Формальдегид - Огородников С.К.
Скачать (прямая ссылка):
MoO-H2O
CH1OH + О,
CH2O
формоза, сахароза—«-крахмал, клетчатка
+ог(о„н2о,)
HCOOH
-ю-г, HCOOOH
надмуравьиная кислота
нго2 HOCH2OOH
ги дрокси этил г ид роперокс ИД
+NH1
-HCN, уротропин, мочевина
-HOCH2CN1 гликоленитрил
CH3OH
+ H2S
-HOCH2SH —- H(CHzO)„SH
+ сі, ffv
COCl2, HCl
Рис. I. Схема простейших реакций образования и превращения формальдегида.
изводительных, поскольку конверсия исходных реагентов, и, следовательно, выход формальдегида ничтожно малы. Однако с учетом колоссальных количеств реагирующих веществ (если рассматривать, например, атмосферу Земли в целом) и длительности непрерывной «работы» (миллионы лет!) неторопливые, но высокоселективные природные процессы вполне могут продуцировать формальдегид в количествах, необходимых для последующих синтезов.
Огромным скачком от первичной материи к соединениям, образующимся растительным путем, являются, в частности, реакции образования многоатомных альдегидоспиртов и Сахаров. Эти реакции также способны протекать под влиянием УФ-излу-чения или при умеренном нагревании.
По мнению многих специалистов, переход диоксид углерода^—^-формальдегид—к;ахара может реализоваться в естественных условиях, как ,на Земле, так и в космосе [3]. ¦'Формальдегид легко вступает во взаимодействие с другими элементарными со-
единениями — аммиаком, водородом, циановодородом, оксидом углерода. Все эти вещества* уже давно обнаружены в космическом пространстве средствами астрофизики, причем существуют далеко продвинутые гипотезы о возможных маршрутах образования на их основе биологически активных веществ [4]. ~~~)
Высокая реакционная способность и многообразие Химических превращений. В правой части рис. 1 схематически показаны реакции формальдегида лишь с наиболее простыми соединениями и веществами. Из схемы видно, что при взаимодействии формальдегида с такими распространенными реагентами, как аммиак, кислород, хлор, пероксид водорода и водород, получаются весьма фундаментальные для органического синтеза продукты — уротропин, карбамид, муравьиная и надмуравьиная кислоты, метанол, фосген и т. д. Почти все эти реакции также протекают спонтанно, при низких температурах, или требуют самых-примитивных катализаторов, например солей, кислот или оснований. /" Формальдегид реагирует с представителями подавляющего большинства классов органических веществ, за исключением лишь насыщенных углеводородов и эфиров. Рассматривая эти превращения, нетрудно убедиться, что исходя из формальдегида можно сравнительно просто перейти к соединениям практически любых классов — кислотам, спиртам, аминам, нитрилам и т. д. Поистине уникальным свойством формальдегида является высокоразвитая способность к интрамолекулярному взаимодействию (т. е. к взаимодействию молекул CH2O между собой)", Этим путем образуются и линейные полимеры общей' структуры — [CH2—О—CH2—О]—, насчитывающие от двух-трех до сотен и даже тысяч звеньев, и олигомеры циклического строения, И CO-HH
единения типа
С—С
и, наконец, продукты диспропорци*
_он он_
онирования — метанол и муравьиная кислота. И с теоретической, и с практической точек зрения, большое значение имеет способность формальдегида реагировать с производными ароматических углеводородов и других соединений с образованием насыщенного углеродного скелета, например:
2R-C3 + ch2° —* r~y3_CH2~v3_R + На° " Т'
Получение диолефинов с большим числом С-атомов из оле-финов за счет реакций присоединения — отщепления формальдегида осуществляется в реакции Принса. Технология получения углеводородов различных классов на основе родственного формальдегиду метанола через стадию образования диметилового эфира разработана недавно фирмой Mobil Oil [5] и т. д.
* В межзвездном пространстве обнаружены также ионы HCO+ [77].
Рис. 2. Основные промышленные синтезы с использованием формальдегида.
Роль формальдегида в органическом синтезе прекрасно охарактеризована в следующих словах проф. Голля, процитированных в третьем издании книги Уокера: «Подобно тем организмам, которые могут размножаться, давая несколько жизнеспособных генераций за считанные часы, формальдегид способен в короткое время продуцировать целые семейства полимеров, Сахаров, фенопластов и аминопластов, и все эти вещества носят неповторимый отпечаток формальдегида. В течение грядущих лет легионы химиков будут дополнять и расширять ветви его генеалогического древа».
Многообразие естественных и синтетических модификаций. Как и все летучие органические вещества, чистый формальдегид может находиться в одном из трех состояний — твердом, жидком или газообразном. Однако в этих состояниях фактически формальдегид может присутствовать в виде целого ряда модификаций, принципиально различающихся и по химическим, и тем более по физическим свойствам. Так, твердому состоянию могут отвечать и разнообразные модификации высокополимерного продукта — полиформальдегида, и циклические олигомеры (триоксан, тетраок-сан) и мономерный формальдегид. Все эти модификации могут находиться и в жидком состоянии, правда, при различной температуре. В парах формальдегид может присутствовать в основном
