Remove ads
Ацетальдеги́д (у́ксусный альдегид, этана́ль, в просторечии — альдоцит, химическая формула — С2H4O или СH3СHO) — органическое соединение, относящееся к классу альдегидов. Является альдегидом этанола и уксусной кислоты.
| Ацетальдегид | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Общие | |||
| Систематическое наименование |
Этаналь | ||
| Традиционные названия | Ацетальдегид, метилформальдегид, уксусный альдегид, "альдоцит" | ||
| Хим. формула | С2H4O | ||
| Рац. формула | СH3СHO | ||
| Физические свойства | |||
| Состояние | Жидкость | ||
| Молярная масса | 44,0526 ± 0,0022 г/моль | ||
| Плотность | 0,784 г/см³ | ||
| Динамическая вязкость | ~0,215 при 20 °C | ||
| Энергия ионизации | 10,22 ± 0,01 эВ[1] и 10,23 эВ[2] | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | −123,37 °C | ||
| • кипения | 20,2 °C | ||
| • вспышки | −36 ± 1 ℉[1] | ||
| • воспламенения | 234,15 K (−39 °C) °C | ||
| • самовоспламенения | 458,15 K (185 °C) °C | ||
| Пределы взрываемости | 4-60 % | ||
| Критическая точка | 192,85 | ||
| Энтальпия | |||
| • образования | -166 кДж/моль | ||
| Давление пара | 279,450 °C; 492,670 °C; 1014100 °C кПа[3] | ||
| Химические свойства | |||
| Константа диссоциации кислоты | 13,57 (25 °C) | ||
| Растворимость | |||
| • в воде | С водой и этанолом смешивается во всех соотношениях. | ||
| Оптические свойства | |||
| Показатель преломления | 1,3316 | ||
| Структура | |||
| Дипольный момент | 2,750 ± 0,006 Д | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 75-07-0 | ||
| PubChem | 177 | ||
| Рег. номер EINECS | 200-836-8 | ||
| SMILES | |||
| InChI | |||
| RTECS | AB1925000 | ||
| ChEBI | 15343 | ||
| Номер ООН | 1089 | ||
| ChemSpider | 172 | ||
| Безопасность | |||
| Предельная концентрация | 5 мг/м3 | ||
| ЛД50 |
1232 мг/кг (мыши, внутрижелудочно), 900 мг/кг (мыши, перорально), 661 мг/кг (крысы, перорально) |
||
| Токсичность | умеренно токсичен, ирритант, опасен для окружающей среды | ||
| Пиктограммы ECB |
   |
||
| NFPA 704 | |||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
 Медиафайлы на Викискладе | |||
При стандартных условиях это бесцветная жидкость с резким запахом. Умеренно токсичен, является ирритантом и опасен для окружающей среды.
В больших концентрациях обнаруживается в байцзю[4], креплёных винах, алкогольных напитках из мезги, яблок, агавы и сахарного тростника[5].
Remove ads
Ацетальдегид широко встречается в природе, например, он встречается в кофе, в спелых фруктах, хлебе, и синтезируется растениями в процессе их метаболизма.[источник?]
Вещество представляет собой бесцветную ядовитую жидкость при стандартных условиях (0 °C), бесцветный газ с резким запахом, похожим на запах прелых яблок при комнатной температуре (25 °C), 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).
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 таутомеризируется, образуя енол — виниловый спирт, равновесие почти полностью смещено в сторону альдегидной формы (константа равновесия — только 6⋅10−5 при комнатной температуре[6]):
Реакция конденсации
Из-за небольших размеров молекулы и доступности в виде безводного мономера (в отличие от формальдегида) ацетальдегид является широко распространённым электрофильным агентом в органическом синтезе[7]. Что касается реакций конденсации, альдегид прохирален. Он 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 гидроксиэтила. В одной из реакций конденсации, три эквивалента формальдегида присоединяются, а один восстанавливает образующийся альдегид, образуя из MeCHO пентаэритрит (C(CH2OH)4.)
В реакции Штрекера[8] ацетальдегид конденсируется с цианидом и аммиаком, образуя после гидролиза аминокислоту — аланин[9]. Ацетальдегид способен конденсироваться с аминами образуя имины, так как конденсация циклогексиламина даёт N-этилиден циклогексиламин. Эти имины могут быть использованы для прямой последующей реакции, таких, как альдольная конденсация[10].
Ацетальдегид также — важный строительный блок для синтезов гетероциклических соединений. Выдающийся пример — конверсия под действием аммиака до 5-этил-2-метилпиридина («альдегид-коллидин»)[11]
Реакция альдольной конденсации обусловлена подвижностью водорода в альфа-положении в радикале и осуществляется в присутствии разбавленных щелочей. Её можно рассматривать как реакцию нуклеофильного присоединения одной молекулы альдегида к другой:
Производные ацеталя
Три молекулы ацетальдегида конденсируются, образуя «паральдегид» — 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»[12], хотя термин используется для описания более широкой группы соединений с общей формулой RCH(OR')2.
Remove ads
В 2003 году глобальное производство ацетальдегида составляло около миллиона тонн в год.
Ацетальдегид получают следующими способами:
1) Окисление этилена (Вакер-процесс):
В качестве окислителя в Вакер-процессе используется хлорид палладия, регенерирующийся окислением хлоридом меди в присутствии кислорода воздуха:
2) Гидратация ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова), с образованием енола, изомеризующегося в альдегид:
![{\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{2}+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{Hg^{2+},H^{+}}}CH_{3}CHO}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a182f66624c2c00dce96a4b175c3d2deb68bb8f8)
3) Окисление или дегидрирование этилового спирта, на медном или серебряном катализаторе (данный способ получения доминировал до открытия Вакер-процесса):
![{\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{5}OH{\xrightarrow[{}]{Ag,^{o}C}}CH_{3}CHO+H_{2}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1e7aa9638121dda4cf1eb3f0f44d887d3fa91dbb)
![{\displaystyle {\mathsf {2C_{2}H_{5}OH+O_{2}{\xrightarrow[{}]{Ag,^{o}C}}2CH_{3}CHO+2H_{2}O}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/33a80be048d2a2f469b931d82ebcfc2fe9539c5c)
Remove ads
Ацетальдегид применяют для получения уксусной кислоты, бутадиена, некоторых органических веществ и альдегидных полимеров.
Ранее ацетальдегид в основном использовался в качестве прекурсора к уксусной кислоте. Такое применение было отвергнуто ввиду того, что уксусная кислота более эффективно производилась из метанола при помощи процессов Монсанто[13] и Катива[14]. В терминах реакции конденсации, ацетальдегид — важный прекурсор к пиридиновым производным, пентаэритролу и кротональдегиду. Мочевина и ацетальдегид конденсируются, образуя смолы. Уксусный ангидрид реагирует с ацетальдегидом, давая этилидендиацетат, из которого получают винилацетат — мономер поливинилацетата.
Remove ads
В печени ацетальдегид образуется в результате окисления этанола посредством фермента алкогольдегидрогеназы, а затем окисляется в безопасную уксусную кислоту под воздействием альдегиддегидрогеназы. Эти две реакции окисления связаны с восстановлением NAD+ в NADH[15]. Образование уксусной кислоты проходит быстро, и после употребления умеренных доз алкоголя ацетальдегид обнаруживается в крови в крайне малых количествах. Ингибирование альдегиддегидрогеназы приводит к повышению уровня ацетальдегида в крови и вызывает ряд негативных эффектов. В то же время было показано отсутствие негативных эффектов при употреблении малых доз алкоголя у испытуемых, находившихся под воздействием дисульфирама. Ацетальдегид плохо проникает в мозг из кровеносной системы из-за присутствия альдегиддегидрогеназы в гематоэнцефалическом барьере[16].
В головном мозге главную роль в метаболизме этанола играет каталаза, а также цитохром P450. Полученный таким образом ацетальдегид может взаимодействовать с моноаминами и индоламинами[англ.] с образованием алкалоидов тетрагидроизохинолинового[англ.] ряда и тетрагидро-β-карболинов[англ.] соответственно[17].
Конечные шаги алкогольной ферментации в бактериях, растениях и дрожжах включают конверсию пирувата в ацетальдегид под действием пируватдекарбоксилазы, после чего — конверсию ацетальдегида в этанол. Последняя реакция снова катализируется алкогольдегидрогеназой, но уже в обратном направлении.
Употребление алкоголя
Ацетальдегид, полученный из поглощённого этанола, связывает ферменты, образуя аддукты, связанные с заболеваниями органов.[18]
Одним из механизмов врождённой непереносимости алкоголя является накопление ацетальдегида.
Табачная зависимость
Ацетальдегид — значительная часть дыма табака. Была продемонстрирована синергическая связь с никотином, увеличивающая появление зависимости, особенно у молодёжи.[19][20]
Болезнь Альцгеймера
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.»[21]
Канцероген
Ацетальдегид является канцерогеном первой группы.[22][23] «Существует достаточно доказательств канцерогенности ацетальдегида (основного метаболита этанола) в экспериментах на животных», кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК[24] и вызывает несоразмерное с общей массой тела развитие мускулов, связанное с нарушением белкового равновесия организма.[25] 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.[26]
Безопасность
Пары ацетальдегида обладают раздражающим действием на органы дыхания, в высокой концентрации могут вызвать бронхит и пневмонию. Жидкий ацетальдегид при попадании на кожу вызывает гиперемию и инфильтраты[27]. Однако токсичность ацетальдегида намного ниже, чем у формальдегида, например, потому что ацетальдегид в организме быстро окисляется до безвредной уксусной кислоты. Он также является загрязнителем воздуха при горении, курении, в автомобильных выхлопах. Кроме того, этаналь образуется при термической обработке полимеров и пластиков[28].
При длительном контакте с воздухом могут образоваться перекиси, и произойти взрыв, который может разрушить ёмкость[29].
Санитарно-гигиенические рекомендации[29]
- Кожа: Использование адекватной защитной одежды для предотвращения контакта с кожей.
- Глаза: Использование адекватных средств индивидуальной защиты (СИЗ) глаз
- Переодевание: При намокании (из-за пожароопасности)
- Рекомендации: Установить фонтанчики для промывки глаз, оборудовать места для быстрого переодевания
По российским гигиеническим нормативам, ПДК ацетальдегида в воздухе рабочей зоны 5 мг/м3[30], в атмосферном воздухе 0,01 мг/м3[31]. В то же время, порог восприятия запаха этого вещества может достигать 1800 мг/м3[32].
Remove ads
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
Remove ads