(dla najprostszego aldehydu R=H)
Limit; Na przykład:
Nieograniczony; Na przykład:
Aromatyczny; Na przykład:
Alicykliczny; Na przykład:
Na przykład:
Aldehydy i ketony zawierają grupę karbonylową ˃C=O i dlatego nazywane są związkami karbonylowymi.
Atom węgla grupy aldehydowej znajduje się w stanie hybrydyzacji sp 2, dlatego wszystkie wiązania σ w tej grupie znajdują się w tej samej płaszczyźnie. Chmury elektronów p tworzących wiązanie π są prostopadłe do tej płaszczyzny i łatwo przemieszczają się w stronę bardziej elektroujemnego atomu tlenu. Dlatego wiązanie podwójne C=O (w przeciwieństwie do wiązania podwójnego C=C w alkenach) jest silnie spolaryzowane.
Aldehydy są związkami reaktywnymi, które podlegają licznym reakcjom. Najbardziej charakterystyczne dla aldehydów:
a) reakcje addycji przy grupie karbonylowej; Odczynniki typu HX dodaje się w następujący sposób:
b) reakcje utleniania Wiązania CH grupa aldehydowa, w wyniku czego powstają kwasy karboksylowe:
1. Uwodornienie (powstają alkohole pierwszorzędowe
2. Dodatek alkoholi (powstają półacetale i acetale)
W nadmiarze alkoholu w obecności HCl półacetale przekształcają się w acetale:
1. Reakcja „srebrnego lustra”.
Uproszczony:
Reakcja ta jest reakcją jakościową na grupę aldehydową (na ściankach naczynia reakcyjnego tworzy się lustrzana powłoka metalicznego srebra).
2. Reakcja z wodorotlenkiem miedzi(II).
Reakcja ta jest również reakcją jakościową na grupę aldehydową y (wytrąca się czerwony osad Cu2O).
Formaldehyd jest utleniany najpierw za pomocą różnych środków utleniających zawierających O kwas mrówkowy i dalej - do H 2 CO 3 (CO 2 + H 2 O):
1. Kondensacja aldolowa
2. Trimeryzacja aldehydu octowego
Na długoterminowe przechowywanie Zachodzi w nim polimeryzacja formaliny (40% wodnego roztworu formaldehydu) z utworzeniem białego osadu paraformy:
Aldehydy to substancje organiczne należące do związków karbonylowych zawierających grupę funkcyjną -SON, zwaną grupą karbonylową.
W zależności od charakteru szkieletu węglowodorowego cząsteczki aldehydów są nasycone, nienasycone i aromatyczne. Ich cząsteczki mogą zawierać także atomy halogenu lub dodatkowe grupy funkcyjne. Ogólna formuła aldehydy nasycone mają postać C n H 2 n O. Zgodnie z nomenklaturą IUPAC ich nazwy kończą się przyrostkiem -al.
Utlenianie aldehydów jest ważne w przemyśle, ponieważ dość łatwo przekształcają się one w kwasy karboksylowe. W tym przypadku wodorotlenek miedzi, tlenek srebra, a nawet tlen z powietrza mogą służyć jako środki utleniające.
Struktura elektronowa wiązanie podwójne w grupie C=O charakteryzuje się utworzeniem jednego wiązania σ i drugiego wiązania π. Atom C znajduje się w stanie hybrydyzacji sp 2, cząsteczka ma płaską strukturę z kątami wiązań między wiązaniami około 120 0. Różnica między wiązaniem podwójnym w tej grupie funkcyjnej polega na tym, że znajduje się ono pomiędzy atomem węgla i bardzo elektroujemnym atomem tlenu. W rezultacie elektrony są przyciągane do atomu O, co oznacza, że wiązanie to jest bardzo silnie spolaryzowane.
Można nazwać zawartość takiego spolaryzowanego wiązania podwójnego w grupie aldehydowej główny powód wysoka reaktywność aldehydów. W przypadku aldehydów najbardziej typowymi reakcjami jest dodanie atomów lub ich grup do wiązania C=O. A najłatwiejsze reakcje to addycja nukleofilowa. Dla aldehydów typowe są także reakcje z udziałem atomów H z grupy funkcyjnej aldehydów. Ze względu na efekt odciągania elektronów przez grupę C=O, polarność wiązania wzrasta. To z kolei jest przyczyną stosunkowo łatwego utleniania aldehydów.
