Окисление ацетальдегида до уксусной кислоты

Содержание
  1. Ацетальдегид
  2. Особенности негативного воздействия на человека уксусного альдегида
  3. Как проявляется ацетальдегидное отравление
  4. Ацетальдегидная реакция в составе кодирования противоалкогольными препаратами
  5. Как снять ацетальдегидное отравление
  6. Можно ли самому раскодироваться так, чтобы избежать ацетальдегидной реакции
  7. Раскодирование в наркоклинике
  8. Литература:
  9. Наши врачи
  10. Окисление альдегидов: процесс, конечный продукт
  11. Строение карбонильной группы
  12. Отдельные представители альдегидов
  13. Приготовление реактивов
  14. Механизм реакции
  15. Окисление гидроксидом меди
  16. Действие реактивом Джонса
  17. Промышленное окисление кислородом
  18. Взаимодействие с раствором йода
  19. Окисление диоксидом селена
  20. Аутоокисление альдегидов
  21. Окисление альдегидов перманганатом калия
  22. Организм приспособлен к обезвреживанию этанола
  23. Обезвреживание этанола
  24. Реакции окисления этанола и ацетальдегида
  25. Побочные эффекты обезвреживания этанола
  26. Токсичность ацетальдегида
  27. Спиртовое брожение
  28. Специфические реакции спиртового брожения
  29. Как из уксусного альдегида получить уксусную кислоту
  30. Общие способы получения карбоновых кислот
  31. В промышленности
  32. В лаборатории
  33. Специфические способы получения важнейших кислот
  34. Химические свойства альдегидов и кетонов
  35. 1.1. Гидрирование
  36. 1.2. Присоединение воды
  37. 1.3. Присоединение спиртов
  38. 1.4. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты
  39. 2. Окисление альдегидов и кетонов
  40. 2.1. Окисление гидроксидом меди (II)
  41. 2.2. Окисление аммиачным раствором оксида серебра
  42. 2.3. Жесткое окисление
  43. 2.4. Горение карбонильных соединений
  44. 3. Замещение водорода у атома углерода, соседнего с карбонильной группой 
  45. 4. Конденсация с фенолами 
  46. 5. Полимеризация альдегидов 

Ацетальдегид

Окисление ацетальдегида до уксусной кислоты

Полезные статьи

Ацетальдегид – вещество, относящееся к классу органических соединений. В его химической формуле имеются два основных составляющих вещества: альдегид этанола и уксусная кислота. Кроме основного названия применяются синонимы: уксусный альдегид, этаналь, метилформальдегид, альдоцит.

В естественном виде он встречается в природе, входит в состав кофе, зерновых культур, некоторых фруктов. В процессе метаболизма его синтезируют некоторые растения. Лица, страдающие алкоголизмом, сталкиваются с его токсическим влиянием на человеческий организм после приёма спиртных напитков. Большие дозы алкоголя приводят к ацетальдегидной интоксикции, требующей инфузионной терапии.

Его свойства используются при кодировочном воздействии в качестве запретительного барьера приёма алкоголя.

Особенности негативного воздействия на человека уксусного альдегида

Ацетальдегид, являющийся метаболитом алкоголя, обладает способностью увеличивать высвобождение катехоламинов, повышающих тонус резистивных сосудов, из адренергических окончаний. Катехоламины вызывают кислородное голодание сердца и тканей организма, а также тахикардию.

Ацетальдегид имеет способность конденсироваться некоторыми катехоламинами, а именно с дофамином, с последующим образованием тетрагидроизохинолинов, которые накапливаются в нейронах мозга и действуют как ложные медиаторы, заменяющие катехоламины.

Данные вещества вызывают серьезные сбои в функционировании центральной нервной системы, некоторые из них имеют выраженные галлюциногенные свойства.

Ацетальдегид тормозит элиминацию продуктов метаболизма этанола, что ведет к нарушению функций печени. Таким образом, в биологических средах человеческого организма накапливается уксусная кислота.

Ацетальдегид замедляет окислительно-восстановительные реакции, таким образом, угнетая окисление других веществ.

Так, в кровяной плазме накапливаются глицерин, пировиноградная кислота, жирные кислоты, что способствует развитию метаболического ацидоза.

Нередко алкогольный абстинентный синдром у пациента сопровождается повышенным содержанием кальция в крови и снижением уровня глюкозы, что способствует угнетению сознания и развитию судорожных расстройств.

Алкоголь вместе с продуктами его распада обладает капиллярно-токсическим эффектом, повышая агрегацию тромбоцитов, что способствует развитию тромбоза, особенно, если больной страдает атеросклерозом. Тромбоз, в свою очередь, может вызвать инфаркт миокарда и ишемический инсульт. При этом ацетальдегид имеет свойство напрямую угнетать сократительную функцию миокарда.

При закислении плазмы крови, то есть, при снижении уровня ее pH, гемоглобин, который находится в эритроцитах, начинает хуже связывать кислород.

Это, в свою очередь, снижает количество кислорода, который доставляется к клеткам, и развитию кислородного голодания, переходу клеточных систем на бескислородный (анаэробный) способ окисления глюкозы, который менее эффективен и вызывает дальнейшее накопление недоокисленных соединений, и таким образом, ацидоз нарастает.

