Otopina acetaldehida, poznat i kao acetaldehid, je organski spoj, CAS 75-07-0, kemijska formula je CH3CHO. Pripadajući organskim spojevima aldehida ketona, to je bezbojna i prozirna tekućina s oštarnim mirisom, isparljivim i zapaljivim svojstvima. Lako je topiv u vodi i može se miješati u bilo kojem proporciji s organskim otapalima kao što su etanol, eter, benzen, benzin, toluen, itd. Uglavnom se koristi kao reducirajuće sredstvo, fungicid i standardno rješenje za kolorimetrijsko određivanje aldehida. Koristi se u industriji za proizvodnju acetaldehida, octene kiseline, sintetičke gume, itd. Široko se koristi kao sirovine, dezinfekcijska sredstva, eksplozivi, smanjenje sredstava za organsku sintezu octene kiseline, octenog anhidrida, butanola, policetaldehida, sintetičkih guma i mogu se koristiti u oblik i mogu se koristiti u oblik i mogu biti korišteni u formu i mogu se koristiti u formu i mogu se koristiti u formi i mogu biti korišteni u oblik i drugi proizvodi, a mogu se koristiti u formu. Industrijska proizvodnja acetaldehida uključuje metode kao što su izravna oksidacija etilena, oksidacija etanola, izravna hidratacija acetilena, dehidrogenacija etanola i hidrogenacija octene kiseline. Njeni proizvodi nizvodno uključuju piridin, krotonaldehid i sorbinsku kiselinu.
|
Kemijska formula |
C2H4O |
|
Točna masa |
44 |
|
Molekularna masa |
44 |
|
m/z |
44 (100.0%), 45 (2.2%) |
|
Elementarna analiza |
C, 54.53; H, 9.15; O, 36.32 |
|
|
|
1. Katalitička oksidacija acetaldehida
2. Izgaranje acetaldehida
3. Reakcija srebrnog ogledala
4. acetaldehid i novo pripremljeni bakreni hidroksid
5. acetaldehid reagira s vodikom na proizvodnju etanola
Otopina acetaldehidamože se proizvesti na mnogo načina:
1. Etilen izravna metoda oksidacije etilen i kisik izravno se oksidiraju kako bi se sintetizirali sirovi acetaldehid u jednom koraku kroz katalizator koji sadrži paladij klorid, bakreni klorid, klorovodičnu kiselinu i vodu, a zatim se gotovi proizvod dobiva destilacijom.
2. Metoda oksidacije etanola acetaldehid je pripremljen zračnim oksidacijskim dehidrogenacijom pare etanola na 300-480 stupnju koristeći srebrne, bakrene ili srebrne bakrene legure mrežice ili čestice kao katalizator.
3. Metoda acetilena izravne hidratacije acetilen i voda izravno su hidrirani pod djelovanjem katalizatora žive ili katalizatora koji nije žive za dobivanje acetaldehida. Zbog problema oštećenja žive, postupno su zamijenjene drugim metodama.
4. Metoda dehidrogenacije etanola u prisutnosti bakrenog katalizatora s kobaltom, kromom, cinkom ili drugim spojevima, etanol se dehidrogenira za proizvodnju acetaldehida.
5. Metoda oksidacije zasićenih ugljikovodika. Konzumacija quota sirovina: 610kg od 99% acetilena po toni proizvoda proizvedenog hidratacijom acetilena; Metoda oksidacije etanola troši 1200 kg 95% etanola; Metoda oksidacije etilena (metoda u jednom koraku) troši 710 kg 99% etilena i 300m3 kisika (99%). Komercijalni industrijski acetaldehid, čistoća acetaldehida etilenom je 99,7%, a čistoća acetaldehida metodom etanola je 98%.
1. Uglavnom se koristi za pripremu octene kiseline, octenog anhidrida, etil acetata, butanola, pentaeritritola, trimeričkog acetaldehida, 3- hidroksibutiral, trikloroacetal i druge proizvode.
2. Upotreba: Privremeno je dopušteno da se koristi kao jestivi začin prema GB 2760-1996. Uglavnom se koristi za pripremu citrusa, jabuke, vrhnja i druge suštine. Upotreba: Najveći korisnik acetaldehida je industrija octene kiseline. Butanol i oktanol također su bili važni derivati acetaldehida u prošlosti, a sada su ih u osnovi zamijenili sintezom propilen karbonila.
3. Ostala područja potrošnje acetaldehida su proizvodnja pentaeritritola, peracetne kiseline, piridina i njegovih derivata.
4. Acetaldehid proizveden u Kini u osnovi se koristi kao intermedijar za proizvodnju octene kiseline, a samo se mala količina koristi za proizvodnju pentaeritritola, butanola, trikloroacetala, trimetilolpropana i drugih proizvoda.
7. Acetaldehid ima opće vlasništvo aldehida. Pored toga, mogu se pojaviti i reakcija na haloformu i reakcija polimerizacije.
5. acetaldehid se može koristiti za proizvodnju acetalnog, krotonaldehida, peracetne kiseline, hidroksipropionitrila, trikloroaceta, etil acetata, pentaeritritola, octičnog ahidrida, ocylamina - aletilamin, divo -acetal, acetal Piridin - metil piridin - metil piridin.
6. Acetaldehid je važna sirovina za organsku sintezu. Može se koristiti za sintetiziranje octene kiseline, octenog anhidrida, pentaeritritola i velikih molekularnih aldehida, poput 3- hidroksibutiraldehida i krotonaldehida.
(1) SP2 hibridizacija
Strukture aldehida i ketona sadrže dvostruke veze ugljičnih kisika (- C=O, karbonil). Atom ugljika tvori tri hibridizirane orbitale SP2 s atomom kisika i dva druga atoma, formirajući tri sigma veze smještene u istoj ravnini s kutom veze od približno 120 stupnjeva. Preostali p orbital karbonilnog ugljika koji ne sudjeluje u hibridizaciji preklapa se s jednim p orbitalom atoma kisika sa strane kako bi tvorio π vezu, dok dvije p orbitale atoma kisika imaju dva para elektrona usamljenih parova.
Uzimajući formaldehid, koji ima najjednostavniju strukturu, kao primjer, duljine jednostruke veze s ugljičnim kisikom i ugljikovim vodikom su 120,3 pm, odnosno 110 pm.
Zbog veće elektronegativnosti atoma kisika u usporedbi s atomima ugljika, oblak elektrona u dvostrukoj vezi ugljičnog kisika ima tendenciju pristranosti prema atomima kisika, što rezultira većom gustoćom oblaka elektrona oko njih, dok je gustoća oblaka elektrona niža. Stoga karbonilne skupine imaju polaritet iOtopina acetaldehidaje polarna molekula, koja također objašnjava zašto je acetaldehid lako topljiv u polarnim otapalima (slična topljivost).
(2) Atom alfa vodika
① Slabo kiseli
Atomi alfa vodika aldehida i ketona vrlo su aktivni iz dva glavna razloga: prvo, elektron koji povlači indukcijski učinak karbonilnih skupina; Drugi je hiperkonjugacijski učinak alfa ugljikovih vodikovih veza na karbonilne skupine.
Uzimajući 2- metilcikloheksanon kao primjer, eksperimenti za razmjenu izotopa pokazali su da alfa atom vodika pored karbonilne skupine ima visoku aktivnost i može se zamijeniti atomima deuterija pod djelovanjem deuteriranog natrijevog oksida (teški natrijev hidroksid, Naod) i teške vode (D2O).
Iako alfa H aktivnost različitih karbonilnih spojeva varira, aldehidi imaju jaču kiselost u odnosu na alkane, alkine i ketone iste serije. S jedne strane, stericko ometanje alkilnih skupina veća je od utjecaja atoma vodika, a s druge strane, učinak hiperkonjugacije između alkilnih skupina i karbonilnih skupina smanjuje pozitivan naboj karbonilnih ugljika.
Napomena: P predstavlja negativni logaritam, a što je manji PKA, to je jača kiselost.
② Tautomerizam
Općenito, većina aldehida i ketona ima tautomeri. Uzimajući acetaldehid kao primjer, postoje tautomeri između oblika ketona i enol. Zbog nestabilnosti strukture enol oblika, struktura ketonskog oblika acetaldehida čini gotovo 1 0 0%, s ravnotežnom konstantom od oko 6,0 × 10-5.
Napomena: Razlog nestabilnosti enol strukture je taj što prisutnost dvostrukih veza ugljičnog ugljika povećava gustoću π elektronskog oblaka atoma ugljika. Međutim, zbog snažne elektronegativnosti kisika, elektronski oblak se približava atomu kisika. Ovaj kontradiktorni rezultat dovodi do nestabilnosti enol strukture.
③ Kondenzacija aldola
Pod djelovanjem razrijeđene alkalne otopine, molekule acetaldehida mogu proći reakciju kondenzacije aldola na niskoj temperaturi, gdje - atomi vodika napadaju atome karbonilnih kisika, a druge funkcionalne skupine kombiniraju se s atomima karbonilnog ugljika kako bi formirali - hidroksirutiraldehid, koji udvostručuju broj ugljika.
(3) nukleofilni dodatak
Pozitivni naboj ugljikovog atoma u karbonilnoj strukturi lako se napadaju nukleofilima i može proći reakcije dodavanja π -veze u kiselom i alkalnom okruženju.
① Hidrocijanska kiselina
Hidrocijanska kiselina je tipičan nukleofil koji reagira sOtopina acetaldehidaza proizvodnju 2- hidroksipropionitrile ( - hidroksinitril). Brzina reakcije uvelike će se ubrzati u alkalnim uvjetima, jer je HCN, kao slaba kiselina, sklona stvaranju negativnih iona cijanida (CN -) u alkalnim uvjetima, povećavajući na taj način koncentraciju reaktanata; Suprotno tome, ako se izvedu u kiselim uvjetima, vodikov ioni prolaze protonaciju s karbonilnim skupinama, povećavajući elektrofilnost karbonilnih ugljika, što ne pogoduje napretku reakcije i usporava brzinu reakcije.
HCN + NaOH → NACN + H2O
Ch3cho + hcn → ch 3- ch (OH) -cn
Pored toga, 2- hidroksipropionitril može se hidrolizirati u kiselim uvjetima da bi se proizvela 2- hidroksipropionska kiselina (obično poznata kao "mliječna kiselina"). Stoga se reakcija nukleofilnog dodavanja vodikovog cijanida može koristiti za sintetiziranje hidroksi kiselina s dodatnim atomom ugljika.
Ch 3- ch (oh) -cn + 2 h2o + h + → ch 3- ch (oh) -cooh + nh 4+
② Natrijev bisulfit
Acetaldehid i višak zasićene otopine natrijevog bisulfita mogu proći nukleofilnu reakciju kako bi se stvorile adukte natrijevog bisulfita bez potrebe za katalizatorom.
Ch3cho + nahso3 → ch 3- ch (OH) -SO3na
Natrijev bisulfitni adukt (natrijev alfa hidroksisulfonat) lako je topiv u vodi, ali je teško otopiti u organskim otapalima, tako da se difundira od organske faze do vodene faze kako bi formirao kristale. Stoga se ova reakcija može koristiti za odvajanje aldehida od organskih spojeva koji su netopljivi u vodi.
NAPOMENA: Natrijev alfa hidroksisulfonat reagira s natrijevim cijanidom, a skupina sulfonske kiseline može se zamijeniti cijanidnom skupinom kako bi se formirala alfa hidroksinitril (nitrilni alkohol), izbjegavajući tako proizvodnju visoko toksičnog i hlapljivog hidrogen cijanida.
Ch 3- ch (OH) -SO3na + Nacn → Ch 3- ch (OH) -cn + Na2SO3
③ Format reagens
Acetaldehid može reagirati s Grignardovim reagensom (obično poznatim kao "Grignard reagens", skraćen kao "RMGX") u prisutnosti bezvodnog etera, prvo stvarajući spojeve supstituiranih magnezija (intermedijarnih proizvoda), a zatim hidroliziranje u kiselim uvjetima za izravno alkohol. Ova je reakcija i jedan od načina sinteze alkohola kroz nukleofilne reakcije dodavanja, slično organskim litijevim reagensima.
Uzimajući reakciju cikloheksana kao reagensa na bazi ugljikovodika s acetaldehidom kao primjer.
Ch3cho + c6h 11- mgx → h11c 6- ch (oh) -ch3
NAPOMENA: Reagens formata sintetizirao je francuski znanstvenik Francois Auguste Victor Grignard (1871-1935) 1901. godine. To je organski magnezij reagens formiran reakcijom organskog halogena (klor, bromin, iod) složeni (halogeniji ankane) s aktivnim halokenima, aktivnim hidrocarima, aktivnim halogenom.
④ alkohol
Alkoholi također imaju afinitet, a pod katalizom kiselina poput p-toluenesulfonske kiseline i vodikovog klorida mogu proći nukleofilni dodatak reakcijama s acetaldehidom kako bi se stvorile nestabilne hemiacetale, koje se zatim mogu ukloniti iz jedne molekule vode u formiranje acetala.
Specifični reakcijski mehanizam je sljedeći: prvo, karbonilni i vodikov ioni podvrgavaju se protonaciji da tvore oksonijev ioni, što povećava elektrofilnost atoma karbonilnog ugljika; Drugo, tijekom dodavanja reakcija s alkoholima gube se protoni, što rezultira stvaranjem nestabilnih hemiacetala; Nakon toga, kombinira se s H+kako bi tvorio oksonijev ioni za dehidraciju; Konačno, reagira s alkoholom kako bi stvorio stabilniji aldehid, a ukupni rezultat je da jedna molekula aldehidnog ketona može reagirati s dvije molekule alkohola kako bi formirala jednu molekulu aldehida.
Uzimajući metanol kao primjer, može reagirati s acetaldehidom da bi se stvorio dimetoksietan (aldehid).
Ch3cho + 2 ch3oh → (h3co) 2- ch-ch 3 + h2o
⑤ voda
U kiselim okruženjima voda može proći nukleofilni dodatak reakcijama s acetaldehidom da bi se stvorio dihidroksietan (diol).
Ch3cho + h2o → (ho) 2- ch-ch3
NAPOMENA: Molekularna struktura dviju hidroksilnih skupina povezanih s istim atomom ugljika nedostaje termodinamička stabilnost i ima tendenciju da se vrati natrag u aldehide i ketone nakon dehidracije, što ukazuje da je reakcija dodavanja između vode i karbonila reverzibilna reakcija s ravnotežnom pristranom prema reakcijskoj strani.
⑥ amonijak i njegovi derivati
Svi aldehidi i ketoni mogu proći nukleofilne reakcije dodavanja s amonijakom i njegovim derivatima (poput hidroksilamina, hidrazina, fenilhidrazina, polukarbazida itd.), Proizvodeći stabilne proizvode poput oksima, hidrazona, fenilhidrazona i Urea. Međutim, proizvodi dobiveni iz reakcije s amonijakom su nestabilni.
Uzimajući 2, 4- dinitrofenilhidrazin kao primjer, kemijska jednadžba za reakciju s acetaldehidom i dehidracijom da bi se stvorila 2, 4- dinitrofenilhidrazon prikazana je na slici.
Napomena: oksim, hidrazon i urea općenito su stabilni kristali s fiksnom talicom. Hidroliza u kiselim okruženjima može vratiti karbonilnu strukturu. Stoga se ove nukleofilne reakcije mogu koristiti za identificiranje i pročišćavanje aldehida i ketona.
Proizvodi određenih aminskih derivata koji reagiraju s karbonilnim skupinama
(4) Oksidacijska reakcija
① Reakcija u boji
Aldehid grupa odOtopina acetaldehidaMolekule se mogu oksidirati u - COO - Fehling reagens i Tollens reagens, stvarajući ciglanu crvenu tapunu (CU2O) i srebrno ogledalo (Elemental AG). Načelo identificiranja aldoza (smanjenja šećera) leži u tome, a reakcija koja se javlja kod reagensa Tollens (koja zahtijeva grijanje) također je poznata i kao "reakcija ogledala srebra" [3].
Ch3cho + 2 ag (nh3) 2OH → 2ag ↓ + 3 nh3 ↑ + 2 H2O + CH3COONH4
Ch3cho + 2 cu (OH) 2 → Cu2o ↓ + 2 H2O + CH3COOH
Napomena: Fehling reagens i Tollens reagens su reagensi koji mogu identificirati reducirajuće tvari. Prvo se obično sastoji od otopine natrijevog hidroksida (NaOH) i bakrenog sulfata (CUSO4), koju je 1849 izumio njemački kemičar Herman von Fehling (1812-1885); Potonje se može pripremiti samo in situ, a njegova glavna komponenta je otopina amonijaka srebrnog nitrata, naime AG (NH3) OH, poznata i kao "rješenje srebrnog amonijaka", koju je izumio njemački kemičar Bernhard Tollens (1841-1918) u 19. stoljeću.
② Snažno oksidirajuće sredstvo
Zbog reducibilnosti aldehidnih skupina, anorganski snažni oksidantni kalijev permanganat mogu se oksidirati u octenu kiselinu. U kiselim uvjetima, kalijev permanganat se smanjuje na dvovalentne manganske ione, što rezultira izblijedjelom duboke ljubičaste otopine; Pod alkalnim uvjetima, sveden je na IV valentan mangan dioksid, a fenomen je da duboka ljubičasta otopina blijedi, stvarajući smeđe crne taloge. Ionska jednadžba je sljedeća.
5CH3CHO + 2 mno 4- + 6 h+ → 2mn 2+ + 5 ch3cooh +3 h2o
3CH3CHO + 2 mno 4- + h2o → 2Mno2 ↓ + 3 ch3cooh + 2 oh-
Napomena: kalijev permanganat ima jača oksidirajuća svojstva u kiselim okruženjima i smanjuje se na niže valentne spojeve. Slični jaki oksidanti uključuju kalijev dikromat (K2CR2O7), kromičnu kiselinu (H2CRO4), vodikov peroksid (H2O2) itd.
③ Katalitička oksidacija
Pod uvjetima katalize i zagrijavanja bakrenog metala, acetaldehid se može oksidirati kisikom u octenu kiselinu. Prvo, bakar reagira s kisikom u uvjetima zagrijavanja kako bi nastao bakreni oksid, koji tada djeluje kao oksidans i reagira s acetaldehidom kako bi se smanjio na elementarni bakar (katalizator) [2] [20-28].
2CU + O2 → 2CUO
Ch3cho + cuo → cu + ch3cooh
2CH3CHO + O2 → 2CH3COOH
④ Kisik (izgaranje)
Acetaldehid se, kao organski spoj, može izgorjeti u kisiku kako bi se stvorio ugljični dioksid i voda (potpuno oksidiran).
2CH3CHO + 5 O2 → 4CO 2 + 4 H2O
(5) Reakcija smanjenja
Acetaldehid sadrži nezasićene dvostruke veze ugljičnog kisika (- C=O), koje se mogu smanjiti na hidroksimetil (- CH2OH) smanjenjem sredstava.
① Katalitičko hidrogeniranje
Acetaldehid se može smanjiti na etanol vodikovim plinom pod djelovanjem metalnih katalizatora poput nikla i paladija.
CH3CHO + H2 → CH3CH2OHOH
② Metalni hidrid
Acetaldehid se može smanjiti na etanol metalnim hidridima (snažnim redukcijskim sredstvima), poput litij aluminij hidrida, natrijevog borohidrida, itd. U uvjetima bezvodnog etera.
Ch3cho + lialh 4 +2 h2o → ch3ch2oh + lialo 2 + 3 h2 ↑
Ch3cho + nabh 4 + 3 h2o → ch3ch2oh + nabo 3 + 4 h2 ↑
③ Clemmensen restauracija
Pod djelovanjem žive HCl i cinka (Zn HG), aldehid skupina acetaldehida može se svesti na metil, to jest, acetaldehid se smanjuje na etan u jakim kiselim uvjetima. Ova je reakcija prikladna za smanjenje karbonilnih spojeva koji su osjetljivi na alkalije.
HG ne sudjeluje u reakciji smanjenja Clemmensen, već djeluje kao katalizator. Nakon formiranja legure amalgama (Zn HG) s cinkom, aktivnost cinka povećava se zbog stvaranja električnog para u leguri, čime je promovirala reakciju.
Cink amalgam može se pripremiti reakcijom cinkovog praška/cinkovih čestica sa živom soli (HgCL2) u razrijeđenoj otopini klorovodične kiseline. Elementarni cink može smanjiti dvovalentne žive ione na elementarnu živu, a zatim živa tvori amalgam žive na površini cinka, a reakcija smanjenja događa se na aktiviranoj površini cinka.
NAPOMENA: Reakciju smanjenja Clemmensen otkrio je danskog kemičara Erik Christian Clemmensen (1876-1941) 1913. godine.
④ Kishner Wolff Huang Minglong restauracija
Aldehidi i ketoni mogu reagirati s bezvodnom hidrazinom kako bi formirali hidrazone (c=nnhr), koji se tada mogu razgraditi u dušični plin zagrijavanjem anhidrosnom etanolom i natrijevim etoksidom u visokoj tlačnoj posudi do 180-200. Karbonilne skupine se smanjuju na metilenske skupine u alkalnim uvjetima, a ta se reakcija naziva reakcija redukcije Wolff Kishner.
Huang Minglong (1898-1979), poznati organski kemičar u Kini i akademik člana CAS -a, poboljšao je reakciju. Veći prinos mogao bi se postići zamjenom bezvodnog hidrazina vodenom otopinom hidrazina. To jest, aldehid ili keton, natrijev hidroksid, vodena otopina hidrazina i visoko ključajuće otapalo (dietilen glikol, dietilengly clo, hoch2CH2CH2CH2H2) su zagrijani kako bi nastali hidrazon, a zatim su višak hidrazina i voda ispali. Nakon što je postigao temperaturu dekompozicije hidrazona, reakcija je reflekksirana do završetka reakcije. Ova se reakcija naziva Wolff Kishner Huang Minglong reakcija.
Uzimajući acetaldehid kao primjer, može se svesti na etan kroz reakcije Wolff Kishner i Wolff Kishner Huang, što je pogodno za smanjenje karbonilnih spojeva osjetljivih na kiselinu.
(6) Vodinska veza
Acetaldehid može formirati vodikove veze u vodi, što je još jedan razlog zašto je acetaldehid (niži aldehidi) lako topljiv u vodi.
Popularni tagovi: Rješenje acetaldehida cas 75-07-0, dobavljači, proizvođači, tvornica, veleprodaja, kupovina, cijena, skupno, na prodaju