Formaldehyd (formaldehyd lub metanal) CH2O jest substancja gazowa o bardzo ostrym zapachu, który zwykle uzyskuje się przez przepuszczenie mieszaniny par metanolu i powietrza przez gorącą miedzianą lub srebrną siatkę. Jego 40% wodny roztwór nazywa się formaliną. Formaldehyd łatwo reaguje, z których wiele jest podstawą synteza przemysłowa szereg ważnych substancji. Wykorzystywany jest także do produkcji pentaerytrytolu, wielu substancji leczniczych, różnorodnych barwników, do garbowania skór oraz jako środek dezynfekujący i dezodorant. Formaldehyd jest dość toksyczny, jego maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu wynosi 0,001 mg/l.
Aldehyd octowy (aldehyd octowy, etanal) CH 3 COH jest bezbarwną cieczą o duszącym zapachu, która po rozcieńczeniu wodą nabiera owocowego aromatu. Aldehyd octowy ma wszystkie podstawowe właściwości aldehydów. Utlenianie aldehydu octowego wytwarza ogromne ilości kwas octowy i bezwodnik octowy, różne farmaceutyki.
Akroleina (propenal) CH 2 = CH-SON, najprostszy nienasycony aldehyd jest bezbarwną, bardzo lotną cieczą. Jego opary silnie podrażniają błony śluzowe oczu i górnych dróg oddechowych. Jest bardzo toksyczny, maksymalne dopuszczalne stężenie dla jego zawartości w powietrzu wynosi 0,7 mg/m 3. Propenal jest produktem pośrednim w syntezie niektórych polimerów; jest niezbędny do produkcji niektórych leki.
Benzaldehyd (benzoaldehyd) C 6 H 5 COH jest bezbarwną cieczą o zapachu, która podczas przechowywania zmienia kolor na żółty. Pod wpływem powietrza szybko utlenia się do kwasu benzoesowego. Zawarte w olejki eteryczne roślin (neroli, paczuli) oraz w formie glukozydu – w pestkach nasion gorzkich migdałów, wiśni, moreli i brzoskwiń. Jako substancja aromatyczna stosowana jest w przemyśle perfumeryjnym, jako składnik esencji spożywczych oraz jako surowiec do syntezy innych substancji aromatycznych (aldehyd cynamonowy, aldehyd jaśminowy).
Utlenianie aldehydów tlenkiem srebra jest najbardziej charakterystyczną reakcją jakościową do odpowiedniej formy grupy funkcyjnej. Reakcja ta ma swoją nazwę ze względu na cienką srebrną powłokę na ściankach probówki, która tworzy się podczas tej reakcji.
Jego istota polega na oddziaływaniu aldehydu R-СОН z amoniakalnym roztworem tlenku srebra(I), który jest rozpuszczalnym związkiem złożonym OH i nazywany jest odczynnikiem Tollensa. Reakcję prowadzi się w temperaturach bliskich temperaturze wrzenia wody (80-100°C). W tym przypadku utlenianie aldehydów następuje do ich odpowiedników kwasy karboksylowe, a utleniacz redukuje się do metalicznego srebra, które wytrąca się.
Aby jakościowo oznaczyć grupę -SON w aldehydach, najpierw przygotowuje się kompleksowy związek srebra. W tym celu do probówki wlej niewielką ilość roztworu amoniaku (wodorotlenku amonu) w wodzie, a następnie mała ilość azotan srebra. W tym przypadku powstały osad tlenku srebra natychmiast znika:
2AgNO 3 + 2NH 3 + H 2 O -> Ag 2 O↓ + 2NH 4 NO 3
Ag 2 O + 4NΗ 3 + Η 2 O -> 2ОΗ
Bardziej wiarygodne wyniki daje odczynnik Tollensa przygotowany z dodatkiem zasady. W tym celu 1 g AgNO 3 rozpuszcza się w 10 g wody destylowanej i dodaje równą objętość stężonego wodorotlenku sodu. W rezultacie tworzy się osad Ag 2 O, który znika po dodaniu stężonego roztworu wodorotlenku amonu. Do reakcji należy używać wyłącznie świeżo przygotowanego odczynnika.
Reakcja srebrnego lustra odpowiada równaniu:
2OΗ + HCOΗ -> 2Ag↓ + ΗCOONΗ 4 + 3NΗ 3 + H 2 O
Warto zauważyć, że w przypadku aldehydów ta interakcja nie została dostatecznie zbadana. Mechanizm tej reakcji nie jest znany, ale zakłada się rodnikową lub jonową wersję utleniania. W przypadku wodorotlenku diaminowo-srebrowego dodatek najprawdopodobniej prowadzi do utworzenia soli diolu srebra, z której srebro jest następnie odszczepiane z wytworzeniem kwasu karboksylowego.
Dla udana realizacja doświadczenia, czystość używanych przyborów kuchennych jest niezwykle ważna. Wynika to z faktu, że powstałe w trakcie eksperymentu cząsteczki srebra koloidalnego muszą przylegać do powierzchni szkła, tworząc lustrzaną powierzchnię. W obecności najmniejszych zanieczyszczeń będzie wypadał w postaci szarego łuszczącego się osadu.
Do czyszczenia pojemnika należy używać roztworów alkalicznych. Dlatego do tych celów można wziąć roztwór NaOH, który należy zmyć dużą ilością wody destylowanej. Na powierzchni szkła nie powinno być tłuszczu ani cząstek mechanicznych.
Reakcja utleniania aldehydów wodorotlenkiem miedzi(II) jest również dość spektakularna i skuteczna w określaniu rodzaju grupy funkcyjnej. Zachodzi to w temperaturze odpowiadającej wrzeniu mieszaniny reakcyjnej. W tym przypadku aldehydy redukują miedź dwuwartościową w składzie odczynnika Fehlinga (świeżo przygotowany roztwór amoniaku Cu(OH) 2) do miedzi jednowartościowej. Same ulegają utlenieniu w wyniku wprowadzenia atomu tlenu do wiązania C-H (stopień utlenienia C zmienia się z +1 na +3).
Postęp reakcji można monitorować wizualnie poprzez zmianę koloru mieszaniny roztworów. Niebieskawy osad wodorotlenku miedzi stopniowo zmienia kolor na żółty, co odpowiada wodorotlenkowi miedziawemu i dalszy wygląd jasnoczerwony osad Cu2O.
Proces ten odpowiada równaniu reakcji:
R-SON + Cu 2+ + NaOH + H 2 O -> R-COONa + Cu 2 O + 4H +
Warto zaznaczyć, że odczynnik ten najlepiej działa na aldehydy. W tym przypadku utlenianie nie wymaga ogrzewania i odbywa się w temperaturze 0-20 ° C przez dość krótki okres czasu, a wydajność produktów przekracza 80%. Główną wadą odczynnika Jonesa jest brak wysokiej selektywności w stosunku do innych grup funkcyjnych, a poza tym kwaśne środowisko czasami prowadzi do izomeryzacji lub zniszczenia.
Odczynnikiem Jonesa jest roztwór tlenku chromu (VI) w rozcieńczonym acetonie. Można go również otrzymać z dwuchromianu sodu. Podczas utleniania aldehydów pod wpływem tego odczynnika powstają kwasy karboksylowe.
Utlenianie aldehydu octowego w przemyśle odbywa się poprzez ekspozycję na tlen w obecności katalizatorów - jonów kobaltu lub manganu. Najpierw powstaje kwas nadoctowy:
CH 3 -SON + O 2 -> CH 3 -COOON
On z kolei oddziałuje z drugą cząsteczką aldehydu octowego i poprzez związek nadtlenkowy wytwarza dwie cząsteczki kwasu octowego:
CH 3 -COOON + CH 3 -SON -> 2CH 3 -COOH
Utlenianie przeprowadza się w temperaturze 60-70°C i pod ciśnieniem 2,10 5 Pa.
Aby utlenić grupy aldehydowe, czasami stosuje się roztwór jodu w obecności zasad. Odczynnik ten ma szczególne znaczenie w procesie utleniania węglowodanów, gdyż działa bardzo selektywnie. Zatem pod jego wpływem D-glukoza przekształca się w kwas D-glukonowy.
Jod w obecności zasad tworzy podjodek (bardzo silny utleniacz): I 2 + 2NaOΗ -> NaIO + NaI + H 2 O.
Pod wpływem podjodku formaldehyd przekształca się w kwas metanowy: ΗCOΗ + NaIO + NaOΗ -> ΗCOONa + NaI + H 2 O.
Stosowane jest utlenianie aldehydów jodem chemia analityczna w celu określenia ich ilościowej zawartości w roztworach.
W przeciwieństwie do poprzednich odczynników, pod wpływem dwutlenku selenu aldehydy przekształcają się w związki dikarbonylowe, a glioksal powstaje z formaldehydu. Jeśli obok karbonylu znajdują się grupy metylenowe lub metylowe, można je przekształcić w grupy karbonylowe. Jako rozpuszczalniki SeO2 zwykle stosuje się dioksan, etanol lub ksylen.
Według jednej metody reakcję prowadzi się w kolbie trójszyjnej połączonej z mieszadłem, termometrem i chłodnicą zwrotną. Do substancji wyjściowej pobranej w ilości 0,25 mola wkrapla się roztwór 0,25 mola dwutlenku selenu w 180 ml dioksanu oraz 12 ml H2O. Temperatura nie powinna przekraczać 20 ° C (. w razie potrzeby ochłodzić kolbę). Następnie, przy ciągłym mieszaniu, roztwór gotuje się przez 6 godzin. Następnie gorący roztwór przesącza się w celu oddzielenia selenu, a osad przemywa dioksanem. Po destylacji próżniowej rozpuszczalnika pozostałość frakcjonuje się. Frakcja główna jest selekcjonowana w szerokim zakresie temperatur (20-30°C) i ponownie poddawana rektyfikacji.
Pod wpływem tlenu atmosferycznego temperatura pokojowa utlenianie aldehydów zachodzi bardzo powoli. Głównymi produktami tych reakcji są odpowiednie kwasy karboksylowe. Mechanizm autoutleniania jest podobny do przemysłowego utleniania etanolu do kwasu octowego. Jednym z produktów pośrednich jest nadkwas, który reaguje z inną cząsteczką aldehydu.
Z uwagi na fakt, że tego typu reakcję przyspieszają światło, nadtlenki i śladowe ilości metali ciężkich, można stwierdzić, że ma ona radykalny mechanizm. Formaldehyd w roztworach wodnych znacznie gorzej utlenia się od swoich odpowiedników pod wpływem powietrza, ze względu na to, że występuje w nich w postaci uwodnionego glikolu metylenowego.
Reakcja ta przebiega najskuteczniej w badaniu wizualnym, jej przebieg można ocenić po utracie intensywności i całkowitym odbarwieniu różowego zabarwienia roztworu nadmanganianu potasu. Reakcja zachodzi w temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem, zatem nie jest wymagana specjalne warunki. Wystarczy wlać do probówki 2 ml formaldehydu i 1 ml zakwaszonego kwasem siarkowym. Probówkę z roztworem należy dokładnie wstrząsnąć w celu wymieszania odczynników:
5CH 3 -SON + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5CH 3 -COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
Jeśli tę samą reakcję prowadzi się w podwyższonych temperaturach, wówczas metan łatwo utlenia się do dwutlenku węgla:
5CH 3 -SON + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5CO 2 + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O
Leki organiczne
Badamy leki podzielone na grupy według klasyfikacji chemicznej. Zaletą tej klasyfikacji jest możliwość identyfikacji i badania ogólnych wzorców rozwoju metod otrzymywania leków wchodzących w skład tej grupy, metod analizy farmaceutycznej w oparciu o właściwości fizyczne i chemiczne substancji oraz ustalenia powiązania między strukturą chemiczną a działanie farmakologiczne.
Wszystkie leki dzielą się na nieorganiczne i organiczne. Z kolei substancje nieorganiczne klasyfikuje się według położenia pierwiastków w PS. A organiczne dzielą się na pochodne szeregu alifatycznego, alicyklicznego, aromatycznego i heterocyklicznego, z których każda jest podzielona na klasy: węglowodory, halogenowe pochodne węglowodorów, alkohole, aldehydy, ketony, kwasy, etery i estry itp.
ZWIĄZKI ALIFATYCZNE, JAK NARKOTYKI.
Preparaty aldehydów i ich pochodnych. Węglowodany
Do tej grupy związków zaliczają się organiczne substancje lecznicze zawierające grupę aldehydową lub ich pochodne funkcjonalne.
Ogólna formuła:
Wprowadzenie grupy aldehydowej do struktury związku organicznego nadaje mu działanie narkotyczne i antyseptyczne. Pod tym względem działanie aldehydów jest podobne do działania alkoholi. Ale w przeciwieństwie do grupy alkoholowej, grupa aldehydowa zwiększa toksyczność związku.
Czynniki wpływające na strukturę na działanie farmakologiczne :
wydłużenie rodnika alkilowego zwiększa aktywność, ale jednocześnie zwiększa się toksyczność;
wprowadzenie wiązań nienasyconych i halogenów ma ten sam efekt;
tworzenie uwodnionej formy aldehydu prowadzi do zmniejszenia toksyczności. Ale zdolność do tworzenia stabilnej postaci hydratu objawia się tylko w chlorowanych aldehydach. Zatem formaldehyd jest trucizną protoplazmatyczną, stosowaną do dezynfekcji, aldehyd octowy i chloral nie są stosowane w medycynie ze względu na ich dużą toksyczność, a hydrat chloralu jest lekiem stosowanym jako środek nasenny i uspokajający.
Siła działania narkotycznego (farmakologicznego) i toksyczności wzrosła od formaldehydu do aldehydu octowego i chloralu. Utworzenie postaci hydratu (hydratu chloralu) może radykalnie zmniejszyć toksyczność przy jednoczesnym utrzymaniu efektu farmakologicznego.
Według stanu fizycznego mogą być aldehydy gazowe (o niskiej masie cząsteczkowej), ciecze i ciała stałe. Te o niskiej masie cząsteczkowej mają ostrość nieprzyjemny zapach, wysoka masa cząsteczkowa – przyjemny kwiatowy.
Chemicznie są to substancje wysoce reaktywne, co wynika z obecności w ich cząsteczce grupy karbonylowej.
Wysoką reaktywność aldehydów tłumaczy się:
a) obecność spolaryzowanego wiązania podwójnego
b) moment dipolowy karbonylu
c) obecność częściowego ładunku dodatniego na karbonylowym atomie węgla
σ -
σ + H
Podwójne wiązanie między C i O, w przeciwieństwie do podwójnego wiązania między dwoma atomami węgla, jest silnie spolaryzowane, ponieważ tlen ma znacznie wyższą elektroujemność niż węgiel, a gęstość elektronów wiązania π jest przesunięta w stronę tlenu. Tak wysoka polaryzacja determinuje właściwości elektrofilowe węgla grupy karbonylowej i jego zdolność do reagowania ze związkami nukleofilowymi (wchodzenia w reakcje addycji nukleofilowej). Grupa tlenowa ma właściwości nukleofilowe.
Charakterystycznymi reakcjami są utlenianie i addycja nukleofilowa
Aldehydyłatwo utleniać. Utlenianie aldehydów do kwasów następuje pod wpływem równie silnyi słabe środki utleniające .
Wiele metali - srebro, rtęć, bizmut, miedź - ulega redukcji z roztworów ich soli, zwłaszcza w obecności zasad. To odróżnia aldehydy od innych związków organicznych zdolnych do utleniania - alkoholi, związków nienasyconych, których utlenienie wymaga silniejszych środków utleniających. W związku z tym reakcje utleniania aldehydów ze kompleksowo związanymi kationami rtęci, miedzi i srebra w środowisku alkalicznym można wykorzystać do udowodnienia autentyczności aldehydów.
