Как из спирта получить альдегид уравнение реакции

Как из спирта получить альдегид уравнение реакции

1. Окисление спиртов

В лаборатории карбонильные соединения получают окислением спиртов в жестких условиях в присутствии сильных окислителей (дихромата калия К₂Cr₂O₇ или перманганата калия КМnО₄) в серной кислоте Н₂SO₄. В качестве окислителя можно использовать оксид меди (II) при нагревании.

При окислении первичных спиртов образуются альдегиды:

Видеоопыт «Окисление этилового спирта оксидом меди (II)»

Первичные спирты при окислении образуют альдегиды, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот:

Чтобы предотвратить превращение альдегида в кислоту, его отгоняют в ходе реакции (t_кип альдегида, не образующего межмолекулярные водородные связи, ниже t_кип спирта и кислоты).

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны:

Присоединение воды к ацетилену происходит в присутствии катализатора соли ртути (II) и идет через образование неустойчивого непредельного спирта (енола), который изомеризуется в уксусный альдегид (в случае ацетилена):

Кетоны получают при гидратации других гомологов ряда алкинов:

Раньше это был промышленный способ получения карбонильных соединений. В настоящее время этот способ находит ограниченное применение из-за загрязнения получаемых продуктов токсичными солями ртути и относительной дороговизны.

3. Каталитическое окисление алкенов кислородом воздуха

Этим способом в промышленности получают уксусный альдегид — окислением этилена кислородом воздуха (Вакер-процесс).

Эта реакция протекает в присутствии катализатора – смеси PdCl₂ и CuCl₂ и температуре 100 0 С:

Этим экономичным способом получают низшие альдегиды и кетоны.

Этот промышленный способ более перспективен, чем гидратация алкинов, при которой используются токсичные ртутные катализаторы.

4. Каталитическое дегидрирование спиртов

В промышленности альдегиды и кетоны получают дегидрированием спиртов, пропуская пары спирта над нагретым катализатором (Cu, соединения Ag, Cr или Zn).

Первичные спирты окисляются до альдегидов, а вторичные – до кетонов.

Этот способ получения объясняет суть названия «альдегид» (от лат. alconol dehydrogenatum – спирт, от которого «отняли» водород).

Этот способ позволяет получать карбонильные соединения, в особенности альдегиды, без побочных продуктов окисления.

В 1835 г. немецкий химик Ю. Либих выделил индивидуальное вещество, молекула которого содержала на два атома водорода меньше, чем этанол. Ученый установил состав этого соединения – С₂Н₄О и назвал его альдегидом (от лат. al conol dehyd rogenatum — т.е. дегидрированный спирт, «спирт, лишенный водорода»).

В 1867 г. немецкий химик-органик А. Гофман, пропуская пары метилового спирта над раскаленной платиновой спиралью, получил газообразное вещество состава СН₂О, молекула которого отличается от открытого Либихом альдегида на группу -СН₂— . Именно это соединение (муравьиный альдегид) открывает гомологический ряд альдегидов.

5. Щелочной гидролиз дигалогеналканов

Реакция протекает при действии водных растворов щелочей на дигалогензамещенные углеводороды, содержащие два атома галогена у одного и того же атома углерода.

При щелочном гидролизе дигалогеналканов образуются двухатомные спирты, в которых две группы ОН соединены с одним атомом углерода. Эти вещества неустойчивы и при отщеплении воды, превращаются в карбонильные соединения.

Если два атома галогена связаны с первичным атомом углерода, то образуются альдегиды:

При гидролизе дигалогеналканов, содержащих атомы галогена у вторичного атома углерода, образуются кетоны:

Это лабораторный способ получения карбонильных соединений.

6. Пиролиз солей карбоновых кислот

При пиролизе (термическое разложение) кальциевых, бариевых солей карбоновых кислот образуются соответствующие карбонильные соединения. Из смешанной соли муравьиной и другой карбоновой кислоты получают альдегиды, а в остальных случаях образуются кетоны.

Это лабораторный способ получения карбонильных соединений.

7. Кумольный способ получения ацетона (наряду с фенолом)

Простейший кетон – ацетон – получают кумольным методом вместе с фенолом:

Это промышленный способ получения ацетона.

Преимущества метода: безотходная технология (выход полезных продуктов > 99%) и экономичность. В настоящее время кумольный способ используется как основной в мировом производстве фенола.