Как проявляется ацетальдегидное отравление

Интоксикация ацетальдегидом может произойти несколькими вариантами.

Наркологи чаще всего сталкиваются со следующими случаями:

  • Токсическая реакция при запое. Она вызвана тем, что в организме в результате длительной интоксикации этанолом происходит эффект максимального скопления ацетальдегидов. В связи с обратимостью реакции уксусный альдегид начинает трансформироваться в спирт, усугубляя отравление. Печень и ферментативная система перестают справляться со своими функциями, и уровень токсинов превышает критические значения. У больного развивается токсический синдром.
  • Альдоцитное отравление при абстиненции. Эта патология характерна для абстинентного синдрома после окончания длительного и тяжёлого запоя. Печень, находясь в декомпенсированном состоянии перестает выделять необходимое количество ферментов, как для катаболизма спирта, так и для разложения ацетальдегида. Процесс усугубляется скоплением лактата, ацетоуксусной кислоты и β-гидроксибутирата, вызывая метаболический ацидоз.
  • Острые варианты отравления обусловлены прямым токсическим влиянием спирта и особенностями функционирования различных изомеров фермента алькогольдегидрогеназы, что приводит к тяжёлым видам интоксикации.

Зная эти особенности, наркологи стараются правильно выстроить тактику детоксикационного лечения.

Ацетальдегидная реакция в составе кодирования противоалкогольными препаратами

В наркологии негативное влияние на организм ацетальдегида стали использовать для сенсибилизирующей и кодировочной терапии.

Смысл ее состоит в том, чтобы:

  • Настроить пациента на трезвую жизнь, после прохождения курса излечения.
  • Ввести в организм препарат, содержащий дисульфирам. Он полностью блокирует окисление ацетальдегида и не даёт ему быстро разложиться до углекислого газа и воды.
  • Скопление этаналя приводит к дисульфирамовой реакции (ацетальдегидному отравлению).

Зная о возможном отрицательном эффекте, клиент не пьёт всё время действия кода. Этот запрет не даёт ему ощущения неполноценности, так как он предварительно проходит мотивационную психотерапию и настроен на трезвость.

К сожалению, у ряда лиц тяга может вернуться. В этом случае им следует быстро приехать к наркологу и устранить её. Пациенты, которые вопреки предупреждениям решаются попробовать спиртное, становятся жертвами ацетальдегидной реакции.

Она проявляется:

  • Резким ухудшением общего состояния.
  • Покраснением кожи лица, ощущением жара.
  • Падением артериального давления, сердечной аритмией.
  • Одышкой и страхом смерти.
  • Обморочным состоянием.
  • Дрожью в теле и судорогами.

В самых тяжёлых ситуациях больные теряют сознание, у них развиваются сфинктерные расстройства. Чтобы помочь такому человеку требуется немедленная деактивация препарата и специальное лечение, проводящееся в условиях клиники.

Как снять ацетальдегидное отравление

При поступлении клиента с дисульфирамовой реакцией ему проводится детоксикация. С этой целью применяется внутривенная инфузионно-капельная терапия. Для выведения скопившихся молекул ацетальдегида и других вредных субстанций больному индивидуально подбирают состав капельниц.

В них входят:

  • Стерильные солевые среды и глюкоза.
  • Детоксикационные вещества.
  • Витамины.
  • Мочегонные и нормализующие давление средства.
  • Психотропные лекарства.
  • Медикаменты, улучшающие функции и обмен в печени, мозге и сердце.

В неосложнённых ситуациях снять ацетальдегидную интоксикацию удаётся за один день. У ряда больных для этого требуется несколько суток.

Можно ли самому раскодироваться так, чтобы избежать ацетальдегидной реакции

В среде лиц, страдающих алкогольной зависимостью, и неоднократно проходивших лечение распространены мифы о способах самостоятельного снятия действия кодировочных веществ.

«Бывалыми» личностями предлагаются всевозможные способы, которые, по их мнению, быстро и эффективно нейтрализуют действующий ингредиент. На самом деле это не так. Снять влияние кода может только специалист, осведомленный о виде проведённой кодировки.

Не следует рисковать своим здоровьем и жизнью. При необходимости важно быстро обратиться к наркологу и нейтрализовать кодировочный эффект.

Раскодирование в наркоклинике

Чтобы провести процедуру в клинике потребуется позвонить в неё и договориться о встрече с врачом. С собой желательно привести документы, которые выдаются при процедуре кодирования.

В них указываются:

  • Метод введения лекарства (внутримышечная или внутривенная инъекция, подшивка).
  • Доза и название препарата.
  • Дата манипуляции и срок окончания действия кода.

На этом основании доктор подберёт метод деактивации кодировочного средства. Тем самым больной избежит последствий ацетальдегидного отравления.

Литература:

  1. Физическая химия: курсовые работы: учебное пособие / Министерство образования и науки Российской Федерации, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. – Екатеринбург : Изд-во Уральского университета, 2014. – 185с.
  2. Краткий курс органической химии для медиков и биологов / П. П. Шорыгин. – Ленинград ; Москва : Гос. изд-во, 1925. – 399с.
  3. Химические основы жизненных процессов / К. Оппенгеймер ; перевод под редакцией С. Я. Капланского. – Москва ; Ленинград : Гос. изд-во биологической и мед. литературы, 1934. – Переплет, 309 с.

Авторство и редактура текста: 
Заведующий отделением психиатрии и наркологии МЦ “Алкоклиник”, психиатр-нарколог Попов А.Г., врач психиатр-нарколог Серова Л.А.

НЕ НАШЛИ ОТВЕТ?

Проконсультируйтесь
    со специалистом

Или позвоните:+7 (495) 744-85-28

Звоните! Работаем круглосуточно!
 

Наши врачи

Главный врач

Врач психиатр-нарколог стационара

Врач психиатр-нарколог стационара

Врач психиатр-нарколог

посмотреть всех врачей

посмотреть все фото

вернуться к списку статей

Источник: https://www.alcoclinic.ru/poleznaja-informacija/atsetaldegid/

Окисление альдегидов: процесс, конечный продукт

Окисление ацетальдегида до уксусной кислоты

Альдегидами называют органические вещества, относящиеся к карбонильным соединениям, содержащим функциональную группу –СОН, которая именуется карбонильной группой.

В зависимости от характера углеводородного скелета молекулы альдегиды бывают предельными, непредельными и ароматическими. Их молекулы могут также включать атомы галогенов или дополнительные функциональные группы. Общая формула насыщенных альдегидов имеет вид CnH2nO. В соответствии с номенклатурой ИЮПАК названия их оканчиваются суффиксом –аль.

Окисление альдегидов имеет важное значение в промышленности, поскольку они довольно легко превращаются в карбоновые кислоты. Окислителями в этом случае могут послужить гидроксид меди, оксид серебра или даже кислород воздуха.

Строение карбонильной группы

Электронное строение двойной связи в группе С=О характеризуется образованием одной σ-связи и еще одной π-связи. Атом С находится в состоянии sp2-гибридизации, молекула плоского строения с валентными углами между связями около 1200.

Отличие двойной связи в этой функциональной группе заключено в том, что она расположена между атомом углерода и весьма электроотрицательным атомом кислорода.

В результате электроны притянуты к атому О, а значит, эта связь очень сильно поляризована.

в альдегидной группе такой поляризованной двойной связи можно назвать главной причиной высокой реакционноспособности альдегидов. Для альдегидов наиболее характерны реакции присоединения атомов или их групп по С=О связи.

И легче всего протекают реакции нуклеофильного присоединения. Также для альдегидов типичны реакции с участием атомов Н из функциональной группы альдегидов. Из-за электроноакцепторного влияния группы С=О происходит повышение полярности связи.

Это в свою очередь является причиной относительно легкого окисления альдегидов.

Отдельные представители альдегидов

Формальдегид (муравьиный альдегид или метаналь) СН2О является газообразным веществом с весьма острым запахом, который получают обычно пропусканием смеси паров метанола с воздухом через раскаленную сетку из медной или серебряной сетки. Его 40%-й водный раствор называется формалином.

Формальдегид легко вступает в реакции, многие из которых лежат в основе промышленного синтеза целого ряда важных веществ. Его используют и для получения изопренового каучука, пентаэритрита, многих лекарственных веществ, различных красителей, для дубления кожи, в качестве дезинфицирующего и дезодорирующего средства.

Формальдегид довольно токсичен, его ПДК в воздухе составляет 0,001 мг/л.

Ацетальдегид (уксусный альдегид, этаналь) СН3СОН является бесцветной жидкостью с удушающим запахом, который при разбавлении его водой приобретает фруктовый аромат. Ацетальдегид обладает всеми основными свойствами альдегидов. Окислением уксусного альдегида производят огромные объемы уксусной кислоты и уксусного ангидрида, разнообразных фармацевтических препаратов.

Акролеин (пропеналь) CH2=CH-СОН, простейший ненасыщенный альдегид является бесцветной легколетучей жидкостью. Его пары сильно раздражают слизистые глаз и верхних дыхательных путей. Очень ядовит, ПДК его содержания в воздухе составляет 0,7 мг/м3. Пропеналь – промежуточный продукт синтеза некоторых полимеров, необходим в производстве отдельных лекарственных препаратов.

Бензальдегид (бензойный альдегид) С6Н5СОН является бесцветной желтеющей при хранении жидкостью с ароматом горького миндаля. Он довольно быстро окисляется воздухом до бензойной кислоты.

Содержится в эфирных маслах растений (нероли, пачулей), а в виде глюкозида – в ядрах косточек горького миндаля, вишни, абрикоса и персика.

Как душистое вещество его применяют в парфюмерии, в виде компонента пищевых эссенций, как сырье для синтеза других душистых веществ (коричного альдегида, жасминальдегида).

Окисление альдегидов оксидом серебра является самой показательной качественной реакцией на соответствующую форму функциональной группы. Свое название эта реакция получила благодаря тонкому серебряному налету на стенках пробирки, образующемуся в ходе этой реакции.

Суть ее заключается во взаимодействии альдегида R-СОН с аммиачным раствором оксида серебра(I), который представляет собой растворимое комплексное соединение [Ag(NH3)2]OH и носит название реактив Толленса.

Реакцию осуществляют при температурах, близких к температуре кипения воды (80–100 °С).

При этом происходит окисление альдегидов до соответствующих им карбоновых кислот, а окислитель восстанавливается до металлического серебра, выпадающего в осадок.

Приготовление реактивов

Для качественного определения группы -СОН в альдегидах сначала готовят комплексное соединение серебра. Для этого в пробирку наливают немного раствора аммиака (гидроксида аммония) в воде и следом небольшое количество нитрата серебра. При этом образующийся осадок оксида серебра тут же исчезает:

2AgNO3 + 2NH3 + Н2О -> Ag2O↓ + 2NH4NO3

Ag2O + 4NΗ3 + Η2О -> 2[Ag(NΗ3)2]ОΗ

Более надежные результаты дает реактив Толленса, приготовленный с добавлением щелочи.

Для этого 1 г AgNO3 растворяют в 10 г дистиллированной воды и добавляют равный объем концентрированного гидроксида натрия.

В результате выпадает осадок Ag2O, который исчезает при добавлении концентрированного раствора гидроксида аммония. Использовать для проведения реакции нужно только свежеприготовленный реактив.

Механизм реакции

Реакции серебряного зеркала соответствует уравнение:

2[Ag(NΗ3)2]OΗ + НСОΗ -> 2Ag↓ + ΗCOONΗ4 + 3NΗ3 + Н2О

Стоит отметить, что для альдегидов такое взаимодействие изучено недостаточно. Механизм данной реакции неизвестен, но предполагается радикальный или же ионный вариант окисления. По гидроксиду диамминсеребра вероятнее всего реализуется присоединение с образованием серебряной соли диола, от которого затем отщепляется серебро с образованием карбоновой кислоты.

Для успешного проведения опыта чрезвычайно важна чистота используемой посуды. Связано это с тем, что образующиеся в ходе опыта коллоидные частицы серебра должны прицепиться к поверхности стекла, создав зеркальную поверхность. В присутствии малейших загрязнений оно будет выпадать в виде серого хлопьевидного осадка.

Для очистки емкости следует использовать растворы щелочей. Так, для этих целей можно взять раствор NaOH, который нужно смыть большим объемом дистиллированной водой. На поверхности стекла не должно присутствовать жировых следов и механических частиц.

Окисление гидроксидом меди

Реакция окисления альдегидов гидроксидом меди (II) также довольно эффектна и эффективна в определении типа функциональной группы. Протекает она при температуре соответствующей кипячению реакционной смеси.

При этом альдегиды восстанавливают двухвалентную медь в составе реактива Фелинга (свежеприготовленный аммиачный раствор Cu(OH)2) до одновалентной.

Сами же они окисляются по причине внедрения атома кислорода по связи С-Η (степень окисления С изменяется с +1 на +3).

Визуально за ходом реакции можно проследить по изменению окраски смеси растворов. Голубоватый осадок гидроксида меди постепенно превращается желтый, соответствующий гидроксиду меди одновалентной и дальнейшее появление яркого красного осадка Cu2O.

Этому процессу соответствует уравнение реакции:

R-СОН + Cu2+ + NaOH + Н2О -> R-COONa + Cu2O + 4Н+

Действие реактивом Джонса

Стоит отметить, что на альдегиды такой реактив действует наилучшим образом.

В этом случае окисление не требует нагревания и проводится при температуре 0-20 °С в течение довольно короткого отрезка времени, а выход продуктов составляет больше 80%.

Главным недостатком реагента Джонса состоит в отсутствии высокой избирательности в отношении других функциональных групп, да к тому же кислая среда порой приводит к изомеризации или деструкции.

Реагент Джонса представляет собой раствор оксида хрома (VI) в разбавленной серной кислоте и ацетоне. Его также можно получить из дихромата натрия. При окислении альдегидов образуются под действием этого реактива карбоновые кислоты.

Промышленное окисление кислородом

Окисление ацетальдегида в промышленности осуществляют воздействием кислорода в присутствии катализаторов – ионов кобальта или марганца. Сначала образуется надуксусная кислота:

СН3-СОН + О2 –> СН3-СОООН

Она в свою очередь взаимодействует со второй молекулой уксусного альдегида и через перекисное соединение дает две молекулы уксусной кислоты:

СН3-СОООН + СН3-СОН –> 2СН3-СООН

Окисление ведется при температуре 60-70 °С и давлении 2·105 Па.

Взаимодействие с раствором йода

Для окисления альдегидных групп иногда применяется раствор йода в присутствии щелочи. Особое значение этот реактив имеет в процессе окисления углеводов, поскольку действует очень избирательно. Так под его влиянием D-глюкоза превращается в D-глюконовую кислоту.

Йод в присутствии щелочей образует гипойодид (весьма сильный окислитель): I2 + 2NaOΗ –> NaIO + NaI + Н2О.

Под действием гипойодида формальдегид превращается в метановую кислоту: ΗСОΗ + NaIO + NaOΗ –> ΗCOONa + NaI + Н2О.

Окисление альдегидов йодом используют в аналитической химии для определения количественного их содержания в растворах.

Окисление диоксидом селена

В отличие от предыдущих реактивов, под действием диоксида селена альдегиды превращаются в дикарбонильные соединения, а из формальдегида образуется глиоксаль. Если рядом с карбонилом расположены метиленовые или метильные группы, то они могут превращаться в карбонильные. Как растворитель для SeO2 обычно используют диоксан, этанол или ксилол.

По одной из методик реакцию проводят в трехгорлой колбе, соединенной с мешалкой, термометром и обратным холодильником. К исходному веществу, взятому в количестве 0,25 моль, каплями прибавляют раствор 0,25 моль диоксида селена в 180 мл диоксана, а также 12 мл Н2О.

Температура не должна превышать 20 °C (при необходимости колбу охлаждают). После этого при постоянном перемешивании раствор кипятят в течении 6 часов. Далее горячий раствор фильтруют для отделения селена и промывают осадок диоксаном. После вакуумной отгонки растворителя остаток фракционируют.

Основную фракцию отбирают в широком температурном интервале (20-30 °C) и повторно ректифицируют.

Аутоокисление альдегидов

Под действием кислорода воздуха при комнатной температуре окисление альдегидов происходит очень медленно. Главными продуктами этих реакций являются соответствующие карбоновые кислоты. Механизм аутоокисления родственен промышленному окислению этаналя до уксусной кислоты. Одним из промежуточных продуктов является надкислота, которая взаимодействует с еще одной молекулой альдегида.

Благодаря тому, что этот тип реакций ускоряется под действием света, перекисей, и следов тяжелых металлов, можно сделать вывод о ее радикальном механизме. Формальдегид в водных растворах значительно хуже своих собратьев окисляется воздухом, из-за того, что существует в них в виде гидратированного метиленгликоля.

Окисление альдегидов перманганатом калия

Наиболее успешно эта реакция происходит в кислой среде. Визуально оценить ее прохождение можно по потере интенсивности и полному обесцвечиванию розовой окраски раствора марганцовки.

Реакция проходит при комнатной температуре и нормальном давлении, поэтому она не требует особых условий. Достаточно в пробирку налить 2 мл формальдегида и 1 мл подкисленного серной кислотой раствора перманганата калия.

Пробирку с раствором нужно осторожно встряхнуть для перемешивания реагентов:

5СН3-СОН + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5СН3-СООН + 2MnSO4 + K2SO4 + 3Н2О

Если ту же реакцию вести при повышенных температурах, то метаналь легко окисляется до углекислого газа:

5СН3-СОН + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5СО2 + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11Н2О

Источник: https://FB.ru/article/377263/okislenie-aldegidov-protsess-konechnyiy-produkt

Организм приспособлен к обезвреживанию этанола

Окисление ацетальдегида до уксусной кислоты

В организм поступают и в результате метаболизма образуются в клетках головного мозга и печени, в других тканях, при жизнедеятельности микрофлоры кишечника различные спирты (алифатической, ароматической, стероидной природы, ретиноиды, фарнезол и др.) и альдегиды (ароматические, алифатические, продукты пероксидации липидов и др.), которые могут являться промежуточными метаболитами или конечными продуктами.

Взаимопревращение спиртов и альдегидов осуществляют алкогольдегидрогеназы. Их существует 6 подклассов, в каждом подклассе имеются многочисленные изоферменты, обнаруженные во многих тканях.

С медицинской и социальной точки зрения определенный интерес вызывает метаболизм этилового спирта в организме человека.

Этанол является энергетически богатым соединением: при метаболизме 125 г этанола количество образующегося НАДН такое же, как при окислении 500 г глюкозы.

При полноценном питании и частом потреблении этилового спирта, например, в виде пива, “этанольный” ацетил-SКоА не столько сгорает в ЦТК, сколько используется для синтеза холестерола и триацилглицеролов, то есть происходит переход энергии этанола в запасную форму, что приводит к гиперлипидемии,  “пивному ожирению” и жировой инфильтрации печени.

Обезвреживание этанола

Метаболизм поступающего этанола в организме происходит преимущественно в печени тремя способами.

Первый путь начинается в цитозоле и заключается в окислении спирта по алкогольдегидрогеназному пути до ацетальдегида, который переходит в митохондрии и окисляется  до уксусной кислоты. Последняя в виде ацетил-SКоА поступает в ЦТК. Через этот путь проходит 80-90% всего этанола.

Реакции окисления этанола и ацетальдегида

За окисление 10-20% этанола отвечает алкогольоксидаза (цитохром P450), также называемая микросомальная этанолокисляющая система (МЭОС).  При регулярном поступлении этанола доля микросомального окисления возрастает (до 7 раз), так как этанол является индуктором алкогольоксидазы и количество ее молекул увеличивается.

Третий способ – реакция окисления этанола каталазой с использованием перекиси водорода. Протекает реакция в пероксисомах и цитозоле, главным образом, нервных клеток, значение ее не велико, не более 2%.

Побочные эффекты обезвреживания этанола

Поскольку при утилизации этанола образуется большое количество НАДН, то в цитозоле гепатоцитов активируется 11-я реакция гликолиза (превращение пирувата в лактат) и восстановление диоксиацетонфосфата в глицерол-3-фосфат. Это приводит к гипогликемии в постабсорбтивный период, так как пировиноградная кислота и диоксиацетонфосфат являются субстратами глюконеогенеза.

