Etanál képlet előállítása. Acetaldehid
Bevezetés
Ma több millió kémiai vegyület ismert. És a legtöbbjük bio. Ezeket az anyagokat több nagy csoportra osztják, az egyik neve aldehidek. Ma megvizsgáljuk ennek az osztálynak a képviselőjét - az acetaldehidet.
Meghatározás
Az acetaldehid az aldehidek osztályába tartozó szerves vegyület. Másképpen is nevezhető: acetaldehid, etanol vagy metil-formaldehid. Az acetaldehid képlete CH3-CHO.
Tulajdonságok
Nyugta
Az acetaldehidet főként etilén oxidációjával állítják elő (Wacker-eljárás). A palládium-klorid oxidálószerként működik. Ez az anyag a higanysókat tartalmazó acetilén hidratálása során is előállítható. A reakciótermék enol, amely a kívánt anyaggá izomerizálódik. Az acetaldehid előállításának másik módszere, amely jóval a Wacker-eljárás ismertté válása előtt volt a legnépszerűbb, az etanol oxidációja vagy dehidratálása réz- vagy ezüstkatalizátorok jelenlétében. A dehidratáció során a kívánt anyag mellett hidrogén, az oxidáció során víz képződik.
Alkalmazás
A tárgyalt vegyület felhasználásával butadiént, aldehid polimereket és néhány szerves anyagot, köztük az azonos nevű savat kapnak. Oxidációja során keletkezik. A reakció így néz ki: "oxigén + acetaldehid = ecetsav." Az etanol számos származék fontos előfutára, és ezt a tulajdonságát széles körben használják a szintézisben
sok anyag. Az emberi, állati és növényi szervezetekben az acetaldehid részt vesz néhány összetett reakcióban. Ez is része a cigarettafüstnek.
Következtetés
Az acetaldehid előnyös és káros is lehet. Káros a bőrre, irritáló és valószínűleg rákkeltő. Ezért jelenléte a szervezetben nem kívánatos. De egyesek maguk provokálják az acetaldehid megjelenését cigarettázással és alkoholfogyasztással. Gondold át!
Az acetaldehid kémiai tulajdonságai
1. Hidrogénezés. A hidrogén hozzáadása hidrogénező katalizátorok (Ni, Co, Cu, Pt, Pd stb.) jelenlétében történik. Ugyanakkor etil-alkohollá alakul:
CH3CHO + H2C2H5OH
Az aldehidek vagy ketonok hidrogénnel történő redukálásakor az elválasztáskor (alkálifémek vagy amalgamált magnézium segítségével), a megfelelő alkoholokkal együtt kis mennyiségben glikolok is képződnek:
2 CH3CHO + 2HCH3 - CH - CH - CH3
2. Nukleofil addíciós reakciók
2.1. Halogén-magnézium-alkil-származékok hozzáadása
CH3 - CH2 - MgBr + CH3CHO BrMg - O - CH - C2H5
2.2 A hidrogén-cianid hozzáadása b-hidroxi-propionsav-nitril képződéséhez vezet:
CH3CHO + HCN CH3 - CH - CN
2.3 Nátrium-hidroszulfit hozzáadásával kristályos anyagot kapunk - acetaldehid származékot:
CH3CHO + HSO3NaCH3 - C - SO3Na
2.4 Az ammóniával való kölcsönhatás acetaldimin képződéséhez vezet:
CH3CHO + NH3CH3-CH=NH
2.5 A hidroxil-aminnal az acetaldehid vizet szabadít fel, és acetaldoxim keletkezik:
CH3CHO + H2NOH H2O + CH3-CH =NOH
2.6 Különösen érdekesek az acetaldehid reakciói hidrazinnal és helyettesítőivel:
CH3CHO + H2N - NH2 + OCHCH3 CH3-CH=N-N=CH-CH3 + 2H2O
Aldazin
2.7 Az acetaldehid képes a karbonilcsoportnál vizet hozzáadni, hogy hidrátot – geminális glikolt képezzen. 20°C-on az acetaldehid 58%-a vizes oldatban hidrát formájában van -C- + HOH HO-C-OH
2.8 Amikor az acetaldehid alkoholokkal reagál, félacetálok képződnek:
CH3CHO + HOR CH3-CH
Nyomnyi ásványi sav jelenlétében acetálok képződnek
CH3 - CH + ROH CH3 - CH + H2O
2.9 Az acetaldehid a PC15-tel kölcsönhatásba lépve egy oxigénatomot két klóratomra cserél, amelyet a geminális diklór-etán előállítására használnak fel:
CH3CHO + PC15 CH3CHСl2 + POCl3
3. Oxidációs reakciók
Az acetaldehidet a légköri oxigén ecetsavvá oxidálja. A köztes termék perecetsav:
CH3CHO + O2 CH3CO-OOH
CH3CO-OOH + CH3CHOCH3-C-O-O-CH-CH3
Az ezüst-hidroxid ammóniás oldata, ha aldehidekkel enyhén melegítjük, savakká oxidálja őket, így szabad fémezüst keletkezik. Ha a kémcsövet, amelyben a reakció zajlik, korábban belülről zsírtalanították, akkor az ezüst vékony rétegben fekszik a belső felületén - ezüsttükör keletkezik:
CH3 CHO + 2OHCH3COONH4 + 3NH3 + H2O + 2Ag
4. Polimerizációs reakciók
Amikor az acetaldehidet savaknak teszik ki, trimerizálódik, és paraldehid képződik:
3CH3CHO CH3 - CH CH - CH3
5. Halogénezés
Az acetaldehid a brómmal és a jóddal azonos sebességgel reagál, függetlenül a halogénkoncentrációtól. A reakciókat savak és bázisok egyaránt felgyorsítják.
CH3CHO + Br2 CH2BrCHO + HBr
Trisz(trifenil-foszfin)ródium-kloriddal hevítve dekarbonilezve metán keletkezik:
CH3CHO + [(C6H5)P]3RhClCH4 + [(C6H5)3P]3RhCOCl
7. Kondenzáció
7.1 Aldol kondenzáció
Gyengén lúgos környezetben (kálium-acetát, karbonát vagy szulfit jelenlétében) az acetaldehid aldolkondenzáción megy keresztül az A.P. Borodin szerint, és aldehid-alkohol (3-hidroxibutanál) keletkezik, amelyet aldolnak rövidítenek. Aldol keletkezik annak eredményeként, hogy egy aldehidet egy másik aldehidmolekula karbonilcsoportjához adnak úgy, hogy a b-helyzetben lévő C-H kötés karbonilcsoporttá hasad:
CH3CHO + CH3CHO CH3-CHOH-CH2-CHO
Hevítéskor az aldol (vízeltávolító anyagok nélkül) leválasztja a vizet, és telítetlen krotonaldehidet (2-butenált) képez:
CH3-CHOH-CH2-CHO CH3-CH=CH-CHO + H2O
Ezért a telített aldehidről a telítetlen aldehidre az aldolon keresztül történő átmenetet krotonkondenzációnak nevezzük. A dehidratáció a b-helyzetben lévő hidrogénatomok karbonilcsoporthoz viszonyított nagyon nagy mobilitása miatt következik be (szuperkonjugáció), és mint sok más esetben, a karbonilcsoporthoz viszonyított p-kötés megszakad.
7.2 Észter kondenzáció
Alumínium-alkoholátok acetaldehidre gyakorolt hatására ecetsav-etil-éter képződik nem vizes közegben (V. E. Tishchenko szerint):
2CH3CHOCH3-CH2-O-C-CH3
7.3 Claisen--Schmidt kondenzáció.
Ez az értékes szintetikus reakció egy aromás vagy más, hidrogénatomot nem tartalmazó aldehid bázissal katalizált kondenzációjából áll alifás aldehiddel vagy ketonnal. Például fahéjaldehidet úgy állíthatunk elő, hogy benzaldehid és acetaldehid keverékét körülbelül 10 rész híg lúggal összerázzuk, és az elegyet 8-10 napig állni hagyjuk. Ilyen körülmények között reverzibilis reakciók két aldolhoz vezetnek, de az egyik, amelyben a 3-hidroxilt egy fenilcsoport aktiválja, visszafordíthatatlanul vizet veszít, és fahéjaldehiddé alakul:
C6H5--CHO + CH3CHO C6H5-CHOH-CH2-CHO C6H5-CH=CH-CHO
Az oxigén kémiai tulajdonságai
Az oxigén nagyon reaktív, különösen hevítéskor és katalizátor jelenlétében. Közvetlenül kölcsönhatásba lép a legtöbb egyszerű anyaggal, oxidokat képezve. Az oxigén csak a fluorhoz viszonyítva mutat redukáló tulajdonságokat.