Получение формальдегида

1. Окисление метана

Формальдегид в промышленности можно получить окислением метана кислородом воздуха при высоких температурах с использованием катализатора:

2. Окисление метанола

Основной промышленный способ получения формальдегида – окисление метанола с использованием серебряного катализатора при температуре 650 0 С и атмосферном давлении:

Реакция происходит на раскаленной серебряной сетке, через которую проходят пары ментола, смешанные с воздухом. Реакция настолько экзотермична, что выделяющейся в ходе ее теплоты достаточно для того, чтобы поддерживать сетку в раскаленном состоянии.

В настоящее время разработан перспективный способ высокотемпературного окисления метанола с использованием железомолибденовых катализаторов:

Получение альдегидов — уравнения химических реакций

Получение альдегидов в лаборатории

Все свойства химических веществ зависят от электронного строения их молекул. В карбонильной группе атом кислорода, как более электроотрицательный по сравнению с атомом углерода, перетягивает на себя электронную плотность двойной связи. Это ведет к поляризации связи и появлению частичных зарядов — положительного заряда у углерода и отрицательного у кислорода.

В карбоксильной группе степень окисления углерода равна +1, это промежуточный заряд, который можно достигнуть с помощью окисления или восстановления различных углеродсодержащих веществ. Ряд кислородсодержащих органических соединений с повышением степени окисления углерода, связанного с функциональной группой, выглядит следующим образом:

Спирты → Альдегиды → Карбоновые кислоты.

Таким образом, все лабораторные методы получения карбонильных соединений можно условно разделить на 3 группы:

1. Окислительные методы.
2. Восстановительные методы.
3. Получение ароматических альдегидов.

Синтез ароматических соединений вынесен отдельно только для тех химических взаимодействий, в которых принимает участие бензольное кольцо.

Окислительные методы

В качестве исходных веществ в реакциях окисления используют первичные спирты, дигалогенпроизводные алканов и алкины. При окислении вторичных спиртов получаются кетоны, таким образом, получение альдегидов и кетонов имеет схожий механизм.

Рассмотрим примеры химических уравнений.

• Окисление первичных спиртов оксидом меди или реакция дегидратации (отщепление воды):

• Окисление спиртов кислородом на медной сетке или дегидрирование (отщепление водорода):

• Реакция Кучерова, или окисление алкинов путем присоединения воды в присутствии солей ртути. При гидратации ацетилена образуется ацетальдегид, при гидратации других алкинов в этих условиях образуются кетоны:

• Гидроборирование алкинов в присутствии щелочного раствора перекиси водорода, в этом случае присоединение происходит против правила Марковникова:

• Гидролиз дигалогеналканов в присутствии раствора щелочи:

В результате обратной реакции восстановления карбонильных соединений получаются исходные вещества, которые были взяты для их получения.

Например, в результате гидрирования (присоединения водорода) ацетальдегида образуется этиловый спирт.

Восстановительные методы

В качестве исходных реагентов используют производные карбоновых кислот: хлорангидриды, сложные эфиры, амиды и т.п. Например, восстановление водородом хлорангидрида уксусной кислоты на палладиевом катализаторе:

Ароматические альдегиды

Ароматические альдегиды можно получить в лаборатории теми же способами, что и альдегиды жирного ряда. Это могут быть реакции дегидратации и дегидрирования ароматических спиртов, гидролиз дигалогенпроизводных углеводородов ароматического ряда, восстановление производных карбоновых кислот. Уравнения этих взаимодействий будут аналогичны тем, которые были рассмотрены выше.

Специфической реакцией лабораторного синтеза ароматических альдегидов является введение в ароматическое ядро карбоксильной группы – формилирование. Исходные вещества – любой ароматический углеводород, угарный газ плюс хлористый водород, катализатор — смесь хлористого алюминия с монохлоридом меди.

Промышленные способы

В настоящее время известен целый ряд электросинтезов альдегидов, которые перспективны в промышленном производстве лекарственных, парфюмерных, реактивных и других препаратов. Один из наиболее распространенных способов – оксосинтез. Этим способом можно получить карбонильные соединения, содержащие в своем составе три атома углерода и более. В основе реакции лежит гидроформилирование алкенов синтез-газом (смесь угарного газа с водородом).

Продуктами оксосинтеза является смесь альдегидов, соотношение которых можно изменять в результате подбора соответствующих катализаторов.

Дегидрирование первичных спиртов используется в промышленности только для получения уксусного альдегида. В качестве сырья выступает этиловый спирт, важным условием реакции является наличие катализатора (медь, активированная церием) и высоких температур в пределах 270-300˚С. За один цикл в реакцию вступает 25-50% этанола, выход продукта составляет 90-95%. В виде побочных продуктов реакции образуются этилен, этилацетат и высшие спирты.

При производстве формальдегида (метаналя) используется процесс окисления муравьиного спирта при температуре 400-450˚С, одно из условий – избыток кислорода. В качестве катализатора выступают оксиды железа и молибдена.

Получение ацетальдегида в результате гидратации ацетилена потеряло свое промышленное значение. Причиной является высокая токсичность катализатора реакции – ртути сернокислой. Ацетальдегид и акролеин в промышленности получают в результате окисления алкенов. Реакция проходит в присутствии смеси хлоридов палладия и меди. В качестве сырья для получения уксусного альдегида используют этилен, для получения акролеина – пропилен.

Основным сырьем для получения различных ароматических карбонильных соединений является бензальдегид. Промышленное получение бензальдегида основывается на реакции гидролиза бензальхлорида. В качестве гидролизующих агентов используют углекислые соли натрия или кальция, гидроксиды натрия или кальция, а также кислоты с добавлением соответствующих солей металлов.

Использование тех или иных методов получения альдегидов обусловлено процентом выхода продукта химической реакции, доступностью исходного сырья и возможностью соблюдения условий синтеза.

Получение альдегидов

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 217.

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 217.

Альдегиды – это производные углеводородов, молекулы которых содержат карбонильную группу. Какие же способы получения альдегидов существуют, и при каких реакциях происходит их образование?

Что такое альдегиды?

Альдегиды – кислородосодержащие производные углеводородов, содержащие карбонильную группу С=О. В альдегиде две валентности атома углерода карбонила заняты алкильным радикалом и атомом водорода. Общая структурная формула альдегида выглядит следующим образом:

Рис. 1. Структурная формула альдегидов.

Для альдегидов характерна изомерия углеводородного радикала. Они могут иметь неразветвленную или разветвленную цепь. По международной номенклатуре ИЮПАК (IUPAC) названия альдегидов производят от названий соответствующих углеводородов с прибавлением суффикса -аль, или от исторически сложившихся названий соответствующих карбоновых кислот, в которые они превращаются при окислении (муравьиный альдегид, уксусный альдегид и т.д.).

Альдегиды могут находится в жидком, газообразном или твердом состоянии. Газом является формальдегид, остальные члены ряда альдегидов – жидкости, а высшие альдегиды – твердые вещества

Получение альдегидов

Основные способы получения следующие:

• окисление спиртов. Альдегиды получают при окислении первичных спиртов, а кетоны при окислении вторичных. Альдегиды, полученные из первичных спиртов, которые потом окисляются до карбоновых кислот. Чтобы альдегид не превратился в кислоту, его отгоняют в ходе реакции:

Рис. 2. Формула получения альдегидов при окислении первичных спиртов.

• дегидрирование спиртов. В результате этого процесса пары спирта пропускают над нагретым катализатором. Этот способ позволяет получать карбонильные соединения без побочных продуктов окисления

В роли катализаторов могут выступать Cu, Ag, Cr,Zn.

• гидролиз дигалогенпроизводных. При действии воды образуются нестойкие двухатомные спирты, которые в момент образования выделяют воду; образуются соединения с карбонильной группой. Реакция ускоряется в присутствии щелочей.
• гидратация алкинов. При гидратации ацетилена образуется уксусный альдегид, при гидратации гомологов ацетилена – кетоны. При гидратации алкинов (реакция Кучерова) происходит присоединение воды к ацетилену в присутствии солей ртути, в результате чего образуется ацетальдегид:

Рис. 4. Формула получение альдегидов при гидратации алкинов.

Что мы узнали?

Альдегиды, как и кетоны, образуются от углеводородов. Образование альдегидов происходит в результате разных реакций, например, при окислении спиртов, дегидрировании спиртов, гидратации алкинов, гидролизе дигалогенпроизводных. Также в данной статье представлены уравнения реакций получения альдегидов.