Пропаналь

Пропаналь (пропіоновий альдегід) — це альдегід пропанової кислоти з хімічною формулою ${\ce {CH_3-CH_2-CHO}}$.

Пропаналь
Назва за IUPAC	Пропаналь
Систематична назва	Пропаналь
Інші назви	Пропіоновий альдегід, метилацетальдегід
Ідентифікатори
Номер CAS	123-38-6
Номер EINECS	204-623-0
Номер EC	605-018-00-8
KEGG	C00479
ChEBI	17153
RTECS	UE0350000
SMILES	CCC=O
InChI	InChI=1S/C3H6O/c1-2-3-4/h3H,2H2,1H3
Номер Бельштейна	506010
Властивості
Молекулярна формула	C3H6O
Молярна маса	58,1 г/моль
Молекулярна маса	58 а. о. м.
Зовнішній вигляд	Безбарвна рідина
Запах	Різкий
Тпл	-81 °C
Ткип	48,8 °C
Розчинність (вода)	20г/100г( 20 °C)
Тиск насиченої пари	31,3 кПа (20 °C)
Термохімія
Ст. ентропія So 298	304.5 Дж/(моль•К)
Небезпеки
Класифікація ЄС	Горючий (F) Подразник(Xі)
R/S фрази	R11 R36/37/38 S2 S9 S16 S33
NFPA 704	3 2 2
Температура спалаху	−30 °C
Температура самозаймання	207 °C
Вибухові границі	2,6–17,0 %
Пов'язані речовини
Пов'язані речовини	Формальдегід, Ацетальдегід
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Фізичні властивості

За звичайних умов пропаналь є безбарвною рідиною з різким запахом, що замерзає при -81^°С та кипить при 48,8^°С. Відносна густина — 0,807. При 25^°С погано розчиняється у воді, при 20^оС розчинність у воді становить 20г/100мл. При 20^°С він також змішується з етанолом та діетиловим ефіром. Ентальпія утворення становить -215.6 для рідини та 185.6 для газу.

Хімічні властивості

Реакції з нуклеофілами

Може приєднувати воду з утворенням нестійкого гідрату пропаналю:

${\ce {CH_3-CH_2-CHO + H_2O <<=> CH_3-CH_2-CH(OH)2}}$

У кислому середовищі взаємодіє з метанолом з утворенням метилацеталю пропаналю, а потім диметилацеталю пропаналю:

${\ce {CH_3-CH_2-CHO +CH_3OH <=>[H^+]CH_3-CH_2-CH(OH)-O-CH_3}}$

${\ce {CH_3-CH_2-CH(OH)-O-CH_3 + CH_3OH <=>[H^+]CH_3-CH_2-CH(OCH_3)_2 + H2O}}$

Перша реакція (реакція нуклеофільного приєднання) протікає в два етапи. Спочатку іон гідрогену приєднується до альдегіду, утворюючи карбокатіон. Потім приєднується OCH₃^- зі спирту, а H⁺, що залишився, виходить:

${\ce {CH_3-CH_2-CHO + H+ <=> CH_3-CH_2-C+(OH)H + H+OCH_3- <=> CH_3-CH_2-CH(OH)OCH_3 + H+}}$

Аналогічно взаємодіє з тіолами:

${\ce {CH3-CH2-CHO +CH3SH <=>[H^+]CH3-CH2-CH(OH)-S-CH3}}$

${\ce {CH_3-CH_2-CH(OH)-S-CH_3 + CH_3SH <=>[H^+]CH_3-CH_2-CH(SCH_3)_2}}$

Взаємодіє з первинними амінами з утворенням імінів:

${\ce {CH_3-CH_2-CHO + H_2NR -> CH_3-CH_2-CH=NR + H_2O}}$

У лужному середовищі взаємодіє з синильною кислотою з утворенням 2-гідроксибутанонітрилу:

${\ce {CH_3-CH_2-CHO + H-C#N ->[OH^-]CH_3-CH_2-CH(OH)-C#N}}$

Гідроксид-аніон необхідний для того, що слабкий нуклеофіл (синильна кислота) перетворився у сильний нуклеофіл (CN^-):

${\ce {HCN + OH- <=> H_2O + CN-}}$

Конденсація

Реакція конденсації відбувається у лужному середовищі при температурі 10^°С. В результаті утворюється 3-гідрокси-2-метилпентаналь:

