Структура, свойства, номенклатура, использование и примеры альдегидов



альдегиды это органические соединения, которые имеют общую формулу RCHO. R представляет собой алифатическую или ароматическую цепь; С в углерод; Или кислород и водород в водород. Они характеризуются наличием карбонильной группы, такой как кетоны и карбоновые кислоты, так что альдегиды также называют карбонильными соединениями.

Карбонильная группа придает альдегиду многие его свойства. Это соединения, которые легко окисляются и очень реакционно-способны к нуклеофильным добавкам. Двойная связь карбонильной группы (C = O) имеет два атома, которые имеют различия в их авидности для электронов (электроотрицательность).

Кислород притягивает электроны сильнее, чем углерод, поэтому электронное облако движется к нему, создавая двойную связь между углеродом и кислородом, полярную, с важным дипольным моментом. Это делает альдегиды полярными соединениями.

Полярность альдегидов будет влиять на их физические свойства. Температура кипения и растворимость альдегидов в воде выше, чем у неполярных химических соединений с одинаковой молекулярной массой, как в случае с углеводородами.

Альдегиды с менее чем пятью атомами углерода растворимы в воде, поскольку между кислородом карбонильной группы и молекулой воды образуются водородные связи. Однако увеличение числа атомов углерода в углеводородной цепи приводит к увеличению неполярной части альдегида, что делает его менее растворимым в воде.

Но как они и откуда они берутся? Хотя его природа существенно зависит от карбонильной группы, остальная часть молекулярной структуры также вносит большой вклад в общее состояние. Таким образом, они могут быть любого размера, маленькими или большими, или даже макромолекула может иметь области, где преобладает характер альдегидов..

Таким образом, как и у всех химических соединений, существуют «приятные» альдегиды и другие горькие. Они могут быть найдены в природных источниках или синтезированы в больших масштабах. Примерами альдегидов являются ванилин, очень присутствующий в мороженом (верхнее изображение) и ацетальдегид, который добавляет аромат в алкогольные напитки.

индекс

  • 1 Химическая структура 
  • 2 Физические и химические свойства
    • 2.1 Точки плавления
    • 2.2 Точки кипения
    • 2.3 Растворимость в воде, выраженная в г / 100 г H2O
  • 3 Реакционная способность
    • 3.1 Реакция окисления
    • 3.2 Восстановление до спиртов
    • 3.3 Восстановление до углеводородов
    • 3.4 Нуклеофильное дополнение
  • 4 Номенклатура
  • 5 использует
    • 5.1 формальдегид
    • 5.2 бакелит
    • 5.3 Фанера
    • 5.4 Полиуретан
    • 5.5 бутиральдегид
    • 5.6 Ацетальдегид
    • 5.7 Резюме
  • 6 Примеры альдегидов
    • 6.1 Глутаральдегид
    • 6.2 Бензальдегид
    • 6.3 Глицеральдегид
    • 6.4 Глицеральдегид-3-фосфат
    • 6.5 11-цис-ретиналь
    • 6,6 пиридоксальфосфат (витамин В6)
    • 6.7 Салицилальдегид
  • 7 ссылок

Химическая структура 

Альдегиды состоят из карбонила (C = O), с которым непосредственно связан атом водорода. Это отличает его от других органических соединений, таких как кетоны (R2C = O) и карбоновые кислоты (RCOOH).

Молекулярная структура вокруг -CHO, формильной группы показана на верхнем изображении. Формильная группа является плоской, потому что углерод и кислород имеют sp-гибридизацию2. Эта планарность делает его восприимчивым к нападению нуклеофильных видов и, следовательно, легко окисляется.

К чему относится это окисление? К образованию связи с любым другим атомом, более электроотрицательным, чем углерод; а для случая альдегидов это кислород. Таким образом, альдегид окисляется до карбоновой кислоты -COOH. Что делать, если альдегид был уменьшен? Вместо этого будет сформирован первичный спирт, ROH.

Альдегиды производятся только из первичных спиртов: тех, в которых группа ОН находится в конце цепи. Аналогично формильная группа всегда находится на конце цепи или выступает из нее, или кольцо в качестве заместителя (если есть другие более важные группы, такие как -COOH).

Физико-химические свойства

Будучи полярными соединениями, их температуры плавления выше, чем у неполярных соединений. Молекулы альдегида не способны связываться межмолекулярно через водородные связи, так как только атомы углерода присоединены к атомам водорода..

Из-за вышеизложенного альдегиды имеют более низкую температуру кипения, чем спирты и карбоновые кислоты..

Точки плавления

Формальдегид -92; Ацетальдегид -121; Пропиональдегид -81; н- бутиральдегид -99; н-валеральдегид -91; Капроальдегид -; Гептальдегид - 42; Фенилацетальдегид -; Бензальдегид -26.

Точки кипения

Формальдегид -21; Ацетальдегид 20; Пропиональдегид 49; н-бутиральдегид 76; н-валеральдегид 103; Капроальдегид 131; Гептальдегид 155; Фенилацетальдегид 194; Бензальдегид 178.

Растворимость в воде, выраженная в г / 100 г Н2О

Формальдегид, очень растворимый; Ацетальдегид, бесконечный; Пропиональдегид, 16; н-бутиральдегид, 7; н-валеральдегид, слабо растворимый; капроальдегид, слабо растворимый; Слаборастворимый фенилацетальдегид; Бензальдегид, 0,3.

Точки кипения альдегидов имеют тенденцию повышаться непосредственно с молекулярной массой. Напротив, существует тенденция к снижению растворимости альдегидов в воде при увеличении их молекулярной массы. Это отражено в физических константах вышеупомянутых альдегидов.

реактивность

Реакция окисления

Альдегиды могут быть окислены до соответствующей карбоновой кислоты в присутствии любого из этих соединений: Ag (NH)3)2, KMnO4 или К2Cr2О7.

Восстановление до спиртов

Их можно гидрировать с помощью никелевых, платиновых или палладиевых катализаторов. Таким образом, C = O преобразуется в C-OH.

Восстановление до углеводородов

В присутствии Zn (Hg), концентрированной HCl или в NH2Нью-Гемпшир2 альдегиды теряют карбонильную группу и превращаются в углеводороды.

Нуклеофильное сложение

Есть несколько соединений, которые добавляются к карбонильной группе, среди них: реактивы Гриньяра, цианид, производные аммиака и спирты.

номенклатура

На верхнем изображении показаны четыре альдегида. Как они названы?

Поскольку они являются окисленными первичными спиртами, название спирта изменяется на -ol посредством -al. Таким образом, метанол (СН3ОН) если он окисляется до СН3СНО называется метанал (формальдегид); СН3СН2СНО-этанал (ацетальдегид); СН3СН2СН2CHO пропаналь и CH3СН2СН2СН2СНО бутанал.

Все недавно названные альдегиды имеют группу -CHO в конце цепи. Когда он находится на обоих концах, как в A, в конце -al добавляется префикс di-. Так как А имеет шесть атомов углерода (считая таковые у обеих формильных групп), он получен из 1-гексанола, и поэтому его название: гександиск.

Когда присутствует заместитель, такой как алкильный радикал, двойная или тройная связь или галоген, атомы углерода основной цепи перечислены с числом -CHO 1. Таким образом, альдегид B называется: 3-йодогексанал.

Однако в альдегидах C и D группа -CHO не имеет приоритета для идентификации указанных соединений среди других. C представляет собой циклоалкан, в то время как D представляет собой бензол, оба с одним из Н, замещенным формильной группой.

В них, поскольку основная структура является циклической, формильная группа называется карбальдегидом. Таким образом, C представляет собой циклогексанкарбальдегид, а D представляет собой бензолкарбальдегид (более известный как бензальдегид).

приложений

В природе существуют альдегиды, способные придавать приятные ароматы, например, циннамальдегид, отвечающий за характерный вкус корицы. Вот почему они часто используются в качестве искусственных ароматизаторов во многих продуктах, таких как сладости или продукты питания..

формальдегид

Формальдегид - это альдегид, который производится в промышленности в больших количествах. Формальдегид, полученный окислением метанола, используется в 37% -ном растворе газа в воде под названием формалин. Это используется при дублении шкур, консервации и бальзамировании трупов..

Кроме того, формальдегид используется в качестве бактерицидного, фунгицидного и инсектицидного средства для растений и овощей. Однако его наибольшей полезностью является вклад в производство полимерного материала. Пластик под названием бакелит синтезируется по реакции между формальдегидом и фенолом.

бакелит

Бакелит - это полимер трехмерной структуры с высокой твердостью, используемый во многих бытовых приборах, таких как ручки для горшков, сковороды, кофеварки, ножи и т. Д..

Полимеры, подобные бакелиту, изготовлены из формальдегида в сочетании с соединениями мочевины и меламина. Эти полимеры используются не только в качестве пластмасс, но и в качестве адгезивов и кроющих материалов..

фанера

Фанера - это коммерческое название материала, образованного тонкими листами дерева, соединенными полимерами, произведенными из формальдегида. Бренды Formica и Melmac производятся с участием этого. Formica - это пластиковый материал, используемый для покрытия мебели..

Пластик Melmac используется при приготовлении блюд, стаканов, чашек и т. Д. Формальдегид является сырьем для синтеза соединения метилен-дифенил-диизоцианата (MDI), предшественника полиуретана.

полиуретан

Полиуретан используется в качестве изоляции в холодильниках и морозильниках, обивке мебели, матрасах, покрытиях, клеях, подошвах и т. Д..

альдегид

Бутиральдегид является основным предшественником синтеза 2-этилгексанола, который используется в качестве пластификатора. Обладает приятным яблочным ароматом, что позволяет использовать его в пищевых продуктах в качестве ароматизатора..

Он также используется для производства резиновых ускорителей. Вмешивается в качестве промежуточного реагента при производстве растворителей..

ацетальдегид

Ацетальдегид использовался в производстве уксусной кислоты. Но эта функция уксусного альдегида уменьшилась в важности, так как она была вытеснена процессом карбонилирования метанола..

синтез

Другие альдегиды являются предшественниками оксоспиртов, которые используются при производстве моющих средств. Так называемые оксо-спирты получают добавлением монооксида углерода и водорода к олефину для получения альдегида. И, наконец, альдегид гидрируется для получения спирта.

Некоторые альдегиды используются в производстве парфюмерии, как в случае с Шанель № 5. Многие альдегиды природного происхождения имеют приятные запахи, например: гептанал имеет запах зеленой травы; октанал апельсиновый запах; нонанал запах роз и цитраль запах лайма.

Примеры альдегидов

глутаровый альдегид

Глутаральдегид имеет в своей структуре две формильные группы на обоих концах.

Продается под названием Cidex или Glutaral, он используется в качестве дезинфицирующего средства для стерилизации хирургических инструментов. Он используется при лечении бородавок на ногах, применяя себя в виде жидкости. Он также используется в качестве тканевого фиксатора в гистологических и патологических лабораториях..

бензальдегид

Это самый простой ароматический альдегид, который образуется бензольным кольцом, где формильная группа связывается.

Он содержится в миндальном масле, поэтому его характерный запах позволяет использовать его в качестве пищевого ароматизатора. Кроме того, он используется в синтезе органических соединений, связанных с производством лекарств, и в производстве пластмасс..

глицериновый

Это альдотриоза, сахар, состоящий из трех атомов углерода. Он имеет два изомера, которые называются энантиомерами D и L. Глицеральдегид является первым моносахаридом, который получается при фотосинтезе во время темной фазы (цикл Кальвина)..

Глицеральдегид-3-фосфат

Структура глицеральдегид-3-фосфата показана на верхнем изображении. Красные сферы рядом с желтой соответствуют фосфатной группе, а черные сферы - углеродному скелету. Красная сфера, связанная с белым, является группой ОН, но когда она связана с черной сферой, а последняя с белой сферой, то это группа СНО..

Глицеральдегид-3-фосфат участвует в гликолизе, метаболическом процессе, при котором глюкоза разлагается до пировиноградной кислоты с образованием АТФ, энергетического резервуара живых существ. Кроме того, от производства НАДН, биологического восстановителя.

При гликолизе глицеральдегид-3-фосфат и дигидроацетонфосфат происходят от расщепления D-фруктозы-1-6-бифосфата

Глицеральдегид-3-фосфат вмешивается в метаболический процесс, известный как пентозный цикл. При этом генерируется НАДФН, важный биологический восстановитель.

11-цис-ретиналя

Car-каротин - это природный пигмент, присутствующий в некоторых овощах, особенно в моркови. Он подвергается окислительному разрыву в печени, превращаясь в спиртовый ретинол или витамин А. Окисление витамина А и последующая изомеризация одной из его двойных связей образует альдегид 11-цис-ретиналь..

Пиридоксальфосфат (витамин В6)

Это протезная группа, связанная с несколькими ферментами, которая является активной формой витамина В6 и участвует в процессе синтеза ингибирующего нейромедиатора ГАМК..

Где формильная группа в ее структуре? Обратите внимание, что это отличается от остальных групп, связанных с ароматическим кольцом.

салицилового

Это сырье для синтеза ацетилсалициловой кислоты, обезболивающего и жаропонижающего препарата, известного как аспирин..

ссылки

  1. Robert C. Neuman, Jr. Глава 13, Карбонильные соединения: кетоны, альдегиды, карбоновые кислоты. [PDF]. Взято из: chem.ucr.edu
  2. Герман Фернандес. (14 сентября 2009 г.) Номенклатура альдегидов. Взято из: quimicaorganica.net
  3. Общий вес Грэм Соломонс, Крей Б. Фрайл. Органическая химия. (Десятое издание, стр. 729-731) Wiley Plus.
  4. Джерри Марч и Уильям Х. Браун. (31 декабря 2015 г.) Альдегиды. Взято из: britannica.com
  5. Wikipedia. (2018). Альдегиды. Взято из: https://en.wikipedia.org/wiki/Aldehyde
  6. Моррисон Р. Т. и Бойд Р. Н. (1990). Органическая химия пятое издание. Редакция Аддисон-Уэсли Iberoamericana.
  7. Кэри Ф. А. (2006). Шестое издание по органической химии. Mc Graw Hill.
  8. Мэтьюз, Ч. К., Ван Холде, К. Э. и Атерн, К. Г. (2002). Биохимия. Третье издание. Пирсон Адиссон Уэсли.