Schulervortrag referat






Schülervortrag - Aldehyde und Ketone (2200 Wörter und viele Abbildungen)

Aldehyde:

Geschichte : - 1774 von Schale entdeckt

                    - Name - von Alkohol dehydrogenatum (nach Liebig)

Struktur : - Typ : R - CHO       ( C = O - endständige Carbonylgruppe ; CHO - Aldehydgruppe)

               - Bindungslänge : C=O : 122pm ; C¾O : 131pm

               - Valenzbandmodell : - sp2 - hybridisiert

                                             - C¾O - s - Bindung - aus je einem sp2 - Orbital von Kohlen - und Sauerstoff

                                             - C¾O - p - Bindung - aus pz - Orbital von C und O

                       

                        Bildung der C¾O - p - Bindung in der Carbonylgruppe durch Überlappung zweier 2p - Orbitale

               - C=O - polar ; p - Elektronen - in Richtung O - verschoben ® O - d- ; C - d+

               - R - aliphatischer, aromatischer oder heterocycloscher Rest

               - Nomenklatur : - von entsprechenden Alkanen abgeleitet

               - Vorsilbe Formyl oder Nachsilbe carbaldehyd ( vor allem bei mehrfachen und cyclischen

                                                                                                                                  Aldehyden )

                   Bsp. : 1 - Metyldioxy - 1, 3, 5 - pentantricarbaldehyd : OHC¾CH2¾CH2¾CH¾CH2¾CH¾CHO

                                                                                                                   ½                    ½

                                                                                                                   CHO              O¾O¾CH3

                                - wenn endständiges C-Atom zum Alkan, dann Vorsilbe Oxo und Nachsilbe al

                                    - vor allem bei einfachen Aldehyden + deren Derivate )

                   Bsp. : Hexanal : H3C¾(CH2)4¾CHO

                   - wichtigste Aldehyde - Trivialnamen : Formaldehyd - H¾CHO

                                                                       Phtalaldehyd - OHC¾C6H4¾CHO

Eigenschaften : - C1 - gasförmig (Raumtemperatur)

                       - C2 - C11 - brennbare, farblose, stark polarisierte Flüssigkeiten

                                   - mit steigendem C - Gehalt - immer öliger

                                                                        - Geruch - unangenehm ® angenehm (C8- C14- Duftstoffe)

                       - keine intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen ® Schmelz - und Siedepunkte - unter

                        denen der entsprechenden Alkohole (wegen zwischen Molekülen - keine Wasserstoffbrücken)

                        und über denen der Alkane (wegen Polarität der C=O)

                       - löslich in Alkoholen, Ethern und den meisten anderen org. Lösungsmitteln

                       - nur Form - und Acetaldehyd (C1, C2) - unbeschränkt in Wasser löslich, da durch die freien

                        Elektronenpaare am Sauerstoff der C=O - Wasserstoffbrückenbindungen möglich

                       - ab C6 - praktisch wasserunlöslich, da Polarität ¯

                       - gesättigte Aldehyde - schleimhautreizend, in hohen Konzentrationen - leichte Narkotika

                       - ungesättigte Aldehyde - wesentlich toxischer

                       - leicht oxidierbar

                       - Additionsfähigkeit der Carbonylgruppe (C=O)

                       - Acidität der a - ständigen H - Atome

Nachweise : - Nylanders Reagenz (Lösung von 2g basischem Bismutnitrat und 4g Seignettsalz in

                                                  100g 10% - NaOH) ® schwarz

                 - Fehlingsche Lösung ® rot (ziegelrot) bei Erhitzung mit Aldehyden

                        - R¾CHO + 4 OH- + 2 Cu2+ ® Cu2O + R¾COOH + 2 H2O

                        - geht nicht bei Ketonen ® Unterscheidungsmöglichkeit

                 - Tollenzreagenz - ammoniakalische Silbernitratlösung - schwaches Erwärmen ® Reduzierung

                   der Silberionen zu Silber ® Silberspiegel oder in feinverteilter Form als schwarzer NS

