Aldehydová štruktúra, vlastnosti, názvoslovie, použitia a príklady

aldehydy sú to organické zlúčeniny, ktoré majú všeobecný vzorec RCHO. R predstavuje alifatický alebo aromatický reťazec; C až uhlík; Alebo kyslík a H na vodík. Sú charakterizované tým, že majú karbonylovú skupinu ako ketóny a karboxylové kyseliny, takže aldehydy sú tiež nazývané karbonylové zlúčeniny.

Karbonylová skupina poskytuje aldehydu mnohé z jeho vlastností. Sú to zlúčeniny, ktoré ľahko oxidujú a sú veľmi reaktívne na nukleofilné adície. Dvojitá väzba karbonylovej skupiny (C = O) má dva atómy, ktoré majú rozdiely v ich avidite pre elektróny (elektronegativita).

Kyslík silnejšie priťahuje elektróny na atóm uhlíka, takže elektrónový oblak sa pohybuje smerom k nemu tak, že dvojitá väzba medzi uhlíkom a kyslíkom, je polárny charakter, s významným dipolárním okamihu. To činí aldehydy sú polárne zlúčeniny.

Polarita aldehydov ovplyvní jeho fyzikálne vlastnosti. Bod varu a rozpustnosť aldehydu vo vode je vyšší ako nepolárnych chemických zlúčenín s podobnou molekulovou hmotnosťou, ako je tomu v prípade uhľovodíkov.

Aldehydy s menej ako 5 atómami uhlíka sú rozpustné vo vode, pretože medzi kyslíkom karbonylovej skupiny a molekulou vody vznikajú vodíkové väzby. Zvýšenie počtu uhlíkov v uhľovodíkovom reťazci však vedie k zvýšeniu nepolárnej časti aldehydu, čo ho robí menej rozpustným vo vode..

Ale ako sú a odkiaľ pochádzajú? Hoci jeho povaha závisí v podstate od karbonylovej skupiny, zvyšok molekulárnej štruktúry tiež prispieva k celému množstvu. Môžu teda mať akúkoľvek veľkosť, malú alebo veľkú, alebo dokonca makromolekula môže mať oblasti, v ktorých prevláda charakter aldehydov..

Tak, ako pri všetkých chemických zlúčeninách, existujú "príjemné" aldehydy a iné horké. Môžu byť nájdené v prírodných zdrojoch alebo syntetizované vo veľkých mierkach. Príklady aldehydov sú vanilín, veľmi prítomný v zmrzline (vrchný obrázok) a acetaldehyd, ktorý dodáva chuť alkoholickým nápojom..

index

• 1 Chemická štruktúra 
• 2 Fyzikálne a chemické vlastnosti
  • 2.1 Teploty topenia
  • 2.2 Body varu
  • 2.3 Rozpustnosť vo vode vyjadrená vg / 100 g H20
• 3 Reaktivita
  • 3.1 Oxidačná reakcia
  • 3.2 Redukcia na alkoholy
  • 3.3 Redukcia na uhľovodíky
  • 3.4 Nukleofilná adícia
• 4 Nomenklatúra
• 5 Použitie
  • 5.1 Formaldehyd
  • 5.2 Bakelit
  • 5.3 Preglejka
  • 5.4 Polyuretán
  • 5.5 Butiraldehyd
  • 5.6 Acetaldehyd
  • 5.7 Zhrnutie
• 6 Príklady aldehydov
  • 6.1 Glutaraldehyd
  • 6.2 Benzaldehyd
  • 6.3 Glyceraldehyd
  • 6.4 Glyceraldehyd-3-fosfát
  • 6,5 11-cis-sietnica
  • 6.6 Pyridoxal fosfát (vitamín B6)
  • 6.7 Salicylaldehyd
• 7 Referencie

Chemická štruktúra 

Aldehydy sa skladajú z karbonylu (C = O), ku ktorému je priamo viazaný atóm vodíka. To ho odlišuje od iných organických zlúčenín, ako sú ketóny (R)₂C = O) a karboxylových kyselín (RCOOH).

Molekulová štruktúra okolo -CHO, formylovej skupiny je znázornená na hornom obrázku. Formylová skupina je plochá, pretože uhlík a kyslík majú sp hybridizáciu². Táto rovinnosť ho robí náchylným na napadnutie nukleofilných druhov, a preto ľahko oxiduje.

Na čo sa vzťahuje táto oxidácia? Na vytvorenie väzby s akýmkoľvek iným atómom elektronegatívnejším ako uhlík; a v prípade aldehydov je to kyslík. Aldehyd sa teda oxiduje na karboxylovú kyselinu, -COOH. Čo ak sa aldehyd zníži? Namiesto toho by sa vytvoril primárny alkohol, ROH.

Aldehydy sa vyrábajú iba z primárnych alkoholov: tie, kde je OH skupina na konci reťazca. Podobne, formylová skupina vždy je na konci reťazca alebo vyčnieva z neho alebo kruhu ako substituentu (ak existujú ďalšie významnejšie skupiny, ako je -COOH).

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Ako polárne zlúčeniny sú ich teploty topenia vyššie ako teploty nepolárnych zlúčenín. Aldehydové molekuly nie sú schopné viazať sa intermolekulárne cez vodíkové väzby, ktoré majú na atómy vodíka viazané len atómy uhlíka.

Vzhľadom na vyššie uvedené majú aldehydy nižšie teploty varu ako alkoholy a karboxylové kyseliny.

Teploty topenia

Formaldehyd -92; Acetaldehyd -121; Propiónaldehyd -81; n-butyraldehyd -99; n-Valeraldehyd -91; Kaproaldehyd -; Heptaldehyd - 42; Fenylacetaldehyd -; Benzaldehyd -26.

Body varu

Formaldehyd -21; Acetaldehyd 20; Propiónaldehyd 49; n-butyraldehyd 76; n-Valeraldehyd 103; Kaproaldehyd 131; Heptaldehyd 155; Fenylacetaldehyd 194; Benzaldehyd 178.

Rozpustnosť vo vode vyjadrená vg / 100 g H₂O

Formaldehyd, veľmi rozpustný; Acetaldehyd, nekonečný; Propiónaldehyd, 16; n-butyraldehyd, 7; n-Valeraldehyd, mierne rozpustný; kaproaldehyd, mierne rozpustný; Mierne rozpustný fenylacetaldehyd; Benzaldehyd, 0,3.

Teploty varu aldehydov majú tendenciu zvyšovať sa priamo s molekulovou hmotnosťou. Naopak existuje tendencia znižovať rozpustnosť aldehydov vo vode pri zvyšovaní ich molekulovej hmotnosti. To sa odráža vo fyzikálnych konštantách vyššie uvedených aldehydov.

reaktivita

Oxidačná reakcia

Aldehydy môžu byť oxidované na zodpovedajúcu karboxylovú kyselinu v prítomnosti ktorejkoľvek z týchto zlúčenín: Ag (NH)₃)₂, KMnO₄ alebo K₂Cr₂O₇.

Redukcia na alkoholy

Môžu byť hydrogenované pomocou niklových, platinových alebo paládiových katalyzátorov. C = O sa teda transformuje na C-OH.

Redukcia na uhľovodíky

V prítomnosti Zn (Hg), koncentrovanej HCl alebo v NH₂NH₂ aldehydy strácajú karbonylovú skupinu a stávajú sa uhľovodíkmi.

Nukleofilná adícia

Existuje niekoľko zlúčenín, ktoré sa pridávajú do karbonylovej skupiny, medzi nimi sú: Grignardove činidlá, kyanid, deriváty amoniaku a alkoholy.

názvoslovie

Na hornom obrázku sú znázornené štyri aldehydy. Ako sú pomenované?

Pretože ide o oxidované primárne alkoholy, názov alkoholu sa mení na -ol skupinou -al. Teda metanol (CH₃OH), ak sa oxiduje na CH₃CHO sa nazýva metanal (formaldehyd); CH₃CH₂Etanol CHO (acetaldehyd); CH₃CH₂CH₂CHO propanal a CH₃CH₂CH₂CH₂CHO butanal.

Všetky novo pomenované aldehydy majú na konci reťazca skupinu -CHO. Keď je na oboch koncoch, ako v A, na konci -al sa pridá predpona di-. Vzhľadom k tomu, že A má šesť uhlíkov (počítajúc tie, ktoré majú obidve formylové skupiny), je odvodený z 1-hexanolu a jeho názov je preto: hexánvytočiť.

