Aldehydy budowa aldehydw szereg homologiczny alkanali izomeria alkanali

Aldehydy - budowa aldehydów, - szereg homologiczny alkanali, - izomeria alkanali, - otrzymywania alkanali, - właściwości alkanali i ich zastosowanie

Budowa aldehydów v Aldehydy to związki organiczne zawierające grupę funkcyjną – CHO (grupa aldehydowa, formylowa) R – CHO lub Ar - CHO. v Atom węgla w grupie aldehydowej jest na hybrydyzacji sp 2 i tworzy 3 wiązania sigma – σ i 1 wiązanie pi – π z at. tlenu. v Gęstość elektronowa – głównie wiązania π przesunięta jest w kierunku jądra atomu tlenu (wyższa elektroujemność), stąd na at. węgla występuje częściowy ładunek dodatni δ+, natomiast na atomie tlenu częściowy ładunek ujemny δ-. |σ σ δδ+C = O |σ π H

Szereg homologiczny alkanali v Alkanale – pochodne alkanów zawierające grupę aldehydową tworzą szereg homologiczny o ogólnym wzorze Cn. H 2 n+1 – CHO (Cn-1 H 2 n-1 – CHO): Ø at. węgla w grupie aldehydowej zawsze otrzymuje lokant 1, w nazwie systematycznej nie podaje wartości lokantu, Ø dla izomerów łańcuchowych alkanali, lokanty należy podać tylko dla podstawników (np. grup alkilowych), Ø nazwy systematyczne tworzy się poprzez zamianę końcówki an w nazwie alkanu na końcówkę al, Ø w przypadku aldehydów nienasyconych, np. alkenali w nazwie należy podać wartość lokantu atomu węgla, na którym znajduje się wiązanie wielokrotne.

Szereg homologiczny alkanali Cn-1 H 2 n-1 – CHO • H – 1 CHO metanal (aldehyd mrówkowy) • 2 CH – 1 CHO 3 etanal (aldehyd octowy) • 3 CH – 2 CH – 1 CHO 3 2 propanal (aldehyd propionowy) • 4 CH – 3 CH – 2 CH – 1 CHO 3 2 2 butanal (aldehyd masłowy) • 5 CH – 4 CH – 3 CH – 2 CH – 1 CHO 3 2 2 2 pentanal (aldehyd walerianowy)

Izomeria szkieletowa (łańcuchowa) alkanali v Izomery łańcuchowe butanalu i pentanalu: 3 CH – 2 CH – 1 CHO 2 -metylopropanal (i. butanalu) 3 | CH 3 4 CH – 3 CH 2 – 2 CH – 1 CHO 3 | CH 3 4 CH 3 2 -metylobutanal (i. pentanalu) – 3 CH – 2 CH 2 – 1 CHO | CH 3 3 -metylobutanal (i. pentanalu) CH 3 3 CH | 3 – 2 C – 1 CHO | CH 3 2, 2 dimetylopropanalal (i. pentanalu)

Aldehydy innych szeregów homologicznych v Aldehydy nienasycone i aromatyczne: Ø 3 CH = 2 CH – 1 CHO propenal (akroleina) 2 Ø 4 CH = 3 CH – 2 CH – 1 CHO but-3 -enal 2 2 Ø 4 CH – 3 CH = 2 CH – 1 CHO but-2 -enal 3 Ø Benzenokarboaldehyd (aldehyd aromatyczny - aldehyd benzoesowy) – CHO

Otrzymywanie aldehydów v Katalityczne utlenienie alkoholi I – rzędowych (1 o): Cu. O lub O 2 i katalizator • H – CH 2 – OH + Cu. O H- CHO + Cu + H 2 O • metanol metanal • CH 3 – CH 2 – OH CH 3 – CHO + Cu + H 2 O • etanol etanal v Reakcja odwodorowania (dehydrogenacji) alkoholi 1 o w podwyższonej temp. w obecności katalizatora • CH 3 – OH H - CHO + H 2 • metanol metanal