                   (Oxidation der Aldehydes zur Carbonsäure)

                        - geht auch nicht bei Ketonen

ungesättigte Aldehyde : - stechend riechende Flüssigkeiten, mit höheren Gliedern - angenehmer Geruch

                                    - vorherrschend - Additions - und Polymerisationsreaktionen

                                    - Herstellung : - Oxidation von Olefinen

                                                     - Dehydratisierung von Aldolen

                                    - wichtiger Vertreter : Acrolein (Acrylaldehyd : CH2=CH¾CHO)

Herstellung : - in der Natur nur geringe Vorkommen ( Acetaldehyd - Zwischenprodukt bei alkoholischer Gärung

                     höhere Aldehyde - Duftstoffe in ätherischen Pflanzenölen, ranziges Fett)

     

         BASF - Verfahren : Dehydrieren höherer               Celanese - Verfahren : Aldehydausbeute bei der

         Alkohole zu höheren Aldehyden                                                        Oxidation von Butan

Oxosynthese : - wichtigstes Verfahren für C >3

                    - flüssige Olefine mit CO und H2

                    - R CH=CH2 + CO + H2 ® RCH2CH2¾CHO

                    - auch verzweigte Aldehyde

Dehydrierung : - von primären Alkoholen (Ag-Kat., 600-700°C, 1bar)

                    - vor allem Formaldehyd, aber auch höhere Aldehyde

Einstufen - Verfahren von WACKER - HOECHST zur Herstellung von Acetaldehyd :

                 

Oxidation : - von Butan-Propan-Gemischen in Gasphase (450°C, 7-8bar)

                      - zu Formaldehyd, Acetaldehyd, Methanol

Direktoxidation : - von Olefinen

                         - Ethylen zu Acetaldehyd

                         - 2CH2=CH2 + O2 ® 2CH3¾CHO

Reaktionen : Oxidation : - Aldehyde - unbeständig an der Luft - gehen stufenweise in Säuren über

                                       - Bsp. : Acetaldehyd ® Essigsäure : 2CH3¾CHO + O2 ® 2CH3¾COOH



                   Hydrierung : - zu primären Aldehyden - katalytisch

                                     - Bsp. : Propionaldehyd ® Propanol : CH3¾CH2¾CHO + H2 ® C2H5¾CH2OH

                                               ( Ni, Fe, Co, Edelmetallkat., 20-200°C, 300bar)

                   nucleophile Addition : - mit Alkoholen, Ammoniak, Wasser, Anionen

                                                   - über Halbacetale zu Acetalen :

                                                          

                                                           Mechanismus der nucleophilen Addition an Carbonylverbindungen

                                                   - Acetale - meist angenehmer Geruch

                  Polymerisation : niedrige Aldehyde zu thermisch stabilen Verbindungen (Polyoxymethylene,

                                                                                                                      Acetalkunststoffe)

allgemeine Reaktionen der aliphatischen Aldehyde :

Alkohole                            ¬ + H2                           + NH3                     ® Aldehyd-Ammoniak-Verbind.

Säuren, Säureanhydride  ¬ + O2                              + NH3, + H2            ® Amine

a - Halogenaldehyde       ¬ + Halogene                  + NH3, -H2O           ® Nitrile

Dihalogenpararffine         ¬ + PCl5             + HCN                                ® Cyanhydride

Alkinole, -diole                       ¬ + C2H2                  + HCN, + NH3                    ® Aminosäuren

1, 3 - Dioxan                           ¬ + Olefine         Aldehyd   + R¾OH                ® Acetale

Ester                            ¬ + Al (OR)3                       + R¾SH                 ® Thiole

Hydroxyaldehyde             ¬ + R¾CHO                  + H+                        ® polymere Aldehyde

Polymethylolalkane          ¬ + CH2O                      + R¾NH2               ® Azomethine

Hydroxyketone                       ¬ + Ketone              + NH2¾CO¾NH2      ® polymere Harnstoffe

Kohlenwasserstoffe         ¬ + N2H4             + NaHSO3               ® Salze der a - Hydroxysulfonsäure

                                                                       + R¾Mg, + Halogene ® sekundäre Alkohole

wichtige Aldehyde :

Formaldehyd : - 1859 erstmals hergestellt von A. M. BUTLEROW

                    - HCHO - einfachster Aldehyd

                    - stechend riechend, farblos, leicht polymerisierendes Gas, löst sich in polaren Lösungsmitteln

                       unter Bildung von Solvaten, schleimhautreizend, brennbar

                    - MAK - Wert : 1 × 10-4% ; industrielle Abwässer - max. 200mg × m-3 Formaldehyd

                    - wirkt krebserregend : - Reaktion mit Sekret der Nasenschleimhaut

                                                   - NH2 - Gruppen - nucleophil addiert an Carbonyl - C - Atom

                                                   - bei hohen Konzentrationen ( 7mg × m-3 ) - dringt in Zelle / Zellkern vor

                                                   - reagieren mit Nucleinsäuren - führt zu Krebs

                    - gehört zu den chemisch aktivsten organischen Substanzen

                    - großmaßstäbliche Herstellung seit 1925 durch BASF aus Methanol

                        - 2CH3OH + O2 ® 2HCHO + 2H2O      DH = -159 KJ × mol-1

                        - katalytische Oxydehydrierung mit geringer Luftmenge (Ag - Kat, 600-700°C, Wasserzusatz,

                                                                  schnelle Abkühlung der Reaktionsprodukte, Ausbeute : 91%)

                        - katalytische Oxidation mit Luftüberschuß (Fe2O3/MoO3 - Kat., schnelle Abkühlung der

                                                                  Reaktionsprodukte, 350-450°C, Ausbeute bis 99%)

                                   - Methanoldampf mit Luft über erhitzten Kupfer - oder Silberkontakt

                    - heute - 92% aus Methanol, 8% aus Kohlenwasserstoffen

                    - Weltjahresproduktion ca. 8 mrd Tonnen

                    - Formen : - Hydrat (Formalin) : 35-55%-ige Lösung

                                      - Trioxan - cyclische, trimere Form (Schmelzp. - 63°C, Siedep. - 115°C)

                                      - Paraformaldehyd : - H¾(OCH2)n¾OH    mit n = 10 - 100

                                                               - fest, kristallin

                                                               - entsteht, wenn Formaldehydlösung längere Zeit stehen bleibt :

                                                                       - Selbstaddition aufgrund hoher Reaktivität

                                                                       - 100 Moleküle - kettenförmig - Paraformaldehyd

                    - Verwendung : - direkt in wäßriger Lösung als Desinfektions - und Konservierungsmittel für                                                                             verderbliche Güter wie Kosmetika (Formalin, Formol)

                                          - Grundstoff für Herstellung mehrwertiger Alkohole

                                          - Formaldehyd - Kondensationsprodukte mit Phenolen, Harnstoff und Melanin

                                                             - wichtige Aminoplaste, Duroplaste, Phenoplaste

                                          - Trioxan - Grundstoff für hochpolymere thermoplastische Kunststoffe (Polyoxy-

                                                                                                                                         methylene)

Acetaldehyd : - leichtbeweglich, niedrigsiedende, leicht entzündliche Flüssigkeit





(Ethanal)    - stechender Geruch, ähnelt entfernt an unreife Apfel, ruft Kopfschmerz hervor

                   - giftig

                   - MAK - Wert - 0,02%

                   - mischt sich vollständig in Wasser und den meisten organische Lösungsmitteln

                   - reagiert mit Wasser zu Hydrat

                    - neigt zur Selbstaddition : - je 3 Moleküle zu cyclischem Paraldehyd

                                                         - je 4 Moleküle zu Metaldehyd

                   - bei Erhitzen - Zerfall in CH4 und CO

                   - Herstellung aus vielen Stoffen möglich z.B. Ethylen, Ethanol, Propan, Butan, Gährungsalkohol,

                                                                                                                                      Methanol

                   - wichtig - WACKER - HOECHST - Verfahren [­] : 2CH2=CH2 + O2 ® 2CH3CHO

                                                                                                          DH = -243 KJ × mol-1

                        mit PdCl2/CuCl2 - Kat., 120-130°C, 3 bar, reines O2, anschließende zweistufige Destillation,

                        Ausbeute 94%

                   - Weltjahresproduktion ca. 3 mrd Tonnen ; BRD : 500.000 Tonnen pro Jahr

                   - größter Teil - Essigsäure - und Essigsäureanhydridherstellung, Butanol, 2 - Ethylhexanol,

                                                                                                                                  Ethylacetat

                    - Zusatz für Aromastoffe (bei vollständiger Umsetzung)

Butylaldehyde : - C3H7CHO

                      - farblos, leicht entflammbar, stechend riechend, flüssig

                      - geringe Wasserlöslichkeit (ca. 2% bei 20°C)

                      - katalytische Hydrierung ® Butanol und 2 - Methyl - 1 - propanol

                      - Oxidation ® Carbonsäure

                      - Kondensations - und Additionsreaktionen mit sich selbst und mit anderen Aldehyden

                        ® Kunststoffe, Lösungsmittel, Lacken, Vulkanisationsbeschleunigern

                      - Herstellung : - Oxosynthese (kontinuierliche Hydroformylierung)

                                           - Propen mit H2 und CO zu Gemisch beider Butylaldehyde (Butylaldehyd - 80%,

                                                                       Isobutylaldehyd - 20%) mit DH = + (118-147) KJ × mol-1

                                           - Co - Kat, 148-180°C, 250-300bar, Ausbeute ca. 80%)

                                           - außerdem - Nebenprodukte : Butanole, Butylformiate

                     - Weltjahresproduktion ca. 3 mrd Tonnen

Acrolein : - Acrylaldehyd, CH2=CH¾CHO

              - einfachster ungesättigter Aldehyd

              - leicht flüchtig, farblos, unerträglich stechend riechend, giftig, flüssig

              - MAK - Wert - 0,1 mg × cm-1

              - in Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln löslich

              - extrem reaktionsfreudig ® wird in der Nähe eines Stabilisators aufbewahrt (z.B. 0,2% Hydrochinon)

              - Herstellung : - katalytische Oxidation von Propen (gasförmig)

                                      - CH2=CH¾CH3 + O2 ® CH2=CH¾CHO + H2O DH = - 369 KJ× mol-1

                                      - Mo - Kat., 350-450°C, 1,5bar, Ausbeute ca. 90%

              - Verwendung : - direkt als Warnsubstanz (Geruch)

                                   - technisch in Glycerinherstellung und Methioninproduktion (Futtermittelzusatz)

Benzaldehyd : - C6H5¾CHO

                    - einfachster aromatischer Aldehyd

                    - farblos, stark lichtbrechend, Bittermandelgeschmack, ungiftig, flüssig

                    - leicht löslich in Alkohol und Ether, kaum in Wasser (0,4% bei 25°C)

                    - oxidiert an der Luft zu Bezoesäure ® Aufbewahrung unter Stickstoff

                    - Herstellung : - Teiloxidation von Toluol

                                        - Seitenkettenchlorierung mit anschließender Verseifung

                    - Verwendung : - direkt als Komponente von Geruchs - und Geschmacksstoffen (Bittermandelöl)

                                          - Ausgangsstoff für Farbstoffe, Pharmazeutika, Riechstoffe, Nahrungsmittelzusatz

                    - EU - Jahresproduktion ca. 15000 Tonnen

Ketone :

Struktur : - eine oder mehrere Carbonylgruppen (C=O), deren C - Atom - Teil des Stammsystems ist und mit

                  zwei Kohlenwasserstoffresten verbunden ist

               - Nomenklatur : - einfache lineare und cyclische Ketone - substitutiv - Vorsilbe Oxo oder

                                    - Nachsilbe on

                                    - Bsp. : 2 - Butanon : CH3¾CH2¾CO¾CH3

                                    - Ausnahmen : Ketone mit Phenyl - oder Naphtylkomponenten - ophenon bzw.

                                                                                                                                  onaphton

                                    - Monoketone - keton Komponenten als Radikale - vorangestellt

                                    - Bsp. : Ethylmethylketon : CH3¾CO¾C2H5

                                    - Unterscheidung in : - einfache (symmetrische) Ketone mit identischen Resten

                                                                       - Bsp. : Diethylketon : C2H5¾CO¾C2H5

                                                                   - gemischte (unsymmetrische) Ketone mit verschieden Resten

                                                                       - Bsp. : Methylpropylketon : CH3¾CO¾C3H7

                                                                   - mehrwertige Ketone mit mehreren Carbonylgruppen

               - wichtige Ketone mit Trivialnamen :

                        - Aceton                     - CH3¾CO¾CH3

                        - Acetonyl      - CH3¾CO¾CH2¾

                        - Acetonyliden           - CH3¾CO¾CH=

                        - Propiophenon          - C6H5¾CO¾C2H5

                        - Phenacyl      - C6H5¾CO¾CH2¾

                        - Phenacyliden           - C6H5¾CO¾CH=

                        - Desoxybenzoin        - C6H5¾CH2¾CO¾C6H5

                        - Chalkon        - C6H5¾CH=CH¾CO¾C6H5



Eigenschaften : - meist leichtbeweglich, wasserklar, brennbar, flüssig (bei höheren Kettenlängen - fest)

                      - typischer Geruch

                      - löslich in den üblichen organischen Lösungsmitteln

                      - C - Gehalt ­ ® Wasserlöslichkeit ¯, Reaktionsfähigkeit ¯

                      - aromatische Ketone - praktisch wasserunlöslich

                      - wegen Polarität der Carbonylgruppe - höhere Schmelz - und Siedepunkte als vergleichbare

                                                                                                                      unpolare Verbindungen

                      - Hydratbildung - nicht so ausgeprägt wie bei Aldehyden

                      - im Vergleich mit Aldehyden - schwer oxidierbar

                      - polymerisieren nicht

                      - narkotische Wirkung, ungiftig

                      - MAK - Werte : Aceton - 2,4 g × m-3 ; Ethylmethylketon - 0,6g × m-3

Reaktionen : - meist wie Aldehyde, aber geringer Reaktivität

                   - Oxidation zu Carbonsäuren : Aceton + Natriumhypochlorid ® Essigsäure

                   - Reduktion zu sekundären Alkoholen : Ethylmethylketon (+ Kat ) ® 2 - Butanol

                        CH3¾CO¾C2H5 + H2 ® CH3¾CHOH¾C2H5

                   - Halogenierung : Aceton + Brom zu Bromaceton

                        CH3¾CO¾CH3 + Br2 ® CH3¾CO¾CH2Br + HBr

Vorkommen : - in Natur als Champher (bicyclisches Keton) und als Bestandteil ätherischer Öle (vorwiegend

                                                                                                          gesättigte, aliphatische Ketone)

Gewinnung : - katalytische Dehydrierung : sekundäre Alkohole zu aliphatischen Ketonen

                        R¾CHOH¾R' ® R'¾CO¾R + H2

                   - Acylierung : aromatische Ringe zu aromatischen Ketonen

                        C6H6 + Cl¾CO¾R ® C6H5¾CO¾R + HCl

                   - Direktoxidation :  Olefine zu Ketonen

                   - Nebenprodukte bei organischen Synthesen

Verwendung : - Lösungsmittel für Fette, Öle, Harze, Lacke (Aceton, 2 - Butanon, Methylisobutylketon)

                    - Zwischenprodukte für Farbstoffe, Insektizide, Herbizide

                    - höhere Ketone - Aromastoffe, hochsiedende Lösungsmittel, Stabilisatoren

wichtige Ketone

Aceton : - CH3¾CO¾CH3

            - einfachstes und technisch wichtigstes Keton

            - angenehm (würzig) riechend, wasserhell, leichtbeweglich, brennbar, flüssig

            - unbegrenzt in Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln löslich

            - Herstellung : - natürliches Vorkommen in ätherischen Ölen und im Harn von Diabetikern (Acetonurie)

                                  - als Nebenprodukt : Gärprozesse, Paraffinoxidation, Phenolherstellung

                                  - WACKER - HOECHST - Verfahren : - katalytische Direktoxidation von Propen (flüssig

                                                                             - 2CH3CH=CH2 + O2 ® 2CH3¾CO¾CH3

                                                                                                                                          DH = - 255 KJ× mol-1

                                                                             - Zweistufenprozess, 110-120°C, 10-14bar, PdCl2-Kat.,

                                                                                                                                  Ausbeute 92%

                                                                             - Nebenprodukt - Propionaldehyd

                                  - Isopropanol - Verfahren : - katalytische Dehydrierung von 2 - Propanol (gasförmig)

                                                                       + O2 ® 2 CH3¾CO¾CH3 + 2H2O   DH = - 180 KJ× mol-1

                                               2(CH3)2CHOH

                                                                                 ® 2 CH3¾CO¾CH3 + H2       DH = + 67 KJ× mol-1

                                                                      - 300-400°C, 3bar, ZNO - Kat., Ausbeute 90%

                                                                      - Weltjahresproduktion 2 mrd Tonnen                                                                                       

                                                           Acetonreinigung durch Waschen mit Natronlauge

            - Verwendung : - 20-30% - Lösungsmittel für Harze, Lacke, Farben, Cellulose, Fette, Öle

                                     - Rest - Einsatzmaterial für Zwischenprodukte wie Methylisobutylketon (MIBK),

                                                                                   Methylisoketonbutyl, Methacrylsäuremethylester

                                           - Löslichkeitsvermittler zwischen z.B. Butanol und Wasser

2 - Butanon : - Methylethylketon - CH3¾CO¾C2H5

                   - klar, leichtbeweglich, ungiftig, flüssig

                   - Geruch - acetonähnlich

                   - Dämpfe - narkotisierend

                   - mit Wasser - begrenzt löslich

                   - an Luft - explosive Peroxide

                   - Herstellung : Dehydrierung oder Oxidation von 2 - Butanol

                   - Verwendung : - Lösungsmittel für Kunststoffe, Natur - und Syntheseharze

                                        - Herstellung von Kunstleder

                                        - Extraktion von Fetten, Ölen, Wachsen

                                        - Vergällungsmittel für Branntwein










Copyright © Contact | Trimite referat


Ultimele referate adaugate
Mihai Beniuc
   - Mihai beniuc - „poezii"
Mihai Eminescu Mihai Eminescu
   - Mihai eminescu - student la berlin
Mircea Eliade Mircea Eliade
   - Mircea Eliade - Mioara Nazdravana (mioriţa)
Vasile Alecsandri Vasile Alecsandri
   - Chirita in provintie de Vasile Alecsandri -expunerea subiectului
Emil Girlenu Emil Girlenu
   - Dragoste de viata de Jack London
Ion Luca Caragiale Ion Luca Caragiale
   - Triumful talentului… (reproducere) de Ion Luca Caragiale
Mircea Eliade Mircea Eliade
   - Fantasticul in proza lui Mircea Eliade - La tiganci
Mihai Eminescu Mihai Eminescu
   - „Personalitate creatoare” si „figura a spiritului creator” eminescian
George Calinescu George Calinescu
   - Enigma Otiliei de George Calinescu - geneza, subiectul si tema romanului
Liviu Rebreanu Liviu Rebreanu
   - Arta literara in romanul Ion, - Liviu Rebreanu

















Cauta referat
Scriitori romani