Ацетальдегид — химическое соединение¶

Ацетальдегид (этаналь, устар. альдегид уксусный, CH₃CHO) — органическое соединение из класса альдегидов, простейший представитель алифатических альдегидов после формальдегида. При нормальных условиях — бесцветная летучая жидкость с резким характерным запахом, смешивающаяся с водой, спиртами и эфирами. Широко применяется в химической промышленности как промежуточный продукт синтеза, а в биохимии играет роль ключевого метаболита при распаде этанола в организме.

¶Физические и химические свойства

Ацетальдегид — бесцветная подвижная жидкость с температурой кипения 20,2 °C и температурой плавления −123,5 °C. Плотность при 20 °C составляет около 0,788 г/см³. Обладает низкой вязкостью и высокой летучестью, пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Хорошо растворим в воде, этаноле, диэтиловом эфире; водные растворы нестабильны и при хранении медленно окисляются до уксусной кислоты.

Карбонильная группа C=O определяет основные химические свойства соединения. Ацетальдегид проявляет типичные реакции альдегидов: окисление до уксусной кислоты, восстановление до этанола, присоединение по карбонилу (с образованием циангидринов, ацеталей, аминов), альдольную конденсацию, реакцию Толленса и реакцию Фелинга. Легко полимеризуется, особенно в присутствии кислот, образуя тример (паральдегид) и тетramer (металдегид) — соединения, исторически применявшиеся в медицине как снотворные.

¶Получение

¶Промышленные методы

Основной промышленный способ — гидратация ацетилена по Вихторову: пропускание ацетилена через раствор сульфата ртути в серной кислоте. Метод был разработан в 1950-е годы и долгое время доминировал в производстве, хотя связан с использованием токсичных ртутных катализаторов.

Второй крупный путь — окисление или дегидрирование этанола на серебряном или медном катализаторе при 250–500 °C. Этот метод получил широкое распространение в СССР и России, где избыток сельскохозяйственного спирта делал его экономически выгодным. Крупнейшие предприятия, работающие по этой технологии, расположены в Нижнем Новгороде («Капролактам») и Дзержинске.

В последние десятилетия развивается каталитическое карбонилирование метанола на иодидных комплексах родия или кобальта — процесс, сходный с карбонилевым синтезом уксусной кислоты.

¶Лабораторные методы

В лабораторной практике ацетальдегид получают окислением этанола, дегидратацией ацеталей, а также окислением 1,2-диолов периодатом натрия.

¶Биохимическое значение

Ацетальдегид образуется в организме человека и животных при метаболизме этанола. Расщепление спирта катализирует алкогольдегидрогеназа, а дальнейшее превращение ацетальдегида в уксусную кислоту обеспечивает альдегиддегидрогеназа. Накопление ацетальдегида при быстром первом этапе и медленном втором (например, у лиц с вариантами гена ALDH2 или при приёме дисульфирама) объясняет основные симптомы похмельного синдрома: тахикардию, покраснение кожи, тошноту. Дисульфирам (тетурам), ингибирующий альдегиддегидрогеназу, применяется в наркологии как средство кодирования от алкоголизма — именно за счёт накопления токсичного ацетальдегида.

Ацетальдегид также участвует в биосинтезе аминокислот и ряда вторичных метаболитов у микроорганизмов; в брожении он служит предшественником этанола у дрожжей.

¶Применение

Ацетальдегид — важный сырьевой продукт органического синтеза. Основные направления использования:

• производство уксусной кислоты и уксусного ангидрида;
• синтез бутиральдегида (альдольная конденсация) — исходного продукта для бутанола и 2-этилгексанола;
• получение пентаэритрита, сорбита, перфторированных соединений;
• производство красителей, ароматизаторов (этилцеллюлоза, коричный альдегид), лекарственных веществ;
• мономер для синтеза полимеров (полиацеталь, бутирование целлюлозы).

Мировое производство ацетальдегида оценивается в миллионы тонн в год; крупнейшими производителями исторически были Китай, Индия, Германия, Япония и США.

¶Токсикология

Ацетальдегид токсичен. ПДК в воздухе рабочей зоны — 5 мг/м³ (СССР/РФ). Вещество раздражает слизистые оболочки, обладает мутагенной активностью и отнесено МАИР к группе 2B (возможно канцерогенно для человека). При хроническом воздействии повышает риск развития рака пищевода у лиц с дефицитом альдегиддегидрогеназы, что рассматривается как фактор риска при употреблении алкоголя.

¶Примечания

Ацетальдегид входит в число прекурсоров, оборот которых в РФ контролируется в соответствии с постановлениями Правительства.

Источники:

• Химическая энциклопедия / Под ред. Кнунянца И. Л. — М.: Большая Российская энциклопедия.
• Ремизов А. Н., Романов Н. М. Органическая химия. — М.: Высшая школа.
• Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Неорганическая химия: теоретические основы.
• Справочник «Мировой рынок ацетальдегида» (IHS Markit / Tecnon OrbiChem).
• ВОЗ/МАИР, монографии по канцерогенности химических веществ.