Pokiaľ je substituent, ako je napríklad alkylový zvyšok, a dvojitú alebo trojitú väzbu, alebo atómom halogénu, atómy uhlíka v reťazci sú uvedené -CHO dáva číslo 1. To znamená, že aldehyd B sa nazýva 3-yodohexanal.

Avšak v aldehydoch C a D skupina -CHO nemá prioritu identifikovať uvedené zlúčeniny od iných. C je cykloalkán, zatiaľ čo D je benzén, obidva s jedným z ich H substituovaných formylskupinou.

V nich, pretože hlavná štruktúra je cyklická, formyl skupina sa nazýva karbaldehyd. C je teda cyklohexánkarbaldehyd a D je benzénkarbaldehyd (lepšie známy ako benzaldehyd).

aplikácie

Existujú aldehydy, ktoré sú schopné poskytnúť príjemnú chuť, ako je napríklad cinnamaldehyd, ktorý je zodpovedný za charakteristickú príchuť škorice. Preto sa často používajú ako umelé arómy v mnohých výrobkoch, ako sú sladkosti alebo potraviny.

formaldehyd

Formaldehyd je aldehyd, ktorý sa vyrába priemyselne vo väčšom množstve. Formaldehyd získaný oxidáciou metanolu sa používa v 37% roztoku plynu vo vode pod názvom formalín. Používa sa pri činení kože a pri konzervovaní a balzamovaní mŕtvol.

Podobne sa formaldehyd používa ako germicíd, fungicíd a insekticíd pre rastliny a zeleninu. Jeho najväčší úžitok je však prínos k výrobe polymérneho materiálu. Plast nazývaný bakelit sa syntetizuje reakciou medzi formaldehydom a fenolom.

bakelit

Bakelite je polymér trojrozmerné štruktúry vysokej tvrdosti použitej v mnohých domácich potrieb, ako rukoväte hrnce, panvice, kávovary, nože, atď.

Polyméry podobné bakelitu sa vyrábajú z formaldehydu v kombinácii so zlúčeninami močoviny a melamínu. Tieto polyméry sa používajú nielen ako plasty, ale aj ako adhezívne lepidlá a náterové hmoty.

preglejka

Preglejka je obchodný názov materiálu tvoreného tenkými drevenými doskami, spojenými s polymérmi vyrobenými z formaldehydu. Značky Formica a Melmac sa vyrábajú za účasti tohto výrobcu. Formica je plast, ktorý sa používa na nátery nábytku.

Plast Melmac sa používa na prípravu jedál, pohárov, šálok atď. Formaldehyd je surovinou na syntézu zlúčeniny metylén-difenyl-diizokyanátu (MDI), prekurzora polyuretánu..

polyuretán

Polyuretán sa používa ako izolácia v chladničkách a mrazničkách, čalúnenie nábytku, matrace, nátery, lepidlá, podrážky atď..

Butyraldehyd

Butyraldehyd je hlavným prekurzorom syntézy 2-etylhexanolu, ktorý sa používa ako zmäkčovadlo. Má príjemnú vôňu jabĺk, ktorá umožňuje jeho použitie v potravinách ako príchuť.

Používa sa aj na výrobu gumových urýchľovačov. Intervenčné činidlo pri výrobe rozpúšťadiel.

acetaldehyd

Acetaldehyd sa použil pri výrobe kyseliny octovej. Táto funkcia acetaldehydu sa však znížila, pretože sa nahradila procesom karbonylácie metanolu.

syntéza

Iné aldehydy sú prekurzory oxoalkoholov, ktoré sa používajú pri výrobe detergentov. Takzvané oxoalkoholy sa pripravujú pridaním oxidu uhoľnatého a vodíka k olefínu, čím sa získa aldehyd. Nakoniec sa aldehyd hydrogenuje, čím sa získa alkohol.

Niektoré aldehydy sa používajú pri výrobe parfumov, ako je to v prípade Chanel č. 5. Mnohé aldehydy prírodného pôvodu majú príjemnú vôňu, napríklad: heptanal má vôňu zelenej trávy; oktánový pomarančový zápach; nonanal vôňa ruží a citral vôňa vápna.

Príklady aldehydov

glutaraldehyd

Glutaraldehyd má vo svojej štruktúre na obidvoch koncoch dve formylové skupiny.

Predáva sa pod názvom Cidex alebo Glutaral a používa sa ako dezinfekčný prostriedok na sterilizáciu chirurgických nástrojov. Používa sa pri liečbe bradavíc na nohách, pričom sa aplikuje ako tekutina. Používa sa tiež ako tkanivové fixačné činidlo v histologických a patologických laboratóriách.

benzaldehyd

Je to najjednoduchší aromatický aldehyd, ktorý je tvorený benzénovým kruhom, kde sa viaže formylová skupina.

Nachádza sa v mandľovom oleji, teda jeho charakteristický zápach, ktorý umožňuje použitie ako potravinárska príchuť. Okrem toho sa používa pri syntéze organických zlúčenín súvisiacich s výrobou liekov a pri výrobe plastov.

glyceraldehyd

Je to aldotrióza, cukor tvorený tromi atómami uhlíka. Má dva izoméry, ktoré sa nazývajú enantioméry D a L. Glyceraldehyd je prvý monosacharid, ktorý sa získava vo fotosyntéze počas temnej fázy (Calvinov cyklus)..

Glyceraldehyd-3-fosfát

Štruktúra glyceraldehyd-3-fosfátu je znázornená na hornom obrázku. Červené guľôčky vedľa žltej korešpondujú s fosfátovou skupinou, zatiaľ čo čierne guľôčky tvoria uhlíkový skelet. Červená guľa spojená s bielou je skupinou OH, ale keď je spojená s čiernou guľou a druhá s bielou guľou, potom je to skupina CHO.

Glyceraldehyd-3-fosfát sa podieľa na glykolýze, metabolickom procese, pri ktorom sa glukóza rozkladá na kyselinu pyrohroznovú s produkciou ATP, zásobníka energie živých bytostí. Okrem toho, z produkcie NADH, biologického redukčného činidla.

Pri glykolýze vzniká glyceraldehyd-3-fosfát a dihydroacetónfosfát štiepením D-fruktóza-1-6-bifosfátu

Glyceraldehyd-3-fosfát zasahuje do metabolického procesu známeho ako pentózový cyklus. V tomto prípade sa generuje NADPH, dôležitý biologický reduktor.

11-cis-sietnice

Β-karotén je prírodný pigment prítomný v niekoľkých zeleninách, najmä v mrkve. Podstupuje oxidačnú ruptúru v pečeni, transformuje sa na alkoholický retinol alebo vitamín A. Oxidácia vitamínu A a následná izomerizácia jednej z jeho dvojitých väzieb tvorí aldehyd 11-cis-retinal.

Pyridoxal fosfát (vitamín B6)

Je to protetická skupina spojená s niekoľkými enzýmami, ktorá je aktívnou formou vitamínu B6 a zúčastňuje sa procesu syntézy inhibičného neurotransmitera GABA..

Kde je formyl skupina vo svojej štruktúre? Všimnite si, že toto sa líši od zvyšku skupín spojených s aromatickým kruhom.

salicylaldehydového

Je to surovina na syntézu kyseliny acetylsalicylovej, analgetika a antipyretika, známeho ako Aspirín..

referencie

1. Robert C. Neuman, Jr. Kapitola 13, Karbonylové zlúčeniny: ketóny, aldehydy, karboxylové kyseliny. [PDF]. Prevzaté z: chem.ucr.edu
2. Germán Fernández. (14. septembra 2009). Nomenklatúra aldehydov. Prevzaté z: quimicaorganica.net
3. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organická chémia. (Desiate vydanie, str. 729-731) Wiley Plus.
4. Jerry March a William H. Brown. (31. decembra 2015). Aldehyd. Prevzaté z: britannica.com
5. Wikipedia. (2018). Aldehydy. Prevzaté z: https://en.wikipedia.org/wiki/Aldehyd
6. Morrison, R. T. a Boyd, R. N. (1990). Organic Chemistry Fifth Edition. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana.
7. Carey, F. A. (2006). Šiesta edícia organickej chémie. Mc Graw Hill.
8. Mathews, Ch. K., Van Holde, K. E. a Athern, K. G. (2002). Biochémie. Tretie vydanie. Pearson Adisson Wesley.