I. 1 .Reakcjaz amoniakalnym roztworem azotanu srebra (reakcja srebrnego lustra) FS zaleca się do potwierdzenia autentyczności substancji z grupą aldehydową. Polega na utlenieniu aldehydu do kwasu i redukcji Ag + do Ag↓.
AgNO 3 + 2NH 4OH → NO 3 +2H 2 O
NSSON+ 2NO 3 + H 2 O → HCOONH 4 + 2Ag↓+ 2NH4NO3 + NH3
Formaldehyd, utleniając się do soli amonowej kwasu mrówkowego, redukuje metaliczne srebro, które wytrąca sięna ściankach probówki w formie błyszcząca powłoka „lustro” lub szary osad.
I. 2. Reakcjaz odczynnikiem Fehlinga (kompleksowy związek miedzi (II) z solą potasowo-sodową kwasu winowego). Aldehydy redukują związek miedzi(II) do tlenku miedzi(I), Tworzy się ceglasty osad. przygotować przed użyciem).
Odczynnik Fellinga 1 - roztwór CuSO 4
Odczynnik Fellinga 2 – zasadowy roztwór soli potasowo-sodowej kwasu winowego
Przy mieszaniu 1:1 odczynników Fellinga 1 i 2 powstaje kompleksowy związek niebieskiej miedzi (II) z kwasem winowym potasowo-sodowym:
niebieska kolorystyka
Po dodaniu i podgrzaniu aldehydu znika niebieska barwa odczynnika i powstaje produkt pośredni - żółty osad wodorotlenku miedzi (I), który natychmiast rozkłada się na czerwony osad tlenku miedzi (I) i wody.
2KNa+ R- COH+2NaOH+ 2KOH → R- COONA+4KNaC4H4O6+ 2 CuOH ↓ +H2O
2 CuOH ↓ →Cu 2 O ↓ +H2O
Żółty osad, ceglasty osad
Podręczniki mają inny ogólny schemat reakcji
I. 3. Reakcjaz odczynnikiem Nesslera (alkaliczny roztwór tetrajodomerkuranu (II) potasu. Formaldehyd redukuje jon rtęci do rtęci metalicznej – ciemnoszarego osadu.
R-COH + K 2 +3KOH → R-COOK + 4KI + Hg↓ + 2H 2O
Które charakteryzują się podwójnym wiązaniem pomiędzy atomami węgla i tlenu oraz dwoma pojedynczymi wiązaniami tego samego atomu węgla z rodnikiem węglowodorowym, oznaczonym literą R, i atomem wodoru. Grupa atomów >C=O nazywana jest grupą karbonylową; jest charakterystyczna dla wszystkich aldehydów. Wiele aldehydów ma przyjemny zapach. Można je otrzymać z alkoholi poprzez odwodornienie (usunięcie wodoru), co nadaje im potoczną nazwę aldehydy. O właściwościach aldehydów decyduje obecność grupy karbonylowej, jej umiejscowienie w cząsteczce, a także długość i przestrzenne rozgałęzienie rodnika węglowodorowego. Oznacza to, że znając nazwę substancji, która ją odzwierciedla, można spodziewać się określonej substancji chemicznej, a także właściwości fizyczne aldehydy.
Istnieją dwa główne sposoby nadawania nazw aldehydom. Pierwsza metoda opiera się na systemie stosowanym przez Unię Międzynarodową (IUPAC), nazywanym często nomenklaturą systematyczną. Opiera się ona na tym, że najdłuższy łańcuch, w którym grupa karbonylowa jest przyłączona do atomu węgla, stanowi podstawę nazwy aldehydu, czyli jego nazwa pochodzi od nazwy pokrewnego alkanu poprzez zastąpienie przyrostka - an z przyrostkiem -al (metan – matanal, etan – etanal, propan – propanal, butan – butanal i tak dalej). Inna metoda tworzenia nazwy aldehydów wykorzystuje nazwę odpowiadającą, w którą zmieni się w wyniku utlenienia (metanal - aldehyd mrówkowy, etanal - aldehyd octowy, propanal - aldehyd propionowy, butanal - aldehyd masłowy i tak dalej) .
