคู่ในอัลคีน ทำให้เกิดส่วนผสมของผลิตภัณฑ์
ประกอบด้วยกรดคาร์บอกซิลิกหรือกรดคาร์บอกซิลิกและคีโตน
อัลดีไฮด์และคีโตนมีลักษณะเฉพาะคือการมีกลุ่มคาร์บอนิลอยู่ในโมเลกุล ในอัลดีไฮด์ หมู่คาร์บอนิลจะเกิดพันธะกับอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมและอนุมูลไฮโดรคาร์บอนหนึ่งอะตอม อัลดีไฮด์ทั้งหมดมีหมู่
เรียกว่า หมู่อัลดีไฮด์
สูตรทั่วไปของอัลดีไฮด์:
โมเลกุลอัลดีไฮด์มีอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่าโมเลกุลแอลกอฮอล์ที่เกี่ยวข้องสองอะตอม
กล่าวคือ อัลดีไฮด์เป็นแอลกอฮอล์ที่ถูกดีไฮโดรจีเนต (ออกซิไดซ์) นี่คือที่มาของชื่อ "อัลดีไฮด์" - จากการรวมกันของคำภาษาละตินสองคำย่อแอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนทัส (แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนเต็ด)
อัลดีไฮด์และคีโตนอิ่มตัวมีสูตรรวมเท่ากัน
ระบบการตั้งชื่อและไอโซเมอริซึมชื่อของอัลดีไฮด์มาจากชื่อของกรดอิ่มตัวที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ากรดจำนวนมากถูกค้นพบและตั้งชื่อเร็วกว่าอัลดีไฮด์ที่เกี่ยวข้อง
ชื่อและสูตรของอัลดีไฮด์ที่ง่ายที่สุดบางชนิดมีดังต่อไปนี้:
ในการรวบรวมชื่อของอัลดีไฮด์ตามระบบการตั้งชื่อของเจนีวา อัลที่ลงท้ายจะถูกเพิ่มเข้าไปในชื่อของไฮโดรคาร์บอนที่มีจำนวนอะตอมของคาร์บอนเท่ากัน ในกรณีที่ซับซ้อน ตำแหน่งของหมู่อัลดีไฮด์จะถูกระบุด้วยตัวเลขที่อยู่หลังตอนจบนี้:
ไอโซเมอริซึมของอัลดีไฮด์เกิดจากการไอโซเมอริซึมของสายโซ่ของอะตอมคาร์บอนของอนุมูลไฮโดรคาร์บอน:
ตามระบบการตั้งชื่อที่มีเหตุผล ชื่อของคีโตนได้มาจากชื่อของอนุมูลที่รวมอยู่ในโมเลกุลของพวกมัน โดยเติมคีโตนลงท้ายด้วย เช่น:
คีโตนบางชนิดมีชื่อทางประวัติศาสตร์ เช่น ไดเมทิลคีโตน เรียกว่าอะซิโตน
ตามระบบการตั้งชื่อของเจนีวา คีโตนจะถูกตั้งชื่อโดยการเพิ่มคำลงท้ายของคีโตนเข้ากับชื่อของไฮโดรคาร์บอนที่เกี่ยวข้อง ในกรณีของสายโซ่คีโตนที่มีกิ่งก้าน การกำหนดจำนวนอะตอมของคาร์บอนเริ่มต้นจากจุดสิ้นสุดที่กิ่งอยู่ใกล้ที่สุด (ตามกฎสำหรับการกำหนดหมายเลขไฮโดรคาร์บอน) สถานที่
หมู่คาร์บอนิลที่ถูกครอบครองจะมีเครื่องหมายไดโฟรกำกับไว้หลังท้ายชื่อ เช่น
คุณสมบัติทางกายภาพสมาชิกคนแรกของซีรีส์อัลดีไฮด์ที่คล้ายคลึงกันคือฟอร์มิกอัลดีไฮด์ - ก๊าซ; ตัวแทนเฉลี่ยของของเหลว อัลดีไฮด์ที่สูงกว่าคือของแข็ง อัลดีไฮด์ตอนล่างมีกลิ่นฉุนและผสมกับน้ำได้ดี อัลดีไฮด์ปานกลางละลายได้ในน้ำปานกลาง อัลดีไฮด์ที่สูงขึ้นจะไม่ละลายน้ำ อัลดีไฮด์ทั้งหมดละลายได้ดีในแอลกอฮอล์และอีเทอร์
คีโตนตอนล่างเป็นของเหลวที่มีกลิ่นเฉพาะตัวซึ่งสามารถผสมกับน้ำได้ง่าย คีโตนที่สูงขึ้นคือของแข็ง คีโตนทั้งหมดละลายได้ดีในแอลกอฮอล์และอีเทอร์
ปฏิกิริยาเคมีของอัลดีไฮด์และคีโตนอัลดีไฮด์และคีโตนเป็นสารอินทรีย์ที่มีปฏิกิริยาสูง ปฏิกิริยาหลายอย่างเกิดขึ้นโดยไม่มีความร้อนหรือความดัน ลักษณะเฉพาะของอัลดีไฮด์และคีโตนคือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของกลุ่มคาร์บอนิล อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาของอัลดีไฮด์และคีโตนมีความแตกต่างบางประการ โดยทั่วไปแล้วอัลดีไฮด์จะมีปฏิกิริยามากกว่าคีโตน
ปฏิกิริยาการเติม: สารหลายชนิดสามารถเพิ่มลงในกลุ่มคาร์บอนิลของอัลดีไฮด์และคีโตนได้ ในกรณีนี้ พันธะหนึ่งที่เชื่อมระหว่างออกซิเจนและอะตอมของคาร์บอนในกลุ่มคาร์บอนิลจะขาด และส่วนหนึ่งของสารทำปฏิกิริยาจะถูกเติมเข้าไปในเวเลนซ์อิสระที่เกิดขึ้น หากสารที่เชื่อมกันนั้นมีไฮโดรเจน สารอย่างหลังก็จะมุ่งตรงไปยังออกซิเจนคาร์บอนิลเสมอ หมู่คาร์บอนิลจะถูกแปลงเป็นกลุ่มไฮดรอกซิล:
จากมุมมองทางอิเล็กทรอนิกส์ "คุณลักษณะปฏิกิริยาของออกซิเจนคาร์บอนิลในอัลดีไฮด์และคีโตนนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมฆอิเล็กตรอนที่สร้างพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนและออกซิเจนในกลุ่มคาร์บอนิลจะเคลื่อนไปทางอะตอมออกซิเจน เนื่องจากอย่างหลัง ดึงดูดอิเล็กตรอนได้แรงกว่าอะตอมคาร์บอน เป็นผลให้พันธะคู่มีขั้วสูง:
สารหลายชนิดจะเพิ่มพันธะคู่แบบโพลาไรซ์ในทิศทางเฉพาะ ลองพิจารณาลักษณะปฏิกิริยาเพิ่มเติมของอัลดีไฮด์และคีโตน
การเติมกรดไฮโดรไซยานิก พันธะในโมเลกุลของกรดไฮโดรไซยานิกก็ถูกโพลาไรซ์เช่นกัน ดังนั้นไฮโดรเจนซึ่งมีประจุบวกอยู่บ้างจึงถูกเติมเข้าไปในอะตอมออกซิเจน และกลุ่มจะถูกเติมเข้าไปในอะตอมของคาร์บอน:
สารประกอบที่ได้เรียกว่าไซยางิอริล (หรือออกซิไนไตรล์) และเป็นสารประกอบที่มีฟังก์ชันผสม (มีทั้งหมู่ไฮดรอกซิลและไซยาโน) ทำหน้าที่เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ
การเติมโซเดียมไบซัลไฟต์ (กรดโซเดียมซัลไฟด์
สารประกอบที่ได้ (สารประกอบไบซัลไฟต์) คือสารที่เป็นผลึก ใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อแยกอัลดีไฮด์และคีโตนในสถานะบริสุทธิ์จากการผสมกับสารอื่น ๆ เนื่องจากพวกมันสลายตัวได้ง่ายเมื่อ
ต้มกับโซดาหรือกรดเจือจางเพื่อสร้างอัลดีไฮด์และคีโตนดั้งเดิม
มีการกล่าวถึงการเติมสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิกให้กับกลุ่มคาร์บอนิลของอัลดีไฮด์และคีโตนในหน้า 165
