Soluzzjoni acetaldehyde cas 75-07-0

Soluzzjoni tal-aċetaldehydeJista 'jiġi prodott b'ħafna modi:

(1) Ibridizzazzjoni SP2

L-istrutturi ta 'aldehydes u ketoni fihom it-tnejn fihom bonds doppji tal-ossiġnu tal-karbonju (- c=o, karbonil). L-atomu tal-karbonju jifforma tliet orbitali ibridi SP2 bl-atomu tal-ossiġnu u żewġ atomi oħra, li jiffurmaw tliet bonds sigma li jinsabu fl-istess pjan b'angolu ta 'bond ta' madwar 120 grad. L-orbital p li jifdal tal-karbonil karbonil li ma jipparteċipax fl-ibridizzazzjoni jikkoinċidi b'orbital wieħed ta 'l-atomu ta' l-ossiġnu mill-ġenb biex jifforma bond π, filwaqt li ż-żewġ orbitali P ta 'l-atomu ta' l-ossiġnu għandhom żewġ pari ta 'elettroni ta' par waħedhom.
It-teħid ta 'formaldehyde, li għandu l-aktar struttura sempliċi, bħala eżempju, il-bond doppju tal-ossiġnu tal-karbonju u l-idroġenu tal-karbonju tulijiet ta' bond wieħed huma 120.3 pm u 110 pm, rispettivament.

Minħabba l-ikbar elettronegatività ta 'atomi ta' ossiġnu meta mqabbel ma 'atomi tal-karbonju, is-sħaba tal-elettroni fil-bond doppju tal-ossiġnu tal-karbonju għandha tendenza li tkun preġudikata lejn atomi ta' ossiġnu, li tirriżulta f'densità ta 'sħaba elettronika ogħla madwarhom, filwaqt li d-densità tas-sħab ta' l-elettroni ta 'l-atomi tal-karbonju hija inqas. Għalhekk, gruppi karbonil għandhom polarità, uSoluzzjoni tal-aċetaldehydehija molekula polari, li tispjega wkoll għaliex l-aċetaldejde jinħall faċilment f'solventi polari (solubilità simili).

(2) Atom Alpha Hydrogen

① Dgħajjef aċiduż
L-atomi alfa ta 'l-idroġenu ta' aldehydes u ketoni huma attivi ħafna għal żewġ raġunijiet ewlenin: l-ewwelnett, l-effett ta 'induzzjoni ta' l-elettroni jirtiraw ta 'gruppi ta' karbonil; It-tieni huwa l-effett ta 'iperkonjugazzjoni ta' bonds ta 'idroġenu alfa tal-karbonju fuq gruppi ta' karbonil.

Meta tieħu 2- methylcyclohexanone bħala eżempju, esperimenti ta 'skambju ta' iżotopi wrew li l-atomu alfa idroġenu ħdejn il-grupp karbonil għandu attività għolja u jista 'jiġi sostitwit b'atomi ta' deuterju taħt l-azzjoni ta 'ossidu tas-sodju deuterat (Hydroxide sodju tqil, NAOD) u ilma tqil (D2O).

Għalkemm l-attività alfa H ta 'komposti ta' karbonil differenti tvarja, l-aldehydes għandhom aċidità aktar b'saħħitha meta mqabbla ma 'alkani, alkynes, u ketoni tal-istess serje. Min-naħa l-waħda, it-tfixkil esteriku ta 'gruppi alkil huwa akbar minn dak ta' atomi ta 'idroġenu, u min-naħa l-oħra, l-effett ta' iperkonjugazzjoni bejn gruppi alkil u gruppi ta 'karbonil inaqqas it-tariffa pożittiva ta' karbonji karbonil.

Nota: P tirrappreżenta logaritmu negattiv, u l-iżgħar il-PKA, iktar tkun b'saħħitha l-aċidità.

② Tautomeriżmu
Ġeneralment, ħafna aldehydes u ketoni għandhom tautomers. Meta tieħu l-aċetaldehyde bħala eżempju, hemm tautomers bejn il-forom tal-ketone u l-enol. Minħabba l-instabilità tal-istruttura tal-forma ENOL, l-istruttura tal-forma ketone tal-aċetaldehyde tirrappreżenta kważi 1 0 0%, b'kostanti ta 'ekwilibriju ta' madwar 6.0 × × × {10-5.

Nota: Ir-raġuni għall-instabilità tal-istruttura ENOL hija li l-preżenza ta 'bonds doppji tal-karbonju tal-karbonju żżid id-densità tas-sħaba tal-elettroni π ta' l-atomu tal-karbonju. Madankollu, minħabba l-elettronegatività qawwija ta 'l-ossiġenu, is-sħaba tal-elettroni għandha tendenza li tersaq lejn l-atomu ta' l-ossiġnu. Dan ir-riżultat kontradittorju jwassal għall-instabilità tal-istruttura ENOL.
③ Kondensazzjoni ta 'Aldol
Taħt l-azzjoni ta 'soluzzjoni alkalina dilwita, molekuli ta' l-aċetaldehyde jistgħu jgħaddu minn reazzjoni ta 'kondensazzjoni ta' Aldol f'temperatura baxxa, fejn - l-atomi ta 'l-idroġenu jattakkaw atomi ta' ossiġnu karbonil, u gruppi funzjonali oħra jikkombinaw ma 'atomi karbonil tal-karbonju biex jiffurmaw - idroxybutyraldehyde, li jirdoppja n-numru ta' atomi tal-karbonju.

(3) Żieda nukleofilika

It-tariffa pożittiva ta 'l-atomu tal-karbonju fl-istruttura tal-karbonil hija faċilment attakkata minn nukleofili, u tista' tgħaddi minn reazzjonijiet ta 'żieda ta' qsim ta 'π-bond f'ambjenti aċidużi u alkalini.

① Aċidu idroċjaniku
L-aċidu idroċjaniku huwa nukleofili tipiku li jirreaġixxi miegħuSoluzzjoni tal-aċetaldehydeBiex tipproduċi 2- hydroxyPropionitrile (- hydroxynitrile). Ir-rata ta 'reazzjoni se tkun aċċellerata ħafna taħt kondizzjonijiet alkalini minħabba li HCN, bħala aċidu dgħajjef, huwa suxxettibbli li jiġġenera joni negattivi ta' ċjanur (CN -) taħt kondizzjonijiet alkalini, u b'hekk jiżdied il-konċentrazzjoni ta 'reattivi; Għall-kuntrarju, jekk jitwettqu taħt kondizzjonijiet aċidużi, joni ta 'idroġenu jgħaddu minn protonazzjoni ma' gruppi ta 'karbonil, li jsaħħu l-elettrofiliċità ta' karbonju karbonil, li ma jwassalx għall-progress tar-reazzjoni u jrażżan ir-rata ta 'reazzjoni.

HCN + NaOH → NaCn + H2O
Ch3cho + hcn → ch 3- ch (oh) -cn

Barra minn hekk, 2- hydroxypropionitrile jista 'jiġi idrolizzat taħt kondizzjonijiet aċidużi biex jipproduċi aċidu hydroxypropionic {}} hydroxypropionic (komunement magħruf bħala "aċidu lattiku"). Għalhekk, ir-reazzjoni ta 'żieda nukleofilika ta' cyanide ta 'l-idroġenu tista' tintuża biex tissintetizza l-aċidi hydroxy b'atom tal-karbonju addizzjonali.
Ch 3- ch (oh) -cn + 2 h2o + h + → ch 3- ch (oh) -cooh + nh 4+

② Bisulfite tas-sodju
L-aċetaldejde u s-soluzzjoni ta 'bisulfite tas-sodju saturat żejjed jistgħu jgħaddu minn reazzjoni nukleofilika biex jiffurmaw adducts bisulfite tas-sodju mingħajr il-bżonn ta' katalist.
CH3CHO + NAHSO3 → CH 3- CH (OH) -SO3NA

