Классификация, номенклатура и особенности строения альдегидов

Особенности электронного строения альдегидов

Они обусловлены наличием в их молекулах альдегидной группы.

Схема образования ν-связи в карбонильной группе альдегидов

В альдегидной группе между атомами углерода и кислорода имеются две связи, одна из них σ-, другая — π-связь, подобная той, которая образуется между атомами углерода в этенах (рис. 41).

Атом кислорода как более электроотрицательный вызывает смещение электронной плотности к себе, на нём накапливается частичный отрицательный заряд, а на атоме углерода альдегидной группы, от которого оттянуты электроны, образуется частичный положительный заряд. Следовательно, двойная связь в группе полярна и спосоона по месту её разрыва присоединять другие полярные молекулы.

Атом углерода в альдегидной группе находится в состоянии sp²-гибридизации. Три орбитали атома углерода альдегидной группы, например в молекуле уксусного альдегида, затрачиваются на образование σ-связей с атомом углерода радикала и атомом водорода функциональной группы, которые, как и в молекуле этилена, находятся в одной плоскости под углом примерно 120°. Оставшаяся орбиталь негибридизированного р-электрона атома углерода расположена перпендикулярно плоскости σ-связи. Атом кислорода одной p-орбиталью связан с атомом углерода альдегидной группы, а другой p-орбиталью, расположенной перпендикулярно первой, образует с негибридизированной p-орбиталью углерода вторую π-связь.

Альдегидам присуща изомерия. Она обусловлена строением углеводородных радикалов, различным положением заместителей в углеродной цепи и относительно друг друга. Например:

Важнейшими представителями альдегидов являются формальдегид и ацетальдегид.

Формальдегид — альдегид муравьиной кислоты (от лаг. formica — «муравей»). Формальдегид — газ с резким запахом, единственный газообразный представитель альдегидов. Он вызывает раздражение слизистых тканей и оказывает сильное действие на центральную нервную систему.

Формальдегид опасен для здоровья! В воде хорошо растворим. Обычно он используется в виде водного раствора. Водный раствор его называют формалином. В нём обычно содержится около 30% формальдегида.

Формальдегид имеет широкое применение в быту. Водный раствор формальдегида называется формалином. Он используется для дезинфекции помещений, морских судов, складов, хирургических инструментов, для хранения анатомических препаратов. В сельском хозяйстве его применяют для протравливания семян. Формальдегид широко применяется и в кожевенной промышленности как дубильное вещество, делающее кожи более твёрдыми.

Большое количество формальдегида используется в производстве пластмасс — фенолоформалъдегидных, получаемых реакцией поликонденсации, и полиформальдегидных, являющихся продуктом реакции полимеризации. Фенолоформальдегидные пластмассы широко применяют в электротехнике (выключатели, розетки и др.). На основе фенолоформальдегидных смол готовят клеи, лаки, эмали, краски, политуры. Из полиформальдегида изготавливают литые и плёночные изделия.

Ацетальдегид является альдегидом уксусной кислоты (от лат. acetum — «уксус»). Поэтому его ещё называют уксусным альдегидом. Этот альдегид — легкокипящая жидкость с резким запахом зелёной листвы, хорошо растворим в воде.

Очень токсичен! Он гораздо активнее, чем этанол, по отношению к широкому спектру веществ, участвующих в биохимических реакциях, протекающих в организме человека. Ацетальдегид способен соединяться с белками и другими органическими соединениями, подавляет дыхательные процессы в клетках.

Ацетальдегид (уксусный альдегид) используется для производства уксусной кислоты, а также для других органических синтезов.

Ацетальдегид и его производные идут на изготовление некоторых лекарств. В предыдущем параграфе рассматривалась реакция хлорирования уксусного альдегида, конечным продуктом которой является хлораль (трихлоруксусный альдегид). Хлораль (Сl₃С—СОН) входит в состав некоторых анальгетиков (обезболивающих средств). Но в основном его применение связано с получением инсектицидов (средств для борьбы с несекомыми) и хлороформа — анестезирующего вещества.

К карбонильным соединениям относятся также кетоны, содержащие в качестве функциональной группу Общая формула кетонов Важным представителем кетонов является хорошо известный ацетон (диметилкетон, или пропанон). Его формула Строение его молекулы рассмотрите на моделях (рис. 42).

Ацетон — бесцветная жидкость с характерным запахом, незаменимый растворитель лаков, красок, жиров и др.

Основные понятия

Альдегиды • Карбонильная группа • Альдегидная группа • Гомологический ряд предельных альдегидов • Строение молекул альдегидов • Формальдегид • Ацетальдегид

Вопросы и задания

1. Составьте структурные формулы бутаналя и его изомеров.

2. На примере двух гомологов предельных альдегидов покажите, в чём проявляется взаимное влияние атомов в молекуле.

3. Вычислите массовую долю каждого из химических элементов в молекуле пропаналя.

4. Напишите структурные формулы: а) 2,3-диметилбутаналя, б) 2,4-диметилпентаналя. Составьте электронную формулу пропаналя.

5. Как объяснить хорошую растворимость в воде первых гомологов ряда предельных альдегидов? Дайте аргументированный ответ.

<<< К началу параграфа