การลดลงของอัลดีไฮด์และคีโตนถือได้ว่าเป็นปฏิกิริยาของการเติมโมเลกุลไฮโดรเจนให้กับกลุ่มคาร์บอนิล เมื่ออัลดีไฮด์ลดลง จะเกิดแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ และเมื่อคีโตนลดลง จะเกิดแอลกอฮอล์ทุติยภูมิ:
ปฏิกิริยาการแทนที่ในชุดของอัลดีไฮด์และคีโตนทำให้เกิดการแทนที่ออกซิเจนของกลุ่มคาร์บอนิลด้วยอะตอมหรืออนุมูลอื่น
การออกฤทธิ์ของฟอสฟอรัสเพนทาฮาไลด์ ตัวอย่างเช่น เมื่อสัมผัสกับฟอสฟอรัสเพนตะคลอไรด์ ออกซิเจนคาร์บอนิลจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมของคลอรีน 2 อะตอม และเกิดไฮโดรคาร์บอนแบบไดฮาโลเจน:
เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ สารประกอบไดฮาไลด์เหล่านี้สามารถผลิตอัลดีไฮด์และคีโตนดั้งเดิมได้อีกครั้ง
การออกฤทธิ์ของไฮดรอกซิลามีน เมื่อไฮดรอกซีลามีนทำปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์และคีโตน จะเกิดอัลดอกซิมและคีโตซิมขึ้นตามลำดับ (ไฮดรอกซิลามีนถือได้ว่าเป็นแอมโมเนีย โดยที่อะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมถูกแทนที่ด้วยไฮดรอกซิล):
ออกซิมที่เกิดขึ้นในกรณีส่วนใหญ่เป็นสารที่เป็นผลึกและทำหน้าที่ในการเปิดและแยกอัลดีไฮด์และคีโตนในรูปแบบบริสุทธิ์
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน อัลดีไฮด์ถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายด้วยสารออกซิไดซ์ต่างๆ กลายเป็นกรดคาร์บอกซิลิก:
ตัวอย่างเช่น อัลดีไฮด์สามารถดึงออกซิเจนออกจากออกไซด์ของโลหะบางชนิดได้อย่างง่ายดาย ปฏิกิริยากระจกสีเงินที่เรียกว่าขึ้นอยู่กับคุณสมบัตินี้ ข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่ออัลดีไฮด์ถูกให้ความร้อนด้วยสารละลายแอมโมเนียของซิลเวอร์ออกไซด์ อัลดีไฮด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นกรด และซิลเวอร์ออกไซด์จะลดลงเป็นเงินโลหะ:
เงินเมทัลลิกเกาะอยู่บนผนังของภาชนะและสร้างพื้นผิวกระจกมันวาว
คีโตนออกซิไดซ์ได้ยากกว่ามาก เฉพาะเมื่อมีการออกซิเดชันที่รุนแรงเท่านั้นที่จะแตกตัวของโซ่คาร์บอนและเกิดกรดสองตัวขึ้น ตัวอย่างเช่น:
ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับอะตอมไฮโดรเจนในตำแหน่งที่สัมพันธ์กับหมู่คาร์บอนิล
การกระทำของฮาโลเจน หมู่คาร์บอนิลในวาลดีไฮด์และคีโตนมีอิทธิพลอย่างมากต่อการเคลื่อนที่ของอะตอมไฮโดรเจนซึ่งอยู่ที่คาร์บอนที่อยู่ติดกับตำแหน่งหมู่คาร์บอนิล) ตัวอย่างเช่น เมื่ออัลดีไฮด์หรือคีโตนสัมผัสกับโบรมีนหรือคลอรีน พวกมันจะแทนที่อะตอมไฮโดรเจนในตำแหน่ง - ได้อย่างง่ายดาย:
อะตอมของฮาโลเจนที่เข้าสู่ตำแหน่งในกลุ่มคาร์บอนิลของอัลดีไฮด์หรือคีโตนก็มีปฏิกิริยาที่สูงมากเช่นกัน
ปฏิกิริยาการควบแน่น ปฏิกิริยาการควบแน่นคือปฏิกิริยาการควบแน่นซึ่งเกิดพันธะคาร์บอน-คาร์บอนใหม่ ปฏิกิริยาการควบแน่นสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องมีการปล่อยโมเลกุลอย่างง่าย (น้ำ แอมโมเนีย ไฮโดรเจนคลอไรด์ ฯลฯ) หรือไม่มีการปล่อยออกมา
อัลดีไฮด์เกิดปฏิกิริยาควบแน่นได้ง่าย ตัวอย่างเช่นโมเลกุลของอะซีตัลดีไฮด์ภายใต้อิทธิพลของอัลคาไลเจือจางจำนวนเล็กน้อยในความเย็นจะควบแน่นด้วยอีกโมเลกุลของอัลดีไฮด์เดียวกัน:
สารประกอบที่ได้ซึ่งประกอบด้วยหมู่อัลดีไฮด์และแอลกอฮอล์ เรียกว่า อัลโดล (ย่อมาจาก อัลดีไฮด์แอลกอฮอล์) และปฏิกิริยาข้างต้นเรียกว่า การควบแน่นของอัลโดล ดังที่เห็นได้จากสมการปฏิกิริยา การควบแน่นของอัลโดลเกิดขึ้นเนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนเคลื่อนที่ในตำแหน่ง - ไปยังหมู่คาร์บอนิล
ภายใต้สภาวะที่แตกต่างกันเล็กน้อย การควบแน่นสามารถเกิดขึ้นได้พร้อมกับการก่อตัวของพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนใหม่:
สารประกอบที่ได้เรียกว่า crotonaldehyde และปฏิกิริยาเรียกว่าการควบแน่นของเปล้า
Ketong ยังสามารถเกิดปฏิกิริยาควบแน่นได้ ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนกว่าอัลดีไฮด์
ปฏิกิริยาเฉพาะของอัลดีไฮด์สำหรับอัลดีไฮด์ เนื่องจากสารประกอบมีปฏิกิริยามากกว่าคีโตน ปฏิกิริยาต่อไปนี้ก็มีลักษณะเฉพาะเช่นกัน:
การก่อตัวของเอสเทอร์ หากเติมอลูมิเนียมอัลคอกไซด์จำนวนเล็กน้อยลงในอัลดีไฮด์จะเกิดปฏิกิริยาที่รุนแรงซึ่งเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของโมเลกุลอัลดีไฮด์หนึ่งโมเลกุลเนื่องจากการลดลงของโมเลกุลอัลดีไฮด์อีกโมเลกุลหนึ่งและเกิดเอสเทอร์:
ปฏิกิริยานี้เรียกว่าปฏิกิริยาทิชเชนโก (Tishchenko) ตามชื่อของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้ค้นพบมัน
การก่อตัวของอะซีตัล เมื่ออัลดีไฮด์ถูกให้ความร้อนด้วยแอลกอฮอล์โดยมีกรดแร่จำนวนเล็กน้อย ปฏิกิริยาต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:
สารประกอบที่ได้นั้นเรียกว่าอะซีตัลและเป็นเหมือนอีเทอร์ของแอลกอฮอล์ไดไฮโดรริกที่ไม่เสถียร:
ปฏิกิริยาการเกิดอะซีตัลสามารถย้อนกลับได้ เมื่อไฮโดรไลซ์ต่อหน้ากรด อะซีตัลจะสลายตัวได้ง่ายเพื่อสร้างอัลดีไฮด์และแอลกอฮอล์ต้นกำเนิด 4
การเกิดพอลิเมอไรเซชัน อัลดีไฮด์สามารถสร้างโพลีเมอร์เชิงเส้นหรือแบบไซคลิกได้ และในทั้งสองกรณี สารตกค้างของโมเลกุลอัลดีไฮด์จะเชื่อมโยงถึงกันผ่านอะตอม
