아세트 알데히드 솔루션 CAS 75-07-0

아세트 알데히드 용액여러 가지 방법으로 생산할 수 있습니다.

(1) SP2 혼성화

알데히드 및 ​​케톤의 구조는 둘 다 탄소 산소 이중 결합 (-c=O, 카르 보닐)을 함유한다. 탄소 원자는 산소 원자 및 2 개의 다른 원자로 3 개의 SP2 하이브리드 화 된 궤도를 형성하여, 결합 각도가 약 120 도인 동일한 평면에 위치한 3 개의 시그마 결합을 형성한다. 하이브리드 화에 참여하지 않는 카르 보닐 탄소의 나머지 P 궤도는 π 결합을 형성하기 위해 산소 원자의 하나의 p 궤도와 겹치는 반면, 산소 원자의 2 개의 p 궤도는 2 쌍의 고독한 쌍 전자를 갖는다.
예를 들어, 탄소 산소 이중 결합 및 탄소 수소 단일 결합 길이는 각각 120.3 pm 및 110 pm입니다.

탄소 원자와 비교하여 산소 원자의 전기 음성 성이 더 크기 때문에, 탄소 산소 이중 결합의 전자 구름은 산소 원자로 바이어스되는 경향이 있으며, 이는 주위의 전자 구름 밀도가 높아지는 반면, 탄소 원자의 전자 구름 밀도는 낮습니다. 따라서, 카르 보닐기는 극성을 갖는다아세트 알데히드 용액극성 분자이며, 왜 아세트 알데히드가 극성 용매 (유사한 용해도)에 쉽게 용해되는 이유를 설명합니다.

(2) 알파 수소 원자

① 약한 산성
알데히드 및 ​​케톤의 알파 수소 원자는 두 가지 주요 이유로 매우 활성이있다 : 첫째, 전자는 카르 보닐기의 전자 철수 효과; 두 번째는 카르 보닐기에 대한 알파 탄소 수소 결합의 과잉 조합 효과이다.

2- Methylcyclohexanone을 예로 들어, 동위 원소 교환 실험은 카르 보닐 그룹 옆의 알파 수소 원자가 높은 활성을 가지며 중수소 산 나트륨 (무거운 하이드 록시드, NAOD) 및 심한 물 (D2O)의 작용 하에서 중수소 원자로 대체 될 수 있음을 보여 주었다.

상이한 카르 보닐 화합물의 알파 H 활성은 다양하지만, 알데히드는 동일한 시리즈의 알칸, 알킨 및 케톤에 비해 더 강한 산도를 갖는다. 한편으로, 알킬기의 입체 방해는 수소 원자의 입체 방해물보다 크며, 다른 한편으로는 알킬기와 카르 보닐 그룹 사이의 과다 접합 효과는 카르 보닐 탄소의 양전하를 감소시킨다.

참고 : P는 음의 로그를 나타내고 PKA가 작을수록 산도가 강해집니다.

wautomerism
일반적으로, 대부분의 알데히드와 케톤에는 팽팽한 이민자가 있습니다. 아세트 알데히드를 예를 들어, 케톤과 에놀 형태 사이에 팽팽한 이민자가있다. 에놀 형태 구조의 불안정성으로 인해, 아세트 알데히드의 케톤 형태 구조는 거의 1 0 0%를 차지하며 평형 상수는 약 6.0 × 10-5입니다.

참고 : 에놀 구조의 불안정성의 이유는 탄소 탄소 이중 결합의 존재가 탄소 원자의 π 전자 구름의 밀도를 증가시키기 때문입니다. 그러나, 산소의 강한 전기성으로 인해, 전자 구름은 산소 원자에 접근하는 경향이있다. 이 모순 된 결과는 Enol 구조의 불안정성으로 이어집니다.
Aldol 응축
희석 알칼리성 용액의 작용하에, 아세트 알데히드 분자는 저온에서 알돌 축 반응을 겪을 수 있으며, 여기서 - 수소 원자는 카르 보닐 산소 원자를 공격하고 다른 기능성 그룹은 카르 보닐 탄소 원자와 결합하여 하이드 록시 부티 알데히드를 형성하여 탄소 원자의 수를 두 배로 늘린다.

(3) 친 핵성 첨가

카르 보닐 구조에서 탄소 원자의 양전하는 친핵체에 의해 쉽게 공격되며, 산성 및 알칼리성 환경에서 π- 결합 절단 첨가 반응을 겪을 수있다.

