Aldehidai: struktūra, savybės, nomenklatūra, panaudojimas ir pavyzdžiai

Aldehidai yra organiniai junginiai, turintys bendrą formulę RCHO. R reiškia alifatinę arba aromatinę grandinę; C - anglis; Arba deguonis ir H vandenilis. Jiems būdinga karbonilo grupė, taip pat ketonai ir karboksirūgštys, todėl aldehidai taip pat vadinami karbonilo junginiais.

Karbonilo grupė aldehidui suteikia daug savybių. Jie yra junginiai, kurie lengvai oksiduojasi ir yra labai reaktyvūs nukleofiliniams papildymams. Karbonilo grupės dviguba jungtis (C = O) turi du atomus, turinčius skirtumų tarp jų elektronų (elektronegatyvumo).

Deguonis pritraukia elektronus ryškiau nei anglis, todėl elektroninis debesis juda link dvigubos jungties tarp anglies ir deguonies poliaro su svarbiu dipolio momentu. Dėl to aldehidai yra poliniai junginiai.

Aldehidų poliškumas paveiks jų fizines savybes. Aldehidų virimo temperatūra ir tirpumas vandenyje yra didesni nei ne poliniai cheminiai junginiai, turintys panašius molekulinius svorius, tokie yra angliavandenilių atveju.

Aldehidai, kuriuose yra mažiau nei penki anglies atomai, tirpsta vandenyje, nes vandenilio jungtis susidaro tarp karbonilo grupės deguonies ir vandens molekulės. Tačiau angliavandenilių grandinės anglies skaičiaus didinimas padidina polialinę aldehido dalį, todėl jis mažiau tirpsta vandenyje.

Bet kaip jie ir iš kur jie kilę? Nors jo pobūdis iš esmės priklauso nuo karbonilo grupės, likusi molekulinė struktūra taip pat daug prisideda prie viso. Taigi, jie gali būti bet kokio dydžio, maži arba dideli, arba netgi makromolekulėse gali būti regionų, kuriuose dominuoja aldehidų pobūdis.

Taigi, kaip ir visi cheminiai junginiai, yra „malonių“ aldehidų ir kitų kartaus. Jie gali būti randami natūraliuose šaltiniuose arba susintetinti didelėse svarstyklėse. Aldehidų pavyzdžiai yra vanilinas, esantis labai leduose (viršutiniame paveiksle) ir acetaldehidu, kuris suteikia skonį alkoholiniams gėrimams.

Cheminė struktūra

Aldehidai susideda iš karbonilo (C = O), prie kurio tiesiogiai jungiasi vandenilio atomas. Tai skiriasi nuo kitų organinių junginių, tokių kaip ketonai (R2C = O) ir karboksirūgštys (RCOOH).

Molekulinė struktūra aplink -CHO, formilo grupę yra parodyta viršutiniame vaizde. Formilo grupė yra plokščia, nes anglies ir deguonies yra h2 hibridizacija. Šis planarumas leidžia jautriai reaguoti į nukleofilinių rūšių atakas ir todėl lengvai oksiduojasi.

Ką reiškia šis oksidavimas? Kurti ryšį su bet kuriuo kitu atomu daugiau elektroniniu būdu nei anglis; ir aldehidų atveju tai yra deguonis. Taigi aldehidas oksiduojamas į karboksirūgštį -COOH. Ką daryti, jei aldehidas buvo sumažintas? Pirminis alkoholis, ROH, susidarytų jo vietoje.

Aldehidai gaminami tik iš pirminių alkoholių: tie, kuriuose OH grupė yra grandinės pabaigoje. Panašiai formilo grupė visada yra grandinės gale arba išsikiša iš jos arba žiedo kaip pakaitalas (jei yra kitų svarbesnių grupių, pvz., -COOH).

Fizinės ir cheminės savybės

Būdami poliniai junginiai, jų lydymosi taškai yra didesni nei poliariniai junginiai. Aldehido molekulės nesugeba jungtis tarp molekulių per vandenilio jungtis, nes jos turi tik anglies atomus, prijungtus prie vandenilio atomų.

Dėl minėtų priežasčių aldehidai turi žemesnes virimo temperatūras nei alkoholiai ir karboksirūgštys.

Lydymosi taškai

-92 formaldehidas; Acetaldehidas -121; Propionaldehidas -81; n-butiraldehidas -99; n-Valeraldehidas -91; Kaproaldehidas -; Heptaldehidas - 42; Fenilacetaldehidas -; Benzaldehidas -26.

Virimo taškai

Formaldehidas -21; Acetaldehidas 20; Propionaldehidas 49; n-butiraldehidas 76; n-Valeraldehidas 103; Kaproaldehidas 131; Heptaldehidas 155; Fenilacetaldehidas 194; Benzaldehidas 178

Tirpumas vandenyje, išreikštas g / 100 g H2O

Formaldehidas, labai tirpus; Acetaldehidas, begalinis; Propionaldehidas, 16; n-butiraldehidas, 7; n-Valeraldehidas, šiek tiek tirpus; kaproaldehidas, šiek tiek tirpus; Šiek tiek tirpus fenilacetaldehidas; Benzaldehidas, 0, 3.

Aldehidų virimo taškai linkę tiesiogiai padidinti molekulinę masę. Priešingai, yra tendencija mažinti aldehidų tirpumą vandenyje, nes jų molekulinė masė didėja. Tai atsispindi minėtų aldehidų fizinėse konstantose.

Reaktingumas

Oksidacijos reakcija

Aldehidai gali būti oksiduojami į atitinkamą karboksirūgštį, dalyvaujant bet kuriam iš šių junginių: Ag (NH3) ₂, KMnO4 arba K ₂ Cr ₂ O ₇ .

Sumažinimas alkoholiais

Jie gali būti hidrinti naudojant nikelio, platinos ar paladžio katalizatorius. Taigi, C = O transformuojamas į C-OH.

Sumažinimas iki angliavandenilių

Esant Zn (Hg), koncentruotam HCl arba NH2 NH2, aldehidai praranda karbonilo grupę ir tampa angliavandeniliais.

Nukleofinis papildymas

Karbonilo grupėje yra keletas junginių, tarp jų yra: Grignardo reagentai, cianidas, amoniako dariniai ir alkoholiai.

Nomenklatūra

Viršutiniame paveiksle iliustruojami keturi aldehidai. Kaip jie pavadinti?

Atsižvelgiant į tai, kad jie yra oksiduoti pirminiai alkoholiai, alkoholio pavadinimas pakeičiamas į -ol -al -al. Taigi, metanolis (CH30H), jei oksiduojamas į CH3CHO, vadinamas metanaliu (formaldehidu); CH3CH2CHO etanalo (acetaldehido); CH3CH2CH2CHO propanalas ir CH3CH2CH2CH2CHO butanalas.

Visi naujai pavadinti aldehidai grandinės pabaigoje turi -CHO grupę. Kai jis yra abiejuose galuose, kaip ir A, pabaigoje -al pridedamas prefiksas di-. Kadangi A turi šešis anglies atomus (skaičiuojant abiejų formilo grupių), jis gaunamas iš 1-heksanolio, todėl jo pavadinimas yra: heksano rinkinys .

Kai yra pakaitalas, pvz., Alkilo radikalas, dvigubas arba trigubas ryšys arba halogenas, pagrindinės grandinės anglies yra išvardytos, suteikiant -CHO numerį 1. Taigi, aldehidas B yra vadinamas 3-jodoheksanaliu.

Tačiau aldehiduose C ir D -CHO grupė neturi pirmenybės minėtų junginių identifikavimui iš kitų. C yra cikloalkanas, o D yra benzenas, abu su vienu iš jų H pakaitais formilo grupe.

Jų pagrindinė struktūra yra ciklinė, formilo grupė vadinama karbaldehidu. Taigi C yra cikloheksankarbaldehidas ir D yra benzenkarbaldehidas (geriau žinomas kaip benzaldehidas).

Naudojimas

Yra aldehidų, galinčių suteikti malonų skonį, pavyzdžiui, cinnamaldehido atveju, atsakingas už būdingą cinamono skonį. Štai kodėl jie dažnai naudojami kaip dirbtinės kvapiosios medžiagos daugelyje produktų, tokių kaip saldainiai ar maistas.

Formaldehidas

Formaldehidas yra aldehidas, pagamintas pramoniniu būdu didesniu kiekiu. Formaldehidas, gaunamas oksiduojant metanolį, naudojamas 37% dujų tirpale vandenyje, pavadinimu formalinas. Tai naudojama odų rauginimui ir lavonų apsaugai bei balzamavimui.

Taip pat formaldehidas naudojamas kaip augalų ir daržovių germicidas, fungicidas ir insekticidas. Tačiau jos didžiausia nauda yra indėlis į polimerinės medžiagos gamybą. Plastikas, vadinamas bakelitu, sintezuojamas formaldehido ir fenolio reakcijoje.

Bakelitas

Bakelitas yra daugialypės struktūros polimeras, naudojamas daugelyje namų ūkio reikmenų, tokių kaip rankenėlės, keptuvės, kavos aparatai, peiliai ir kt.

Polimerai, panašūs į bakelitą, yra gaminami iš formaldehido kartu su karbamido ir melamino junginiais. Šie polimerai naudojami ne tik kaip plastikai, bet ir naudojami kaip lipni klijai ir dangos medžiaga.

Klijuotinė fanera

Klijuotinė fanera - tai plonas medienos lakštų, pagamintų iš formaldehido polimerų, komercinis pavadinimas. „Formica“ ir „Melmac“ prekės ženklai yra gaminami dalyvaujant šiam. „Formica“ yra plastikinė medžiaga, naudojama baldų dangai.

Melmac plastikas naudojamas indams, stiklams, puodeliams ir pan. Formaldehidas yra žaliava, skirta sintezuoti junginį metileno-difenil-diizocianatą (MDI), poliuretano pirmtaką.

Poliuretanas

Poliuretanas naudojamas kaip šaldytuvų ir šaldiklių izoliacija, baldų apdaila, čiužiniai, dangos, klijai, padai ir kt.

Butiraldehidas

Butiraldehidas yra pagrindinis 2-etilheksanolio sintezės, kuri naudojama kaip plastifikatorius, pirmtakas. Jame yra malonus obuolių aromatas, leidžiantis jį naudoti maisto produktuose kaip kvapiąją medžiagą.

Jis taip pat naudojamas gumos greitintuvų gamybai. Kaip tarpinis reagentas tirpiklių gamyboje.

Acetaldehidas

Acto rūgšties gamyboje naudojamas acetaldehidas. Tačiau ši acetaldehido funkcija sumažėjo, nes metanolio karbonilinimo procesas jį pakeitė.

Sintezė

Kiti aldehidai yra oksalkoholių pirmtakai, kurie naudojami ploviklių gamyboje. Vadinamieji oksoalkoholiai gaminami pridedant anglies monoksido ir vandenilio į olefiną, kad gautų aldehidą. Galiausiai aldehidas yra hidrintas, kad gautų alkoholį.

Kai kurie aldehidai naudojami kvepalų gamyboje, kaip yra Chanel Nr. 5. Daugelis natūralios kilmės aldehidų turi malonų kvapą, pavyzdžiui: heptanalas turi žalios žolės kvapą; oktanalą - oranžinį kvapą; nežalingas rožių ir citralo kvapas - kalkių kvapas.

Aldehidų pavyzdžiai

Glutaraldehidas

Glutaraldehido struktūra yra dviejų formilo grupių abiejuose galuose.

Jis parduodamas Cidex arba Glutaral pavadinimu, jis naudojamas kaip dezinfekavimo priemonė chirurginiams instrumentams sterilizuoti. Jis naudojamas karpoms gydyti ant kojų, patys kaip skystis. Jis taip pat naudojamas kaip audinių fiksacinis agentas histologijos ir patologijos laboratorijose.

Benzaldehidas

Tai paprasčiausias aromatinis aldehidas, kurį sudaro benzeno žiedas, sujungtas su formilo grupe.

Jis randamas migdolų aliejuje, todėl yra būdingas kvapas, leidžiantis jį naudoti kaip maisto aromatą. Be to, jis naudojamas organinių junginių, susijusių su vaistų gamyba ir plastikų gamyba, sintezei.

Gliceraldehidas

Tai aldotriozė, cukrus, sudarytas iš trijų anglies atomų. Jame yra du izomerai, vadinami D ir L enantiomerais, kuris yra pirmasis monosacharidas, gaunamas fotosintezėje tamsoje fazėje (Calvin ciklas).

Gliceraldehido-3-fosfatas

Gliceraldehido-3-fosfato struktūra pavaizduota viršutiniame paveiksle. Raudonosios sferos, esančios šalia geltonos spalvos, atitinka fosfatų grupę, o juodosios sferos - anglies skeletas. Raudona sfera, susieta su baltuoju, yra OH grupė, bet kai ji yra susieta su juodu rutuliu ir pastaruoju - su balta sfera, tai yra CHO grupė.

Gliceraldehido-3-fosfatas, dalyvaujantis glikolizėje, metabolinis procesas, kuriame gliukozė skaidoma iki piruvinės rūgšties, gaminant ATP, gyvų būtybių energijos rezervuarą. Be to, gaminant NADH, biologinis redukcinis agentas.

Glikolizės metu gliceraldehid-3-fosfatas ir dihidroacetono fosfatas yra kilę iš D-fruktozės-1-6-bisfosfato skilimo.

Gliceraldehido-3-fosfatas įsikiša į metabolizmą, vadinamą pentozės ciklu. Šiuo atveju sukuriamas NADPH, svarbus biologinis reduktorius.

11-cis-tinklainės

Car-karotinas yra natūralus pigmentas, esantis keliose daržovėse, ypač morkose. Jis kiaušiniuose oksiduojasi, transformuojasi į alkoholio retinolį arba A vitaminą. Vitamino A oksidacija ir vėlesnis vieno iš jo dvigubų ryšių izomerizavimas sudaro 11-cis-tinklainės aldehidą.

Piridoksalio fosfatas (vitaminas B6)

Tai protezinė grupė, susieta su keliais fermentais, kuris yra aktyvi vitamino B6 forma ir dalyvauja slopinančio neurotransmiterio GABA sintezės procese.

Kur yra formilo grupė jo struktūroje? Atkreipkite dėmesį, kad tai skiriasi nuo kitų su aromatiniu žiedu susijusių grupių.