กรดแร่ถูกใช้เป็นสารที่ช่วยเร่งกระบวนการโพลิเมอไรเซชันของอัลดีไฮด์ เมื่อถูกความร้อน ไซคลิกโพลีเมอร์จะแยกออกเป็นโมเลกุลของอัลดีไฮด์ดั้งเดิม
วิธีการได้รับออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ ดังที่เราทราบแล้วว่าการออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิทำให้เกิดอัลดีไฮด์ และการเกิดออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ทุติยภูมิทำให้เกิดคีโตน ออกซิเดชันสามารถทำได้โดยใช้สารออกซิไดซ์ต่างๆ เช่น โพแทสเซียมไบโครเมตในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือออกซิเจนในอากาศเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา - แพลตตินัม, ทองแดง ฯลฯ ในทั้งสองกรณี ปฏิกิริยาจะดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:
การเตรียมจากไฮโดรคาร์บอนแบบไดฮาโลเจน หากอะตอมของฮาโลเจนทั้งสองอะตอมอยู่ในอะตอมของคาร์บอนเดียวกัน เมื่ออนุพันธ์ของฮาโลเจนดังกล่าวได้รับความร้อนด้วยน้ำหรือดีกว่าด้วยอัลคาไล จะเกิดการก่อตัวของอัลดีไฮด์หรือคีโตน:
ผลกระทบของน้ำต่ออะเซทิลีนไฮโดรคาร์บอน (ปฏิกิริยา Kucherov) เมื่อน้ำทำปฏิกิริยากับอะเซทิลีนต่อหน้าเกลือปรอทไดวาเลนต์ จะได้อะซีตัลดีไฮด์:
ความคล้ายคลึงกันของอะเซทิลีนภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ก่อให้เกิดคีโตน:
การสังเคราะห์ออกซิเดชั่น การสังเคราะห์ออกซิเดชั่นเป็นวิธีการในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ที่มีออกซิเจนโดยทำปฏิกิริยาไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวกับคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูง โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์อยู่และภายใต้ความดัน กระบวนการนี้ผลิตอัลดีไฮด์ที่มีอะตอมของคาร์บอนมากกว่าโอเลฟินดั้งเดิมหนึ่งอะตอม:
ฟอร์มัลดีไฮด์ (ฟอร์มาลดีไฮด์)ก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นเฉพาะเจาะจง ละลายได้ในน้ำ สารละลายน้ำของฟอร์มาลดีไฮด์ที่มีฟอร์มาลดีไฮด์อยู่ในสารละลายเรียกว่าฟอร์มาลิน เมื่อสารละลายถูกระเหย ฟอร์มาลดีไฮด์จะเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์เพื่อสร้างส่วนผสมที่เป็นของแข็งของโพลีออกซีเมทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (พาราฟอร์มัลดีไฮด์) ซึ่งจะให้ฟอร์มาลดีไฮด์อีกครั้งภายใต้การกระทำของกรด
ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นสมาชิกตัวแรกของซีรีย์อัลดีไฮด์ที่คล้ายคลึงกัน ในสูตรทั่วไป
ฟอร์มาลดีไฮด์มีอะตอมไฮโดรเจนแทนที่จะเป็นอัลคิลหัวรุนแรง ดังนั้นคุณสมบัติทางเคมีบางประการของฟอร์มาลดีไฮด์จึงแตกต่างอย่างมากจากคุณสมบัติของอัลดีไฮด์อื่น ๆ ในซีรีย์นี้ ตัวอย่างเช่นภายใต้การกระทำของอัลคาลิสฟอร์มาลดีไฮด์ซึ่งแตกต่างจากอัลดีไฮด์ไขมันอื่น ๆ ที่มีความเป็นด่างเป็นเรซินจะเกิดเมทิลแอลกอฮอล์และเกลือของกรดฟอร์มิก
ในปฏิกิริยานี้ ฟอร์มาลดีไฮด์หนึ่งโมเลกุลจะถูกรีดิวซ์เป็นแอลกอฮอล์ และอีกโมเลกุลหนึ่งจะถูกออกซิไดซ์เป็นกรด
ฟอร์มาลดีไฮด์ถูกใช้ในปริมาณมหาศาลเพื่อการผลิตฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ยูเรีย และโพลีเมอร์สังเคราะห์อื่นๆ โพลีฟอร์มาลดีไฮด์โพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมีคุณสมบัติที่มีคุณค่าเป็นพิเศษ (หน้า 327)
ฟอร์มาลดีไฮด์จำนวนมากใช้ในการเตรียมไอโซพรีน (2-methylbutadiene-1,3) ซึ่งเป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับยางสังเคราะห์
กระบวนการผลิตไอโซพรีนจากฟอร์มาลดีไฮด์และไอโซบิวทิลีนดำเนินการในสองขั้นตอนตามรูปแบบต่อไปนี้:
ขั้นตอนที่สองของกระบวนการเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 200-220 °C โดยมีอนุพันธ์ของกรดฟอสฟอริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
ฟอร์มาลดีไฮด์ทำหน้าที่เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการผลิตสีย้อม ยา ยางสังเคราะห์ วัตถุระเบิด และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ อีกมากมาย ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นพิษและแม้ในปริมาณความเข้มข้นเล็กน้อยก็ระคายเคืองต่อเยื่อเมือก
ฟอร์มาลิน (สารละลายฟอร์มาลดีไฮด์ที่เป็นน้ำ) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะน้ำยาฆ่าเชื้อ (ยาฆ่าเชื้อ) เป็นที่น่าสนใจที่ผลของสารกันบูดของควันเมื่อสูบบุหรี่อาหาร (ปลาเนื้อสัตว์) อธิบายได้ด้วยฤทธิ์ฆ่าเชื้อที่รุนแรงของฟอร์มาลดีไฮด์ซึ่งเกิดขึ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์และมีควันอยู่ในปริมาณเล็กน้อย
วิธีการทางอุตสาหกรรมในการผลิตฟอร์มาลดีไฮด์คือการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของเมทานอล เมทานอลถูกออกซิไดซ์ในสถานะก๊าซโดยมีออกซิเจนในบรรยากาศที่อุณหภูมิ 500-600 °C:
โลหะทองแดงหรือเงินที่สะสมอยู่บนส่วนรองรับที่มีรูพรุนเฉื่อยหรือในรูปแบบของตาข่ายโลหะจะใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (เมื่อเร็ว ๆ นี้พวกเขาเริ่มใช้โมลิบดีนัมเหล็กออกไซด์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ตัวเร่งปฏิกิริยา) เพื่อลดอุณหภูมิกระบวนการซึ่งเอื้อต่อปฏิกิริยาออกซิเดชันและเพิ่มผลผลิตของฟอร์มาลดีไฮด์ จึงเติมน้ำ 10-12% ลงในเมทานอล
