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醛类物质简介

(2019-11-16 10:13:56)
分类: 技术知识
羰基中的一个共价键跟氢原子相连而组成的一价原子团,叫做醛基,醛基结构简式是-CHO,醛基是亲水基团,因此有醛基的有机物(如乙醛等)有一定的水溶性。
分子中含有-CHO(醛基)的化合物称为醛,通式为RCHO。
R-可以不是烃基,比如羟基乙醛的R-是HOCH2-;R-也可以是烃基,比如烷基、烯基、芳香基或环烷基。依醛基的数目又可分为一元醛和多元醛。
低级醛为液体,高级醛为固体,只有甲醛是气体。
醛的化学性质非常活泼,能与亚硫酸氢钠、氢、氨等起加成反应,并易被弱氧化剂氧化成相应的羧酸。醛的用途很广,甲醛蒸气可消毒空气,甲醛溶液可用于生物标本的防腐等,脂肪醛类一般具有麻醉、催眠作用,如水合氯醛是早期的合成催眠药。
醛类物质简介
结构
醛的通式为RCHO,-CHO为醛基。(R-可以不是烃基,但是与-CHO中的C原子直接相连的R-中的原子不能是O原子,否则就是甲酸或酯类)
醛类的通式是RCHO。饱和一元醛的通式为CnH2nO。乙醛分子式为C2H4O,结构简式为CH3CHO,官能团是醛基(-CHO)醛基是羰基(-CO-)和一个H原子连接而成的基团。
醛类分子的结构特点是含有醛基。
醛类催化加氢还原成醇,易为强氧化剂甚至弱氧化剂所氧化,醛基既有氧化性,又有还原性。(人喝酒就是乙醇在肝脏内脱氢后变成乙醛,乙醛中毒就是醉酒,乙醛再脱氢后变成乙酸,乙酸最终氧化程水和二氧化碳排出体外。乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶)
醛、酮分子中都含有羰基,均能还原成醇,但醇分子中的羟基在碳链上位置不同。酮分子中不含醛基,不能被银氨溶液和新制的Cu(OH)2氧化,因此,可用此来鉴别醛和酮。

命名
简单的醛常用普通命名法。芳香醛中芳基可作为取代基来命名。
多元醛命名时,应选取含醛基尽可能多的碳链作主链,并标明醛基的位置和醛基的数目。不饱和醛的命名除醛基的编号应尽可能小以外,还要表示出不饱和键所在的位置。许多天然醛都有俗名,例如,肉桂醛(cinnamaldehyde),茴香醛(anisaldehyde),视黄醛等(retinal)。
合成
许多反应都可进行醛的合成,但其中最主要的方法是:氢甲酰化反应。这里以丙烯酰化制备丁醛为例:
H2 + CO + CH3CH=CH2 → CH3CH2CH2CHO
氧化方法
醛的另外一个重要合成方法是通过醇氧化。工业中,甲醛的大量合成即通过氧化甲醇获得
而过程中氧气被选为氧化剂,因为氧气属“绿色”试剂且廉价易得。实验室中则使用了更为多样的氧化剂,其中最普遍的属:铬(VI)试剂。氧化反应可通过醇和酸性重铬酸钾溶液共热制备,而过量的重铬酸能氧化醛到羧酸形态。因此,形成醛之后就必须立即减压蒸馏出反应体系,或使用更温和的试剂,如:吡啶重铬酸盐(PCC)制备醛,从而不用担心其过分氧化为酸。
醇氧化为醛,在不受控制的氧化剂条件下继续氧化为酸
(醉酒原理:酒精乙醇 到 乙醛 到 乙酸)

分类
一、按烃基分
醛可分为脂肪醛、酯环醛、芳香醛和萜(ti)烯醛。 脂肪醛是指分子中碳原子连接成链状的一种醛,呈开链状。脂环醛是指分子中碳原子连接成闭合的碳环。芳香醛的羰基直接连在芳香环上。萜烯醛是萜类化合物的一个分支。
1、脂肪族化合物是指分子中碳原子间相互结合而成的碳链,不成环状。脂肪醛是脂肪族化合物的一种分类。
常见的无环脂肪醛有:辛醛、壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛(十二醛)、十三醛、肉豆蔻醛(十四醛)、甲基己基乙醛、甲基辛基乙醛、甲基壬基乙醛、三甲基己醛、四甲基己醛、反-2-己烯醛、2-壬烯醛、反-4-癸烯醛、十一烯醛、壬二烯醛等。
2、脂环族化合物可看作是由开链族化合物连接闭合成环而得。脂环醛是脂环族化合物的一种分类。
常见的脂环醛有:女贞醛、艾薇醛、异环柠檬醛、柑青醛、甲基柑青醛、新铃兰醛等。
3、芳香醛的羰基直接连在芳香环上,这类醛可以看成是苯的衍生物。
常见的芳香醛有:苯甲醛、苯乙醛、苯丙醛、桂醛、铃兰醛、香兰素、乙基香兰素等。
4、萜烯醛是指萜类化合物的一种分类,萜类化合物是指具有(C5H8)n通式以及其含氧和不同饱和程度的衍生物。
常见的萜烯醛有:柠檬醛、香茅醛、羟基香茅醛、紫苏醛、三甲基庚烯醛等。

二、按官能团分
醛可以分为一元醛、二元醛和多元醛。

三、按饱和程度分
醛可以分为,饱和醛,不饱和醛。


常见反应
醛具有很高的反应活性,参与了众多反应。
从工业角度来看,重要的反应大多数是缩合反应,如:制备可塑剂和多羟基化合物、还原反应制备醇(尤其羰基醇类)。
从生物角度,重要的反应主要包括:制备亚胺的反应,即甲酰基的亲核加成反应,如:氧化去胺反应、半缩醛结构(醛糖)。

应用与发现
重要的醛和相关化合物。
从左至右:甲醛和三聚甲醛,乙醛与其烯醇式,葡萄糖(吡喃糖),食用香精肉桂醛和维生素维生素B6。
天然产物中的醛
精油中发现了许多痕量的醛类,这都由于它们具有芳香气味,如:肉桂醛、芫荽醛和香草醛。可能由于甲酰基的高活泼性,醛基在天然产物(氨基酸、核酸、油脂)中较少见。大多数的糖类是醛的衍生物,这些“醛糖”普遍以半缩醛形式存在,少数一些以醛形式存在,如水溶液中的葡萄糖有很小的一部分以醛形式存在。

甲醛危害
城市居民在经历了“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染后,现已进入以“室内空气污染”为特点的第3次污染时期,其主角是甲醛。甲醛是一种无色易溶的刺激性气体,长时间吸入甲醛气体,可损伤肝脏、肾脏、血液系统、消化系统、呼吸系统、中枢神经系统和免疫系统,妇女、孕妇长时间接触低浓度甲醛气体,能导致月经紊乱、胎儿畸形、新生儿免疫力降低、体质下降,智力发育产生障碍。此外,甲醛还有致畸、致癌作用。长期接触甲醛的人,可引起染色体突变,鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症,甚至抑制骨髓造血功能,引发再生障碍性贫血。

酒精在肝脏内的代谢过程 (乙醇---乙醛---乙酸--二氧化碳+水)

肝脏是乙醇的主要代谢场所,因为只有肝脏内才具有代谢乙醇的特有酶类。
乙醇在肝脏中主要通过两种路径完成代谢——乙醇脱氢酶(ADH)和混合功能氧化酶系统(MEOS),前者可以代谢掉80%的乙醇。

第一种,ADH,即乙醇-ADH-乙醛。
乙醇的氧化,在肝脏细胞浆中存在乙醇脱氢酶(ADH)能够完成如下反应:
由 ADH 所致的乙醇氧化, 乙醇经过脱氢而生成乙醛。
乙醛的化学性质比乙醇活泼,它能与细胞内外各种蛋白质结合,形成乙醛-蛋白质产物,破坏蛋白质的结构和性质,使某些酶降低活性或失去活性。还可导致某些组织失去作用而死亡。
乙醛对人体肝脏和胰脏功能的影响最为严重,人体会进一步将其代谢排除。

乙醛的氧化,由肝细胞线粒体内的乙醛脱氢酶(ALDH)催化脱氢生成乙酸。
反应式为: NAD++CH3CO+ H2O→NADH++ CH3COOH

ALDH以两种类型存在,ALD H2是ALDH 中生理活性最强的一种同工酶.。ALD H2存在于微粒体中,可处理80%的低浓度乙醛。
经肝脏处理后的代谢物乙酸,在身体中转化成乙酰辅酶A,该物质可进入三羧酸循环进一步被氧化分解为二氧化碳和水排除体外。

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