A fluorhoz hasonlóan az oxigén is szinte minden elemmel vegyületet képez (kivéve a héliumot, a neont és az argont). Halogénekkel, kriptonnal, xenonnal, arannyal és platinafémekkel közvetlenül nem lép reakcióba, ezek vegyületeit közvetetten nyerik. Az oxigén közvetlenül egyesül az összes többi elemmel. Ezeket a folyamatokat általában hőkibocsátás kíséri.
Mivel az oxigén csak a fluor után áll az elektronegativitásban, az oxigén oxidációs állapota a vegyületek túlnyomó többségében -2. Ezenkívül az oxigénhez +2 és + 4, valamint +1(F2O2) és -1(H2O2) oxidációs állapot tartozik.
Az alkáli- és alkáliföldfémek a legaktívabban oxidálódnak, és a körülményektől függően oxidok és peroxidok képződnek:
O2 + 2Ca = 2CaO
O2 + Ba = BaO2
Egyes fémek normál körülmények között csak a felületről oxidálódnak (például króm vagy alumínium). A keletkező oxidfilm megakadályozza a további kölcsönhatásokat. A hőmérséklet emelkedése és a fémrészecskék méretének csökkenése mindig felgyorsítja az oxidációt. Így a vas normál körülmények között lassan oxidálódik. Vörösen izzó hőmérsékleten (400 °C) a vashuzal oxigénben ég:
3Fe + 2O2 = Fe3O4
A finom vaspor (piroforos vas) még normál hőmérsékleten is spontán meggyullad a levegőben.
Hidrogénnel az oxigén vizet képez:
Hevítéskor a kén, a szén és a foszfor oxigénben ég el. Az oxigén és a nitrogén kölcsönhatása csak 1200 °C-on vagy elektromos kisülésben kezdődik:
A hidrogénvegyületek oxigénben égnek, például:
2H2S + 3О2 = 2SO2 + 2Н2О (O2 felesleggel)
2H2S + O2 = 2S + 2H2O (O2 hiányában)
ACETALDEHID, CH 3. SN: O, acetaldehid, megtalálható a nyers fában és a borszeszben, a borban, számos illóolajban (kámfor, ánizs, menta és mások), valamint a fiatal borsóban. Az A. a szénhidrátok alkoholos fermentációja során keletkező köztes termékek egyike (lásd. Erjesztés). Képződése a karboxiláz, az élesztőgomba-zimázban található speciális enzim, amely lebomlik. pirográtsav(lásd) A.-n és szén-dioxidon: CH, . CO. COOH=CH, . CHO + C0 2. További redox-oxidatív kölcsönhatások eredményeként az alkohol etil-alkohollá alakul. Az A. az állatok szervezetében a glükóz lebomlásának közbenső terméke is. Az A.-t 1) etil-alkohol krómsavval, mangán-peroxiddal és kénsavval vagy katalizátorok (réz, ezüst, platina) segítségével történő oxidációjával nyerik: CH 3. CH s OH+ + 0=CH e. CHO+H a O; 2) hidratálás. Az A. illékony, színtelen folyadék, amely gyenge hígításban kellemes szagú; forráspont 21°, sp. V. 0,7951; A. vízzel, alkohollal, éterrel bármilyen arányban keveredik; A vizes oldatokból kalcium-klorid bocsátja ki. Az A. kémiai tulajdonságai közül a következők fontosak. 1. Kis mennyiségű tömény kénsav hozzáadásával paraldehid, 124°-on forráspontú folyadék képződik, amely nem mutat tipikus aldehid reakciókat. A polimerizáció jelentős hőleadással megy végbe a következő egyenlet szerint: ZSN 8. CHO=C e H a O s. Ha a paraldehidet savakkal hevítjük, depolimerizáció következik be, azaz. e. visszafordul A. 2. Bizonyos anyagok (HC1, cink-klorid és különösen gyenge lúgok) jelenlétében az A. aldoli(lásd): 2CH 3. CHO = CH 3. CH(OH). CH a. SNO. Ha A. erős lúgoknak van kitéve, aldehid gyanta keletkezik. 3. Az oxidáció során A.-ból ecetsavat nyernek; СНз СНО+0 = СН 3. COOH. 4. A redukció során etil-alkohol képződik: CH 3. CHO + H 2 = CH 3. CH2OH. 5. A hidrogén-ciánsav csatlakozik az A.-hoz, tejsav-nitrilt képezve: CH 3. CHO++HCN=CH3. CH(OH). CN, amelyből elszappanosítással nyerhető tejsav(cm.). 6. Az ammónium-cianid CH 3 ■ CH(NH 2) amino-nitrilt termel. CN, amelynek elszappanosítása során keletkezik ala- HUH(CM.)- S. Bears.Lásd még:
- ACETÁTOK, az ecetsav sóit a laboratóriumi gyakorlatban pufferoldatok készítésére használják. A szervezetbe kerülve az A. a zsírsavak más sóihoz hasonlóan szén-dioxid sókká oxidálódik, ami a vér lúgosságának növekedését és...
- ACETILÉN, vegyszere van képlet C2H2 (a HC CH szerkezetének képlete), és közönséges körülmények között színtelen mérgező gáz 0°-on és 26 atm hőmérsékleten. folyadékká kondenzálódik. 1 l A...
- ACETOSON, benzozon, C6H6C0.02.COSN„ benzoil-acetil-peroxid, fehér kristályos. por, olvadék, 40°-on, vízben oldódik; a vizes oldatok, mint a hidrogén-peroxid, erős oxidálószerek; az acetozon lúgok és szerves anyagok hatására lebomlik; melegítéskor...
- ACETIMETER(latin acetum - ecet és görög metron - mérték), Ottó által feltalált eszköz az ecetben lévő szabad ecetsav mennyiségének meghatározására olyan esetekben, amikor idegen savak jelenléte és...
- ACETON, CH3-CO-CH3 (dimetil-keton), színtelen, gyúlékony, 18°-on 0,79 fajsúlyú, kellemes szagú, égető ízű folyadék. 56,5°-on forr, könnyen oldódik vízben, alkoholban és éterben. Kiderült, hogy az aceton...
ACETALDEHID, acetaldehid, etanal, CH 3 ·CHO, megtalálható a nyers boralkoholban (az etil-alkohol oxidációja során keletkezik), valamint a faszesz rektifikálása során kapott első vállpántokban. Korábban az acetaldehidet etil-alkohol dikromátos oxidációjával nyerték, most azonban áttértek az érintkezési módszerre: etilalkohol gőz és levegő keverékét vezetik át felhevített fémeken (katalizátorokon). A faszesz desztillálásával nyert acetaldehid körülbelül 4-5% különféle szennyeződéseket tartalmaz. Az acetaldehid előállítási módszerének a tejsav melegítéssel történő lebontásával van némi technikai jelentősége. Mindezek az acetaldehid-előállítási módszerek fokozatosan veszítenek jelentőségükből az acetilénből történő acetaldehid előállítására szolgáló új, katalitikus eljárások kifejlesztése miatt. A fejlett vegyiparral rendelkező országokban (Németország) meghatározó jelentőséget kaptak, és lehetővé tették az acetaldehid kiindulási anyagként történő felhasználását más szerves vegyületek előállításához: ecetsav, aldol stb. A katalitikus módszer alapja a reakció Kucserov fedezte fel: az acetilén higany-oxid sók jelenlétében egy részecskét vizet köt és acetaldehiddé alakul - CH: CH + H 2 O = CH 3 · CHO. A német szabadalom (Griesheim-Electron vegyipari üzem Frankfurt am Mainban) szerinti acetaldehid előállításához acetilént erõs (45%-os) kénsavban készült, legfeljebb 50 °C-ra hevített higany-oxid oldatba vezetnek erõs keverés közben; A keletkező acetaldehidet és paraldehidet időszakonként leszívjuk vagy vákuumban ledesztilláljuk. A legjobb azonban a 455370 számú francia szabadalom által igényelt módszer, amely szerint a Villamosipari Konzorcium nürnbergi üzeme működik.