L-adduct tal-bisulfit tas-sodju (sodju alfa hydroxysulfonate) jinħall faċilment fl-ilma iżda diffiċli biex jinħall f'solventi organiċi, u għalhekk jinfirex mill-fażi organika għall-fażi milwiema biex jifforma kristalli. Għalhekk, din ir-reazzjoni tista 'tintuża biex tissepara aldeidi minn komposti organiċi li ma jinħallux fl-ilma.
Nota: Is-sodju alfa hydroxysulfonate jirreaġixxi ma 'cyanide tas-sodju, u l-grupp ta' aċidu sulfoniku jista 'jiġi sostitwit minn grupp ta' ċjanur biex jifforma alfa hydroxynitrile (alkoħol nitrile), u b'hekk jiġi evitat il-produzzjoni ta 'cyanide idroġenu tossiku u volatili ħafna.
Ch 3- ch (oh) -so3na + nacn → ch 3- ch (oh) -cn + na2so3

③ Reaġent tal-format
L-aċetaldehyde jista 'jirreaġixxi mar-reaġent ta' Grignard (magħruf komunement bħala "reaġent ta 'Grignard", imqassar bħala "rmgx") fil-preżenza ta' etere anidru, l-ewwel li jiġġenera komposti sostitwiti tal-manjeżju (prodotti intermedji), u mbagħad idrolizing taħt kundizzjonijiet aċidużi biex jiġġeneraw alkoħol direttament. Din ir-reazzjoni hija wkoll waħda mill-modi kif jiġu sintetizzati l-alkoħol permezz ta 'reazzjonijiet ta' żieda nukleofiliċi, simili għal reaġenti organiċi tal-litju.

It-teħid tar-reazzjoni ta 'cyclohexane bħala reaġent ibbażat fuq l-idrokarburi bl-aċetaldehyde bħala eżempju.
CH3CHO + C6H 11- mgx → H11C 6- ch (OH) -CH3

Nota: Ir-reaġent tal-format ġie sintetizzat mix-xjentist Franċiż Francois Auguste Victor Grignard (1871-1935) fl-1901. Huwa reaġent organiku tal-manjeżju ffurmat billi rreaġixxa l-aloġenu organiku (klorin, bromina, jodju) komposti (alkani halogenat, alkani attivi, alkani attivi aromatiċi etere.

④ Alkoħol
L-alkoħol għandhom ukoll affinità, u taħt il-katalisi ta 'aċidi bħal p-toluenesulfonic acid u idroġenu klorur, jistgħu jgħaddu minn reazzjonijiet ta' żieda nukleofiliċi b'aċetaldejde biex jiffurmaw hemiacetals instabbli, li jistgħu mbagħad jitneħħew minn molekula waħda ta 'ilma għal forma ta' aċetali.

Il-mekkaniżmu ta 'reazzjoni speċifiku huwa kif ġej: l-ewwelnett, il-karbonil u l-jonji tal-idroġenu jgħaddu minn protonazzjoni biex jiffurmaw joni ta' oxonium, li żżid l-elettrofiliċità tal-atomu tal-karbonju karbonil; It-tieni, waqt reazzjonijiet ta 'żieda bl-alkoħol, il-protoni jintilfu, li jirriżultaw fil-formazzjoni ta' hemiacetals instabbli; Sussegwentement, tgħaqqad ma 'H + biex tifforma joni ta' oxonium għad-deidrazzjoni; Fl-aħħarnett, jirreaġixxi bl-alkoħol biex jifforma aldehyde aktar stabbli, u r-riżultat ġenerali huwa li molekula waħda ta 'aldehyde ketone tista' tirreaġixxi b'żewġ molekuli ta 'alkoħol biex tifforma molekula waħda ta' aldehyde.

Meta tieħu l-metanol bħala eżempju, tista 'tirreaġixxi ma' aċetaldehyde biex tipproduċi dimethoxyethane (aldehyde).
CH3CHO + 2 CH3OH → (H3CO) 2- CH-CH 3 + H2O

⑤ ilma
F'ambjenti aċidużi, l-ilma jista 'jgħaddi minn reazzjonijiet ta' żieda nukleofiliċi b'aċetaldejde biex jipproduċi dihydroxyethane (diol).

CH3CHO + H2O → (HO) 2- CH-CH3
Nota: L-istruttura molekulari ta 'żewġ gruppi hydroxyl konnessi mill-istess atomu tal-karbonju hija nieqsa mill-istabbiltà termodinamika u għandha tendenza li terġa' lura għal aldehydes u ketoni wara d-deidrazzjoni, li tindika li r-reazzjoni ta 'żieda bejn l-ilma u l-karbonil hija reazzjoni riversibbli ma' ekwilibriju preġudikat lejn in-naħa ta 'l-ekwili.

⑥ Ammonja u d-derivattivi tagħha
L-aldehydes u l-ketoni kollha jistgħu jgħaddu minn reazzjonijiet ta 'żieda nukleofiliċi bl-ammonja u d-derivattivi tagħha (bħal hydroxylamine, hydrazine, phenylhydrazine, semicarbazide, eċċ.), Li jipproduċu prodotti stabbli bħal oxime, hydrazone, phenylhydrazone, u urea. Madankollu, il-prodotti miksuba mir-reazzjoni bl-ammonja huma instabbli.

Meta tieħu 2, 4- dinitrophenylhydrazine bħala eżempju, l-ekwazzjoni kimika għar-reazzjoni bl-aċetaldehyde u d-deidrazzjoni biex tiġġenera 2, {4- dinitrophenylhydrazone hija murija fil-figura.

Nota: Oxime, Hydrazone, u Urea huma ġeneralment kristalli stabbli b'punt fiss ta 'tidwib. L-idroliżi f'ambjenti aċidużi tista 'tirrestawra l-istruttura tal-karbonil. Għalhekk, dawn ir-reazzjonijiet nukleofiliċi jistgħu jintużaw biex jidentifikaw u jippurifikaw aldehydes u ketoni.
Prodotti ta 'ċerti derivattivi ta' l-amina li jirreaġixxu ma 'gruppi ta' karbonil

(4) Reazzjoni ta 'ossidazzjoni

① Reazzjoni tal-kulur
Il-grupp aldehyde ta 'Soluzzjoni tal-aċetaldehydeIl-molekuli jistgħu jiġu ossidizzati għal - COO - permezz ta 'reaġent ta' Fehling u Tollens, li jipproduċu preċipitat aħmar tal-briks (Cu2O) u mera tal-fidda (Elemental AG), rispettivament. Il-prinċipju ta 'identifikazzjoni ta' aldose (tnaqqis taz-zokkor) jinsab f'dan, u r-reazzjoni li sseħħ bir-reaġent tat-tollens (li teħtieġ tisħin) hija magħrufa wkoll bħala r- "reazzjoni tal-mera tal-fidda" [3].
CH3CHO + 2 ag (NH3) 2OH → 2AG ↓ + 3 NH3 ↑ + 2 H2O + CH3COONH4
CH3CHO + 2 cu (OH) 2 → CU2O ↓ + 2} H2O + CH3COOH
Nota: Ir-reaġent ta 'Fehling u r-reaġent ta' Tollens huma t-tnejn reaġenti li jistgħu jidentifikaw sustanzi li jnaqqsu. L-ewwel hija ġeneralment magħmula minn soluzzjoni ta 'idrossidu tas-sodju (NaOH) u s-sulfat tar-ram (CUSO4), ivvintata mill-ispiżjar Ġermaniż Herman von Fehling ({1812-1885) fl-1849; Din tal-aħħar tista 'tiġi ppreparata biss in situ, u l-komponent ewlieni tiegħu huwa soluzzjoni ta' ammonja ta 'nitrat tal-fidda, jiġifieri Ag (NH3) OH, magħrufa wkoll bħala "Soluzzjoni tal-Ammonja tal-Fidda", ivvintata mill-ispiżjar Ġermaniż Bernhard Tollens (1841-1918) fis-seklu 19.

② Aġent ossidanti qawwi
Minħabba t-tnaqqis tal-gruppi ta 'aldehyde, dawn jistgħu jiġu ossidizzati għall-aċidu aċetiku permezz ta' permanganat tal-potassju ossidanti qawwi inorganiku. Taħt kondizzjonijiet aċidużi, il-permanganat tal-potassju jitnaqqas għal joni divalenti tal-manganiż, li jirriżulta fil-fading tas-soluzzjoni vjola fil-fond; Taħt kondizzjonijiet alkalini, huwa mnaqqas għal dijossidu tal-manganiż valent IV, u l-fenomenu huwa li s-soluzzjoni vjola fil-fond tgħib, li tipproduċi preċipitat iswed kannella. L-ekwazzjoni tal-joni hija kif ġej.
5CH3CHO + 2 mno 4- + 6 h + → 2mn 2+ + 5 ch3CoOH +3} h2o
3Ch3CHO + 2 mno 4- + H2O → 2MNO2 ↓ + 3 CH3COOH {+ 2 OH-
Nota: Il-permanganat tal-potassju għandu proprjetajiet ossidanti aktar b'saħħithom f'ambjenti aċidużi u huwa mnaqqas għal komposti ta 'valenza aktar baxxi. Ossidanti qawwija simili jinkludu dichromate tal-potassju (K2CR2O7), aċidu kromiku (H2CRO4), perossidu tal-idroġenu (H2O2), eċċ.

③ ossidazzjoni katalitika
Taħt il-katalisi u l-kundizzjonijiet tat-tisħin tal-metall tar-ram, l-aċetaldejde jista 'jiġi ossidizzat bl-ossiġenu għall-aċidu aċetiku. L-ewwelnett, ir-ram jirreaġixxi bl-ossiġnu taħt kondizzjonijiet ta 'tisħin biex jifforma ossidu tar-ram, li mbagħad jaġixxi bħala ossidant u jirreaġixxi ma' l-aċetaldehyde biex inaqqas lilu nnifsu għal ram elementali (katalist) [2] [{{20-28].
2CU + O2 → 2CUO
CH3CHO + CUO → CU + CH3COOH
2CH3CHO + O2 → 2CH3COOH

④ ossiġnu (kombustjoni)
L-aċetaldejde, bħala kompost organiku, jista 'jinħaraq f'ossiġnu biex jipproduċi dijossidu tal-karbonju u ilma (kompletament ossidizzat).
2CH3CHO + 5 O2 → 4CO 2 + 4 H2O

(5) Reazzjoni ta 'tnaqqis

L-aċetaldehyde fih bonds doppji tal-ossiġnu tal-karbonju mhux saturat (- c=o), li jistgħu jitnaqqsu għal hydroxymethyl (- CH2OH) billi jitnaqqsu l-aġenti.
① Idroġenazzjoni katalitika
L-aċetaldejde jista 'jitnaqqas għal etanol permezz ta' gass ta 'l-idroġenu taħt l-azzjoni ta' katalizzaturi tal-metall bħal nikil u palladju.
CH3CHO + H2 → CH3CH2OH

② Hydride tal-metall
L-aċetaldehyde jista 'jitnaqqas għal etanol permezz ta' idridi tal-metall (aġenti li jnaqqsu qawwi) bħal hydride tal-aluminju tal-litju, borohydride tas-sodju, eċċ. Taħt kundizzjonijiet ta 'etere anidru.
CH3CHO + Lialh 4 +2 H2O → CH3CH2OH + Lialo 2 + 3 H2 ↑
CH3CHO + NABH 4 + 3 H2O → CH3CH2OH + NABO 3 + 4 H2 ↑

③ Restawr ta 'Clemmensen
Taħt l-azzjoni ta 'HCl u l-merkurju taż-żingu (Zn Hg), il-grupp aldehyde ta' aċetaldejde jista 'jitnaqqas għal metil, jiġifieri, l-aċetaldejde huwa mnaqqas għal etan taħt kondizzjonijiet aċidużi qawwija. Din ir-reazzjoni hija adattata għat-tnaqqis tal-komposti tal-karbonil li huma sensittivi għall-alkali.

HG ma jipparteċipax fir-reazzjoni ta 'tnaqqis ta' Clemmensen, iżda jaġixxi bħala katalist. Wara li tifforma liga tal-Amalgama tal-Merkurju (Zn HG) biż-żingu, l-attività taż-żingu tiżdied minħabba l-formazzjoni ta 'koppja elettrika fil-liga, u b'hekk tippromwovi r-reazzjoni.
Amalgama taż-żingu tista 'tiġi ppreparata billi tirreaġixxi t-trab taż-żingu / partiċelli taż-żingu bil-melħ tal-merkurju (HGCL2) f'soluzzjoni ta' aċidu idrokloriku dilwit. Iż-żingu elementali jista 'jnaqqas il-joni tal-merkurju divalenti għal merkurju elementari, u mbagħad merkurju jifforma amalgama tal-merkurju fuq il-wiċċ taż-żingu, u r-reazzjoni ta' tnaqqis isseħħ fuq il-wiċċ attivat taż-żingu.
Nota: Ir-reazzjoni ta 'tnaqqis ta' Clemmensen ġiet skoperta mill-ispiżjar Daniż Erik Christian Clemmensen ({1876-1941) fl-1913.

④ Kishner Wolff Huang Minglong Restawr
Aldehydes u ketones jistgħu jirreaġixxu b'hydrazine anidru biex jiffurmaw hydrazones (C=nnHr), li mbagħad jistgħu jiġu dekomposti fil-gass tan-nitroġenu billi jsaħħnu bl-etanol anidru u l-ethoxide tas-sodju f'bastiment ta 'pressjoni għolja sa 180-200 grad għal 180-200 grad għal 180-200 grad għal 180-200 grad għal 180-200 grad għal 180-200 grad għal 180-200. Gruppi ta 'karbonil huma mnaqqsa għal gruppi tal-metilen taħt kondizzjonijiet alkalini, u din ir-reazzjoni tissejjaħ ir-reazzjoni ta' tnaqqis ta 'Wolff Kishner.

Huang MingLong ({1898-1979), kimiku organiku famuż fiċ-Ċina u akkademiku tal-membru tas-CAS, tejjeb ir-reazzjoni. Rendiment ogħla jista 'jinkiseb billi tissostitwixxi hydrazine anidruża b'soluzzjoni milwiema ta' hydrazine. Jiġifieri, aldehyde jew ketone, idrossidu tas-sodju, soluzzjoni milwiema ta 'hydrazine, u solvent ta' togħlija għolja (diethylene glycol, diethylenegly clo, hoch2ch2och2ch2OH) ġew imsaħħna CO biex jiffurmaw hydrazone, u mbagħad idrazine u ilma żejjed ġew evaporati. Wara li laħaq it-temperatura ta 'dekompożizzjoni ta' hydrazone, ir-reazzjoni ġiet riflessa għat-tlestija tar-reazzjoni. Din ir-reazzjoni tissejjaħ reazzjoni ta 'Wolff Kishner Huang Minglong.
Meta tieħu l-aċetaldehyde bħala eżempju, jista 'jitnaqqas għal etan permezz tal-Wolff Kishner u r-reazzjonijiet ta' Wolff Kishner Huang Minglong, li huwa adattat għat-tnaqqis ta 'komposti ta' karbonil sensittivi għall-aċidu.

(6) Bond ta 'l-idroġenu

L-aċetaldehyde jista 'jifforma bonds ta' l-idroġenu fl-ilma, li hija raġuni oħra għaliex l-aċetaldejde (aldehydes aktar baxxi) jinħall faċilment fl-ilma.