Одновременно накопление “алкогольного” ацетил-SКоА ингибирует пируватдегидрогеназу, что еще больше усиливает накопление лактата.  Накопление молочной кислоты в крови обусловливает лактатацидемию (лактоацидоз).

Одновременно из-за относительной недостаточности оксалоацетата, использованного в глюконеогенезе, избыток “алкогольного” ацетил-SКоА не успевает окислиться в цикле трикарбоновых кислот и перенаправляется на синтез кетоновых тел, что обеспечивает возникновение кетоацидоза.

Если запасы гликогена в печени изначально невелики (голодание, недоедание, астеническое телосложение) или израсходованы (после физической работы), то при приеме алкоголя натощак гипогликемия наступает быстрее и может быть причиной резкого ухудшения самочувствия и потери сознания. К этому стоит добавить сильный диуретический эффект этанола (подавление секреции вазопрессина), ведущий к быстрому обезвоживанию организма и снижению кровоснабжения головного мозга со всеми вытекающими последствиями.

Токсичность ацетальдегида

Ацетальдегид может неферментативно связывать сульфгидрильные (HS-) группы белков и гетерополисахаридов, и аминогруппы (NH2-) белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов и других соединений:

1. Повреждение нативной структуры белков, например

  • ведет к изменению активности ферментов дыхательной цепи и разобщению окислительного фосфорилирования,
  • снижает полимеризацию тубулина микротрубочек, что проявляется как возникновение телец Мэллори в гепатоцитах (алкогольный гиалин),
  • ацетальдегид-белковые комплексы запускают цитотоксические механизмы иммунокомпетентных клеток по отношению к печени и к другим органам.

2. Изменение структуры мембранных фосфолипидов – активация перекисного окисления и повышение текучести мембран. Возрастает проницаемость мембран для воды и электролитов, происходит набухание клеток и их дисфункция.

3. Появление мутаций в ДНК и, как следствие, снижение репарации, стимулированный апоптоз клеток или канцерогенез, особенно для клеток печени,

Ацетальдегид вступает в неферментативную реакцию конденсации с катехоламинами, а продукты реакции обладают морфино- и опиатоподобным действием. Выявлено, что большинство проявлений алкоголизма связано с воздействием на организм не самого этанола, а ацетальдегида. Под его действием увеличивается образование дофамина и норадреналина в нервной системе и органах, и с накоплением дофамина часто связано развитие абстинентного синдрома и белой горячки.

Спиртовое брожение

Образование этилового спирта из глюкозы происходит в анаэробных условиях в дрожжах и некоторых видах плесневых грибков. Суммарное уравнение реакции:

C6H12О6 → 2 CО2 + 2 С2Н5ОН

До стадии образования пирувата реакции спиртового брожения совпадают с реакциями гликолиза. Отличия заключаются только в дальнейшем превращении пировиноградной кислоты. Цель этих превращений у указанных организмов та же, что и в гликолизе (молочнокислом брожении) – удалить пируват из клетки и окислить НАДН, который образовался в 6-й реакции.

Специфические реакции спиртового брожения

Источник: https://biokhimija.ru/uglevody/obmen-jetanola.html

Как из уксусного альдегида получить уксусную кислоту

Окисление ацетальдегида до уксусной кислоты

Некоторые карбоновые кислоты встречаются в природе в свободном состоянии (муравьиная, уксусная, масляная, валериановая и др.). Однако, основным источником карбоновых кислот является органический синтез. Рассмотрим основные способы получения карбоновых кислот

Общие способы получения карбоновых кислот

1. Окисление первичных спиртов и альдегидов под действием различных окислителей

В качестве окислителей применяют KMnO4 и K2Cr2O7.

Например:

Для окисления альдегидов используются те же реагенты, что и для спиртов.

При окислении перманганатом калия происходит обесцвечивание фиолетово-розового раствора.

При окислении дихроматом калия — цвет меняется с оранжевого на зеленый.

А также для них характерны реакции «серебряного зеркала» и окисление гидроксидом меди (II) – качественные реакции альдегидов:

2. Гидролиз галогензамещенных углеводородов, содержащих три атома галогена у одного атома углерода

В результате реакции образуются спирты, содержащие три группы ОН у одного атома углерода. Такие спирты неустойчивы и отщепляют воду с образованием карбоновой кислоты:

3. Получение карбоновых кислот из цианидов (нитрилов)

Этот способ позволяет наращивать углеродную цепь при получении исходного цианида. Дополнительный атом углерода вводят в состав молекулы, используя реакцию замещения галогена в молекуле галогенуглеводорода цианидом натрия:

Образующийся нитрил уксусной кислоты CH3-CN (ацетонитрил, метилцианид) при нагревании гидролизуется с образованием ацетата аммония:

При подкислении раствора выделяется кислота:

4. Использование реактива Гриньяра (по схеме)

5. Гидролиз галогенангидридов кислот

С водой низшие хлорангидриды реагируют чрезвычайно энергично, образуя соответствующую карбоновую кислоту и соляную кислоту:

В промышленности

1. Выделяют из природных продуктов

(жиров, восков, эфирных и растительных масел)