Ott az acetilént forró, gyenge (legfeljebb 6%-os) kénsavoldatba vezetik, amely higany-oxidot tartalmaz; Az eljárás során képződő acetaldehidet folyamatosan desztillálják és bizonyos tartályokban koncentrálják. A Griesheim-Electron módszer szerint az oxid részleges redukciója következtében keletkező higany egy része elvész, mert emulgeált állapotban van és nem regenerálható. A Konzorcium módszere ebből a szempontból nagy előnyt jelent, mivel itt a higany könnyen leválasztható az oldatból, majd elektrokémiai úton oxiddá alakul. A hozam szinte kvantitatív, és a kapott acetaldehid nagyon tiszta. Az acetaldehid illékony, színtelen folyadék, forráspontja 21°, fajsúlya 0,7951. Bármilyen arányban keveredik vízzel, és a vizes oldatokból kalcium-klorid hozzáadása után szabadul fel. Az acetaldehid kémiai tulajdonságai közül a következők technikai jelentőséggel bírnak:
1) Egy csepp tömény kénsav hozzáadásával a polimerizáció paraldehid keletkezik:
A reakció nagy hőkibocsátással megy végbe. A paraldehid olyan folyadék, amely 124 °C-on forr, és nem mutat tipikus aldehidreakciókat. Ha savakkal hevítjük, depolimerizálódik, és acetaldehidet nyerünk vissza. A paraldehid mellett létezik egy kristályos acetaldehid polimer is - az úgynevezett metaldehid, amely valószínűleg a paraldehid sztereoizomerje.
2) Bizonyos katalizátorok (sósav, cink-klorid és különösen gyenge lúgok) jelenlétében az acetaldehid aldollá alakul. Erős maró lúgoknak kitéve aldehidgyanta képződik.
3) Alumínium-alkoholát hatására az acetaldehid etil-acetáttá alakul (Tishchenko-reakció): 2CH 3 CHO = CH 3 COO C 2 H 5 . Ezzel az eljárással etil-acetátot állítanak elő acetilénből.
4) Az addíciós reakciók különösen fontosak: a) az acetaldehid oxigénatomot ad hozzá, ezáltal ecetsavvá alakul: 2CH 3 ·CHO + O 2 = 2CH 3 ·COOH; az oxidáció felgyorsul, ha előzetesen bizonyos mennyiségű ecetsavat adunk az acetaldehidhez (Griesheim-Electron); A katalitikus oxidációs eljárások a legnagyobb jelentőséggel bírnak; katalizátorok: vas-oxid-vas-oxid, vanádium-pentoxid, urán-oxid és különösen mangánvegyületek; b) két hidrogénatom hozzáadásával az acetaldehid etil-alkohollá alakul: CH 3 · CHO + H 2 = CH 3 · CH 2 OH; a reakciót gőzállapotban, katalizátor (nikkel) jelenlétében hajtjuk végre; bizonyos körülmények között a szintetikus etil-alkohol sikeresen versenyez az erjesztéssel előállított alkohollal; c) a hidrogén-ciánsav hozzáadódik az acetaldehidhez, így tejsav-nitril keletkezik: CH 3 · CHO + HCN = CH 3 · CH(OH)CN, amelyből elszappanosítással tejsavat nyernek.
Ezek a változatos átalakulások az acetaldehidet a vegyipar egyik fontos termékévé teszik. Olcsó acetilénből történő előállítása a közelmúltban számos új szintetikus gyártás megvalósítását tette lehetővé, amelyek közül az ecetsav előállítási módja erős versenytársa a régi fa száraz desztillációval történő előállításának. Ezenkívül az acetaldehidet redukálószerként használják a tükrök gyártásában, és kinaldin előállításához használják, amely egy festékek előállításához használt anyag: kinolinsárga és vörös stb.; ezenkívül paraldehidet készítenek belőle, amelyet a gyógyászatban altatóként használnak.
