Aldehydy

Aldehydy

Aldehydy (łac. alcohol dehydrogenatus = „alkohol odwodorniony”) to grupa organicznych związków chemicznych, które zawierają grupę aldehydową, czyli grupę karbonylową (C=O) połączoną z jednym (−CHO) lub dwoma (CH2O) atomami wodoru. Proste aldehydy, będące pochodnymi alkanów i posiadające w cząsteczce jedną grupę aldehydową, określane są jako alkanale o ogólnym wzorze CnH2n+1CHO.

Klasą związków pokrewnych są ketony (R2CO), które nie mają atomu wodoru przy grupie karbonylowej. Aldehydy i ketony wykazują podobne właściwości chemiczne, jednak aldehydy są zazwyczaj bardziej reaktywne. Istnieje również szereg reakcji specyficznych tylko dla aldehydów.

Otrzymywanie

Aldehydy w przemyśle produkuje się poprzez katalityczne odwodornienie pierwszorzędowych alkoholi:

Reakcję tę można przeprowadzić również z użyciem odpowiedniego utleniacza, na przykład dichromianu:

RCH2OH + Cr2O2−7 → RCHO + Cr3+

Aby uniknąć utleniania powstającego aldehydu, konieczne jest natychmiastowe usunięcie produktu ze środowiska reakcji. W tym przypadku nie można zastosować nadmanganianu potasu, który będąc silniejszym utleniaczem, prowadzi do natychmiastowego powstawania soli kwasów karboksylowych.

Właściwości

Aldehydy to związki chemiczne o charakterystycznym zapachu i toksyczności, które posiadają właściwości grzybo- i bakteriobójcze. Krótsze łańcuchy węglowe charakteryzują się mniej przyjemnym zapachem i wyższą toksycznością. Na przykład, formaldehyd oraz akroleina (spalony tłuszcz) mają bardzo nieprzyjemny zapach, podczas gdy wanilina (waniliowy) czy cytronelal (cytrynowy) są przyjemne. Aldehydy o krótkich łańcuchach węglowych dobrze rozpuszczają się w wodzie (np. aldehyd octowy CH3CHO bez ograniczeń), natomiast wraz ze wzrostem liczby atomów węgla, ich rozpuszczalność gwałtownie maleje. Większość aldehydów występuje w stanie stałym, jednak wyjątkiem są formaldehyd, acetaldehyd (aldehyd octowy) oraz aldehydy nienasycone, które są gazami dobrze rozpuszczalnymi w wodzie.

Aldehydy wykazują silne właściwości redukujące, co odróżnia je od ketonów.

Charakterystyczne reakcje

Do najbardziej charakterystycznych reakcji aldehydów należą:

  • reakcje addycji do grupy karbonylowej,
  • redukcja do alkoholi pierwszorzędowych:

    • CH3CHO + H2 → C2H5OH

  • utlenianie do kwasów karboksylowych:

    • 2CH3CHO + O2 → 2CH3COOH

Reakcje te stanowią podstawę wykrywania i oznaczania aldehydów, między innymi przy użyciu prób: Tollensa, Fehlinga, Benedicta oraz Trommera, na przykład:

próba Tollensa (tzw. próba lustra srebrowego):

2[Ag(NH3)2]+ + HCHO + 3OH− → 2Ag↓ + HCOO− + 2H2O + 4NH3

próba Trommera:

CH3CH2CHO + 2Cu(OH)2 + OH− → CH3CH2COO− + Cu2O↓ + 3H2O

odwracalna addycja wodorosiarczynu:

RCHO + NaHSO3 ⇌ RCH(OH)SO3Na

Uzyskany addukt bisulfitowy często można wykrystalizować. Pod wpływem kwasów i zasad następuje regeneracja wyjściowego aldehydu. Proces ten jest stosowany do oczyszczania aldehydów i ketonów.

Reakcja amin z formaldehydem w obecności kwasu (najczęściej kwasu mrówkowego) wykorzystywana jest do metylowania amin (reakcja Eschweilera-Clarke’a):

kondensacja aldolowa (na przykładzie aldehydu octowego):

W terminologii retrosyntetycznej aldehydy reprezentują synton akceptorowy typu a1, przy czym grupą funkcyjną jest grupa OH.

Zastosowanie

Aldehydy są wykorzystywane w syntezach organicznych (produkcja tworzyw sztucznych, barwników), w przemyśle spożywczym oraz kosmetycznym (jako składniki kompozycji zapachowych i aromatów spożywczych), a także w garbarstwie (np. aldehyd glutarowy). Roztwór aldehydu mrówkowego (HCHO) w wodzie, znany jako formalina, jest stosowany do konserwacji preparatów biologicznych.

Przykładowe aldehydy

  • benzaldehyd (aldehyd benzoesowy, PhCHO)
  • formaldehyd (aldehyd mrówkowy, metanal, HCHO)
  • acetaldehyd (aldehyd octowy, etanal, CH3CHO)
  • akroleina (CH2=CHCHO)

Zobacz też

  • acetal
  • enole
  • olejek eteryczny

Przypisy

Przeczytaj u przyjaciół: