aldehydy.pdf

Związki karbonylowe

Związki karbonylowe - związki organiczne zawierające w swych cząsteczkach grupę, w której atom tlenu

połączony jest z atomem węgla podwójnym wiązaniem =C=O. Taki układ atomów nazywamy grupą

karbonylową . Jest ona grupą funkcyjną dwóch ważnych związków: aldehydów (np. formaldehyd, etanal )

i ketonów (np. aceton).

Uwaga - grupa karbonylowa - grupa funkcyjna aldehydów i ketonów, ponadto wchodzi w skład złożonych

grup funkcyjnych charakterystycznych dla kwasów karboksylowych, estrów i amidów. Jej budowa elektronowa

podobna jest do wiązania podwójnego C=C. Pary tworzące wiązanie C=O nie są równocenne. Jedna z nich jest

trwałą parą typu σ, druga zaś jest znacznie bardziej podatną na rozerwanie parą typu π.

Właściwości chemiczne - aldehydy i ketony dają szereg reakcji uwarunkowanych obecnością grupy

karbonylowej C=O. Jest to grupa silnie spolaryzowana. Aldehydy i ketony podlegają reakcjom

• utleniania i redukcji

• addycji alkoholi i wody, wodorosiarczanu, hydroksyloaminy, hydrazyny, cyjanków

• kondensacja aldolowa

• reakcji Cannizaro.

Utlenianie aldehydów i ketonów - utleniaczem może być KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 lub (Ag(NH 3 ) 2 ) +

RCHO lub ArCHO --> RCOOH lub ArCOOH

najbardziej znana reakcja jest reakcja "lustra srebrnego", wykorzystywana do wykrywania aldehydów:

CH 3 CHO + 2Ag(NH 3 ) 2 + + 3OH - --> 2Ag + CH 3 COO - + 4NH 3 + H 2 O

Redukcja aldehydów i ketonów - produktami reakcji mogą być alkohole lub węglowodory

Redukcja do alkoholi - reakcja przebiega z udziałem katalizatorów Ni, Pt lub Pd, LiAlH 4 lub NaBH 4

RCHO + H 2 --> RCH 2 OH

Redukcja do węglowodorów - reakcja przebiega z udziałem katalizatorów Zn + stęż. HCl lub NH 2 NH 2

(hydrazyna).

C 6 H 5 -CO-CH 2 CH 3 ----> C 6 H 5 -CH 2 -CH 2 CH 3

Związki karbonylowe

Addycja wodorosiarczanu - wodorosiarczan przyłącza się do większości aldehydów i do wielu ketonów,

tworząc produkty addycji:

=C=O + NaHSO 3 --> =C(OH)SO 3 Na

Reakcję przeprowadza się przez zmieszanie aldehydu lub ketonu ze stężonym roztworem wodorosiarczanu

sodowego, a następnie oddziela się produkt w postaci krystalicznego ciała stałego.

Reakcja ta pozwala na oddzielenie ketonów i aldehydów (w postaci nierozpuszczalnej soli) od innych związków

organicznych.

Addycja alkoholi - alkohole w obecności bezwodnego kwasu przyłączają się do grupy karbonylowej

aldehydów, wskutek czego tworzą się acetale

CH 3 CHO + 2C 2 H 5 OH <=> CH 3 CH(OC 2 H 5 ) 2 + H 2 O

Acetale mają strukturę eterów i podobnie jak etery ulegają rozszczepieniu przez kwasy, natomiast są odporne na

działanie zasad.

Kondensacja aldolowa - Pod wpływem rozcieńczonej zasady lub rozcieńczonego kwasu dwie cząsteczki

aldehydu lub ketonu mogą łączyć się, w wyniku czego tworzy się beta-hydroksyaldehyd albo beta-

hydroksyketon

CH 3 CHO + CH 3 CHO --> CH 3 -CH(OH)-CH 2 -CHO

Reakcja ta nie zachodzi jeżeli cząsteczka aldehydu lub ketonu nie zawiera atomu wodoru (alfa). Z tego wynika,

że reakcji nie będzie podlegać: ArCHO, HCHO, ArCOAr, ArCOCH 3

Reakcja Cannizaro - Aldehydy nie zawierające atomów wodoru (alfa) ulegają w obecności stężonych

roztworów zasad (NaOH) reakcji samoutlenienia-redukcji prowadzącej do mieszaniny alkoholu i soli kwasu

karboksylowego

2HCHO ---> CH 3 OH + HCOO - Na +

Aldehydy - związki organiczne, w których cząsteczkach grupa karbonylowa połączona jest jednym wiązaniem

pojedynczym z atomem wodoru, a drugim z resztą węglowodorową cząsteczki. Grupą funkcyjną aldehydów jest

grupa aldehydowa –CHO. R to rodnik alkilowy lub arylowy. Symbol - RCHO

Grupa karbonylowa - w aldehydach grupa C=O występuje na końcu łańcucha węglowego, łączy się z nim

pojedynczym wiązaniem C–C, czwarte wiązanie jest wysycone atomem wodoru.

Przykłady związków -

metanal, aldehyd mrówkowy - HCHO

etanal, aldehyd octowy - CH 3 -CHO

aldehyd benzoesowy (aromatyczny) - C 6 H 5 -CHO

Nazewnictwo - Systematyczne nazwy aldehydów tworzymy dodając końcówkę –al do nazwy macierzystego

węglowodoru. Powszechnie stosuje się nomenklaturę aldehydów wywodzącą się od nazwy odpowiadającego im

kwasu.

Szereg homologiczny -

metanal - HCHO - aldehyd mrówkowy, formaldehyd

etanal - CH 3 CHO - aldehyd octowy, acetaldehyd

propanal - CH 3 –CH 2 –CHO - aldehyd propionowy

butanal - CH 3 –CH 2 –CH 2 –CHO - aldehyd masłowy

pentanal - CH 3 –CH 2 –CH 2 –CH 2 –CHO - aldehyd walerianowy

Otrzymywanie -

• utlenianie alkoholi I-szo rzędowych w obecności K 2 Cr 2 O 7

• utlenianie metylowych pochodnych benzenu

• redukcja chlorków kwasowych

• synteza Reimera-Tlemanna (otrzymywanie fenolo-aldehydów)

- utlenianie alkoholi I-szo rzędowych:

RCH 2 OH

RCHO

Pogłębione utlenianie alkoholi I-szo rzędowych daje nam produkt końcowy - kwas karboksylowy

- utleniani e met ylowych p ochod nych benzenu:

RCH 2 OH

RCHO

RCOOH

ArCH 3 + Cl 2 --> ArCHCl 2

ArCHCl 2 + H 2 O --> ArCHO

LiAlH 4

- redukcja chlorków kwasowych: RCOCl

(ArCOCl

RCHO (ArCHO)

- synteza Reimera-Tiemanna (otrzymywanie fenolo-aldehydów):

W wyniku działania chloroformu i wodnego roztworu wodorotlenku na fenol grupa aldehydowa -CHO zostaje

wprowadzona do pierścienia aromatycznego, na ogół w położenie orto do grupy -OH.

C 6 H 5 OH + (CHCl 3 , NaOH) --> HOC 6 H 4 CHO

Proces polimeryzacji, proces polikondensacji - Obecność wiązania podwójnego C=O powoduje, że

aldehydy, podobnie jak związki nienasycone, mają zdolność do polimeryzacji i polikondensacji

Zastosowanie - w procesie polikondensacji fenolu z formaldehydem powstają żywice fenolowo-

formaldehydowe stosowane do wyrobu lakierów, klejów , laminatów, tworzyw sztucznych

- etanal znalazł zastosowanie m.in. do produkcji kwasu octowego, alkoholu etylowego, chloroformu i

wielu tworzyw sztucznych

- aldehyd benzoesowy stosuje się przy wyrobach cukierniczych jako składnik sztucznego olejku

migdałowego

Właściwości fizyczne:

- stan skupienia

C1 - występuje w stanie gazowym

> C2 - występują w stanie ciekłym

- charakterystyczny zapach

C1 - C3 - mają nieprzyjemny zapach

C4 - C7 - mają odrażającą woń

> C8 - mają przyjemny zapach

Ketony

Ketony - związki organiczne zawierające grupę karbonylową, która jest połączona z dwiema grupami

węglowodorowymi. Symbol - RCOR 1

Grupa karbonylowa - W ketonach grupa C=O występuje wewnątrz łańcucha węglowego cząsteczek, atom

węgla grupy karbonylowej jest drugorzędowy

Przykłady związków -

propanon, aceton - CH 3 – CO - CH 3

2-butanon, keton etylo-metylowy - C 2 H 5 COCH 3

acetofenon (aromatyczny) - C 6 H 5 COCH 3

Nazewnictwo - Systematyczne nazwy ketonów tworzymy dodając końcówkę –on do nazwy macierzystego

węglowodoru. Stosuje się też nazwy wywodzące się od nazw grup funkcyjnych w formie przymiotnikowej

z poprzedzającym je słowem ,,keton’’.

Otrzymywanie -

• utlenianie alkoholi II-go rzędowych

Przykłady:

Utlenianie alkoholi II-go rzędowych:

Proces polimeryzacji - nie ulegają

Proces polikondensacji - pod wpływem silnych utleniaczy w cząsteczkach ketonów następuje rozerwanie

wiązania C–C przy grupie karbonylowej i powstanie mieszaniny kwasów karboksylowych o krótszych

łańcuchach.

Właściwości redukujące - ketony nie wykazują właściwości redukujących (negatywny wynik prób Tollensa

i Trommera). Wynika to z braku atomu wodoru związanego bezpośrednio z grupą karbonylową.

Grupa karbonylowa występująca w ketonach położona jest wewnątrz łańcucha węglowego, brak też przy niej

wiązania C–H. Powoduje to, że ketony utleniają się znacznie trudniej niż aldehydy. Dopiero pod wpływem

silnych utleniaczy w cząsteczkach ketonów następuje rozerwanie wiązania C–C przy grupie karbonylowej i

powstanie mieszaniny kwasów karboksylowych o krótszych łańcuchach.

Zastosowanie - aceton jest dobrym rozpuszczalnikiem tłuszczów , żywic, lakierów dlatego tez znalazł

zastosowanie przy produkcji farb, lakierów niektórych tworzyw sztucznych np.: szkła organicznego

Właściwości fizyczne -

- są cieczami.

- są lotniejsze niż odpowiadające im alkohole.

- rozpuszczają się w wodzie i w rozpuszczalnikach organicznych w tym samym stopniu co alkohole.

- są dobrymi rozpuszczalnikami organicznymi.

- mają małą zdolność do krystalizacji.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: