Struktura, svojstva, nomenklatura, primjene i primjeri aldehida

aldehidi oni su organski spojevi koji imaju opću formulu RCHO. R predstavlja alifatski ili aromatski lanac; C do ugljika; Ili kisik i H do vodika. Karakteriziraju ih karbonilnom skupinom kao što su ketoni i karboksilne kiseline, tako da se aldehidi nazivaju i karbonilni spojevi..

Karbonilna skupina daje aldehid mnogim svojim svojstvima. Oni su spojevi koji lako oksidiraju i vrlo su reaktivni na nukleofilne dodatke. Dvostruka veza karbonilne skupine (C = O) ima dva atoma koji imaju razlike u njihovoj avidnosti za elektrone (elektronegativnost)..

Kisik snažnije privlači elektrone od ugljika, tako da se elektronski oblak kreće prema njemu, stvarajući dvostruku vezu između ugljika i kisika, s važnim dipolnim momentom. To čini polarne spojeve aldehida.

Polaritet aldehida će utjecati na njihova fizička svojstva. Vrelište i topljivost aldehida u vodi su veće od nepolarnih kemijskih spojeva sličnih molekularnih težina, kao što je slučaj s ugljikovodicima.

Aldehidi s manje od pet ugljikovih atoma su topljivi u vodi, budući da se vodikove veze formiraju između kisika karbonilne skupine i molekule vode. Međutim, povećanje broja ugljika u lancu ugljikovodika dovodi do povećanja nepolarnog dijela aldehida, što ga čini manje topljivim u vodi.

Ali, kako su oni i odakle dolaze? Iako njegova priroda bitno ovisi o karbonilnoj skupini, ostatak molekularne strukture također uvelike doprinosi cijeloj. Prema tome, one mogu biti bilo koje veličine, male ili velike, ili čak makromolekula može imati područja u kojima karakter aldehida prevladava.

Tako, kao i kod svih kemijskih spojeva, postoje "ugodni" aldehidi i drugi gorki. Mogu se naći u prirodnim izvorima ili sintetizirani u velikim razmjerima. Primjeri aldehida su vanilin, vrlo prisutan u sladoledu (top image) i acetaldehid, koji dodaje okus alkoholnim pićima.

indeks

• 1 Kemijska struktura 
• 2 Fizikalna i kemijska svojstva
  • 2.1 Točke taljenja
  • 2.2 Vrelišta
  • 2.3 Topljivost u vodi izražena u g / 100 g H20
• 3 Reaktivnost
  • 3.1 Reakcija oksidacije
  • 3.2 Smanjenje alkohola
  • 3.3 Smanjenje na ugljikovodike
  • 3.4 Nukleofilna adicija
• 4 Nomenklatura
• 5 Upotreba
  • 5.1 Formaldehid
  • 5.2 Bakelit
  • 5.3 Šperploča
  • 5.4 Poliuretan
  • 5.5 Butiraldehid
  • 5.6 Acetaldehid
  • 5.7 Sažetak
• 6 Primjeri aldehida
  • 6.1 Glutaraldehid
  • 6.2 Benzaldehid
  • 6.3 Gliceraldehid
  • 6.4 Gliceraldehid-3-fosfat
  • 6.5 11-cis-retinal
  • 6.6 Piridoksal fosfat (vitamin B6)
  • 6.7 Salicilaldehid
• 7 Reference

Kemijska struktura 

Aldehidi se sastoje od karbonila (C = O) na koji je vodikov atom izravno povezan. To ga razlikuje od drugih organskih spojeva kao što su ketoni (R₂C = O) i karboksilne kiseline (RCOOH).

Molekularna struktura oko -CHO, formilne skupine je prikazana na gornjoj slici. Formilna skupina je ravna jer ugljik i kisik imaju hibridizaciju sp². Ta ga planarnost čini podložnom napadu nukleofilnih vrsta i stoga se lako oksidira.

Na što se ova oksidacija odnosi? Na formiranje veze s bilo kojim drugim atomom elektronijeg od ugljika; a za aldehide to je kisik. Tako se aldehid oksidira u karboksilnu kiselinu, -COOH. Što ako je aldehid smanjen? Umjesto toga, nastao bi primarni alkohol, ROH.

Aldehidi se proizvode samo iz primarnih alkohola: onih gdje je OH skupina na kraju lanca. Slično tome, formilna skupina uvijek je na kraju lanca ili je izbačen iz njega ili prsten kao supstituent (ako postoje druge važnije skupine, kao što je -COOH).

Fizikalna i kemijska svojstva

Budući da su polarni spojevi, njihova tališta su viša od točaka nepolarnih spojeva. Aldehidne molekule nisu u stanju vezati se intermolekularno putem vodikovih veza, s ugljikovim atomima vezanim za atome vodika.

Zbog gore navedenog, aldehidi imaju niža vrelišta od alkohola i karboksilnih kiselina.

Točke taljenja

Formaldehid -92; Acetaldehid -121; Propionaldehid -81; n-butiraldehid -99; n-valeraldehid -91; Kaproaldehid -; Heptaldehid - 42; Fenilacetaldehid -; Benzaldehid -26.

Točke vrenja

Formaldehid -21; Acetaldehid 20; Propionaldehid 49; n-butiraldehid 76; n-Valeraldehid 103; Kaproaldehid 131; Heptaldehid 155; Fenilacetaldehid 194; Benzaldehid 178.

Topivost u vodi izražena u g / 100 g H₂O

Formaldehid, vrlo topljiv; Acetaldehid, beskonačan; Propionaldehid, 16; n-butiraldehid, 7; n-Valeraldehid, slabo topljiv; kaproaldehid, slabo topljiv; Slabo topiv fenilacetaldehid; Benzaldehid, 0,3.

Vrelišta aldehida imaju tendenciju povećanja izravno s molekularnom težinom. Naprotiv, postoji tendencija smanjenja topljivosti aldehida u vodi kako se njihova molekularna težina povećava. To se odražava u fizičkim konstantama gore spomenutih aldehida.

reaktivnost

Reakcija oksidacije

Aldehidi se mogu oksidirati u odgovarajuću karboksilnu kiselinu u prisutnosti bilo kojeg od ovih spojeva: Ag (NH)₃)₂, KMnO₄ ili K₂Cr₂O₇.

Smanjenje do alkohola

Oni se mogu hidrirati uz pomoć katalizatora od nikla, platine ili paladija. Prema tome, C = O je transformiran u C-OH.

Redukcija do ugljikovodika

U prisutnosti Zn (Hg), koncentrirane HCl ili NH₂NH₂ aldehidi gube karbonilnu skupinu i postaju ugljikovodici.

Nukleofilna adicija

U karbonilnu skupinu dodaje se nekoliko spojeva, među kojima su: Grignardovi reagensi, cijanid, derivati ​​amonijaka i alkoholi.

nomenklatura

Na gornjoj slici prikazana su četiri aldehida. Kako se nazivaju?

Budući da su oksidirani primarni alkoholi, ime alkohola se mijenja u -ol po -al. Dakle, metanol (CH₃OH) ako se oksidira u CH₃CHO se naziva metanal (formaldehid); CH₃CH₂CHO etanal (acetaldehid); CH₃CH₂CH₂CHO propanal i CH₃CH₂CH₂CH₂CHO butanal.

Svi novoimenovani aldehidi imaju -CHO skupinu na kraju lanca. Kada je na oba kraja, kao u A, na kraju -al se dodaje prefiks di-. Budući da A ima šest ugljika (brojeći one obje formilne skupine), dobiva se iz 1-heksanola i njegovo ime je stoga: heksannazvati.

Kada postoji supstituent, kao što je alkil radikal, dvostruka ili trostruka veza, ili halogen, navedeni su ugljikovi glavnog lanca koji daju -CHO broj 1. Tako se aldehid B naziva: 3-jodheksanal.

Međutim, u aldehidima C i D skupina -CHO nema prioritet za identifikaciju spomenutih spojeva od drugih. C je cikloalkan, dok D je benzen, oba s jednim od njihovih H supstituiranih s formilnom skupinom.

U njima, budući da je glavna struktura ciklička, formilna skupina se naziva karbaldehid. Dakle, C je cikloheksankarbaldehid, a D je benzenkarbaldehid (bolje poznat kao benzaldehid).

aplikacije

U prirodi postoje aldehidi koji mogu dati ugodne okuse, kao što je slučaj s cinamaldehidom, koji je odgovoran za karakterističan okus cimeta. Zato se često koriste kao umjetne arome u mnogim proizvodima kao što su slatkiši ili hrana.

formaldehid

Formaldehid je aldehid koji se industrijski proizvodi u većoj količini. Formaldehid dobiven oksidacijom metanola koristi se u 37% -tnoj otopini plina u vodi, pod nazivom formalin. To se koristi u štavljenju kože i očuvanju i balzamiranju leševa.

Isto tako, formaldehid se koristi kao germicid, fungicid i insekticid za biljke i povrće. Međutim, njegova najveća korisnost je doprinos proizvodnji polimernih materijala. Plastika koja se zove bakelit sintetizira se reakcijom između formaldehida i fenola.

bakelit

Bakelit je polimer trodimenzionalne strukture velike tvrdoće koja se koristi u mnogim kućanskim priborom, kao što su lonci, tave, aparati za kavu, noževi itd..

Polimeri slični bakelitu izrađeni su od formaldehida u kombinaciji sa spojevima uree i melamina. Ti se polimeri koriste ne samo kao plastika, već se koriste i kao adhezivna ljepila i materijali za oblaganje.

šperploča

Šperploča je komercijalni naziv materijala kojeg tvore tanke drvene ploče, spojene polimerima dobivenim iz formaldehida. Brandovi Formica i Melmac proizvedeni su uz sudjelovanje ove marke. Formica je plastični materijal koji se koristi za premazivanje namještaja.

Melmac plastika se koristi u pripremi posuđa, čaša, šalica itd. Formaldehid je sirovina za sintezu metilen-difenil-diizocijanata (MDI), prekursora poliuretana.

poliuretan

Poliuretan se koristi kao izolacija u hladnjacima i zamrzivačima, podlozi za namještaj, madracima, premazima, ljepilima, tabanima itd..

butilardehidom

Butiraldehid je glavni prekursor za sintezu 2-etilheksanola, koji se koristi kao plastifikator. Ima ugodnu aromu jabuke koja omogućuje uporabu u hrani kao aroma.

Također se koristi za proizvodnju gumenih akceleratora. Intervenira kao intermedijarni reagens u proizvodnji otapala.

acetaldehid

Acetaldehid je korišten u proizvodnji octene kiseline. Međutim, ova funkcija acetaldehida je smanjena u važnosti, jer je zamijenjena procesom karbonilacije metanola..

sinteza

Ostali aldehidi su prekursori oksoalkohola, koji se koriste u proizvodnji deterdženata. Takozvani oksoalkoholi dobivaju se dodavanjem ugljikovog monoksida i vodika olefinu da se dobije aldehid. Konačno, aldehid se hidrogenizira da se dobije alkohol.

Neki aldehidi se koriste u proizvodnji parfema, kao što je slučaj kod Chanel br. 5. Mnogi aldehidi prirodnog podrijetla imaju ugodan miris, na primjer: heptanal ima miris zelene trave; oktanalni miris naranče; neanalni miris ruža i citral miris vapna.

Primjeri aldehida

glutaraldehidom

Glutaraldehid ima u svojoj strukturi dvije formilne skupine na oba kraja.

Prodaje se pod imenom Cidex ili Glutaral, a koristi se kao dezinfekcijsko sredstvo za sterilizaciju kirurških instrumenata. Koristi se u liječenju bradavica na stopalima, primjenjujući se kao tekućina. Također se koristi kao fiksator tkiva u laboratorijima za histologiju i patologiju.

benzaldehid

To je najjednostavniji aromatski aldehid koji je formiran benzenskim prstenom gdje se formilna skupina veže.

Nalazi se u bademovom ulju, stoga njegov karakterističan miris omogućuje da se koristi kao aroma za hranu. Osim toga, koristi se u sintezi organskih spojeva vezanih za proizvodnju lijekova i za proizvodnju plastike.

glicerin

To je aldotrioza, šećer sastavljen od tri ugljikova atoma. Ima dva izomera koji se nazivaju enantiomeri D i L. Gliceraldehid je prvi monosaharid koji se dobiva fotosintezom tijekom tamne faze (Calvinov ciklus)..

Gliceraldehid-3-fosfat

Struktura gliceraldehid-3-fosfata je prikazana na gornjoj slici. Crvene kuglice pored žute boje odgovaraju fosfatnoj skupini, dok crne kugle ugljičnog skeleta. Crvena kugla povezana s bijelom je OH skupina, ali kada je povezana s crnom kuglom, a druga s bijelom kuglom, onda je to CHO grupa..

Gliceraldehid-3-fosfat je uključen u glikolizu, metabolički proces u kojem se glukoza razgrađuje u piruvičnu kiselinu uz proizvodnju ATP-a, rezervoara energije živih bića. Dodatno, iz proizvodnje NADH, biološko redukcijsko sredstvo.

U glikolizi, gliceraldehid-3-fosfat i dihidroaceton fosfat potječu od cijepanja D-fruktoza-1-6-bifosfata

Gliceraldehid-3-fosfat intervenira u metaboličkom procesu poznatom kao pentozni ciklus. Pri tome nastaje NADPH, važan biološki reduktor.

11-cis-retine

Ca-karoten je prirodni pigment prisutan u nekoliko povrća, osobito u mrkvi. On je podvrgnut oksidativnoj rupturi u jetri, pretvarajući se u alkoholni retinol ili vitamin A. Oksidacija vitamina A i naknadna izomerizacija jedne od njegovih dvostrukih veza, formira aldehid 11-cis-retinal.

Piridoksal fosfat (vitamin B6)

To je protetska skupina povezana s nekoliko enzima, koja je aktivni oblik vitamina B6 i sudjeluje u procesu sinteze inhibitornog neurotransmitera GABA..

Gdje je formilna skupina u svojoj strukturi? Treba primijetiti da se to razlikuje od ostalih skupina povezanih s aromatskim prstenom.

salicilaldchida

To je sirovina za sintezu acetilsalicilne kiseline, analgetika i antipiretskog lijeka poznatog kao Aspirin..

reference

1. Robert C. Neuman, mlađi Poglavlje 13, Karbonilni spojevi: ketoni, aldehidi, karboksilne kiseline. [PDF]. Preuzeto iz: chem.ucr.edu
2. Germán Fernández. (14. rujna 2009.) Nomenklatura aldehida. Preuzeto s: quimicaorganica.net
3. T. W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organska kemija. (Deseto izdanje, str. 729-731) Wiley Plus.
4. Jerry March i William H. Brown. (31. prosinca 2015.) Aldehida. Preuzeto s: britannica.com
5. Wikipedia. (2018.). Aldehidi. Preuzeto s: https://en.wikipedia.org/wiki/Aldehyde
6. Morrison, R.T. i Boyd, R.N. (1990). Organska kemija Peto izdanje. Uvodnik Addison-Wesley Iberoamericana.
7. Carey, F.A. (2006). Organska kemija Šesto izdanje. Mc Graw Hill.
8. Mathews, Ch. K., Van Holde, K.E. i Athern, K.G. (2002). Biokemija. Treće izdanje. Pearson Adisson Wesley.