KYSLKAT DERIVTY KARBONYLOV SLOUENINY KARBONYLOV SLOUENINY obsahuj karbonylovou

KYSLÍKATÉ DERIVÁTY KARBONYLOVÉ SLOUČENINY

KARBONYLOVÉ SLOUČENINY - obsahují karbonylovou skupinu aldehydy ketony

NÁZVOSLOVÍ aldehydy koncovka: -al předpona: oxo- methanal FORMALDEHYD propanal ethanal ACETALDEHYD uhlík z aldehydové skupiny započítán v koncovce -karbaldehyd CH 2 = CH–CHO prop-2 -en-1 -al benzenkarbaldehyd BENZALDEHYD

NÁZVOSLOVÍ ketony koncovka: -on předpona: oxo- propanon ACETON dimethylketon pentan-3 -on 2 -oxopropanová kyselina

NÁZVOSLOVÍ 3 -fenylpropanal 2, 3 -dihydroxypropanal

STRUKTURA δδ+ - velmi reaktivní - nukleofilní činidlo se váže na - elektrofilní činidlo se váže na polarizace uhlík kyslík

STRUKTURA není kyselý charakter α vodík, kyselý charakter - karbonylová skupina ovlivňuje vodíkové atomy navázané na vedlejším uhlíku (α vodíky) - zvyšuje jejich kyselost a umožňuje jejich snadnější odštěpení

VÝSKYT - hojně v přírodě - složky chuťových látek a vonných silic - řada metabolicky významná

PŘÍPRAVA 1. oxidace - uhlovodíků a alkoholů aldehydy - přímá oxidace nebo dehydrogenace alkoholů primárních - omezené využití – aldehydy podléhají oxidaci na karboxylové kyseliny

1. oxidace ketony PŘÍPRAVA - přímá oxidace alkoholů sekundárních (vzdušným kyslíkem, přítomnost katalyzátoru – Cu, Ag)

PŘÍPRAVA 2. adice H 2 O na trojnou vazbu H 2 O HC≡CH → CH 2=CH-OH ↔ H 2 SO 4, Hg 2+ enol keto

FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI - nižší aldehydy i ketony jsou kapaliny (výjimkou je plynný formaldehyd) - vyšší jsou pevné látky - vyšší teploty varu než příslušné nenasycené uhlovodíky, ale nižší než odpovídající alkoholy (netvoří vodíkové můstky) - nižší aldehydy i ketony jsou ve vodě rozpustné, rozpustnost klesá s rostoucí molekulovou hmotností - nižší aldehydy pronikavě zapáchají, vyšší aldehydy a některé ketony mají příjemnou vůni

REAKCE aldehydy reaktivnější než ketony: a) stérické důvody b) aldehydy více polarizované δδ+ stabilizace δ+ δ- menší stabilizace – vyšší reaktivita

REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody b) adice alkoholu – vznik poloacetálů a acetálů nukleofil: záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H 2 O, R-OH, NH 3, R-NH 2, 2. substituce na α uhlíku a) aldolová kondenzace b) jodoformová reakce 3. oxidace 4. redukce

REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu - navázáním nukleofilního činidla na uhlík karbonyl. skupiny nukleofil: záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H 2 O, R-OH, NH 3, R-NH 2,

REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody - katalýza bází i kyselinou dioly

REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu b) adice alkoholu – vznik poloacetálů a acetálů

REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody b) adice alkoholu – vznik poloacetálů a acetálů nukleofil: záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H 2 O, R-OH, NH 3, R-NH 2, 2. substituce na α uhlíku a) aldolová kondenzace b) jodoformová reakce 3. oxidace 4. redukce

REAKCE 2. substituce na α uhlíku a) aldolová kondenzace karbanion, nukleofil

REAKCE 2. substituce na α uhlíku a) aldolová kondenzace - účinkem silné báze se z molekuly karbonylové sloučeniny odštěpí α vodík a vznikne karbanion, který se sám stává nukleofilní činidlem a aduje se na jinou molekulu karbonylové sloučeniny za vzniku aldolového iontu, který s vodou (H+) poskytuje aldol

acetaldehyd formaldehyd 3 -hydroxypropanal aldol

REAKCE 2. substituce na α uhlíku b) jodoformová reakce CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO + I 2 + Na. OH CHI 3+ HCOONa HCHO/CH 3 OH + I 2+Na. OH nevzniká nic - důkaz ethanolu: v alkalickém prostředí a v přítomnosti jodu se ethanol přemění na acetaldehyd a ten s jodem poskytuje žlutý krystalický jodoform (methanol takto nereaguje)

REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody b) adice alkoholu – vznik poloacetálů a acetálů nukleofil: záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H 2 O, R-OH, NH 3, R-NH 2, 2. substituce na α uhlíku a) aldolová kondenzace b) jodoformová reakce 3. oxidace 4. redukce

REAKCE 3. oxidace aldehydy - snadná oxidace - vznikají karboxylové kyseliny ketony - jen pomocí silných oxidačních činidel - rozpad molekuly

REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody b) adice alkoholu – vznik poloacetálů a acetálů nukleofil: záporný náboj: OH-, CNvolný e- pár: H 2 O, R-OH, NH 3, R-NH 2, 2. substituce na α uhlíku a) aldolová kondenzace b) jodoformová reakce 3. oxidace 4. redukce

REAKCE 4. redukce aldehydy - vznikají primární alkoholy ketony - vznikají sekundární alkoholy

DŮKAZOVÉ REAKCE ALDEHYDY X KETONY Fehlingova zkouška - dochází k redukci měďnatých kationtů na měďné (oxid měďný), které mají oranžové zbarvení Tollensova zkouška - Tollensovo činidlo obsahuje stříbrné kationty, které se redukují na stříbro, jenž se vylučuje na stěnách zkumavky – tzv. stříbrné zrcátko. Pomocí Fehlingova a Tollensova činidla lze dokázat redukční účinky aldehydů – aldehydy se oxidují na karboxylové kyseliny, přičemž dochází k redukci složek jednotlivých činidel.

DŮKAZOVÉ REAKCE ALDEHYDY X KETONY Schiffova reakce - tato reakce využívá reakce karbonylové skupiny se Schiffovým činidem - roztok červeného barviva fuchsinu je odbarven hydrogensiřičitanem nebo oxidem siřičitým

ZÁSTUPCI

Methanal Obr. 7 Obr. 8 Obr. 9 a Obr. 9 b Methanal (formaldehyd), HCHO, je bezbarvý plyn, ostrého zápachu. Je toxický, žíravý a karcinogenní! V praxi se používá jeho 40% roztok – formalín Obr. 10

- - - dobře rozpustný ve vodě vyrábí se katalytickou oxidací methanolu při teplotě 3000 C používá se jako dezinfekční i fungicidní prostředek, je surovinou pro výrobu plastů a barviv jeho 40% vodný roztok, známý pod názvem formalin, slouží k dezinfekci a jako konzervační prostředek biologického materiálu základní surovina pro výrobu fenolformaldehydových pryskyřic, např. bakelitu

Ethanal Obr. 11 Obr. 12 Ethanal (acetaldehyd), CH 3–CHO, je bezbarvá, hořlavá kapalina štiplavého zápachu. Snadno polymerizuje na metaldehyd. Ten lze použít jako tuhý podpalovač (suchý líh) do lihových turistických vařičů (obr. 12).

- - - pronikavě páchnoucí těkavá kapalina, dobře rozpustná ve vodě, méně dráždivá než formaldehyd vyrábí se katalytickou oxidací ethanolu (nebo ethylenu) nebo adicí vody na acetylen za přítomnosti zředěné kyseliny sírové a je katalyzována rtuťnatými solemi, meziproduktem je nestabilní vinylalkohol, který přechází ve svou tautomerní formu ethanal jeho páry se vzduchem tvoří explozivní směs používá se např. k výrobě kyseliny octové, léčiv, voňavek působením kyseliny chlorovodíkové nebo sírové polymeruje na kapalný paraldehyd, který se využívá jako sedativum v lékařství působením plynného chlorovodíku na etherický roztok acetaldehydu vzniká metaldehyd, který je součástí tuhého lihu

Propanon Obr. 13 Obr. 14 Obr. 15 Propanon (aceton), CH 3–CO–CH 3, je vysoce hořlavá a dráždivá látka. Je výborným ředidlem barev rozpouštědlem některých lepidel. Produkty reakce acetonu s halogeny mají slzotvorné účinky.

- bezbarvá, hořlavá, toxická kapalina typické vůně její páry se vzduchem jsou výbušné vyrábí se oxidací propan-2 -olu používá se jako rozpouštědlo (např. nátěrových hmot) a při výrobě různých organických sloučenin, plastů a ve farmaceutickém průmyslu

Benzenkarbaldehyd Benzaldehyd , kapalina hořkomandlové vůně, špatně rozpustná ve vodě. V přírodě se vyskytuje v mandlích, peckách broskví nebo meruněk. Vyrábí se oxidací toluenu vzdušným kyslíkem. Používá se při výrobě léčiv a barviv.