2. Окисление алканов кислородом воздуха ( в присутствии катализаторов – солей марганца или при нагревании под давлением)

Обычно образуется смесь кислот. При окислении бутана единственным продуктом является уксусная кислота:

3. Окисление алкенови алкинов

При жестком окислении алкенов кипящим раствором KMnO4 в кислой среде происходит полный разрыв двойной связи:

При жестком окислении (нагревание, концентрированные растворы, кислая среда) происходит расщепление углеродного скелета молекулы алкина по тройной связи и образуются карбоновые кислоты:

4. Окисление гомологов бензола (получение бензойной кислоты)

Для получения бензойной кислоты можно использовать окисление монозамещенных гомологов бензола кислым раствором перманганата калия:

В лаборатории

1. Гидролиз сложных эфиров

При кислотном гидролизе получают карбоновые кислоты и спирты (реакция обратная этерификации):

2. Из солей карбоновых кислот

3. Гидролиз ангидридов кислот

При легком нагревании с водой ангидриды образуют соответствующие карбоновые кислоты:

4. Щелочной гидролиз галоген производных карбоновых кислот

Специфические способы получения важнейших кислот

Способы получения НСООН

1. Взаимодействие оксида углерода (II) с гидроксидом натрия

Муравьиную кислоту получают нагреванием под давлением гидроксида натрия и оксида углерода (II) под давлением и обработкой полученного формиата натрия серной кислотой:

2. Каталитическое окисление метана

3. Декарбоксилирование щавелевой кислоты

Муравьиную кислоту можно получить при нагревании щавелевой кислоты:

Способы получения СН3СООН

Получение уксусной кислоты для химических целей

1. Синтез из ацетилена

Данный способ получения уксусной кислоты основан на окислении уксусного альдегида, который в свою очередь получают из ацетилена по реакции Кучерова (ацетилен получают из очень доступного сырья — метана):

2. Каталитическое окисление бутана

Большое значение имеет способ получения уксусной кислоты, основанный на окислении бутана кислородом воздуха:

Процесс получения уксусной кислоты из метана является многостадийным (метан – ацетилен – уксусный альдегид – уксусная кислота). Ее получение окислениям будана сокращает число стадий, что дает большой экономический эффект.

3. Каталитическое карбонилирование метанола

Получение уксусной кислоты для пищевых целей

4. Уксуснокислое брожение этанола

Уксусную кислоту для пищевых целей получают уксуснокислым брожением жидкостей, содержащих спирт (вино. пиво):

АцетальдегидОбщиеСистематическоенаименованиеТрадиционные названияХим. формулаРац. формулаФизические свойстваСостояниеМолярная массаПлотностьДинамическая вязкость0,215 при 20 °CЭнергия ионизацииТермические свойстваТ. плав.Т. кип.Т. всп.Т. воспл.Т. свспл.Пр. взрв.Кр. точкаЭнтальпия образованияДавление параХимические свойстваpKaРастворимость в водеОптические свойстваПоказатель преломленияСтруктураДипольный моментКлассификацияРег. номер CASPubChemРег. номер EINECSSMILESРег. номер ECRTECSChEBIНомер ООНChemSpiderБезопасностьПДКЛД50Токсичность
этаналь
ацетальдегид, метилформальдегид
СH3СHO
С2H4OC 54,53 %, H 9,15 %, O 36,32 %
бесцветная жидкость, с резким запахом
44,0526 ± 0,0022 г/моль
0,784 г/см³
10,22 ± 0,01 эВ [2]
−123,37 °C
20,2 °C
−36 ± 1 °F [2]
234,15 K (−39 °C) °C
458,15 K (185 °C) °C
4-60 %
192,85
-166 кДж/моль
2,76 50 ; 4,86 70 ; 10,0 100 [1] атм
13,57 (25 °C)
С водой, этанолом смешивается во всех соотношениях.
1,3316
2,750 ± 0,006 Д
75-07-0
177
200-836-8
200-836-8
AB1925000
15343
1089
172
5 мг/м 3
1232 мг/кг (мыши, внутрижелудочно),900 мг/кг (мыши, перорально),661 мг/кг (крысы, перорально)
токсичен, вызывает привыкание, ирритант, канцероген
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Источник: https://1001salad.com/kak-iz-uksusnogo-aldegida-poluchit-uksusnuju/

Химические свойства альдегидов и кетонов

Окисление ацетальдегида до уксусной кислоты

Карбонильные соединения – это органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу:

Карбонильные соединения делятся на альдегиды и кетоны. Общая формула карбонильных соединений: СnH2nO.

Строение, изомерия и гомологический ряд альдегидов и кетонов

Химические свойства альдегидов и кетонов

Способы получения альдегидов и кетонов

Альдегидами называются органические соединения, содержащие карбонильную группу, в которой атом углерода связан с радикалом и одним атомом водорода. 

Структурная формула альдегидов:

Кетонами называются соединения, в молекуле которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами

Структурная формула кетонов:

1. Реакции присоединения

В молекулах карбонильных соединений присутствует двойная связь С=О, поэтому для карбонильных соединений характерны реакции присоединения по двойной связи. Присоединение к альдегидам протекает легче, чем к кетонам.