Otrzymywanie aldehydów cd v Otrzymywanie etanalu: (aldehydu octowego) Ø reakcja Kuczerowa – uwodnienie (hydratacja) etynu w obecności Hg 2+, H 2 SO 4/H+ • HC ≡ CH + H 2 O CH 2 = CH - OH CH 3 – CHO • etyn (acetylen) enol etanal Ø (enol – alkohol nienasycony jest związkiem nietrwałym i ulega izomeryzacji do etanalu) Ø utlenienie etenu w obecności katalizatora: (wodne roztwory Cu. Cl 2, Fe. Cl 2; Pd. Cl 2) • 2 H 2 C = CH 2 + O 2 2 CH 3 – CHO • eten (etylen) etanal

Właściwości fizyczne i zastosowanie metanalu Właściwości fizyczne v W warunkach normalnych jest bezbarwnym trującym gazem o gryzącym, charakterystycznym zapachu. v Bardzo dobrze rozpuszczalnym w wodzie (40% roztwór to formalina) , rozpuszcza się również w etanolu, eterze i innych węglowodorach. v W roztworze wodnym łatwo ulega polimeryzacji (biały osad), w temp. 140 o. C ulega depolimeryzacji. v Tt = - 92 o. C, Tw = -21 o. C, niskie temp. topnienia i wrzenia wynikają zbyt słabego cząstkowego ładunku dodatniego na atomie wodoru umożliwiającego powstawanie wiązań wodorowych miedzy cząsteczkami, natomiast wiązania wodorowe powstają z cząsteczkami wody, stąd dobra rozpuszczalność w wodzie.

Właściwości fizyczne i zastosowanie metanalu (aldehydu mrówkowego) Właściwości fizyczne – cd. Ø ma właściwości koagulujące białek (ścinanie białek), bakteriobójcze i dezynfekcyjne. Zastosowanie Ø Ø Ø produkcja leków, środek dezynfekujący i konserwujący, stosowany w przemyśle garbarskim (garbowanie skór), przechowywanie preparatów mokrych (w formalinie), produkcja tworzyw sztucznych (żywica fenyloformaldehydowa), Ø produkcja luster srebrnych, srebrzenie bombek.

Właściwości fizyczne i zastosowanie etanalu (aldehydu octowego) Właściwości fizyczne Zastosowanie Ø Ciecz bezbarwna, lotna, łatwopalna, o ostrym zapachu octowo-eterowym, toksyczna. Ø Łatwo rozpuszcza się w wodzie, etanolu, toluenie, benzenie, eterze. Ø Tt = - 123 o. C, Tw = 21 o. C Ø Substrat wyjściowy do produkcji kwasu octowego (etanowego) oraz tworzyw sztucznych. Ø W obecności H 2 SO 4 ulega polimeryzacji: ü (CH 3 -CHO)3 - ciecz stosowana jako rozpuszczalnik, ü (CH 3 -CHO)4 – ciało stałe, stosowane jako paliwo w kuchenkach turystycznych.

Właściwości chemiczne aldehydów v. Właściwości chemiczne aldehydów wynikają z silnej polaryzacji wiązań węgiel – tlen w grupie aldehydowej a tym samym oddziaływań dipol – dipol między cząsteczkami tych związków. v. Występowanie wiązania podwójnego C = O w grupie aldehydowej umożliwia łączenie się cząsteczek aldehydów pomiędzy sobą – polimeryzacja, lub z cząsteczkami innych związków chemicznych – polikondensacja

Reakcje polimeryzacji v Polimeryzacja metanalu w roztworze wodnym i depolimeryzacja poliformadehydu w temp. 140 o. C: O n. H–C | polimeryzacja + n H - OH H H – [O – CH 2]n – OH depolimeryzacja poliformaldehyd

Reakcje polikondensacji v Otrzymywanie żywicy fenyloformadehydowej: OH | CH 2 | | | H+ O + H OH OH | CH 2 | OH | - H 2 O fenol metanal fenol polikondensat v W odróżnieniu od reakcji polimeryzacji, w reakcjach polikondensacji powstaje produkt uboczny o małej masie cząsteczkowej: H 2 O, NH 3, HCl. v W zależności od warunków reakcji otrzymuje się produkty łańcuchowe lub usiciowane.