To polarność grupy >C=O wpływa na właściwości fizyczne aldehydów: temperaturę wrzenia, rozpuszczalność, moment dipolowy. Związki węglowodorowe, składające się wyłącznie z atomów wodoru i węgla, topią się i wrzą w niskich temperaturach. W przypadku substancji z grupą karbonylową są one znacznie wyższe. Na przykład butan (CH3CH2CH2CH3), propanal (CH3CH2CHO) i aceton (CH3COCH3) mają to samo masa cząsteczkowa, równa 58, a temperatura wrzenia butanu wynosi 0°C, propanalu wynosi 49°C, a acetonu 56°C. Powodem tej dużej różnicy jest to, że cząsteczki polarne mają większą zdolność przyciągania się nawzajem niż cząsteczki niepolarne, więc rozbicie ich wymaga więcej energii, a zatem wymaga więcej wysoka temperatura tak, że związki te topią się lub gotują.
W miarę wzrostu zmieniają się właściwości fizyczne aldehydów. Formaldehyd (HCHO) w normalnych warunkach jest substancją gazową, aldehyd octowy (CH3CHO) wrze w temperaturze pokojowej. Inne aldehydy (z wyjątkiem przedstawicieli o dużej masie cząsteczkowej) w normalnych warunkach są cieczami. Cząsteczki polarne nie mieszają się łatwo z niepolarnymi, ponieważ cząsteczki polarne przyciągają się do siebie, a cząsteczki niepolarne nie są w stanie przecisnąć się między nimi. Dlatego węglowodory nie rozpuszczają się w wodzie, ponieważ cząsteczki wody są polarne. Aldehydy, w których cząsteczkach liczba atomów węgla jest mniejsza niż 5, rozpuszczają się w wodzie, ale jeśli liczba atomów węgla jest większa niż 5, rozpuszczenie nie następuje. Dobra rozpuszczalność aldehydów o niskiej masie cząsteczkowej wynika z tworzenia wiązań wodorowych pomiędzy atomem wodoru cząsteczki wody i atomem tlenu grupy karbonylowej.
Polarność cząsteczek utworzonych przez różne atomy można określić ilościowo za pomocą liczby zwanej momentem dipolowym. Cząsteczki utworzone przez identyczne atomy nie są polarne i nie mają momentu dipolowego. Wektor momentu dipolowego jest skierowany w stronę pierwiastka znajdującego się po prawej stronie układu okresowego (przez jeden okres). Jeśli cząsteczka składa się z atomów jednej podgrupy, wówczas gęstość elektronów przesunie się w stronę pierwiastka o niższej liczbie atomowej. Większość węglowodorów nie ma momentu dipolowego lub jego wartość jest wyjątkowo mała, ale w przypadku aldehydów jest ona znacznie wyższa, co również wyjaśnia właściwości fizyczne aldehydów.
Aldehydy– substancje organiczne, których cząsteczki zawierają grupę karbonylową C=O, połączony z atomem wodoru i rodnikiem węglowodorowym.
Ogólny wzór aldehydów to:
W najprostszym aldehydzie, formaldehydzie, rolę rodnika węglowodorowego pełni inny atom wodoru:
Często nazywana jest grupa karbonylowa związana z atomem wodoru aldehydowy:
Ketony– substancje organiczne, w cząsteczkach których grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami węglowodorowymi. Oczywiście ogólny wzór na ketony to:
Grupa karbonylowa ketonów nazywa się grupa ketonowa.
W najprostszym ketonie, acetonie, grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami metylowymi:
W zależności od budowy rodnika węglowodorowego połączonego z grupą aldehydową wyróżnia się aldehydy nasycone, nienasycone, aromatyczne, heterocykliczne i inne:
Zgodnie z nomenklaturą IUPAC nazwy aldehydów nasyconych tworzy się od nazwy alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce za pomocą przyrostka -glin. Na przykład:
Numeracja atomów węgla głównego łańcucha zaczyna się od atomu węgla grupy aldehydowej. Dlatego grupa aldehydowa zawsze znajduje się przy pierwszym atomie węgla i nie ma potrzeby wskazywania jej położenia.
Oprócz nazewnictwa systematycznego stosowane są także banalne nazwy powszechnie stosowanych aldehydów. Nazwy te zwykle pochodzą od nazw kwasów karboksylowych odpowiadających aldehydom.
Aby nazwać ketony zgodnie z nomenklaturą systematyczną, grupa ketonowa jest oznaczona przyrostkiem -On oraz liczbę wskazującą numer atomu węgla grupy karbonylowej (numeracja powinna zaczynać się od końca łańcucha najbliższego grupie ketonowej). Na przykład:
Aldehydy charakteryzują się tylko jednym rodzajem izomerii strukturalnej - izomerią szkieletu węglowego, która jest możliwa w przypadku butanalu, a dla ketonów także izomerią położenia grupy karbonylowej. Ponadto charakteryzują się izomerią międzyklasową (propanal i propanon).
W cząsteczce aldehydu lub ketonu, ze względu na większą elektroujemność atomu tlenu w porównaniu z atomem węgla, wiązanie C=O silnie spolaryzowane ze względu na zmianę gęstości elektronów π - wiąże się z tlenem:
Aldehydy i ketony są substancjami polarnymi o nadmiernej gęstości elektronowej na atomie tlenu. Dolne składniki szeregu aldehydów i ketonów (formaldehyd, aldehyd octowy, aceton) są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Ich temperatury wrzenia są niższe niż w przypadku odpowiednich alkoholi. Wynika to z faktu, że w cząsteczkach aldehydów i ketonów, w odróżnieniu od alkoholi, nie ma ruchomych atomów wodoru i nie tworzą one asocjatów na skutek wiązań wodorowych. Niższe aldehydy mają ostry zapach; Aldehydy zawierające od czterech do sześciu atomów węgla w łańcuchu mają nieprzyjemny zapach; wyższe aldehydy i ketony mają zapach kwiatowy i są stosowane w przemyśle perfumeryjnym .
Określa obecność grupy aldehydowej w cząsteczce charakterystyczne właściwości aldehydy.
1. Reakcje redukcji.
Dodanie wodoru do cząsteczek aldehydu następuje poprzez podwójne wiązanie w grupie karbonylowej. Produktem uwodornienia aldehydów są alkohole pierwszorzędowe, a ketony alkohole drugorzędowe. Zatem podczas uwodornienia aldehydu octowego na katalizatorze niklowym etanol, podczas uwodorniania acetonu - 2-propanol.
Uwodornienie aldehydów- reakcja redukcji, w której zmniejsza się stopień utlenienia atomu węgla wchodzącego w skład grupy karbonylowej.
2. Reakcje utleniania. Aldehydy można nie tylko redukować, ale także utleniać. Po utlenieniu aldehydy tworzą kwasy karboksylowe.
Utlenianie tlenem z powietrza. Na przykład kwas propionowy powstaje z aldehydu propionowego (propanalu):
Utlenianie słabymi utleniaczami(amoniakalny roztwór tlenku srebra).
Jeżeli powierzchnia naczynia, w którym prowadzona jest reakcja, została wcześniej odtłuszczona, to powstające podczas reakcji srebro pokrywa ją cienką, równą powłoką. W ten sposób powstaje wspaniałe srebrne lustro. Dlatego reakcję tę nazywa się reakcją „srebrnego lustra”. Znajduje szerokie zastosowanie do wyrobu luster, srebrzenia ozdób i ozdób choinkowych.
3. Reakcja polimeryzacji:
n CH 2 = O → (-CH 2 -O-) n paraform n=8-12
Formaldehyd(metanal, aldehyd mrówkowy) H 2 C=O:
a) do produkcji żywic fenolowo-formaldehydowych;
b) otrzymywanie żywic mocznikowo-formaldehydowych (mocznikowych);
c) polimery polioksymetylenowe;
d) synteza leki(urotropina);
e) środek dezynfekujący;
f) konserwant leki biologiczne(ze względu na zdolność do fałdowania białek).
Aldehyd octowy
(etanal, aldehyd octowy) CH3CH=O:
a) produkcja kwasu octowego;
b) synteza organiczna.
Aceton CH3-CO-CH3:
a) rozpuszczalnik do lakierów, farb, octanów celulozy;
b) surowce do syntezy różnych substancji organicznych.
