§ 23. Химические свойства и получение альдегидов

От чего зависят химические свойства веществ?
В каких условиях проявляются химические свойства веществ?
Какие химические свойства можно предположить у альдегидов?

Химические свойства альдегидов обусловлены их строением, и прежде всего их наиболее реакционноспособными химическими связями. Таковыми являются химические связи атомов функциональной группы.

Проблема. Опираясь на свои знания о строении альдегидов, предскажите возможные для них типы химических реакций.

Альдегиды вступают в реакции разного типа. Но прежде всего это реакции, обусловленные наличием альдегидной группы. Химические свойства альдегиды могут проявлять и за счёт углеводородного радикала, который испытывает определённое влияние функциональной группы. Химические свойства проявляются в химических реакциях.

Рассмотрим наиболее типичные реакции альдегидов.

1. Реакции окисления

Для альдегидов характерны реакции окисления по месту связи С—Н альдегидной группы, причём альдегиды окисляются легче, чем спирты. Схема реакции окисления:

альдегиды карооновые кислоты углекислый газ.

В качестве окислителей можно использовать К₂Сr₂О₇, КМnO₄. Окислять альдегиды могут даже слабые окислители — оксиды и гидроксиды тяжёлых металлов (меди, серебра и др.).

Лабораторные опыты

Оборудование: две чистые пробирки, держатель для пробирок, спиртовка, спички, 3-5 %-й раствор формальдегида, аммиачный раствор оксида серебра (I), 5 %-й раствор сульфата меди(II), 5 %-й раствор гидроксида натрия.

Опыт 1. Окисление формальдегида аммиачным раствором оксида серебра¹. В чистую пробирку внесите 5 капель раствора формальдегида. Прибавьте к ним 5 капель аммиачного раствора оксида серебра и слегка нагрейте на спиртовке (соблюдая правила нагревания жидкостей). Что наблюдаете? При появлении признаков реакции нагревание прекратите. Содержимое пробирки слейте в специальную ёмкость, пробирки с «зеркалом» положите в специальном месте, указанном учителем (остатки серебра пойдут на переработку). Реакция «серебряного зеркала» является качественной реакцией на альдегиды.

¹ Аммиачный раствор оксида серебра представляет собой комплексное соединение серебра.

Запишем у равнение реакции:

при дальнейшем течении реакции:

В этой реакции формальдегид окисляется в угольную кислоту, а оксид серебра (I) восстанавливается до чистого металла — серебра. Реакция «серебряного зеркала» требует соблюдения особых условий: очень чистые пробирки и выдержанная концентрация необходимых растворов. Только в этом случае на стенках пробирки образуется зеркальный налёт.

Опыт 2. Реакция ацетальдегида с гидроксидом меди (II). В чистую пробирку прилейте к сульфату меди (II) около 1 мл раствора гидроксида натрия (щёлочь должна быть в избытке). Наблюдайте, что образовалось и какого цвета. Образовался нерастворимый осадок гидроксида меди (II) голубого цвета. К нему прибавьте 0,5 мл раствора ацетальдегида, пробирку взбалтывайте до образования светло-синего раствора. Смесь слабо нагрейте. Как изменяется окраска раствора? Вначале можно заметить образование жёлтого осадка гидроксида меди(I) СuОН, который затем окисляется и превращается в красный осадок. Это Сu₂O.

Эта реакция используется в медицинских биохимических лабораториях для обнаружения альдегидов при анализах на сахар в крови и моче.

2. Реакции присоединения

Какие реакции называются реакциями присоединения? Приведите пример такой реакции.

А. Реакция гидрирования

Присоединение водорода происходит за счёт разрыва π-связи между атомом кислорода и атомом углерода. Эта реакция восстановления идёт в присутствии катализатора; в результате её альдегид превращается в спирт:

Б. Реакция полимеризации

Альдегиды вступают в реакцию полимеризации за счёт двойной связи в группе При длительном хранении формалина заметно образование белого осадка полимера формальдегида — параформа:

nН₂С=О → (—H₂C—O—)_n,

где n — степень полимеризации. У параформа она небольшая: n = 8-10.

В присутствии катализатора муравьиный альдегид может образовывать полимер со степенью полимеризации до 1000, продуктом этой реакции является полиформальдегид.

3. Реакции поликонденсации

К какому типу реакций относится реакция поликонденсации? Приведите пример.

Некоторые альдегиды, например формальдегид, могут вступать за счёт активной связи С=O в карбонильной группе в реакцию поликонденсации с фенолом или мочевиной (карбамидом), при этом образуются высокомолекулярные соединения — фенолоформальдегидные смолы. Побочным продуктом реакции является вода. Строение фенолоформальдегидной смолы отражено § 40 на с. 259.

Химические реакции, в ходе которых из низкомолекулярных веществ образуются высокомолекулярные (полимеры) и как побочный продукт — новые низкомолекулярные вещества (вода), называются реакциями поликонденсации.

Качественные реакции на альдегиды — реакция с аммиачным раствором оксидом серебра(I) («серебряного зеркала»), а также реакция взаимодействия с фуксинсернистой кислотой, которая более проста в исполнении, чем первая.

Лабораторный опыт. Качественная реакция на альдегиды

Оборудование: пробирка, раствор фуксинсернистой кислоты (реактив Шиффа), раствор формальдегида.

Налейте в пробирку 1 мл бесцветного раствора фуксинсернистой кислоты и прибавьте 3 капли раствора формальдегида. Что наблюдаете? Постепенно жидкость приобретает розовый цвет. Это качественная реакция на альдегиды, с помощью которой они легко распознаются среди других веществ.

Окончание параграфа >>>