① hydrocyanic acid
수소 세포 산은 반응하는 전형적인 친핵체입니다아세트 알데히드 용액2- hydroxypropionitrile ( - 하이드 록시 니트릴)을 생성합니다. HCN은 약산으로서 알칼리성 조건 하에서 시안화물 이온 (CN-)을 생성하기 쉽기 때문에 반응 속도의 농도를 증가시키기 때문에 반응 속도는 알칼리성 조건 하에서 크게 가속 될 것이다; 반대로, 산성 조건 하에서 수행되는 경우, 수소 이온은 카르 보닐 그룹으로 양성자 화되어 반응의 진행에 도움이되지 않는 카르 보닐 탄소의 전자 성을 향상시키고 반응 속도를 늦추었다.

HCN + NAOH → NACN + H2O
ch3cho + hcn → ch 3- ch (OH) -cn

또한, 2- Hydroxypropionitrile은 산성 조건 하에서 가수 분해되어 2- 하이드 록시 프로피온산 (일반적으로 "젖산")을 생성 할 수 있습니다. 따라서, 시안화 수소의 친 핵성 첨가 반응은 추가 탄소 원자와 하이드 록시 산을 합성하는데 사용될 수있다.
ch 3- ch (OH) -cn + 2 h2o + h + → ch 3- ch (OH) -cooh + nh 4+

bisulfite 나트륨
아세트 알데히드 및 ​​과량의 포화 나트륨 바이 설파이트 용액은 친 핵성 반응을 겪어 촉매의 필요없이 나트륨 바이 설파이트 부가 물을 형성 할 수있다.
ch3cho + nahso3 → ch 3- ch (OH) -SO3NA

나트륨 바이 설 파이트 첨가관 (나트륨 알파 히드 록시 설포 네이트)은 물에 쉽게 용해되지만 유기 용매에 용해되기가 어렵 기 때문에 유기상에서 수성 상으로 확산되어 결정을 형성합니다. 따라서,이 반응은 물에 불용성되는 유기 화합물로부터 알데히드를 분리하는데 사용될 수있다.
참고 : 나트륨 알파 히드 록시 설포 네이트는 시안화 나트륨과 반응하고, 설 폰산 기는 시안화물 그룹으로 대체하여 알파 하이드 록시 니트릴 (아질성 알코올)을 형성하여 고독성 및 휘발성 수소 시안화물의 생성을 피할 수 있습니다.
ch 3- CH (OH) -SO3NA + NACN → ch 3- ch (OH) -CN + NA2SO3

③ 포맷 시약
아세트 알데히드는 무수 에테르의 존재하에 그리 그나드 시약 (일반적으로 "Grignard 시약"으로 알려진 "Grignard 시약")과 반응 할 수 있으며, 먼저 먼저 마그네슘 치환 화합물 (중간 생성물)을 생성 한 다음 산성 조건 하에서 가수 분해를 생성하여 알코올을 직접 생성합니다. 이 반응은 또한 유기 리튬 시약과 유사한 친 핵성 첨가 반응을 통해 알코올을 합성하는 방법 중 하나이다.

아세트 알데히드와의 탄화수소 기반 시약으로서 사이클로 헥산의 반응을 예로 들어.
CH3CHO + C6H 11- MGX → H11C 6- CH (OH) -CH3

참고 : 형식 시약은 1901 년 프랑스 과학자 Francois Auguste Victor Grignard (1871-1935)에 의해 합성되었습니다. 유기 할로겐 (염소, 브로민, 요오드) 화합물 (Halogenated Alkanes, 활성 할로겐화 된 방향족 소화수소)에 의해 형성된 유기 마그네슘 시약입니다.

④ 알코올
알코올은 또한 친 화성을 가지며, P- 톨루엔 설 폰산 및 염화 수소와 같은 산의 촉매 하에서, 이들은 아세트 알데히드와의 친 핵성 첨가 반응을 겪어 불안정한 hemiacetals를 형성 할 수 있으며, 이는 물의 한 분자에서 형태의 비율로 제거 될 수있다.

특정 반응 메커니즘은 다음과 같습니다. 첫째, 카르 보닐 및 수소 이온은 양성자 화를 겪고 옥소 늄 이온을 형성하여 카르 보닐 탄소 원자의 전자 성을 증가시킨다; 둘째, 알코올과의 첨가 반응 동안, 양성자가 손실되어 불안정한 hemiacetals가 형성되고; 이어서, 이는 H+와 결합하여 탈수를위한 옥소 늄 이온을 형성하고; 마지막으로, 이는 알코올과 반응하여보다 안정적인 알데히드를 형성하고, 전반적인 결과는 알데히드 케톤의 하나의 분자가 알코올의 하나의 알데히드 분자를 형성하기 위해 알코올의 두 분자와 반응 할 수 있다는 것이다.

메탄올을 예로 들어, 아세트 알데히드와 반응하여 디메 톡시 에탄 (Aldehyde)을 생성 할 수있다.
ch3cho + 2 ch3oh → (h3co) 2- ch-ch 3 + h2o

⑤ 물
산성 환경에서, 물은 아세트 알데히드와의 친 핵성 첨가 반응을 겪어 디 하이드 록시 에탄 (Diol)을 생성 할 수있다.

CH3CHO + H2O → (HO) 2- CH-Ch3
참고 : 동일한 탄소 원자에 의해 연결된 2 개의 하이드 록실 기의 분자 구조는 열역학적 안정성이 결여되어 있으며 탈수시 알데히드 및 ​​케톤으로 ​​되돌아가는 경향이 있으며, 이는 물과 카르 보닐 사이의 첨가 반응이 반응물 측면을 향한 평형 바이어스와의 가역적 반응임을 나타낸다.

Ammonia와 그 유도체
모든 알데히드 및 ​​케톤은 암모니아 및 그의 유도체 (예 : 하이드 록실 아민, 하이드라진, 페닐 히드라진, 세미 카르 바지 사이드 등)와의 친 핵성 첨가 반응을 겪을 수 있으며, 옥시, 히드라 존, 페닐 하이드 아곤 및 요소와 같은 안정적인 생성물을 생산할 수있다. 그러나 암모니아와의 반응으로부터 얻은 생성물은 불안정하다.

2, 4- Dinitrophenylhydrazine을 예로 들어, 예를 들어, 아세트 알데히드와의 반응에 대한 화학적 방정식은 2, 4- 디 니트로 페닐 하이드로존을 생성하기위한 탈수가 그림에 도시되어있다.

참고 : Oxime, Hydrazone 및 Urea는 일반적으로 고정 된 융점을 갖는 안정적인 결정입니다. 산성 환경에서의 가수 분해는 카르 보닐 구조를 회복시킬 수있다. 따라서, 이러한 친 핵성 반응은 알데히드 및 ​​케톤을 식별하고 정제하는 데 사용될 수있다.
카르 보닐기와 반응하는 특정 아민 유도체의 생성물

(4) 산화 반응

① 색 반응
Aldehyde 그룹아세트 알데히드 용액분자는 Fehling 시약 및 톨렌 시약에 의해 산화 될 수 있으며, 각각 벽돌 붉은 침전물 (Cu2O) 및은 미러 (원소 Ag)를 생성합니다. 알도스 (설탕 감소)를 식별하는 원리는 이것에 있으며, 유료 시약 (가열 필요)에서 발생하는 반응은 "은 미러 반응"[3]이라고도합니다.
CH3CHO + 2 Ag (NH3) 2OH → 2AG ↓ + 3 NH3 ↑ + 2 H2O + CH3COONH4
CH3CHO + 2 CU (OH) 2 → CU2O ↓ + 2 H2O + CH3COOH
참고 : Fehling 시약 및 Tollens 시약은 환원 물질을 식별 할 수있는 시약입니다. 전자는 일반적으로 1849 년 독일 화학자 Herman von Fehling (1812-1885)에 의해 발명 된 수산화 나트륨 (NaOH) 및 구리 황산염 (CUSO4) 용액으로 구성되어있다. 후자는 현장에서만 제조 될 수 있으며, 주요 구성 요소는 19 세기 독일 화학자 Bernhard Tollens (1841-1918)에 의해 발명 된 AG (NH3) OH, "Silver Ammonia Solution"으로도 알려진 AG (NH3) OH의 암모니아 용액입니다.

강한 산화제
알데히드 그룹의 환원성으로 인해, 이들은 무기 강한 산화 칼륨 과망간산염에 의해 아세트산으로 산화 될 수있다. 산성 조건 하에서, 칼륨 과망간산염은 과정의 망간 이온으로 감소되어 깊은 자주색 용액의 페이딩을 초래합니다. 알칼리성 조건 하에서, 그것은 IV 발렌트 망간 이산화물로 감소되며, 현상은 깊은 보라색 용액이 사라져 갈색의 검은 색 침전물을 생성한다는 것입니다. 이온 방정식은 다음과 같습니다.
5ch3cho + 2 mno 4- + 6}} h+ → 2mn 2+ + 5 ch3cooh +3 h2o
3ch3cho + 2 mno 4- + h2o → 2mno2 ↓ + 3 ch3cooh + 2 oh-
참고 : 칼륨 과망간산산염은 산성 환경에서 더 강한 산화 특성을 가지며 더 낮은 원자가 화합물로 감소됩니다. 유사한 강한 산화제는 칼륨 디크로 메이트 (K2CR2O7), 크롬산 (H2CRO4), 과산화수소 (H2O2) 등을 포함합니다.

③ 촉매 산화
구리 금속의 촉매 및 가열 조건 하에서, 아세트 알데히드는 산소에 의해 아세트산으로 산화 될 수있다. 먼저, 구리는 가열 조건 하에서 산소와 반응하여 산화 구리를 형성하고, 이는 산화제로서 작용하고 아세트 알데히드와 반응하여 원소 구리 (촉매) [2] [20-28]로 감소시킨다.
2CU + O2 → 2CUO
CH3CHO + CUO → CU + CH3COOH
2CH3CHO O2 → 2CH3COOH

④ 산소 (연소)
유기 화합물로서 아세트 알데히드는 산소로 연소되어 이산화탄소와 물을 생산할 수있다 (완전히 산화).
2ch3cho + 5 o2 → 4co 2 + 4 h2o

(5) 환원 반응

아세트 알데히드는 불포화 탄소 산소 이중 결합 (-c=O)을 함유하며, 이는 감소 제에 의해 하이드 록시 메틸 (-CH2OH)으로 감소 될 수있다.
① 촉매 수소화
아세트 알데히드는 니켈 및 팔라듐과 같은 금속 촉매의 작용하에 수소 가스에 의해 에탄올로 환원 될 수있다.
CH3CHO H2 → CH3CH2OH

② 금속 히드로 라이드
아세트 알데히드는 무수 에테르 조건 하에서 리튬 알루미늄 수 소화물, 나트륨 붕소 하이드 라이드 등과 같은 금속 수 소화물 (강한 환원제)에 의해 에탄올로 환원 될 수있다.
ch3cho + lialh 4 +2 h2o → ch3ch2oh + lialo 2 + 3 h2 ↑
CH3CHO + NABH 4 + 3 H2O → CH3CH2OH + NABO 3 + 4 H2 ↑

Clemmensen 복원
HCl 및 아연 수은 (Zn HG)의 작용하에, 아세트 알데히드의 알데히드 그룹은 메틸로 감소 될 수있다. 이 반응은 알칼리에 민감한 카르 보닐 화합물의 환원에 적합하다.

HG는 Clemmensen 감소 반응에 참여하지 않지만 촉매로 작용합니다. 아연과 수은 아말감 (Zn HG) 합금을 형성 한 후, 합금에서 전기 커플의 형성으로 인해 아연의 활성이 증가하여 반응을 촉진시킨다.
아연 아말감은 아연 분말/아연 입자를 희석 된 염산 용액에서 수은 염 (HGCL2)과 반응시킴으로써 제조 될 수있다. 원소 아연은 과거의 수은 이온을 원소 수은으로 감소시킬 수 있고, 수은은 아연 표면에 수은 아말감을 형성하고, 환원 반응은 아연의 활성화 된 표면에서 발생한다.
참고 : Clemmensen 감소 반응은 1913 년 덴마크 화학자 Erik Christian Clemmensen (1876-1941)에 의해 발견되었습니다.

Kishner Wolff Huang Minglong 복원
알데히드 및 ​​케톤은 무수 히드라진과 반응하여 히드라진 (C=NNHR)을 형성 할 수 있으며, 이는 고압 용기에서 무수 에탄올 및 나트륨에 옥사이드로 가열하여 질소 가스로 분해 될 수있다. 카르 보닐기는 알칼리성 조건 하에서 메틸렌기로 감소되며,이 반응을 Wolff Kishner 감소 반응이라고한다.

중국의 유명한 유기 화학자이자 CAS 회원의 학자 인 Huang Minglong (1898-1979)은 반응을 향상시켰다. 무수 히드라진을 하이드라진의 수용액으로 대체함으로써 더 높은 수율을 달성 할 수있다. 즉, 알데히드 또는 케톤, 수산화 나트륨, 하이드 록신 나트륨, 수용체 수용액 및 고층 용매 (디 에틸렌 글리콜, 디 에틸렌 gly 클로, hoch2CH2CH2CH2OH)를 공동 가열하여 히드라진을 형성하고, 과량의 히드라진을 증발시켰다. 히드라 존의 분해 온도에 도달 한 후, 반응을 반응의 완료로 환류시켰다. 이 반응을 Wolff Kishner Huang Minglong 반응이라고합니다.
아세트 알데히드를 예를 들어, Wolff Kishner와 Wolff Kishner Huang Minglong 반응을 통해 에탄으로 감소시킬 수 있으며, 이는 산 민감한 카르 보닐 화합물의 감소에 적합합니다.

(6) 수소 결합

아세트 알데히드는 물에서 수소 결합을 형성 할 수 있는데, 이는 아세트 알데히드 (하부 알데히드)가 물에 쉽게 용해되는 이유입니다.