ในรูป รูปที่ 15 แสดงแผนผังการผลิตฟอร์มาลดีไฮด์โดยการเกิดออกซิเดชันของเมทานอล
เครื่องระเหย 2 รับเมทานอลจากมิเตอร์ 1 และอากาศบริสุทธิ์ผ่านเครื่องเป่าลม 4 ในเครื่องระเหย เมทานอลเหลวจะระเหยและผสมกับอากาศ ส่งผลให้เกิดส่วนผสมของไอน้ำและอากาศที่มีเมทานอลอยู่ในส่วนผสม ส่วนผสมของไอน้ำ-อากาศที่ให้ความร้อนถึง 100 °C เข้าสู่อุปกรณ์สัมผัส 6 ซึ่งเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของเมทานอลที่
ข้าว. 15. โครงการการผลิตฟอร์มาลดีไฮด์โดยการเกิดออกซิเดชันของเมทานอล: 1 - ถังวัด; 2 - เครื่องระเหย; 3 - ตัวกรอง; 4 - โบลเวอร์; 5 - เครื่องทำความร้อน; 6 - อุปกรณ์ติดต่อ; 7 - ตู้เย็น; 8, 10 - ตัวดูดซับ; 9 - ตู้เย็นระดับกลาง
ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาจะถูกส่งไปยังตู้เย็น 7 ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงที่ 100-130 °C จากนั้นพวกเขาก็เข้าสู่ตัวดูดซับ 8 และ 10 ซึ่งฟอร์มาลดีไฮด์ที่เกิดขึ้นจะถูกดูดซับด้วยสารละลายฟอร์มาลดีไฮด์เจือจางที่มาจากตัวดูดซับ 10 ซึ่งถูกชลประทานด้วยน้ำ ดังนั้นฟอร์มัลดีไฮด์ที่ได้จะออกจากตัวดูดซับในรูปของสารละลายในน้ำที่มีฟอร์มาลดีไฮด์ 37.6% และเมทานอลประมาณ 10% ผลผลิตฟอร์มาลดีไฮด์ประมาณ 80% ก๊าซที่ออกจากตัวดูดซับ 10 ประกอบด้วยไนโตรเจน (ประมาณ 70%) ไฮโดรเจน (ประมาณ 20%) และมีเทน ออกซิเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อย
เมื่อเร็ว ๆ นี้ วิธีการสังเคราะห์ฟอร์มาลดีไฮด์โดยการเกิดออกซิเดชันที่ไม่สมบูรณ์ของมีเทนเข้มข้นกับออกซิเจนในบรรยากาศได้ถูกนำมาใช้ทางอุตสาหกรรม:
ตัวเร่งปฏิกิริยาคือไนโตรเจนออกไซด์ (การออกซิเดชั่นเกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 600 °C
อะซีตัลดีไฮด์ (อะซีตัลดีไฮด์) CH3-CHO. ของเหลวไม่มีสี มีกลิ่นฉุน ละลายได้ดีในน้ำ ก้าว. กีบ +21°ซ. ภายใต้อิทธิพลของกรด มันสามารถรวมตัวเป็นโพลีเมอร์แบบไซคลิกได้อย่างง่ายดาย - พาราดีไฮด์ (ของเหลว) และเมทัลดีไฮด์ (ของแข็ง)
อะซีตัลดีไฮด์เป็นสารประกอบเริ่มต้นที่สำคัญที่สุดสำหรับการผลิตกรดอะซิติก โพลีเมอร์สังเคราะห์ สารประกอบทางการแพทย์ และสารอื่นๆ อีกมากมาย
วิธีการผลิตอะซีตัลดีไฮด์ต่อไปนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม:
1. การให้ความชุ่มชื้นโดยตรงของอะเซทิลีนด้วยไอน้ำต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาปรอทเหลว (ตามปฏิกิริยา Kucherov)
3. ออกซิเดชันโดยตรงของเอทิลีนกับออกซิเจนในบรรยากาศโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมเหลว
การให้ความชุ่มชื้นของอะเซทิลีนโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาปรอทดำเนินการโดยการส่งอะเซทิลีนผสมกับไอน้ำที่อุณหภูมิ 90-100°C เข้าไปในไฮเดรเตอร์ที่เต็มไปด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งเรียกว่ากรด "สัมผัส" (สารละลายของปรอทซัลเฟตในกรดซัลฟิวริก ). ปรอทที่เป็นโลหะยังเข้าสู่ไฮเดรเตอร์อย่างต่อเนื่องหรือเป็นระยะ ทำให้เกิดปรอทซัลเฟตด้วยกรดซัลฟิวริก ส่วนผสมของอะเซทิลีนและฟองไอน้ำผ่านชั้นกรด ในกรณีนี้จะเกิดไฮเดรชั่นของอะเซทิลีนและการก่อตัวของอะซีตัลดีไฮด์ ส่วนผสมของไอระเหยและก๊าซที่ออกจากไฮเดรเตอร์จะถูกควบแน่น และอะซีตัลดีไฮด์ที่แยกออกจากกันจะถูกแยกออกจากสิ่งสกปรก ผลผลิตของอะซีตัลดีไฮด์ (นับอะเซทิลีน) สูงถึง 95%
เมื่อให้ความชุ่มชื้นกับอะเซทิลีนโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่มีสารปรอท อะเซทิลีนจะถูกเจือจางด้วยไนโตรเจน ผสมกับไอน้ำ และผลลัพธ์ของส่วนผสมของไอระเหยและก๊าซจะถูกส่งผ่านที่อุณหภูมิสูงบนตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่มีสารปรอท เช่น ออกไซด์ของสังกะสี โคบอลต์ โครเมียมหรือโลหะอื่นๆ ระยะเวลาการสัมผัสของส่วนผสมไอก๊าซกับตัวเร่งปฏิกิริยาคือเสี้ยววินาทีซึ่งเป็นผลมาจากไม่มีปฏิกิริยาข้างเคียงซึ่งนำไปสู่การเพิ่มผลผลิตของอะซีตัลดีไฮด์และผลิตภัณฑ์ที่บริสุทธิ์มากขึ้น
วิธีการทางอุตสาหกรรมที่มีแนวโน้มมากในการผลิตอะซีตัลดีไฮด์คือการออกซิเดชันโดยตรงของเอทิลีนกับออกซิเจนในบรรยากาศโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมเหลว:
ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นตามรูปแบบที่ซับซ้อนกว่าที่แสดงไว้ข้างต้น และเกิดผลพลอยได้จำนวนหนึ่งขึ้น กระบวนการนี้ดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์แบบท่อที่อุณหภูมิประมาณ 120 ° C และความดัน
อะซิโตน (ไดเมทิลคีโตน)ของเหลวไม่มีสี มีกลิ่นเฉพาะตัว ละลายได้ดีในน้ำ อุณหภูมิ กีบ 56.1 องศาเซลเซียส
อะซิโตนเป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยมสำหรับสารอินทรีย์หลายชนิด ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ (การผลิตเส้นใยเทียม ยารักษาโรค ฯลฯ) อะซิโตนยังใช้สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ
A. E. Favoritesky ได้รับไอโซพรีนจากอะซิโตนและอะเซทิลีน ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสามขั้นตอน:
วิธีการทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตอะซิโตนคือการได้รับจากไอโซโพรพิลเบนซีนพร้อมกับฟีนอล (หน้า 234)
อะซิโตนบางชนิดได้มาจากการออกซิเดชั่นดีไฮโดรจีเนชันหรือดีไฮโดรจีเนชันของไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์
การทำดีไฮโดรจีเนชันแบบออกซิเดชันของไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์สามารถทำได้โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาซิลเวอร์ที่อุณหภูมิ 450-500 °C:
คาร์บอนไดออกไซด์ โพรพิลีน และกรดอะซิติก เกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้ กระบวนการนี้สามารถดำเนินการได้ในสถานะของเหลวที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิประมาณ 150 °C:
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ได้จะถูกนำไปใช้ในการสังเคราะห์ต่างๆ เช่น เพื่อให้ได้กลีเซอรอลจากอะโครลีน (หน้า 96)
การดีไฮโดรจีเนชันของไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์จะดำเนินการในเฟสไอที่อุณหภูมิ 350-400 °C โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดง:
อัลดีไฮด์เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่หมู่คาร์บอนิล (C-O) ถูกพันธะกับไฮโดรเจนและ R (สารตกค้างของสารประกอบอะลิฟาติก อะโรมาติก และเฮเทอโรไซคลิก):
ความเป็นขั้วของกลุ่มคาร์บอนิลทำให้แน่ใจถึงขั้วของโมเลกุลโดยรวม ดังนั้นอัลดีไฮด์จึงมีจุดเดือดสูงกว่าสารประกอบที่ไม่มีขั้วซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลเทียบเท่ากัน
เนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนในอัลดีไฮด์ถูกพันธะกับอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น (อิเล็กโตรเนกาติวีตี้สัมพัทธ์ใกล้) จึงไม่มีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเกิดขึ้น ดังนั้นจุดเดือดของอัลดีไฮด์จึงต่ำกว่าจุดเดือดของแอลกอฮอล์หรือกรดคาร์บอกซิลิกที่เกี่ยวข้อง ตามตัวอย่าง เราสามารถเปรียบเทียบจุดเดือดของเมทานอล (T^ 65 °C) กรดฟอร์มิก (Gbp 101 °C) และฟอร์มาลดีไฮด์ (7^, -21 °C)
อัลดีไฮด์ตอนล่างสามารถละลายได้ในน้ำ อาจเนื่องมาจากการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของตัวถูกละลายและตัวทำละลาย อัลดีไฮด์ที่สูงขึ้นจะละลายได้สูงในตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป (แอลกอฮอล์ อีเทอร์) อัลดีไฮด์ที่ต่ำกว่าจะมีกลิ่นฉุน อัลดีไฮด์ที่มี C3-C6 จะมีกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์อย่างมาก ในขณะที่อัลดีไฮด์ที่สูงกว่าจะมีกลิ่นดอกไม้และใช้ในการปรุงน้ำหอม
ในทางเคมี อัลดีไฮด์เป็นสารประกอบที่มีปฏิกิริยาสูง ปฏิกิริยาทั่วไปสำหรับอัลดีไฮด์คือปฏิกิริยาเติมนิวคลีโอฟิลิกซึ่งเกิดจากการมีอยู่ในโมเลกุลของศูนย์กลางอิเล็กโทรฟิลิก - อะตอมคาร์บอนคาร์บอนิลของกลุ่ม C=0
ปฏิกิริยาเหล่านี้หลายอย่าง เช่น การก่อตัวของออกไซม เซมิคาร์บาโซน และสารประกอบอื่นๆ ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของยาจากกลุ่มอัลดีไฮด์ เนื่องจากผลิตภัณฑ์เติมของอัลดีไฮด์มีลักษณะเฉพาะด้วยจุดหลอมเหลวที่จำเพาะสำหรับอัลดีไฮด์แต่ละตัว ดังนั้นเมื่อเขย่าอัลดีไฮด์ด้วยสารละลายโซเดียมไฮโดรเจนซัลไฟต์อิ่มตัวจะเกิดปฏิกิริยาเติมได้ง่าย:
ผลิตภัณฑ์ที่เติมเข้าไปคือเกลือที่มีจุดหลอมเหลวที่แน่นอนและละลายได้ในน้ำสูง แต่ไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์
เมื่อถูกความร้อนด้วยกรดเจือจาง อนุพันธ์ของไฮโดรซัลไฟต์จะไฮโดรไลซ์ไปยังสารประกอบต้นกำเนิด
ความสามารถของอัลดีไฮด์ในการสร้างอนุพันธ์ของไฮโดรซัลไฟต์นั้นถูกใช้ทั้งเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของยาที่มีกลุ่มอัลดีไฮด์ในโมเลกุลและเพื่อทำให้อัลดีไฮด์บริสุทธิ์และแยกพวกมันออกจากส่วนผสมกับสารอื่น ๆ ที่ไม่ทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์
 |
|||||||||
อัลดีไฮด์ยังเติมแอมโมเนียและนิวคลีโอไทล์ที่มีไนโตรเจนอื่นๆ ได้อย่างง่ายดายอีกด้วย ผลิตภัณฑ์ที่เติมเข้าไปมักจะไม่เสถียรและเกิดการคายน้ำและการเกิดพอลิเมอไรเซชันได้ง่าย สารประกอบไซคลิกเกิดขึ้นจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันเมื่อถูกความร้อนด้วยกรดเจือจางสลายตัวได้ง่ายปล่อยอัลดีไฮด์อีกครั้ง:
| r-ch-nh2 | กรัม z | -NH อาร์-ซีซี |
| -зн2о " | ||
| เขา |
อัลดีไฮด์ออกซิไดซ์ได้ง่าย ซิลเวอร์(I) ออกไซด์และสารออกซิไดซ์อื่นๆ ที่มีศักยภาพในการออกซิเดชันต่ำสามารถออกซิไดซ์อัลดีไฮด์ได้ ตัวอย่างเช่น อัลดีไฮด์มีลักษณะเฉพาะคือการก่อตัวของกระจกสีเงิน ซึ่งเกิดขึ้นกับสารละลายแอมโมเนียของ AgN03:
AgN03 + 3NH3 - โอ้ + NH4N03
รีเอเจนต์โทลเลน
ในกรณีนี้ ผนังหลอดทดลองจะเคลือบกระจกสีเงินเมทัลลิก:
2OH + RCOH 2Agi + RCOOH + 4NH3T + H20
ในทำนองเดียวกัน อัลดีไฮด์สามารถลดทองแดง(II) ให้เป็นทองแดง(I) ได้ ในการทำปฏิกิริยา น้ำยาของ Fehling (สารละลายอัลคาไลน์ของคอปเปอร์ (II) ทาร์เทรตคอมเพล็กซ์) จะถูกเติมลงในสารละลายอัลดีไฮด์และให้ความร้อน ขั้นแรก เกิดการตกตะกอนสีเหลืองของทองแดง (1) ไฮดรอกไซด์ CuOH และจากนั้นจึงเกิดการตกตะกอนสีแดงของทองแดง (1) ออกไซด์ Cu20:
2KNa + RCOH + 3NaOH + 2KOH -
2CuOHi + RCOONa + 4KNaC4H406 + 2H20 2CuOH - Cu20 + H20
ปฏิกิริยารีดอกซ์ยังรวมถึงปฏิกิริยาของอัลดีไฮด์กับรีเอเจนต์ของเนสเลอร์ในตัวกลางที่เป็นด่าง ในกรณีนี้ การตกตะกอนสีเข้มของปรอทที่ลดลงจะตกตะกอน:
K2 + RCOH + ZKON - RCOOK + 4KI + Hgl + 2Н20
โปรดทราบว่าปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ของ Nessler มีความไวมากกว่า ดังนั้นจึงใช้ในการตรวจจับสิ่งเจือปนของอัลดีไฮด์ในยา ความถูกต้องของยาที่มีหมู่อัลดีไฮด์ได้รับการยืนยันโดยปฏิกิริยาที่มีความไวน้อยกว่า: กระจกสีเงินหรือด้วยรีเอเจนต์ของ Fehling สารประกอบอื่นๆ บางชนิด เช่น โพลีฟีนอล ก็ถูกออกซิไดซ์โดยสารประกอบ Ag(I) และ Cu(P) เช่นกัน เช่น ปฏิกิริยาไม่เฉพาะเจาะจง
ฟอร์มาลดีไฮด์และอะซีตัลดีไฮด์มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ฟอร์มาลดีไฮด์จะเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์เพื่อสร้างวงจรไตรเมอร์ เตตระเมอร์ หรือโพลีเมอร์เชิงเส้น ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอไรเซชันเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการโจมตีของนิวคลีโอฟิลิกของออกซิเจนของโมเลกุลหนึ่งของอะตอมคาร์บอนคาร์บอนิลของอีกโมเลกุลหนึ่ง:
ดังนั้นจากสารละลายฟอร์มาลดีไฮด์ในน้ำ 40% (ฟอร์มาลิน) จึงเกิดโพลีเมอร์เชิงเส้น - พาราฟอร์ม (u = 8 - 12) ทริมเมอร์และเตตระเมอร์
อัลดีไฮด์มีคุณสมบัติเป็นสารเสพติดและยาฆ่าเชื้อ เมื่อเปรียบเทียบกับแอลกอฮอล์ กลุ่มอัลดีไฮด์จะเพิ่มความเป็นพิษของสาร การนำฮาโลเจนเข้าไปในโมเลกุลอัลดีไฮด์จะเพิ่มคุณสมบัติของสารเสพติด ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติยาเสพติดของคลอเรลมีความเด่นชัดมากกว่าคุณสมบัติของอะซีตัลดีไฮด์:
s!3s-sS
ใบเสร็จ. อัลดีไฮด์สามารถหาได้จากการออกซิเดชั่นของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิด้วยกรดโครมิก (Na2Cr04, H2S04) ที่จุดเดือดหรือด้วยโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตในตัวกลางที่เป็นด่าง:
การดีไฮโดรจีเนชันของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิจะดำเนินการโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดง (Cu, Cr2O3) ที่อุณหภูมิ 300-400 °C
การผลิตทางอุตสาหกรรมของเมทานอลขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาออกซิเดชันของเฟสไอของเมทานอลด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็ก-โมลิบดีนัม:
2CH3OH + 02 500 ~600 2CH2=0 + H20
สารละลายฟอร์มาลดีไฮด์ (ฟอร์มาลิน)
ใบเสร็จ. ฟอร์มาลินเป็นสารละลายน้ำของฟอร์มาลดีไฮด์ (40%) ทำให้เสถียรด้วยเมทานอล (6-10%) เภสัชตำรับของยุโรปประกอบด้วย FS "สารละลายฟอร์มาลดีไฮด์ (35%)" (ดูตาราง 9.1) ในสภาพห้องปฏิบัติการ ฟอร์มาลดีไฮด์สามารถได้รับโดยการดีไฮโดรจีเนชันของเมทานอลเหนือทองแดงหรือดีโพลีเมอร์ไรเซชันของพาราฟอร์ม
การกำหนดความถูกต้อง วิธีทางเภสัชกรรม - ปฏิกิริยากระจกสีเงิน
เนื่องจากฟอร์มาลดีไฮด์เข้าสู่ปฏิกิริยาการควบแน่นได้ง่าย เช่น ด้วยสารประกอบอะโรมาติกที่มีไฮดรอกซิลเพื่อสร้างสารประกอบที่มีสี กองทุนของรัฐยังแนะนำให้ใช้ปฏิกิริยากับกรดซาลิไซลิกเพื่อระบุตัวตน ซึ่งส่งผลให้ได้สีแดง:
|
||||||||||
|
||||||||||
|
||||||||||
ปฏิกิริยากับกรดโครโมโทรปิกจะเกิดขึ้นในทำนองเดียวกันกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์สีน้ำเงินม่วงและม่วงแดง (EP)
ในการระบุลักษณะเฉพาะของดีไฮด์ทางเภสัชกรรม สามารถใช้ปฏิกิริยากับนิวคลีโอไทล์ที่มีไนโตรเจน เช่น เอมีนปฐมภูมิได้:
H-Ctf° + H2N-R - n-s^^K + H20
อิมีนที่แทนที่ด้วย N ที่ได้ (เบสชิฟฟ์) จะละลายได้เล็กน้อย บางส่วนมีสี ส่วนบางชนิดให้สารประกอบที่มีสีด้วยไอออนของโลหะหนัก EF แสดงให้เห็นปฏิกิริยากับฟีนิลไฮดราซีน เมื่อมีโพแทสเซียมเฟอร์ริไซยาไนด์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดจะเกิดผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาสีแดงอย่างเข้มข้น
การทดสอบความบริสุทธิ์ การควบคุมสิ่งเจือปนของกรดฟอร์มิกทำได้โดยการพิจารณาความเป็นกรด จากข้อมูลของ Global Fund ความเข้มข้นของกรดฟอร์มิกในการเตรียมไม่ควรเกิน 0.2% ปริมาณกรดฟอร์มิกถูกกำหนดโดยวิธีการทำให้เป็นกลาง (NF) จากข้อมูลของ EF เมทานอลถูกกำหนดโดยแก๊สโครมาโทกราฟี (ปริมาตร 9-15%) เถ้าซัลเฟต - ไม่เกิน 0.1% ในตัวอย่าง 1.0 กรัม
I2 + 2NaOH - นาล + NaOI + H20
ไฮโปโอไดต์ออกซิไดซ์ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นกรดฟอร์มิก เมื่อสารละลายทำให้เป็นกรดด้วยกรดซัลฟิวริกส่วนเกิน ไฮโปไอโอไดต์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะถูกแปลงเป็นไอโอดีน ซึ่งไตเตรทด้วยโซเดียมไธโอซัลเฟต:
โซเดียม + NaOI + NaOH - HCOONa + Nal + H20 NaOI + Nal + H2S04 -*■ I2 + Na2S04 + H20 I2 + 2Na2S203 - Na2S406 + 2NaI
คุณสามารถใช้สารไทเทรตอื่นๆ ในการกำหนดฟอร์มาลดีไฮด์ได้: ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในสารละลายอัลคาไลน์ ซีเรียม (IV) ซัลเฟต โซเดียมซัลไฟต์
ยานี้ถือได้ว่าเป็น prodrug เนื่องจากผลทางสรีรวิทยาไม่ได้เกิดจาก hexamethylenetetramine เอง แต่โดยฟอร์มาลดีไฮด์ซึ่งถูกปล่อยออกมาเมื่อยาสลายตัวในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด นี่คือสาเหตุที่รวมอยู่ในส่วนนี้อย่างชัดเจน (ดูตาราง 9.1)
ใบเสร็จ. Hexamine (tetraazaadamantane) ได้มาจากการควบแน่นของมีทานอลและแอมโมเนียจากสารละลายที่เป็นน้ำ ปฏิกิริยาขั้นกลางคือ hexahydro-1,3,5-triazine:
| ll เฮกซาไฮโดร-ฮูโรโทรพีน 1,3,5-เทรนซีน |
การกำหนดความถูกต้อง เมื่อให้ความร้อนส่วนผสมของยาด้วยกรดซัลฟิวริกเจือจางจะเกิดเกลือแอมโมเนียมซึ่งแอมโมเนียจะถูกปล่อยออกมาเมื่อเติมอัลคาไลมากเกินไป:
(CH2)6N4 + 2H2S04 + 6H20 - 6HSON + 2(NH4)2S04 (NH4)2S04 + 2NaOH - 2NH3t + Na2S04 + 2H20
Hexamethylenetetramine สามารถตรวจพบได้ด้วยสีแดงของสารละลายเมื่อเติมกรดซาลิไซลิกหลังจากการอุ่นด้วยกรดซัลฟิวริก (ดูการระบุฟอร์มาลดีไฮด์)
การทดสอบความบริสุทธิ์ ไม่อนุญาตให้มีสิ่งเจือปนของสารประกอบอินทรีย์ พาราฟอร์ม และเกลือแอมโมเนียมในการเตรียม กองทุนของรัฐระบุขีดจำกัดที่อนุญาตสำหรับเนื้อหาของสิ่งเจือปนของคลอไรด์ ซัลเฟต และโลหะหนัก
ปริมาณ สำหรับการกำหนดเชิงปริมาณของเฮกซาเมทิลีนเตตรามีน GF แนะนำให้ใช้วิธีการทำให้เป็นกลาง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ตัวอย่างยาจะถูกให้ความร้อนด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริกเกิน 0.1 M กรดส่วนเกินจะถูกไตเตรทด้วยสารละลายอัลคาไลที่มีความเข้มข้น 0.1 โมล/ลิตร (ตัวบ่งชี้เมทิลเรด)
วิธีไอโอโดเมตริกในการกำหนดเชิงปริมาณขึ้นอยู่กับความสามารถของเฮกซาเมทิลีนเตตรามีนในการให้ไอโอดีนกับเตตระไอโอไดด์
คำนิยาม
อัลดีไฮด์– สารอินทรีย์ที่อยู่ในกลุ่มสารประกอบคาร์บอนิลที่มีหมู่ฟังก์ชัน –CH = O ซึ่งเรียกว่าคาร์บอนิล
สูตรทั่วไปสำหรับอัลดีไฮด์และคีโตนอิ่มตัวคือ C n H 2 n O ชื่อของอัลดีไฮด์มีคำต่อท้าย –al
ตัวแทนที่ง่ายที่สุดของอัลดีไฮด์คือฟอร์มาลดีไฮด์ (ฟอร์มาลดีไฮด์) -CH 2 = O, อะซีตัลดีไฮด์ (อะซิติกอัลดีไฮด์) - CH 3 -CH = O มีอัลดีไฮด์แบบไซคลิกเช่นไซโคลเฮกเซน-คาร์บาลดีไฮด์; อัลดีไฮด์อะโรมาติกมีชื่อเล็กน้อย - เบนซาลดีไฮด์, วานิลลิน
อะตอมของคาร์บอนในกลุ่มคาร์บอนิลอยู่ในสถานะของการผสมพันธุ์ sp 2 และสร้างพันธะ3σ (พันธะ C-H สองพันธะและพันธะ C-O หนึ่งพันธะ) พันธะ π เกิดจาก p อิเล็กตรอนของอะตอมคาร์บอนและออกซิเจน พันธะคู่ C=O คือการรวมกันของพันธะ σ และ π ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนจะเลื่อนไปทางอะตอมออกซิเจน
อัลดีไฮด์มีลักษณะเฉพาะคือไอโซเมอริซึมของโครงกระดูกคาร์บอน เช่นเดียวกับไอโซเมอริซึมระหว่างคลาสกับคีโตน:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH = O (บิวทานอล);
CH 3 -CH (CH 3) -CH = O (2-เมทิลเพนทานอล);
CH 3 -C (CH 2 -CH 3) = O (เมทิลเอทิลคีโตน)
คุณสมบัติทางเคมีของอัลดีไฮด์
โมเลกุลอัลดีไฮด์มีศูนย์ปฏิกิริยาหลายแห่ง: ศูนย์อิเล็กโทรฟิลิก (อะตอมคาร์บอนคาร์บอนิล) ซึ่งมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเติมนิวคลีโอฟิลิก ศูนย์กลางหลักคืออะตอมออกซิเจนที่มีคู่อิเล็กตรอนเดี่ยว ศูนย์กรด α-CH ที่รับผิดชอบปฏิกิริยาการควบแน่น พันธะ C-H ที่แตกตัวในปฏิกิริยาออกซิเดชัน
1. ปฏิกิริยาการเติม:
- น้ำที่มีการก่อตัวของฮีมไดออล
R-CH = O + H 2 O ↔ R-CH(OH)-OH;
— แอลกอฮอล์ที่มีการก่อตัวของเฮมิอะซีทัล
CH 3 -CH = O + C 2 H 5 OH ↔CH 3 -CH(OH)-O-C 2 H 5 ;
— ไทออลที่มีการก่อตัวของไดไทโออะซีทัล (ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด)
CH 3 -CH = O + C 2 H 5 SH ↔ CH 3 -CH(SC 2 H 5) -SC 2 H 5 + H 2 O;
— โซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ด้วยการก่อตัวของโซเดียมα-ไฮดรอกซีซัลโฟเนต
C 2 H 5 -CH = O + NaHSO 3 ↔ C 2 H 5 -CH(OH)-SO 3 นา;
- เอมีนที่มีการก่อตัวของอิมีนทดแทน N (ฐานชิฟฟ์)
C 6 H 5 CH = O + H 2 NC 6 H 5 ↔ C 6 H 5 CH = NC 6 H 5 + H 2 O;
- ไฮดราซีนเพื่อสร้างไฮดราโซน
CH 3 -CH = O + 2 HN-NH 2 ↔ CH 3 -CH = N-NH 2 + H 2 O;
— กรดไฮโดรไซยานิกที่มีการก่อตัวของไนไตรล์
CH 3 -CH = O + HCN ↔ CH 3 -CH(ยังไม่มีข้อความ)-OH;
- การกู้คืน. เมื่ออัลดีไฮด์ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน จะได้แอลกอฮอล์ปฐมภูมิ:
R-CH = O + H 2 → R-CH 2 -OH;
2. ออกซิเดชัน
- ปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" - ออกซิเดชันของอัลดีไฮด์ด้วยสารละลายแอมโมเนียของซิลเวอร์ออกไซด์
R-CH = O + Ag 2 O → R-CO-OH + 2Ag↓;
- ออกซิเดชันของอัลดีไฮด์กับคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์ ซึ่งส่งผลให้เกิดตะกอนสีแดงของคอปเปอร์ (I) ออกไซด์
CH 3 -CH = O + 2Cu(OH) 2 → CH 3 -COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O;
ปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่ออัลดีไฮด์
คุณสมบัติทางกายภาพของอัลดีไฮด์
ตัวแทนคนแรกของซีรีย์อัลดีไฮด์ที่คล้ายคลึงกันคือฟอร์มาลดีไฮด์ (ฟอร์มาลดีไฮด์) - สารก๊าซ (n.s. ), อัลดีไฮด์ของโครงสร้างที่ไม่แยกส่วนและองค์ประกอบ C 2 -C 12 - ของเหลว, C 13 และนานกว่า - ของแข็ง ยิ่งอัลดีไฮด์ตรงมีอะตอมของคาร์บอนมากเท่าไร จุดเดือดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เมื่อน้ำหนักโมเลกุลของอัลดีไฮด์เพิ่มขึ้นค่าความหนืดความหนาแน่นและดัชนีการหักเหของแสงจะเพิ่มขึ้น ฟอร์มาลดีไฮด์และอะซีตัลดีไฮด์สามารถผสมกับน้ำได้ในปริมาณไม่จำกัด อย่างไรก็ตาม ด้วยการเติบโตของสายโซ่ไฮโดรคาร์บอน ความสามารถของอัลดีไฮด์นี้จะลดลง อัลดีไฮด์ตอนล่างมีกลิ่นฉุน
การเตรียมอัลดีไฮด์
วิธีการหลักในการรับอัลดีไฮด์:
- ไฮโดรฟอร์มิเลชันของอัลคีน ปฏิกิริยานี้ประกอบด้วยการเติม CO และไฮโดรเจนลงในอัลคีนเมื่อมีคาร์บอนิลของโลหะกลุ่ม VIII บางชนิด เช่น octacarbonyl dicobalt (Co 2 (CO) 8) ปฏิกิริยานี้กระทำโดยให้ความร้อนถึง 130 C และ a แรงดัน 300 เอทีเอ็ม
CH 3 -CH = CH 2 + CO +H 2 →CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH = O + (CH 3) 2 CHCH = O;
- ความชุ่มชื้นของอัลคีน ปฏิกิริยาระหว่างอัลคีนกับน้ำเกิดขึ้นเมื่อมีเกลือของปรอท (II) และในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด:
HC≡CH + H 2 O → CH 3 -CH = O;
- ออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ (ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน)
CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH = O + Cu + H 2 O.
การใช้อัลดีไฮด์
อัลดีไฮด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ต่างๆ ดังนั้นจากฟอร์มาลดีไฮด์ (การผลิตขนาดใหญ่) จะได้รับเรซินต่างๆ (ฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์ ฯลฯ ) และยา (urotropine) อะซีตัลดีไฮด์เป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์กรดอะซิติก เอธานอล อนุพันธ์ไพริดีนต่างๆ เป็นต้น อัลดีไฮด์หลายชนิด (บิวทีริก อบเชย ฯลฯ) ใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตน้ำหอม
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่างที่ 1
| ออกกำลังกาย | โดยการโบรมีนของ C n H 2 n +2 เราได้รับโมโนโบรไมด์ 9.5 กรัม ซึ่งเมื่อบำบัดด้วยสารละลาย NaOH เจือจาง ก็กลายเป็นสารประกอบที่มีออกซิเจน ไอระเหยของมันกับอากาศจะถูกส่งผ่านตาข่ายทองแดงที่ร้อน เมื่อบำบัดสารก๊าซใหม่ที่เกิดขึ้นด้วยสารละลายแอมโมเนียที่มากเกินไปที่ Ag 2 O จะเกิดการตกตะกอน 43.2 กรัม ไฮโดรคาร์บอนชนิดใดที่ถูกนำไปใช้และในปริมาณใด หากผลผลิตที่ระยะโบรมีนคือ 50% ปฏิกิริยาที่เหลือจะดำเนินการในเชิงปริมาณ |
| สารละลาย | ลองเขียนสมการของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นทั้งหมด: C n H 2n+2 + Br 2 = C n H 2n+1 Br + HBr; C n H 2n+1 Br + NaOH = C n H 2n+1 OH + NaBr; C n H 2n+1 OH → R-CH = O; R-CH = O + Ag 2 O → R-CO-OH + 2Ag↓ ตะกอนที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาสุดท้ายคือเงิน ดังนั้น คุณสามารถหาปริมาณของสารที่ปล่อยออกมาเป็นเงินได้: M(Ag) = 108 กรัม/โมล; โวลต์(Ag) = ม./ม. = 43.2/108 = 0.4 โมล ตามเงื่อนไขของปัญหาหลังจากผ่านสารที่ได้รับในปฏิกิริยา 2 บนตาข่ายโลหะร้อนจะเกิดก๊าซขึ้นและก๊าซเพียงชนิดเดียว - อัลดีไฮด์ - คือมีทานอลดังนั้นสารเริ่มต้นจึงเป็นมีเทน CH 4 + Br 2 = CH 3 Br + HBr ปริมาณสารโบรโมมีเทน: v(CH 3 Br) = m/M = 9.5/95 = 0.1 โมล จากนั้นปริมาณของสารมีเทนที่ต้องการเพื่อให้ได้โบรโมมีเทน 50% คือ 0.2 โมล M(CH4) = 16 กรัม/โมล ดังนั้นมวลและปริมาตรของมีเทน: ม.(CH 4) = 0.2×16 = 3.2 กรัม; โวลต์(CH 4) = 0.2 × 22.4 = 4.48 ลิตร |
| คำตอบ | มวลมีเทน - น้ำหนัก 3.2 กรัม ปริมาตรมีเทน - 4.48 ลิตร |
ตัวอย่างที่ 2
| ออกกำลังกาย | เขียนสมการปฏิกิริยาที่สามารถใช้เพื่อดำเนินการแปลงต่อไปนี้: บิวทีน-1 → 1-โบรโมบิวเทน + NaOH → A – H 2 → B + OH → C + HCl → D |
| สารละลาย | เพื่อให้ได้ 1-bromobutane จาก butene-1 จำเป็นต้องทำปฏิกิริยาไฮโดรโบรมิเนชันต่อหน้าสารประกอบเปอร์ออกไซด์ R 2 O 2 (ปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับกฎของ Markovnikov): CH 3 -CH 2 -CH = CH 2 + HBr → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 Br. เมื่อทำปฏิกิริยากับสารละลายที่เป็นน้ำของอัลคาไล 1-โบรโมบิวเทนจะผ่านการไฮโดรไลซิสเพื่อสร้างบิวทานอล-1 (A): CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 Br + NaOH → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 OH + NaBr Butanol-1 เมื่อถูกดีไฮโดรจีเนตจะเกิดเป็นอัลดีไฮด์ - บิวทานอล (B): CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 OH → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH = O สารละลายแอมโมเนียของซิลเวอร์ออกไซด์ออกซิไดซ์บิวทานอลเป็นเกลือแอมโมเนียม – แอมโมเนียมบิวเทรต (C): CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH = O + OH →CH 3 -CH 2 -CH 2 -COONH 4 + 3NH 3 + 2Ag↓ +H 2 O แอมโมเนียมบิวเทรตทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกเพื่อสร้างกรดบิวริก (D): CH 3 -CH 2 -CH 2 -COONH 4 + HCl → CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH + NH 4 Cl |