Właściwości chemiczne aldehydów – cd. v. Redukcja aldehydów – addycja wodoru w obecności katalizatora : jest to reakcja przeciwna do reakcji utlenienia alkoholi I-rzędowych, produktami są alkohole I-rzędowe: Ø H – CHO + H 2 CH 3 – OH • metanal metanol Ø CH 3 – CHO + H 2 CH 3 – CH 2 – OH • etanal etanol

Właściwości chemiczne aldehydów – cd. v Reakcja między aldehydami i alkoholami (addycja alkoholu przez aldehyd) – powstają hemiacetale (półacetale i acetale: OH || O | H+ + H – O–CH 2–CH 3 ↔ H 3 C – O–CH 2–CH 3 + H 3 C – C hemiacetal H H alkohol aldehyd O – CH 2 – CH 3 | H+ + H – O – CH 2 – CH 3 ↔ H 3 C – O – CH 2 – CH 3 + H 2 O alkohol acetal H | | | v Jest to reakcja substytucji nukleofilowej, acetal jest nietrwały, ulega hydrolizie z odtworzeniem aldehydu.

Właściwości chemiczne aldehydów cd – reakcja Cannizzaro • Aldehydy w środowisku silnie zasadowym ulegają reakcji dysproporcjonowaniu, produktami są sole kwasów karboksylowych i alkohole: • 2 H - 0 CHO + Na. OH H - IICOONa + -IICH 3– OH • Metanal metanian sodu metanol • 2 C 6 H 5– ICHO + KOH C 6 H 5 -IIICOOK + C 6 H 5–-ICH 2–OH • Aldehyd benzoesowy benzoesan potasu fenylometanol

Właściwości redukcyjne aldehydów – próba Tollensa v Ø • • • Reakcja lustra srebrnego – próba Tollensa: I etap – otrzymywanie amoniakalnego roztworu tlenku srebra: Ag+ + NO 3 - + NH 3·H 2 O Ag. OH↓ + NH 4+ + NO 32 Ag. OH Ag 2 O + H 2 O Ag 2 O + 4 NH 3 + H 2 O 2[Ag. NH 3)2]OH II etap (w podwyższonej temp. ) 2[IAg. NH 3)2]OH + H– 0 CHO 20 Ag↓ + H–IICOOH + 4 NH 3 + 2 H 2 O metanal kwas metanowy 2[IAg. NH 3)2]OH + CH 3– 0 CHO 20 Ag↓ + CH 3 -IICOOH +. . etanal kwas etanowy Na ściankach naczynia szklanego osadza się cienka warstewka metalicznego srebra, jest to reakcja charakterystyczna dla aldehydów i innych związków zawierających grupę – CHO, także kwasu metanowego i α-hydroksyketonów.

Właściwości redukcyjne aldehydów – próba Trommera v Próba Trommera – reakcja charakterystyczna dla związków posiadających grupę – CHO, a także dla kwasu metanowego i α-hydroksyketonów: Ø I etap – otrzymanie wodorotlenku miedzi(II) – błękitno-niebieski galeretowaty osad • Cu 2+ + SO 42 - + 2 Na+ + 2 OH- Cu(OH)2↓ + 2 Na+ + SO 42 - Ø II etap (w podwyższonej temperaturze) • • H – 0 COH + 2 IICu(OH)2 ICu 2 O↓ + 2 H 2 O + H-IICOOH metanal ceglastoczerwony osad kw. metanowy CH 3 – ICHO + 2 IICu(OH)2 ICu 2 O ↓ + 2 H 2 O + CH 3 – IIICOOH etanal ceglastoczerwony osad kw. etenowy