Aldehīdu struktūra, īpašības, nomenklatūra, lietošanas veidi un piemēri



The aldehīdi tie ir organiskie savienojumi ar vispārējo formulu RCHO. R ir alifātiska vai aromātiska ķēde; C - ogleklis; Vai skābeklis un H ūdeņradis. Tiem ir raksturīga karbonilgrupa, piemēram, ketoni un karboksilskābes, tāpēc aldehīdus sauc arī par karbonil-savienojumiem..

Karbonilgrupa dod aldehīdu daudzām tā īpašībām. Tie ir savienojumi, kas viegli oksidējas un ir ļoti reaktīvi pret nukleofiliem papildinājumiem. Karbonilgrupas divkāršajai saitei (C = O) ir divi atomi, kuriem ir atšķirības to aviditātē elektroniem (elektronegativitāte)..

Skābeklis piesaista elektronus daudz spēcīgāk nekā ogleklis, tāpēc elektroniskais mākonis virzās uz to, veidojot dubultu saiti starp oglekli un skābekli, ar svarīgu dipola momentu. Tas padara aldehīdus polāros savienojumus.

Aldehīdu polaritāte ietekmēs to fizikālās īpašības. Aldehīdu viršanas punkts un šķīdība ūdenī ir lielāki nekā ne polārie ķīmiskie savienojumi ar līdzīgu molekulmasu, piemēram, ogļūdeņražu gadījumā..

Aldehīdi ar mazāk nekā pieciem oglekļa atomiem šķīst ūdenī, jo ūdeņraža saites veidojas starp karbonilgrupas skābekli un ūdens molekulu. Tomēr ogļūdeņražu ķēdes oglekļa atoma palielināšana palielina aldehīda polāro daļu, padarot to mazāk šķīstošu ūdenī..

Bet kā viņi ir un no kurienes viņi nāk? Lai gan tās būtība galvenokārt ir atkarīga no karbonilgrupas, pārējā molekulārā struktūra arī sniedz lielu ieguldījumu kopumā. Tādējādi tie var būt jebkura izmēra, mazi vai lieli, vai pat makromolekulā var būt reģioni, kuros dominē aldehīdu raksturs.

Tādējādi, tāpat kā visiem ķīmiskiem savienojumiem, ir "patīkami" aldehīdi un citi rūgti. Tos var atrast dabīgos avotos vai sintezēt lielos svaros. Aldehīdu piemēri ir vanilīns, kas atrodas ļoti saldējumā (augšējā attēlā) un acetaldehīdā, kas pievieno aromātu alkoholiskajiem dzērieniem..

Indekss

  • 1 Ķīmiskā struktūra 
  • 2 Fizikālās un ķīmiskās īpašības
    • 2.1. Kušanas punkti
    • 2.2 Viršanas punkti
    • 2.3 Šķīdība ūdenī, izteikta g / 100 g H2O
  • 3 Reaktivitāte
    • 3.1. Oksidācijas reakcija
    • 3.2. Samazināšana līdz spirtiem
    • 3.3. Ogļūdeņražu samazināšana
    • 3.4. Nukleofils papildinājums
  • 4 Nomenklatūra
  • 5 Lietojumi
    • 5.1. Formaldehīds
    • 5.2 Bakelīts
    • 5.3 Saplāksnis
    • 5.4. Poliuretāns
    • 5.5. Butiraldehīds
    • 5.6 Acetaldehīds
    • 5.7 Kopsavilkums
  • 6 Aldehīdu piemēri
    • 6.1. Glutaraldehīds
    • 6.2. Benzaldehīds
    • 6.3. Gliceraldehīds
    • 6.4. Gliceraldehīda-3-fosfāts
    • 6.5 11-cis-tīklene
    • 6.6. Piridoksāla fosfāts (B6 vitamīns)
    • 6.7 Salicilaldehīds
  • 7 Atsauces

Ķīmiskā struktūra 

Aldehīdi sastāv no karbonilgrupas (C = O), kuram ūdeņraža atoms ir tieši saistīts. Tas atšķir to no citiem organiskiem savienojumiem, piemēram, ketoniem (R. \ T2C = O) un karboksilskābes (RCOOH).

Molekulārā struktūra ap-CHO, formilgrupu ir parādīta augšējā attēlā. Formilgrupa ir plakana, jo ogleklim un skābeklim ir hibridizācija2. Šī planaritāte padara to jutīgu pret nukleofilo sugu uzbrukumu, un tādēļ tā viegli oksidējas.

Ko nozīmē šī oksidācija? Lai izveidotu saiti ar jebkuru citu atomu vairāk elektronegatīvu nekā ogleklis; un aldehīdu gadījumā tas ir skābeklis. Tādējādi aldehīds oksidējas uz karboksilskābi -COOH. Ko darīt, ja aldehīds ir samazināts? Tā vietā veidojas primārais alkohols, ROH.

Aldehīdus ražo tikai no primāriem spirtiem: tiem, kuros OH grupa atrodas ķēdes beigās. Līdzīgi formilgrupa vienmēr ir ķēdes galā vai izvirzās no tā vai gredzena kā aizvietotāja (ja ir citas svarīgākas grupas, piemēram, -COOH).

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Tā kā tie ir polārie savienojumi, to kušanas temperatūra ir augstāka nekā polārajiem savienojumiem. Aldehīda molekulas nespēj savstarpēji saistīties ar ūdeņraža saitēm, kurām ir tikai oglekļa atomi, kas piesaistīti ūdeņraža atomiem..

Iepriekš minēto iemeslu dēļ aldehīdiem ir zemāks viršanas punkts nekā spirtiem un karboksilskābēm.

Kušanas punkti

Formaldehīds -92; Acetaldehīds -121; Propionaldehīds -81; n-butiraldehīds -99; n-Valeraldehīds -91; Kaproaldehīds -; Heptaldehīds - 42; Fenilacetaldehīds -; Benzaldehīds -26.

Viršanas punkti

Formaldehīds -21; Acetaldehīds 20; Propionaldehīds 49; n-butiraldehīds 76; n-Valeraldehīds 103; Kaproaldehīds 131; Heptaldehīds 155; Fenilacetaldehīds 194; Benzaldehīds 178.

Šķīdība ūdenī, izteikta g / 100 g H2O

Formaldehīds, ļoti šķīstošs; Acetaldehīds, bezgalīgs; Propionaldehīds, 16; n-butiraldehīds, 7; n-Valeraldehīds, nedaudz šķīstošs; kaproaldehīds, nedaudz šķīstošs; Nedaudz šķīstošs fenilacetaldehīds; Benzaldehīds, 0,3.

Aldehīdu viršanas punkti mēdz pieaugt tieši ar molekulmasu. Gluži pretēji, ir tendence samazināt aldehīdu šķīdību ūdenī, palielinoties to molekulmasai. Tas atspoguļojas iepriekšminēto aldehīdu fizikālajās konstantēs.

Reaktivitāte

Oksidācijas reakcija

Aldehīdus var oksidēt par atbilstošu karboksilskābi jebkura no šiem savienojumiem: Ag (NH)3)2, KMnO4 vai K2Kr2O7.

Samazināšana līdz spirtiem

Tos var hidrogenēt ar niķeļa, platīna vai palādija katalizatoru palīdzību. Tādējādi C = O transformējas uz C-OH.

Samazinājums līdz ogļūdeņražiem

Zn (Hg), koncentrēta HCl vai NH klātbūtnē2NH2 aldehīdi zaudē karbonilgrupu un kļūst par ogļūdeņražiem.

Nukleofils papildinājums

Karbonilgrupai pievienoti vairāki savienojumi, tostarp: Grignard reaģenti, cianīds, amonjaka atvasinājumi un spirti.

Nomenklatūra

Augšējā attēlā ilustrēti četri aldehīdi. Kā viņi tiek nosaukti?

Tā kā tie ir oksidēti primārie spirti, spirta nosaukums tiek mainīts uz -ol ar -al. Tādējādi metanols (CH3OH), ja tas ir oksidēts uz CH3CHO sauc par metanālu (formaldehīdu); CH3CH2CHO etanāls (acetaldehīds); CH3CH2CH2CHO propanāls un CH3CH2CH2CH2CHO butanāls.

Visiem nesen nosauktajiem aldehīdiem ķēdes beigās ir -CHO grupa. Kad tas ir abos galos, kā tas ir A, galam -al pievieno prefiksu di-. Tā kā A satur sešus oglekļus (skaitot abu formilgrupu), tā ir iegūta no 1-heksanola un tā nosaukums ir: heksānsskalas.

Ja ir aizvietotājs, piemēram, alkilgrupa, dubultā vai trīskāršā saite vai halogēns, galvenās ķēdes oglekļi ir uzskaitīti, norādot -CHO numuru 1. Tādējādi aldehīdu B sauc par 3-jodeksanālu.

Tomēr aldehīdos C un D -CHO grupai nav prioritātes, lai identificētu minētos savienojumus no citiem. C ir cikloalkāns, bet D ir benzols, abi ar vienu no tiem H aizvietoti ar formilgrupu.

Tajos, kā galvenā struktūra ir cikliska, formilgrupu sauc par karbaldehīdu. Tādējādi C ir cikloheksankarbaldehīds, un D ir benzēnkarbaldehīds (labāk pazīstams kā benzaldehīds)..

Lietojumi

Dabā ir aldehīdi, kas var dot patīkamas garšas, piemēram, cinnamaldehīda gadījumā, kas ir atbildīgs par kanēļa raksturīgo garšu. Tāpēc tos bieži izmanto par mākslīgiem aromatizētājiem daudzos produktos, piemēram, saldumos vai pārtikā.

Formaldehīds

Formaldehīds ir rūpnieciski ražots aldehīds. Formaldehīds, ko iegūst, oksidējot metanolu, tiek izmantots 37% gāzes šķīdumā ūdenī ar nosaukumu formalīns. To izmanto ādas miecēšanā un līķu saglabāšanā un balzamēšanā.

Tāpat formaldehīds tiek izmantots kā germicīds, fungicīds un insekticīds augiem un dārzeņiem. Tomēr tās vislielākā lietderība ir ieguldījums polimēru materiālu ražošanā. Plastisko, ko sauc par Bakelītu, sintezē, veidojot reakciju starp formaldehīdu un fenolu.

Bakelīts

Bakelīts ir polimērs ar trīsdimensiju struktūru ar lielu cietību, ko izmanto daudzos mājsaimniecības piederumos, piemēram, podiņu rokturis, cepešpannas, kafijas automāti, naži utt..

Polimēri, kas līdzīgi bakelītam, ir izgatavoti no formaldehīda kombinācijā ar urīnvielām un melamīnu. Šos polimērus izmanto ne tikai kā plastmasas, bet arī kā līmes līmes un pārklājuma materiālus.

Saplāksnis

Saplāksnis ir materiāla, ko veido plānas koka loksnes, komerciālais nosaukums, ko savieno polimēri, kas ražoti no formaldehīda. Formica un Melmac zīmoli tiek ražoti, piedaloties šim. Formica ir plastmasas materiāls mēbeļu pārklāšanai.

Melmac plastmasu izmanto trauku, glāzu, tases uc pagatavošanai. Formaldehīds ir izejviela savienojuma metilēndifenil-diizocianāta (MDI), poliuretāna prekursora, sintēzei..

Poliuretāns

Poliuretānu izmanto kā izolāciju ledusskapjos un saldētavās, mēbeļu polsterējumos, matračos, pārklājumos, līmēs, zolēs uc.

Butiraldehīds

Butiraldehīds ir galvenais prekursors 2-etilheksanola sintēzei, ko izmanto kā plastifikatoru. Tam ir patīkams ābolu aromāts, kas ļauj to izmantot pārtikas produktos kā aromatizētāju.

To izmanto arī gumijas paātrinātāju ražošanai. Kā starpproduktu reaģē šķīdinātāju ražošanā.

Acetaldehīds

Etiķskābes ražošanā tika izmantots acetaldehīds. Taču šī acetaldehīda funkcija ir samazinājusies, jo metanola karbonilēšanas procesā tas ir pārvietots..

Sintēze

Citi aldehīdi ir oksohalkolu prekursori, kurus izmanto mazgāšanas līdzekļu ražošanā. Tā saucamie oksohalkoli tiek sagatavoti, pievienojot olefīnam oglekļa monoksīdu un ūdeņradi, lai iegūtu aldehīdu. Visbeidzot, aldehīds tiek hidrēts, lai iegūtu spirtu.

Daži aldehīdi tiek izmantoti smaržu ražošanā, kā tas ir Chanel 5. gadījumā. Daudzām dabīgas izcelsmes aldehīdiem piemīt patīkamas smaržas, piemēram: heptanālam piemīt zaļās zāles smarža; oktanāls ir oranža smarža; Nenanāls ir rozes un citrāla smarža.

Aldehīdu piemēri

Glutaraldehīds

Glutaraldehīda struktūrā ir divi formilgrupi abos galos.

To pārdod ar nosaukumu Cidex vai Glutaral, to izmanto kā dezinfekcijas līdzekli ķirurģisko instrumentu sterilizēšanai. To lieto kārpu ārstēšanā uz kājām, pielietojot sevi kā šķidrumu. To izmanto arī kā audu fiksatoru histoloģijas un patoloģijas laboratorijās.

Benzaldehīds

Tas ir visvienkāršākais aromātiskais aldehīds, ko veido benzola gredzens, kurā veidojas formilgrupa.

Tas ir atrodams mandeļu eļļā, līdz ar to raksturīgo smaržu, kas ļauj to izmantot kā pārtikas aromatizētāju. Turklāt to izmanto organisko savienojumu sintezēšanā, kas saistīti ar zāļu ražošanu un plastmasas ražošanu.

Gliceraldehīds

Tā ir aldotrioze, kas sastāv no trim oglekļa atomiem. Tam ir divi izomēri, ko sauc par enantiomēriem D un L. Gliceraldehīds ir pirmais monosaharīds, ko iegūst fotosintēzes laikā tumšās fāzes laikā (Calvin cikls)..

Gliceraldehīda-3-fosfāts

Gliceraldehīda-3-fosfāta struktūra ir attēlota augšējā attēlā. Sarkanās sfēras, kas atrodas blakus dzeltenajam, atbilst fosfātu grupai, bet melnās sfēras - oglekļa skelets. Sarkanā sfēra, kas saistīta ar balto, ir OH grupa, bet, kad tā ir saistīta ar melno sfēru un pēdējo ar balto sfēru, tad tā ir CHO grupa.

Gliceraldehīda-3-fosfāts ir iesaistīts glikolīzē - vielmaiņas procesā, kurā glikoze tiek noārdīta līdz piruvīnskābei ar ATP, dzīvo būtņu enerģijas rezervuāru. Turklāt no NADH ražošanas - bioloģisks reducējošs līdzeklis.

Glikolīzes gadījumā gliceraldehīda-3-fosfāts un dihidroacetona fosfāts rodas no D-fruktozes-1-6-bifosfāta šķelšanās

Gliceraldehīda-3-fosfāts iejaucas vielmaiņas procesā, ko sauc par pentozes ciklu. Šajā gadījumā tiek radīts NADPH, kas ir svarīgs bioloģiskais reduktors.

11-cis-tīklene

Car-karotīns ir dabisks pigments, kas ir vairākos dārzeņos, īpaši burkāni. Viņam aknās notiek oksidatīvs pārrāvums, pārveidojoties par alkohola retinolu vai A vitamīnu. A vitamīna oksidācija un viena no tā divkāršajām saitēm izomerizācija veido aldehīda 11-cis-tīkleni..

Piridoksāla fosfāts (B6 vitamīns)

Tā ir protēžu grupa, kas saistīta ar vairākiem fermentiem, kas ir B6 vitamīna aktīvā forma un piedalās inhibējošā neirotransmitera GABA sintēzes procesā..

Kur ir tās grupas formilgrupa? Ņemiet vērā, ka tas atšķiras no pārējām grupām, kas saistītas ar aromātisko gredzenu.

Salicilaldehīds

Tā ir izejviela acetilsalicilskābes, pretsāpju un pretdrudža līdzekļa, ko sauc par Aspirīnu, sintēzei..

Atsauces

  1. Robert C. Neuman, Jr. 13. nodaļa, karbonil savienojumi: ketoni, aldehīdi, karboksilskābes. [PDF] Noņemts no: chem.ucr.edu
  2. Germán Fernández. (2009. gada 14. septembris). Aldehīdu nomenklatūra. No: quimicaorganica.net
  3. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organiskā ķīmija. (Desmitais izdevums, p. 729-731) Wiley Plus.
  4. Jerry March un William H. Brown. (2015. gada 31. decembris). Aldehīds Ņemts no: britannica.com
  5. Vikipēdija. (2018). Aldehīdi No: https://en.wikipedia.org/wiki/Aldehyde
  6. Morrison, R. T. un Boyd, R. N. (1990). Organiskās ķīmijas piektais izdevums. Redakcija Addison-Wesley Iberoamericana.
  7. Carey, F. A. (2006). Organiskās ķīmijas sestais izdevums. Mc Graw kalns.
  8. Mathews, K. K., Van Holde, K. E. un Athern, K. G. (2002). Bioķīmija Trešais izdevums. Pearson Adisson Wesley.