ALDEHYDY
I
KETONY
ALDEHYDY
I
KETONY
Aldehydy i ketony
t
t
KETONY
Ketony to związki organiczne
zawierające grupę karbonylową,
która jest połączona z dwiema
grupami węglowodorowymi.
W ketonach grupa C=O
występuje wewnątrz łańcucha
węglowego cząsteczek, atom
węgla grupy karbonylowej jest
drugorzędowy.
KETONY
Ketony to związki organiczne
zawierające grupę karbonylową,
która jest połączona z dwiema
grupami węglowodorowymi.
W ketonach grupa C=O
występuje wewnątrz łańcucha
węglowego cząsteczek, atom
węgla grupy karbonylowej jest
drugorzędowy.
g r u p a a l d e h y d o w a
C
O
H
R
g r u p a k a r b o n y lo w a
C
O
R
R
Rodnik
alkilowy
lub
arylowy
Atom
wodoru
Rodnik
alkilowy
lub
arylowy
Rodnik
alkilowy
lub
arylowy
ALDEHYDY
ALDEHYDY
W przypadku aldehydów cyklicznych i aromatycznych, stosuje się
przyrostek
-karboaldehyd:
Nazwę aldehydu alifatycznego tworzy się od nazwy odpowiedniego
alkanu, do której dodaje się przyrostek -al. Łańcuch macierzysty musi
zawierać grupę —CHO i atom węgla tej grupy numeruje się jako C1.
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
C
H
O
CH
3
CH
2
CH CH
2
CH
2
CH
3
C
O
H
CH
3
CH
2
CH
2
CH CH
2
C
H
O
C
H
O
heksanal
2-etylopentanal
2-propylobutanodial
Nazewnictwo
Jeżeli grupa aldehydowa znajduje się w łańcuchu bocznym pierścienia,
to pierścień uważa się za podstawnik, a nazwę tworzy się tak jak w
przypadku aldehydów cyklicznych np.:
cyklopentanokarboaldehyd
benzenokarbaldeh
yd
C
H
O
C
H
O
2-fenylopropanal
Niektóre proste i dobrze znane aldehydy zachowały swoje nazwy
zwyczajowe, które zostały uznane przez IUPAC.
Nazwy zwyczajowe aldehydów pochodzą od nazw zwyczajowych
odpowiednich kwasów karboksylowych, w których słowo "kwas"
zastąpiono słowem "aldehyd", np. aldehyd mrówkowy, aldehyd octowy
Przykład
Wybór głównego łańcucha
węglowego.
Ponumerowanie atomów C
Nazwanie i określenie
położenia podstawników
2,3 - dimetylopentanal
Szereg homologiczny
metanal - HCHO - aldehyd mrówkowy, formaldehyd
etanal - CH
3
CHO - aldehyd octowy, acetaldehyd
propanal - CH
3
–CH
2
–CHO - aldehyd propionowy
butanal - CH
3
–CH
2
–CH
2
–CHO - aldehyd masłowy
pentanal - CH
3
–CH
2
–CH
2
–CH
2
–CHO - aldehyd
walerianowy
Szereg homologiczny
metanal - HCHO - aldehyd mrówkowy, formaldehyd
etanal - CH
3
CHO - aldehyd octowy, acetaldehyd
propanal - CH
3
–CH
2
–CHO - aldehyd propionowy
butanal - CH
3
–CH
2
–CH
2
–CHO - aldehyd masłowy
pentanal - CH
3
–CH
2
–CH
2
–CH
2
–CHO - aldehyd
walerianowy
Otrzymywanie aldehydów
A) Utlenianie alkoholi I-rzędowych z tlenkiem miedzi (II)
CH
3
–CH
2
– OH + CuO-> Cu +H
2
O + CH
3
-CHO
B) Odwodornienie alkoholi I -
rzędowych
2
Pd
T
2
H
RCOH
OH
CH
R
C) Redukcja kwasów
karboksylowych
[H] – oznacza czynnik redukujący
Właściwości chemiczne
A. Właściwości redukujące (reakcje utleniania do kwasów
karboksylowych)
Aldehydy bardzo łatwo ulegają utlenieniu do kwasów karboksylowych.
Reakcje rozpoznawcze:
Próba Tollensa
(próba lustra srebrowego)
Polega na działaniu na aldehyd amoniakalnym roztworem tlenku srebra.
Do jego sporządzenia używa się azotanu (V) srebra, wodorotlenku sodu
oraz amoniaku (tworzy się złożony związek kompleksowy).
W wyniku procesu redoks powstaje odpowiedni kwas oraz metaliczne
srebro, które pokrywa cienką warstwą ścianki naczynia, stąd reakcję
tą nazywa się próbą lustra srebrnego.
2 [Ag(NH
3
)
2
]OH + CH
3
CHO ---> CH
3
COOH + 2 Ag + 4 NH
3
+ H
2
O
+ Ag2O
kwas octowy
/kwas karboksylowy/
etanal
/aldehyd/
+ 2 Ag
C
H
3
C
O
H
NH3
C
H
3
C
O
OH
Próba Trommera
Polega na ogrzewaniu aldehydu z roztworem wodorotlenku miedzi
(II) w środowisku zasadowym. Przed przeprowadzeniem reakcji ten
ostatni należy otrzymać „na świeżo”, np. z chlorku miedzi i
wodorotlenku sodu – wytrąca się wówczas niebieski, galaretowaty
osad.
+ 2 Cu(OH)2
+ Cu2O + 2 H2O
granatowy osad
ceglasty osad
kwas octowy
/kwas karboksylowy/
etanal
/aldehyd/
C
H
3
C
O
H
C
H
3
C
O
OH
T.
B. Reakcja uwodornienia - reakcja redukcji do alkoholi.
kat.
p. T.
etanal
/aldehyd/
etanol
/alkohol I-rzędowy/
C
H
3
C
H
O
+ H2
C
H
3
CH
2
OH
Aldehydy nienasycone
Przedstawicielem tego szeregu homologicznego jest akroleina
(aldehyd akrylowy, propenal, którą otrzymuje się przez
odwodornienie gliceryny:
Aldehydy aromatyczne
Do aldehydów aromatycznych należą związki, które zawierają grupę –
CHO w pierścieniu aromatycznym.
Najprostszy z nich to aldehyd benzoesowy:
Otrzymywanie:
Działanie słabych środków
utleniających na toluen
Właściwości chemiczne
1. Reakcje utleniania
( łatwiej zachodzą niż dla aldehydów
alifatycznych).
2. Reakcje redukcji
KETONY
Nazewnictwo
W nazwie systematycznej przyjmuje się nazwę najdłuższego łańcucha
węglowodorowego zawierającego grupę karbonylową i dodaje
końcówkę -on
oraz określa położenie grupy karbonylowej.
Zwyczajowe nazwy prostych ketonów tworzy się dodając do wyrazu
keton nazwy obu podstawników połączonych z grupą karbonylową, np.
keton dimetylowy CH
3
COCH
3
.
Ketony, w których grupa karbonylowa związana jest bezpośrednio z
pierścieniem benzenowym nazywane są alkilofenonami
Wzór
Nazwa systematyczna
Nazwa zwyczajowa
CH
3
COCH
3
propanon
keton dimetylowy
(aceton)
CH
3
CH
2
CH
2
COCH
3
pentan-2-on
keton metylowopropylowy
1-fenylopropan-2-on
benzylometyloketon
CH
3
C
O
CH
2
Otrzymywanie ketonów
A. Utlenianie alkoholi II rzędowych
B. Odwodornienie alkoholi II rzędowych
C. Addycja wody do alkinów ( wyjątek acetylen)
Rys. 2b.
alkohol II-rzedowy
utlenianie
C
OH
H
keton
R
1
R
2
R
2
C
O
R
1
Rys. 2b.
alkohol II-rzedowy
utlenianie
C
OH
H
keton
R
1
R
2
R
2
C
O
R
1
A. Utlenianie
Ketony są odporne na działanie łagodnych utleniaczy. Nie ulegają one
próbie Trommera ani próbie Tollensa.
Dopiero pod wpływem silnych utleniaczy w cząsteczkach ketonów
następuje rozerwanie wiązania węgiel – węgiel przy grupie
karbonylowej i powstanie mieszaniny kwasów karboksylowych o
krótszych łańcuchach.
dimetyloketon
propan-2-
ol
Rys. 5a.
Ni lub Pt
H2
O
CH
OH
C
3
H
C
CH
3
CH
3
CH
3
B. Reakcja redukcji
do alkoholi II
rzędowych
Właściwości chemiczne
.
Właściwości fizyczne i zastosowanie aldehydów i ketonów
Aldehydy są zazwyczaj cieczami słabo rozpuszczalnymi w wodzie z
wyjątkiem aldehydu mrówkowego (gaz) i octowego występującego jako
lotna ciecz.
Obecność ujemnego ładunku cząsteczkowego na atomie tlenu i obecność
wolnych par elektronowych pozwala wytworzyć cząsteczkom wiązania
wodorowe.
Ketony występują głownie jako ciecze, rzadziej jako niskotopliwe ciała
stałe.
Najpopularniejszym ketonem jest aceton stosowany powszechnie jako
rozpuszczalnik; podobne zastosowanie mają wszystkie ketony
powszechnie stosowane jako rozpuszczalniki.
Etanal znalazł zastosowanie m.in. do produkcji kwasu octowego,
alkoholu etylowego, chloroformu i wielu tworzyw sztucznych.
W procesie polikondensacji fenolu z formaldehydem powstają żywice
fenolowo- formaldehydowe stosowane do wyrobu lakierów, klejów ,
laminatów, tworzyw sztucznych.
Formalina (40% roztwór wodny metanalu) ma silne właściwości
bakteriobójcze działa denaturująco na substancje białkowe. To
decyduje ,że jest stosowany do przechowywania preparatów
anatomicznych.
Aldehyd benzoesowy stosuje się przy wyrobach cukierniczych jako
składnik sztucznego olejku migdałowego
Aldehydy i ketony pochodzenia naturalnego:
benzaldehyd (migdały), aldehyd cynamonowy (cynamon), kamfora, karwon
(mięta zielona), wanilina (nasiona wanilii).
ALDEHYDY
KETONY
Grupa C=O występuje na końcu łańcucha
węglowego cząsteczki, atom węgla w grupie
aldehydowej jest pierwszorzędowy,
(łączy się z jednym atomem
węgla grupy węglowodorowej)
Grupa C=O występuje wewnątrz łańcucha
węglowego cząsteczki, atom
węgla grupy karbonylowej
jest drugorzędowy
Nazwy systematyczne aldehydów tworzy się
dodając końcówkę -al do nazwy
macierzystego węglowodoru.
Nazwy zwyczajowe wywodzą się od
odpowiednich nazw kwasów
karboksylowych.
Nazwy systematyczne ketonów tworzy się
dodając końcówkę -on do nazwy
macierzystego węglowodoru.
Nazwy zwyczajowe wywodzą się od
odpowiednich grup węglowodorowych.
alkohol
I-rzędowy
aldehyd
kwas
karboksylowy
utlenianie
redukcja
utlenianie
alkohol
II-rzędowy
keton
utlenianie
redukcja
Podsumowanie
Aldehydy i ketony ulegają ciekawym reakcjom wyrażającym ich
charakter redukująco - utleniający równocześnie.
Są to
reakcja Cannizzaro
tylko dla aldehydów nie zawierających
wodoru w pozycji α
+ 3 I
+ 4NH OH
2
4
CH I + CH COONH + 3 NH I + 3 H O
3
3
4
4
2
propanon
octan amonu
CH
3
CH
3
C
O
Rys. 5b.
W reakcji z jodem powstaje charakterystyczny żółty osad trijodometanu,
zwany inaczej jodoformem, dlatego reakcja ta nazywana jest
próbą
jodoformową.
Służy ona do wykrywania grupy -COCH
3
.
Wyjątkiem wśród aldehydów jest acetaldehyd – obecność grupy metylowej przy
grupie karbonylowej.
Dla dociekliwych
Rys. 4d.
metanal
metanol
+
2
O
H C
ONa
CH OH
3
O
C
H
H
stez. NaOH
mrówczan sodu
i reakcja kondensacji aldolowej której ulegają aldehydy i ketony.
Ketony, które zawierają grupę metylową związaną z grupą -C=O,
ulegają charakterystycznej reakcji z fluorowcami w roztworze
zasadowym.
Reakcję można przeprowadzić z chlorem, bromem lub jodem.