Глава 22. Альдегиды и их производные

22.1. Альдегиды

Альдегиды представляют собой производные углеводородов с общей формулой

В медицинской практике применяют раствор формальдегида (формалин) и хлоралгидрат. Cинтезируют альдегиды окислением первичных спиртов.

Формальдегид получают окислением метилового спирта кислородом воздуха. Смесь паров метилового спирта и воздуха пропускают через нагретые до 500–600С трубки, наполненные катализатором (медь, серебро, кокс):

2CH₃OH + O₂  2 + 2H₂O

После охлаждения формальдегид (бесцветный газ с острым запахом) растворяют в воде до получения 36,5–37,5%-ного водного раствора, который называют формалином.

Один из способов получения хлоралгидрата основан на взаимодействии тетрахлорметана с формальдегидом при пропускании их паров над тонкоизмельчёнными металлами (медь):

Хлоралгидрат может быть получен электрохимическим окислением этилового спирта в присутствии хлоридов натрия и калия. Электролиз приводит к образованию хлора (анод) и водорода (катод). Хлор, взаимодействуя с этанолом в щелочной среде, превращает его через ряд промежуточных продуктов в хлораль:

Полученный хлораль — жидкость (т. кип. 97,7 C), активно взаимодействует с водой, образуя кристаллическое вещество — хлоралгидрат. Для получения лекарственного вещества гидратацию осуществляют при взаимодействии 100 ч. хлораля с 12,2 ч. воды:

Один из применяемых в медицине альдегидов представляет собой водный раствор формальдегида, а другой — кристаллическое лекарственное вещество — хлоралгидрат (табл. 22.1). Оба имеют своеобразный острый запах. Хлоралгидрат образует с рядом веществ эвтектические смеси.

22.1. Свойства альдегидов

Лекарственное вещество	Химическая структура	Описание
Solutio Formaldehydi — раствор формальдегида Formalinum — формалин		Прозрачная бесцветная жидкость со своеобразным острым запахом, Пл. 1,078–1,093 г/см3
Сhloral hydrate — хлоралгидрат	2,2,2-трихлорэтандиол-1,1	Бесцветные прозрачные кристаллы или белый мелкокристаллический порошок с характерным острым запахом. Т. пл. 49–55C. Гигроскопичен. Медленно улетучивается на воздухе

Хлоралгидрат очень легко растворим в воде, этаноле и эфире, легко растворим в хлороформе. Раствор формальдегида смешивается с водой и этанолом.

Для идентификации альдегидов широко используются цветные реакции с аминами и фенолами. Образующиеся продукты конденсации, имеют различную окраску, зависящую от структуры как альдегида, так и реагента. Поэтому альдегиды широко используют в качестве реактивов на производные фенолов и аминов.

Идентифицировать формальдегид можно с помощью реакций образования окрашенных продуктов взаимодействия с хромотроповой или салициловой кислотами в присутствии концентрированной серной кислоты. ФС рекомендует для этого использовать салициловую кислоту (появляется красное окрашивание). Образующееся окрашенное соединение называется ауриновым (арилметановым) красителем. Оно имеет пара-хиноидную структуру:

Формальдегид дает положительную реакцию с фуксинсернистой кислотой. Появляется красно-фиолетовое окрашивание, так как формальдегид связывает сернистую кислоту и переводит краситель в хиноидную структуру:

Подлинность хлоралгидрата можно установить по образованию хлороформа под действием гидроксида натрия (при комнатной температуре):

+ NaOH  CHCl₃ + HCOONa + H₂O

Выделившийся хлороформ обнаруживают по запаху, по помутнению жидкости или с помощью цветных реакций.

Эту же реакцию ФС рекомендует для количественного определения хлоралгидрата. Навеску растворяют в избытке 0,1 М раствора гидроксида натрия, перемешивают и через 2 мин оттитровывают 0,1 М раствором хлороводородной кислоты (индикатор фенолфталеин).

Для установления подлинности раствора формальдегида и хлоралгидрата ФС рекомендуют использовать общую на альдегиды реакцию восстановления серебра («реакцию серебряного зеркала»):

AgNO₃ + 2NH₃ · H₂О  [Ag(NH₃)₂]NO₃ + 2H₂O

+ 2[Ag(NH₃)₂]NO₃ + H₂O  2Ag + HCOONH₄ + NH₃ + 2NH₄NO₃

+ 2[Ag(NH₃)₂]NO₃  2Ag + CCl₃–COONH₄ + NH₃ + 2NH₄NO₃

Общими для альдегидов являются и другие реакции окисления. Они дают положительную реакцию с реактивом Несслера, при нагревании происходит образование бурого осадка металлической ртути:

+ K₂[HgI₄] + 3KOH  + Hg + 4KI + 2H₂O

При взаимодействии с реактивом Фелинга (смесь водного раствора сульфата меди и щелочного раствора натрия-калия тартрата) после нагревания до кипения выпадает кирпично-красный осадок оксида меди (I):

Альдегиды можно также идентифицировать по образованию окрашенных в желтый цвет шиффовых оснований при взаимодействии с первичными ароматическими аминами. Раствор хлоралгидрата при добавлении раствора сульфида натрия приобретает желтую окраску, переходящую при нагревании в красную с образованием желтого осадка. Формальдегид с фенилгидразином и гексацианоферратом (III) калия в щелочной среде даёт цветную реакцию (красное окрашивание).

При определении степени чистоты раствора формальдегида устанавливают предельное содержание в нем примеси муравьиной кислоты (методом нейтрализации). Муравьиная кислота образуется в процессе синтеза формальдегида в результате его окисления. ФС допускает содержание примеси муравьиной кислоты не более 0,2%.

Примесью в хлоралгидрате может быть промежуточный продукт синтеза — трихлорполуацеталь (хлоралалкоголят), который обнаруживают по образованию иодоформа в щелочной среде при действии иодом:

C₂H₅OH + 4I₂ + 6NaOH  CHI₃ + 5NaI + HCOONa + 5H₂O

Количественное определение формальдегида в растворе и хлоралгидрата можно провести, используя реакцию окисления альдегидов иодом в щелочной среде. Иод при этом образует гипоиодит (сильный окислитель):

I₂ + 2NaOH  NaIO + NaI + H₂O

Гипоиодит окисляет альдегиды до кислот:

+ NaIO + NaOH  HCOONa + NaI + H₂O

+ NaIО + NaOH  CCl₃–COONa + NaI + 2H₂O

Затем добавляют избыток серной кислоты, непрореагировавший гипоиодит превращается в иод, который оттитровывают тиосульфатом натрия:

NaIO + NaI + H₂SO₄  I₂ + Na₂SO₄ + H₂O

I₂ + 2Na₂S₂O₃  2NaI + Na₂S₄O₆

Аналогичный химический процесс происходит при окислении формальдегида пероксидом водорода в щелочной среде:

+ H₂O₂ + NaOH  + 2H₂O

Эту реакцию используют для определения формальдегида. Окисление должно проводиться в присутствии точно отмеренного количества 1,0 М раствора гидроксида натрия. Эквивалентное его количество расходуется на нейтрализацию образующейся муравьиной кислоты, а избыток оттитровывают 1,0 М раствором хлороводородной кислоты.

Окисление происходит и при цериметрическом определении формальдегида. Действуют избытком титрованного раствора сульфата церия (IV):

+ 2Ce(SO₄)₂ + H₂O  + Ce₂(SO₄)₃ + H₂SO₄

Избыток его оттитровывают раствором соли Мора:

(NH₄)₂SO₄  FeSO₄  6H₂O

Известен также сульфитный метод определения формальдегида, основанный на его взаимодействии с раствором сульфита натрия. Выделяется эквивалентное количество гидроксида натрия:

Его оттитровывают 1,0 М раствором хлороводородной кислоты. В условиях аптеки формальдегид в растворах определяют также рефрактометрическим методом, а в лабораторных условиях — методом ВЭЖХ.

Раствор формальдегида следует хранить в хорошо закрытых склянках при температуре не ниже +9С. При более низкой температуре происходит полимеризация с образованием параформа (параформальдегида) [СН₂O]_n — твердого белого вещества. Для предохранения от полимеризации к раствору добавляют до 1% метилового спирта.

Подобно формальдегиду хлораль постепенно полимеризуется в белую аморфную массу (парахлораль), нерастворимую в воде, разбавленных кислотах, органических растворителях.

Хлоралгидрат хранят по списку Б в сухом прохладном месте, в хорошо укупоренной таре, предохраняя от действия света, так как он гигроскопичен (особенно при повышенной влажности) и медленно улетучивается на воздухе. В водных растворах и на свету хлоралгидрат разлагается с образованием дихлоруксусного альдегида и трихлоруксусной кислоты:

Раствор формальдегида применяют наружно как антисептическое средство в виде 0,5–1%-ных растворов для дезинфекции рук, кожи, инструментов. Хлоралгидрат в дозах 0,2–0,5 г на прием оказывает успокаивающее, а в дозах 0,5–1,0 г снотворное и противосудорожное действие.