${\ce {2CH_3-CH_2-CHO->[OH^-, 10^oC]CH_3-CH_2-CH(OH)-CH(CH_3)-COH}}$

Ця реакція протікає поетапно: спочатку гідроксид-аніон відриває від однієї з молекул пропаналю протон, перетворюючи її у карбоаніон:

${\ce {CH_3-CH_2 -CHO + OH- -> CH_3-CH- -CHO + H_2O}}$

Далі інша молекула забирає цей протон, утворюючи карбокатіон:

${\ce {CH_3-CH_2-CHO + H+OH- -> CH_3-CH_2-CH-OH+ + OH-}}$

Потім ці іони об'єднуються:

${\ce {CH_3-CH- -CHO + CH_3-CH_2-CH-OH+ ->CH_3-CH_2-CH(OH)-CH(CH_3)-CHO}}$

Тримеризація

Пропаналь, як і інші альдегіди, здатний до тримеризації:

Ця реакція відбувається поетапно. Спочатку галогеноводень розпадається на іони, і до протону приєднуються дві молекули пропаналю, утворюючи карбокатіон. Далі до позитивного атома карбона в карбокатіоні приєднується третя молекула пропаналю, утворюючи інший карбокатіон. Потім від карбокатіону відривається протон, при цьому атом оксигену з гідроксильної групи з'єднується з атомом карбону на протилежному кінці молекули, який був заряджений позитивно, і відбувається тримеризація.

Окисно-відновні реакції

Відновлення

Пропаналь може відновлюватися до пропанолу за допомогою гідрату літію:

${\ce {CH_3-CH_2-CHO + LiH -> CH_3-CH_2-CH_2-OLi + H_2O -> CH_3-CH_2-CH_2-OH + LiOH}}$

Окиснення

Може окиснюватися за допомогою [Ag(NH₃)₂]OH або Cu(OH)₂. Аміачний розчин гідроксиду срібла окиснює пропаналь до пропіонату амонію (реакція срібного дзеркала):

${\ce {CH_3-CH_2-CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH ->[t]CH_3-CH_2-C(O)-ONH_4 + 2Ag + 3NH_3 + H_2O}}$

Гідроксид міді окиснює пропаналь до пропанової кислоти:

${\ce {CH_3-CH_2-CHO + 2Cu(OH)_2->[t]CH_3-CH_2-COOH + H_2O + 2CuOH}}$

Отримання

Пропаналь можна отримати за допомогою окиснення пропанолу під дією оксиду хрому(VI):

${\ce {CH_3-CH_2-CH_2OH + 1/2O2 ->[CrO_3]CH_3-CH_2-CHO + H_2O}}$

Ще можна отримати за допомогою гідроформілювання етилену:

${\ce {CH_2=CH_2 + CO + H_2 ->[Co_2(CO)_8, p, t]CH_3-CH_2-CHO}}$

Також можна отримати відновленням хлорпропаналю:

${\ce {CH3-CH2-CClO + H2 ->[Pd/BaSO4]CH3-CH2-CHO + HCl}}$

Небезпеки

Пропаналь сильно вогненебезпечний. Суміш пару з повітрям вибухонебезпечна. При потраплянні на шкіру викликає почервоніння та відчуття печіння. При потраплянні в очі викликає почервоніння та біль. При вдиханні викликая печіння, кашель та біль у горлі. При нагріванні розкладається з виділенням монооксиду карбону та етану. Перший з них дуже токсичний, а другий — дуже вогненебезпечний.

Заходи безпеки

Біля пропаналю не можна допускати іскор та вогню. Також потрібне вибухобезпечне електрообладнання. При роботі з пропаналем потрібна вентиляція, витяжка або захист органів дихання. Потрібно одягати захисні окуляри та рукавиці.

Література

1. (рос.)Кузнецов Д. Г. Органическая химия: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2016. — 556 с. ISBN 978-5-8114-1913-5 (С.?)
2. (рос.)О. Я. Нейланд. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1990. — 751 с. — 35 000 экз. — ISBN 5-06-001471-1 (С.?)

Посилання

1. https://www.safework.ru/content/cards/RUS0550.HTM ^{[недоступне посилання з квітень 2023]}
2. https://chemdb.net/ru/compound/9dr0K1oy5Z/ ^{[недоступне посилання з квітень 2023]}