Ацетальдегид

Ацетальдегид
Ацетальдегид
Ацетальдегид: химическая формула
Ацетальдегид: вид молекулы
Ацетальдегид: структура
Общие
Систематическое наименование этаналь
Традиционные названия ацетальдегид, метилформальдегид
Химическая формула СH3СHO
Эмпирическая формула С2H4O
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) жидкость
Молярная масса 44.05 г/моль
Плотность 0.788 г/см³
Динамическая вязкость (ст. усл.) ~0.215 при 20 °C Па·с
(при 20 °C)
Термические свойства
Температура плавления −123.5 °C
Температура кипения 20.2 °C
Температура воспламенения 234,15 K (−39 °C) °C
Температура самовоспламенения 458,15 K (185 °C) °C
Химические свойства
Растворимость в воде смешивается
Структура
Дипольный момент 2.7 Д
Классификация
Рег. номер CAS 75-07-0
SMILES O=CC
Регистрационный номер EC 200-836-8
RTECS AB1925000

Ацетальдеги́д (у́ксусный альдегид, этана́ль, метилформальдегид) — органическое соединение класса альдегидов с химической формулой CH3-CHO. Это один из наиболее важных альдегидов, широко встречающийся в природе и производящийся в больших количествах индустриально. Ацетальдегид встречается в кофе, в спелых фруктах, хлебе, и синтезируется растениями как результат их метаболизма. Также производится окислением этанола.

Содержание

Физические свойства

Вещество представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом, хорошо растворяется в воде, спирте, эфире. Из-за очень низкой температуры кипения (20,2 °C) хранят и перевозят ацетальдегид в виде тримера — паральдегида, из которого он может быть получен нагреванием с минеральными кислотами (обычно серной).

Получение

В 2003 глобальное производство было около миллиона тонн в год. Основной способ получения — окисление этилена (процесс Вакера[1]):

\mathsf{2CH_2\text{=}CH_2 + O_2 \rightarrow 2CH_3CHO}

В качестве окислителя В процессе Вакера используется хлорид палладия, регенерирущийся окислением хлоридом меди в присутствии кислорода воздуха:

\mathsf{CH_2\text{=}CH_2 + PdCl_2 + H_2O \rightarrow CH_3CHO + Pd + 2HCl}
\mathsf{Pd + 2CuCl_2 \rightarrow PdCl_2 + 2CuCl}
\mathsf{4CuCl + 4HCl + O_2 \rightarrow 4CuCl_2 + 2H_2O}

Также получают уксусный альдегид гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова), с образованием енола, который изомеризуется в альдегид:

\mathsf{C_2H_2 + H_2O \rightarrow CH_3CHO}

Этот метод раньше доминировал до появления процесса Вакера[1] окислением или дегидрированием этилового спирта, на медном или серебряном катализаторе.

\mathsf{C_2H_5OH \xrightarrow[]{Ag, ^oC} CH_3CHO + H_2}
\mathsf{2C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow[]{Ag, ^oC} 2CH_3CHO + 2H_2O}

Реакционная способность

Стилевые проблемы
 Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка.
Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии.

По своим химическим свойствам уксусный альдегид является типичным алифатическим альдегидом и для него характерны реакции этого класса соединений. Его реакционная способность определяется двумя факторами — активностью карбонила альдегидной группы и подвижностью атомов водорода метильной группы вследствие индуктивного эффекта карбонила. Подобно другим карбонильным соединениям с атомами водорода у α-углеродного атома, ацетальдегид таутомеризуется, образуя енол — виниловый спирт, равновесие почти полностью смещено в сторону альдегидной формы (константа равновесия — только 6·10−5 при комнатной температуре[2]):

Ethanal Ethenol Tautomerie.svg

Реакция конденсации

Из-за маленьких размеров и доступности в виде безводного мономера (в отличие от формальдегида) является широко распространённым электрофилом в органическом синтезе.[3] Что касается реакций конденсации, альдегид прохирален. Используется, в основном, как источник синтона «CH3C+H(OH)» в альдольной и соответствующих реакциях конденсации. Реактив Гриньяра и литий-органические соединения реагируют с MeCHO, образуя производные гидроксэтила. В одной из очень интересных реакций конденсации, три эквивалента формальдегида присоединяются, а один восстанавливает образующийся альдегид, образуя из MeCHO пентаэритрит (C(CH2OH)4.)

В реакции Штрекера[4] ацетальдегид конденсируется с цианидом и аммиаком, образуя после гидролиза аминокислоту — аланин[5]. Ацетальдегид способен конденсироваться с аминами образуя имины, так как конденсация циклогексиламина даёт N-этилиденциклогексиламин. Эти имины могут быть использованы для прямой последующей реакции, таких, как альдольная конденсация.[6] Ацетальдегид также — важный строительный блок для синтезов гетероциклических соединений. Выдающийся пример — конверсия под действием аммиака до 5-этил-2-метилпиридина («альдегид-коллидин»)[7]

Реакция альдольной конденсации обусловлена подвижностью водорода в альфа-положении в радикале и осуществляется в присутствии разбавленных щелочей. Ее можно рассматривать как реакцию нуклеофильного присоединения одной молекулы альдегида к другой: CH3-CH2-CH=O + CH3-CH2-CH=O → CH3-CH2-CH(OH)-CH(CH3)-CH=O +(OH)- Продукт- 2-метил-3-гидроксипентаналь.

Производные ацеталя

Три молекулы ацетальдегида конденсируются, образуя «паральделгид» — циклический тример, содержащий одиночные С-О связи. Конденсация четырёх молекул даёт циклическое соединение, называемое метальдегид.

Ацетальдегид образует стабильные ацетали при реакции с этанолом в условиях дегидратации. Продукт CH3CH(OCH2CH3)2 называется «ацеталь»[8], хотя термин используется для описания более широкой группы соединений с общей формулой RCH(OR')2.

Применение

Применяют уксусный альдегид для получения уксусной кислоты, бутадиена, некоторых органических веществ, альдегидных полимеров.

Традиционно ацетальдегид, в основном, использовался в качестве прекурсора к уксусной кислоте. Такое применение было отвергнуто ввиду того, что уксусная кислота более эффективно производится из метанола с помощью процессов Монсанто[9] и Катива[10]. В терминах реакции конденсации, ацетальдегид — важный прекурсор к пиридиновым производным, пентаэритролу и кротоналдегиду. Мочевина и ацетальдегид конденсируются, образуя смолы. Уксусный ангидрид реагирует с ацетальдегидом, давая этилидендиацетат, из которого получают винилацетат — мономер поливинилацетат.

Биохимия

В печени энзим алкогольдегидрогеназа окисляет этанол в ацетальдегид, который затем далее окисляется в безопасную уксусную кислоту посредством ацетальдегиддегидрогеназы. Эти две реакции окисления связаны с восстановлением NAD+ в NADH[11]. В мозгу алкогольдегидрогеназа не играет особой роли в окислении этанола в ацетальдегид, это делает энзим каталаза. Конечные шаги алкогольной ферментации в бактериях, растениях и дрожжах включают конверсию пирувата в ацетальдегид под действием пируват декарбоксилаза, после чего — конверсию ацетальдегида в этанол. Последняя реакция снова катализируется алкогольдегидрогеназой, но уже в обратном направлении.

Табачная зависимость

Ацетальдегид — значительная часть дыма табака. Была продемонстрирована синергическая связь с никотином, увеличивающая появление зависимости, особенно у молодёжи.[12][13]

Альцгеймерова болезнь

Люди, у которых отсутствует генетический фактор конверсии ацетальдегида в уксусную кислоту, могут иметь большой риск предрасположенности к болезни Альцгеймера. «Эти результаты указывают что отсутствие ALDH2 — это фактор риска для поздно возникающей болезни Альцгеймера.»[14]

Проблема алкоголя

Ацетальдегид, полученный из поглощённого этанола, связывает ферменты, образуя аддукты, связанные с заболеваниями органов.[15] Лекарство дисульфирам (Antabuse) предотвращает окисление ацетальдегида до уксусной кислоты. Это даёт неприятные ощущения при принятии алкоголя. Antabuse используется в случае, когда алкоголик сам хочет излечиться.

Канцероген

Ацетальдегид предположительно является канцерогеном для человека.[16] «Существует достаточно доказательств канцерогенности ацетальдегида (основного метаболита этанола) в экспериментах на животных», кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК[17] и вызывает несоразмерное с общей массой тела развитие мускулов, связанное с нарушением белкового равновесия организма.[18] В результате исследования 818 алкоголиков ученые пришли к выводу, что у тех пациентов, которые подвергались действию ацетальдегида в большей степени, присутствует дефект в гене фермента алкогольдегидрогеназы. Поэтому такие пациенты подвержены большему риску развития рака верхней части ЖКТ и печени.[19]

Безопасность

Ацетальдегид токсичен при действии на кожу, ирритант и, возможно, канцероген. Он также является загрязнителем воздуха при горении, курении, в автомобильных выхлопах. Он также образуется при термической обработке полимеров и пластиков.[20]

Врожденная непереносимость алкоголя

Одним из механизмов врожденной непереносимости алкоголя является накопление ацетальдегида.

Примечания

  1. ↑ 1 2 en:Wacker process
  2. ↑ March, J. «Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structures» J. Wiley, New York: 1992. ISBN 0-471-58148-8.
  3. ↑ Sowin, T. J.; Melcher, L. M. «Acetaldehyde» in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI:10.1002/047084289
  4. ↑ en:Strecker amino acid synthesis
  5. ↑ Kendall, E. C. McKenzie, B. F. (1941), «dl-Alanine», Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 21
  6. ↑ Wittig, G.; Hesse, A. (1988), «Directed Aldol Condensations: β-Phenylcinnamaldehyde», Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 901
  7. ↑ Frank, R. L.; Pilgrim, F. J.; Riener, E. F. (1963), «5-Ethyl-2-Methylpyridine», Org. Synth.; Coll. Vol. 4: 451
  8. ↑ Adkins, H.; Nissen, B. H. (1941), «Acetal», Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 1
  9. ↑ en:Monsanto process
  10. ↑ en:Cativa process
  11. ↑ NAD+ to NADH Hipolito, L.; Sanchez, M. J.; Polache, A.; Granero, L. Brain metabolism of ethanol and alcoholism: An update. Curr. Drug Metab. 2007, 8, 716—727
  12. ↑ Study Points to Acetaldehyde-Nicotine Combination in Adolescent Addiction
  13. ↑ Nicotine’s addictive hold increases when combined with other tobacco smoke chemicals, UCI study finds
  14. ↑ «Mitochondrial ALDH2 Deficiency as an Oxidative Stress». Annals of the New York Academy of Sciences 1011: 36-44. April 2004. doi:10.1196/annals.1293.004. PMID 15126281. Retrieved 2009-08-13.
  15. ↑ Nakamura, K.; Iwahashi, K.; Furukawa, A.; Ameno, K.; Kinoshita, H.; Ijiri, I.; Sekine, Y.; Suzuki, K.; Iwata, Y.; Minabe, Y.; Mori, N. Acetaldehyde adducts in the brain of alcoholics. Arch. Toxicol. 2003, 77, 591.
  16. ↑ Chemical Summary For Acetaldehyde, US Environmental Protection Agency
  17. ↑ DNA and chromosome damage induced by acetaldehyde in human lymphocytes in vitro
  18. ↑ ^ Nicholas S. Aberle, II, Larry Burd, Bonnie H. Zhao and Jun Ren (2004). «Acetaldehyde-induced cardiac contractile dysfunction may be alleviated by vitamin В1 but not by vitamins B6 or B12». Alcohol & Alcoholism 39 (5): 450—454. doi:10.1093/alcalc/agh085.
  19. ↑ Nils Homann, Felix Stickel, Inke R. König, Arne Jacobs, Klaus Junghanns, Monika Benesova, Detlef Schuppan, Susanne Himsel, Ina Zuber-Jerger, Claus Hellerbrand, Dieter Ludwig, Wolfgang H. Caselmann, Helmut K. Seitz Alcohol dehydrogenase 1C*1 allele is a genetic marker for alcohol-associated cancer in heavy drinkers International Journal of Cancer Volume 118, Issue 8, Pages 1998—2002
  20. ↑ Smoking. (2006). Encyclopædia Britannica. Accessed 27 Oct 2006.
 Просмотр этого шаблона Альдегиды
Предельные Формальдегид  · Ацетальдегид  · Хлораль  · Пропаналь  · Бутаналь  · Нонаналь  · Деканаль  · Додеканаль  · Глиоксаль  · Малондиальдегид
Непредельные Акролеин  · Кротоновый альдегид  · Мирценаль  · Цитраль  · Цитронеллаль
Ароматические Бензальдегид  · Салициловый альдегид  · Коричный альдегид  · Анисовый альдегид  · Ванилин  · Этилванилин  · Гелиотропин
Гетероциклические Фурфурол  · Пиридоксаль


Бензол

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать реферат
Синонимы:
,


Полезное


Смотреть что такое "Ацетальдегид" в других словарях:

  • ацетальдегид — ацетальдегид …   Орфографический словарь-справочник

  • АЦЕТАЛЬДЕГИД — (уксусный альдегид) СН3СНО, бесцветная жидкость с резким запахом, tкип = 20,2 .С. Сырье в производстве уксусной кислоты, уксусного ангидрида, пентаэритрита …   Большой Энциклопедический словарь

  • АЦЕТАЛЬДЕГИД — АЦЕТАЛЬДЕГИД, см. ЭТАНАЛЬ …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ацетальдегид — сущ., кол во синонимов: 2 • альдегид (10) • этаналь (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • Ацетальдегид — (уксусный альдегид) бесцветная жидкость с удушающим запахом. Температура кипения: 20,16 C, плотность: 0,778 г/куб. см. Смешивается во всех соотношениях с водой и большинством органических растворителей. Оказывает наркотическое, раздражающее,… …   Официальная терминология

  • АЦЕТАЛЬДЕГИД — АЦЕТАЛЬДЕГИД, СН3 . СН : О, уксусный альдегид, находится в сыром древесном и винном спирте, в вине, во многих эфирных маслах (камфарном, анисовом, мятном и других), а также в молодых плодах гороха. А. является одним из продуктов, промежуточно… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ацетальдегид — (уксусный альдегид), СН3СНО, бесцветная жидкость с резким запахом, tкип 20,2ºC. Сырьё в производстве уксусной кислоты, уксусного ангидрида, пентаэритрита. * * * АЦЕТАЛЬДЕГИД АЦЕТАЛЬДЕГИД (уксусный альдегид), СН3СНО, бесцветная жидкость с резким… …   Энциклопедический словарь

  • ацетальдегид — (см. ацет...) органическое соединение, альдегид уксусной кислоты; жидкость, кипящая при 20 с; получается из ацетилена или этилового спирта; примен. для производства уксусной кислоты, различных фармацевтических препаратов и др. Новый словарь… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ацетальдегид — acetaldehidas statusas T sritis chemija formulė CH₃CHO atitikmenys: angl. acetaldehyde rus. ацетальдегид; уксусный альдегид ryšiai: sinonimas – etanalis …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • ацетальдегид — см. Уксусный альдегид …   Большой медицинский словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»