Acetaldehid (más nevek: acetaldehid, metil-formaldehid, etanál) - az aldehidek osztályába tartozik. Ez az anyag fontos az emberek számára, és megtalálható a kávéban, kenyérben, érett gyümölcsökben és zöldségekben. Növények szintetizálják. A természetben előfordul, és az ember nagy mennyiségben állítja elő. Az acetaldehid képlete: CH3-CHO.
Fizikai tulajdonságok
1. Az acetaldehid színtelen, erős, kellemetlen szagú folyadék.
2. Éterben, alkoholban és vízben oldódik.
3. 44,05 gramm/mol.
4. Sűrűsége 0,7 gramm/centiméter³.
Termikus tulajdonságok
1. Olvadáspontja -123 fok.
2. A forráspont 20 fok.
3. egyenlő -39 fokkal.
4. Az öngyulladási hőmérséklet 185 fok.
Acetaldehid előállítása
1. Ennek az anyagnak a beszerzésének fő módja (az úgynevezett Wacker-eljárás). Így néz ki a reakció:
2CH2 = C2H4 (etilén) + O2 (oxigén) = 2CH3CHO (metil-formaldehid)
2. Az acetaldehidet acetilén higanysók jelenlétében történő hidratálásával is előállíthatjuk (az úgynevezett Kucherov-reakció). Ez fenolt termel, amely azután aldehiddé izomerizálódik.
3. A következő módszer népszerű volt a fenti eljárás bevezetése előtt. Ezüst vagy réz katalizátoron oxidációval vagy dehidrogénezéssel végezték.
Az acetaldehid alkalmazásai
Milyen anyagok előállításához szükséges acetaldehid? Ecetsav, butadién, aldehid polimerek és néhány egyéb szerves anyag.
- Az ecetsav prekurzoraként (olyan anyagként, amely részt vesz a célanyag keletkezéséhez vezető reakcióban) használják. Azonban hamarosan abbahagyták az általunk fontolóra vett anyag ilyen módon történő használatát. Ennek az az oka, hogy az ecetsavat könnyebben és olcsóbban lehetett előállítani metanolból a Kativa és a Monsanto eljárásokkal.
- A metil-formaldehid a pentaeritrol, a piridinszármazékok és a krotonaldehid fontos prekurzora.
- Gyanták kinyerése annak eredményeként, hogy a karbamid és az acetaldehid kondenzációs képességgel rendelkeznek.
- Etilidén-diacetát előállítása, amelyből ezt követően a polivinil-acetát (vinil-acetát) monomert állítják elő.
Dohányfüggőség és acetaldehid
Ez az anyag a dohányfüst jelentős részét képezi. Egy nemrégiben végzett demonstráció kimutatta, hogy az ecetsav és a nikotin közötti szinergikus kapcsolat növeli a függőséget (különösen a harminc év alatti egyéneknél).
Alzheimer-kór és acetaldehid
Azok az emberek, akik nem rendelkeznek a metil-formaldehid ecetsavvá történő átalakításához szükséges genetikai faktorral, nagy a kockázata arra, hogy hajlamosak legyenek olyan betegségekre, mint az Alzheimer-kór, amely általában idős korban jelentkezik.
Alkohol és metil-formaldehid
Feltételezhető, hogy az általunk vizsgált anyag rákkeltő az emberre, mivel ma már az acetaldehid rákkeltő hatását bizonyítják különféle állatkísérletek. Ezenkívül a metil-formaldehid károsítja a DNS-t, ezáltal az izomrendszer testtömegéhez képest aránytalan fejlődését idézi elő, ami a szervezet fehérje-anyagcseréjének károsodásához kapcsolódik. 800 alkoholista vizsgálatát végezték el, amelynek eredményeként a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy az acetaldehidnek kitett emberekben egy enzim - az alkohol-dehidrogenáz - génje hibás. Emiatt az ilyen betegeknél nagyobb a kockázata a vese- és a felső májrák kialakulásának.
Biztonság
Ez az anyag mérgező. Füstöléskor vagy forgalmi dugókban a kipufogógázból levegőszennyező.
Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Mekkora a fénysebesség