1.1. Гидрирование

Альдегиды при взаимодействии с водородом в присутствии катализатора (например, металлического никеля) образуют первичные спирты, кетоны — вторичные:

1.2. Присоединение воды

При гидратации формальдегида образуется малоустойчивое вещество, называемое гидрат. Оно существует только при низкой температуре.

1.3. Присоединение спиртов

При присоединении спиртов к альдегидам образуются вещества, которые называются полуацетали.

В качестве катализаторов процесса используют кислоты или основания.

Полуацетали существует только при низкой температуре.

Полуацеталиэто соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами.

Полуацеталь может взаимодействовать с еще одной молекулой спирта в присутствии кислоты. При этом происходит замещение полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR’ и образованию ацеталя:

1.4. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты

Карбонильные соединения присоединяют синильную кислоту HCN. При этом образуется гидроксинитрил (циангидрин):

2. Окисление альдегидов и кетонов

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.

При окислении альдегиды превращаются в карбоновые кислоты.

Альдегид → карбоновая кислота

Метаналь окисляется сначала в муравьиную кислоту, затем в углекислый газ:

Формальдегид→ муравьиная кислота→ углекислый газ

Вторичные спирты окисляются в кетоны:

вторичные спирты → кетоны

Типичные окислители — гидроксид меди (II), перманганат калия KMnO4, K2Cr2O7, аммиачный раствор оксида серебра (I).

Кетоны окисляются только при действии сильных окислителей и нагревании.

2.1. Окисление гидроксидом меди (II)

Происходит при нагревании альдегидов со свежеосажденным гидроксидом меди, при этом образуется красно-кирпичный осадок оксида меди (I) Cu2O. Это — одна из качественных реакций на альдегиды.

опыт окисления муравьиного альдегида гидроксидом меди (II) можно посмотреть здесь.

Например, муравьиный альдегид окисляется гидроксидом меди (II)

HCHO + Cu(OH)2 = Cu + HCOOH + H2O

Чаще в этой реакции образуется оксид меди (I):

HCHO + 2Cu(OH)2 = Cu2O + HCOOH + 2H2O

2.2. Окисление аммиачным раствором оксида серебра

Альдегиды окисляются аммиачным раствором оксида серебра (реакция «серебряного зеркала»).

Поскольку раствор содержит избыток аммиака, продуктом окисления альдегида будет соль аммония карбоновой кислоты.

Например, при окислении муравьиного альдегида аммиачным раствором оксида серебра (I) образуется карбонат аммония
Например, при окислении уксусного альдегида аммиачным раствором оксида серебра образуется ацетат аммония

Образование осадка серебра при взаимодействии с аммиачным раствором оксида серебра — качественная реакция на альдегиды. 

Упрощенный вариант реакции: 

2.3. Жесткое окисление

При окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) альдегиды окисляются до карбоновых кислот или до солей карбоновых кислот (в нейтральной среде). Муравьиный альдегид окисляется до углекислого газа или до солей угольной кислоты (в нейтральной среде).

Например, при окислении уксусного альдегида перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота

Кетоны окисляются только в очень жестких условиях (в кислой среде при высокой температуре) под действием сильных окислителей: перманганатов или дихроматов.

Реакция протекает с  разрывом С–С-связей (соседних с карбонильной группой) и с образованием смеси карбоновых кислот с меньшей молекулярной массой или СО2.

Карбонильное соединение/ ОкислительKMnO4, кислая средаKMnO4, H2O, t
Метаналь СН2ОCO2K2CO3
Альдегид R-СНОR-COOHR-COOK
КетонR-COOH/ СО2R-COOK/ K2СО3

2.4. Горение карбонильных соединений

При горении карбонильных соединений образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

CnH2nО + 3n/2O2 → nCO2 + nH2O + Q

Например, уравнение сгорания метаналя:

CH2O + O2 = CO2 + H2O

3. Замещение водорода у атома углерода, соседнего с карбонильной группой 

Карбонильные соединения вступают в реакцию с галогенами, в результате которой получается хлорзамещенный (у ближайшего к карбонильной группе атома углерода) альдегид или кетон.

Например, при хлорировании уксусного альдегида образуется хлорпроизводное этаналя

Полученное из ацетальдегида вещество называется хлораль. Продукт присоединения воды к хлоралю (хлоральгидрат) устойчив и используется как лекарство.

4. Конденсация с фенолами 

Формальдегид может взаимодействовать с фенолом. Катализатором процесса выступают кислоты или основания:

Дальнейшее взаимодействие с другими молекулами формальдегида и фенола приводит к образованию фенолоформальдегидных смол и воды:

Фенол и формальдегид вступают в реакцию поликонденсации.

Поликонденсация — это процесс соединения молекул в длинную цепь (полимер) с образованием побочных продуктов с низкой молекулярной массой (вода или др.). 

5. Полимеризация альдегидов 

Полимеризация характерна в основном для легких альдегидов. Для альдегидов характерна линейная и циклическая полимеризация.

Например, в растворе формалина (40 %-ного водного раствора формальдегида) образуется белый осадок полимера формальдегида, который называется полиформальдегид или параформ:

Источник: https://chemege.ru/ximicheskie-svojstva-aldegidy-ketony/

О вашем здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: