Sloučeniny patřící do této skupiny patří mezi nejběžnější organické molekuly jak v přírodě, tak v chemickém průmyslu. Obrovské množství látek požadovaných živými organismy obsahuje aldehydovou funkční skupinu -CHO. V průmyslu se jednoduché aldehydy používají jako rozpouštědla nebo substráty pro další chemické přeměny a výrobu užitečných produktů. Například produkt polymerace formaldehydu, známý jako Aldehyd AG, je cenný pro koželužský průmysl. Sám o sobě má schopnost opalovat, zlepšuje tepelnou odolnost kůže, její plnost a baculatost a také působí proti škodlivým vnějším faktorům jako je pot, louhy a praní.

Publikováno: 29-03-2023

Vlastnosti aldehydů

Karbonylová skupina, která je funkční skupinou aldehydů, má planární strukturu. Úhly mezi vazbami mají šířku asi 120 ° a dvojná vazba C=O je polarizovaná. Vzhledem k polaritě této skupiny vykazují aldehydy silnější mezimolekulární interakce než alkany podobné hmotnosti. Jejich body varu jsou také vyšší. Nejjednodušším aldehydem je formaldehyd (HCHO), plynná látka při pokojové teplotě. Ostatní jednoduché aldehydy jsou kapaliny.

Názvosloví aldehydů

Názvy pro aldehydy jsou vytvořeny na základě názvu odpovídajícího alkanu přidáním přípony -al. Řetězec musí obsahovat skupinu -CHO a jeho atom uhlíku je první v číslování. Názvy vytvořené touto metodou jsou např. ethanal, propanal. V případě složitějších aldehydů, kde je karbonylová skupina navázána na kruh, se používá přípona -karbaldehyd, např. cyklohexankarbaldehyd. Některé z nejjednodušších a nejpoužívanějších aldehydů mají také své běžné názvy, např. methanal – formaldehyd, ethanal – acetaldehyd, benzenkarbaldehyd – benzaldehyd.

Výroba aldehydů

Dvě metody, které poskytují nejlepší výsledky při syntéze aldehydu, jsou:

  1. Oxidace primárních alkoholů , často za použití pyridinchlorchromátu v dichlormethanovém roztoku při pokojové teplotě,
  2. Oxidace štěpených alkanů, protože alkeny mající alespoň jeden vinylový atom vodíku mohou podléhat oxidačnímu štěpení v reakci sozonem , což zase vede k tvorbě aldehydu. Je také možné použít cyklické alkeny k získání dikarbonylových sloučenin.

Některé z derivátů karboxylových kyselin lze částečně redukovat na aldehydy, např. působením diisobutylaluminiumhydridu na estery, což je v laboratořích často volená syntetická cesta. Tato reakce se provádí při -78 ° C v toluenovém roztoku a výtěžky jsou často velmi uspokojivé.

Oxidace aldehydů

Snadná oxidace na karboxylové kyseliny je proces typický pro aldehydy. Obsahují atom vodíku ve skupině -CHO a ten může být při této přeměně odstraněn. K tomuto účelu se používají různé oxidanty, např. HNO 3 a KMnO 4 . Pro laboratorní syntézy je nejběžnější cestou použití Jonesova činidla: CrO 3 ve vodném roztoku kyseliny sírové . Tato metoda nevyžaduje vysoké teploty a získané výtěžky jsou relativně vysoké. Jediný problém spojený s touto reakcí je, že probíhá v kyselém prostředí, což může vést k vedlejším reakcím, pokud jsou ve sloučenině přítomny molekuly citlivé na kyselinu. V takových případech se používá Tollensovo činidlo, tj. amoniakální roztok oxidu stříbrného Ag 2 O. Aldehydy jsou stále oxidovány a jejich dvojné vazby (uhlík-uhlík) nebo jiné funkční skupiny zůstávají nedotčeny.

Nukleofilní adice

Nejběžnějším typem reakcí mezi aldehydy jsou reakce založené na nukleofilním adičním mechanismu. Nukleofil napadá elektrofilní karbonylový uhlík téměř kolmo k rovině aldehydové skupiny. Dalším krokem je rehybridizace tohoto atomu uhlíku z sp 2 na sp 3 za vzniku tetraedrického alkoxy iontu, který je meziproduktem. Typicky je ovlivňující nukleofil záporně nabitý nebo neutrální povahy. Průběh nukleofilní adice lze dále transformovat dvěma způsoby:

  1. Meziprodukt ve tvaru čtyřstěnu je protonován vodou nebo kyselinou a přeměněn na alkohol,
  2. Karbonylový atom kyslíku je eliminován ve formě HO nebo H20 , což vede k produktu s dvojnou vazbou C=Nu.

Reaktivita aldehydů

Ze sterických a elektronických důvodů jsou aldehydy poměrně reaktivní sloučeniny. Sterické, protože mají pouze jeden velký substituent, takže útočící nukleofily mají snadný přístup. Výsledný meziprodukt má relativně nízkou energii. Reaktivita aldehydů je také způsobena jejich polaritou a přítomností pouze jedné alkylové skupiny, která má stabilizovat částečný kladný náboj na uhlíkovém atomu karbonylu. V tomto ohledu lze jejich větší reaktivitu přirovnat k podobným ketonům, které mají dvě alkylové skupiny. Jsou méně reaktivní než aldehydy.

Hydratace

Aldehydy reagují s vodou – nukleofilní adice H 2 O na karbonylovou skupinu. Produkty takových reakcí jsou 1,1-dioly, tj. geminální dioly. Tato reakce je však vratná a po odstranění molekuly vody je možné se vrátit k původní aldehydové struktuře.

Reakce s Grignardovými činidly

Transformace aldehydů v přítomnosti Grignardova činidla (RMgX) vede ke vzniku alkoholu. R je jakákoliv alkylová nebo arylová skupina a X je atom halogenu. Toto je další reakce probíhající podle mechanismu nukleofilní adice karbanionu. Je to nukleofilní činidlo, které má záporný náboj na atomu uhlíku. Vzhledem k tomu, že vazba C-Mg v Grignardových činidlech je vysoce polarizovaná, působí vždy jako anion skupiny R a kationt odvozený od skupiny MgX. Karbonylový atom kyslíku je komplexován s kationtem Mg 2+ , což vede k přeměně karbonylové skupiny na lepší akceptor. Na druhé straně anion odvozený z Grignardova činidla vede k vytvoření tetraedrického alkoxidu hořečnatého nukleofilní adicí. Je to meziprodukt, který se při protonaci zředěnou kyselinou přemění na alkohol.

Reakce redukce aldehydu

K redukci aldehydů dochází podle mechanismu nukleofilní adice hydridového iontu. Výsledným produktem je alkohol a jako reaktanty se používají redukční činidla, jako je LiAlH4 a NaBH4 . Hrají roli donoru hydridových iontů a po následném přidání vody nebo vodného roztoku kyseliny je meziproduktový alkoxid protonován na alkohol.

Spektroskopická analýza aldehydů

Podobně jako jiné organické sloučeniny lze aldehydy analyzovat pomocí spektroskopických metod. Existuje mnoho tabulkových vztahů mezi strukturou sloučeniny a její absorpční plochou. V oblasti IR spektra vykazuje vazba C=O silnou absorpci při vlnočtu 1660-1770 cm -1 . Přesné umístění pásu je určeno povahou karbonylové skupiny. V poloze mezi 2720 a 2820 cm -1 jsou viditelné charakteristické pásy absorpce vazby CH. Nasycené aldehydy typicky vykazují absorpční pásy karbonylové skupiny blízké 1730 cm -1 , ale konjugace s kruhem nebo dvojnou vazbou to posouvá na 1705 cm -1 . Aldehydy je také možné analyzovat pomocí1H NMR techniky, protože aldehydové protony absorbují kolem 10 ppm a jsou velmi charakteristické. V této spektrální oblasti není pozorována žádná jiná absorpce. Atomy vodíku na sousedních atomech uhlíku jsou mírně exponované a typicky absorbují při 2,0-2,3 ppm. Při použití13C NMR techniky lze vidět charakteristické rezonanční signály v oblasti 190-215 ppm.


Komentáře
Zapojte se do diskuze
Nejsou žádné komentáře
Posoudit užitečnost informací
- (žádný)
Vase hodnoceni

Prozkoumejte svět chemie s PCC Group!

Naši akademii vytváříme na základě potřeb našich uživatelů. Studujeme jejich preference a analyzujeme chemická klíčová slova, pomocí kterých hledají informace na internetu. Na základě těchto údajů publikujeme informace a články k široké škále problémů, které řadíme do různých kategorií chemie. Hledáte odpovědi na otázky týkající se organické nebo anorganické chemie? Nebo se možná chcete dozvědět více o organokovové chemii nebo analytické chemii? Podívejte se, co jsme pro vás připravili! Buďte informováni o nejnovějších zprávách z PCC Group Chemical Academy!
Kariéra ve společnosti PCC

Najděte si své místo ve skupině PCC. Seznamte se s naší nabídkou a rozvíjejte se s námi.

Stáže

Neplacené letní stáže pro studenty a absolventy všech kurzů.

Stránka byla strojově přeložena. Otevřít původní stránku