ALDEHIDI: STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBE I PRIMJERI - KEMIJA - 2025

A Aldehidi su organski spojevi koji imaju opću formulu rCHO. R predstavlja alifatski ili aromatski lanac; C do ugljika; O kisiku i H vodik. Karakterizira ih karbonilna skupina poput ketona i karboksilnih kiselina, zbog čega se aldehidi nazivaju i karbonilnim spojevima.

Karbonilna skupina daje aldehidu mnoga svoja svojstva. Oni su spojevi koji se lako oksidiraju i vrlo su reaktivni na nukleofilne dodatke. Dvostruka veza karbonilne skupine (C = O) ima dva atoma koja imaju razlike u svojoj avidnosti za elektrone (elektronegativnost).

Opća struktura aldehida

Kisik privlači elektrone s većom silom od ugljika, pa se elektronski oblak kreće prema njemu, čineći dvostruku vezu između ugljika i kisika polarnom u prirodi, sa značajnim dipolskim trenutkom. Zbog toga se aldehidi polarni spojevi.

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

Aldehidi s manje od pet atoma ugljika topljivi su u vodi, jer vodikove veze nastaju između kisika karbonilne skupine i molekule vode. Međutim, povećavanjem broja ugljika u ugljikovodičnom lancu dolazi do povećanja nepolarnog dijela aldehida, čineći ga manje topljivim u vodi.

Ali kakvi su i odakle dolaze? Iako njegova priroda bitno ovisi o karbonilnoj skupini, ostatak molekularne strukture također puno doprinosi cjelini. Dakle, mogu biti bilo koje veličine, male ili velike, ili čak makromolekule mogu imati područja u kojima prevladava karakter aldehida.

Dakle, kao i kod svih kemijskih spojeva, postoje "ugodni" aldehidi i drugi gorki. Mogu se naći u prirodnim izvorima ili sintetizirati u velikoj mjeri. Primjeri aldehida su vanilin, vrlo prisutan u sladoledu (gornja slika) i acetaldehid, koji alkoholnim pićima dodaje okus.

Kemijska struktura

Izvor: Autor NEUROtiker, iz Wikimedia Commons

Aldehidi se sastoje od karbonila (C = O) na koji je izravno vezan atom vodika. Ovo se razlikuje od drugih organskih spojeva kao što su ketoni (R ₂ C = O) i karboksilne kiseline (RCOOH).

Gornja slika prikazuje molekulsku strukturu oko -CHO, formilne skupine. Formilna skupina je ravna jer ugljik i kisik imaju sp ² hibridizaciju. Ova planarnost čini osjetljivim na napade nukleofilnih vrsta i zbog toga se lako oksidira.

Na što se odnosi ova oksidacija? Do stvaranja veze s bilo kojim drugim atomom koji su više negativan od ugljika; a u slučaju aldehida to je kisik. Tako se aldehid oksidira u karboksilnu kiselinu -COOH. Što ako se aldehid smanji? Na njegovom mjestu bi se stvorio primarni alkohol, ROH.

Aldehidi nastaju samo iz primarnih alkohola: onih gdje je OH skupina na kraju lanca. Na isti način, formilna skupina uvijek je na kraju lanca ili strši iz nje ili prstena kao supstituent (u slučaju drugih važnijih skupina, poput -COOH).

Fizička i kemijska svojstva

Budući da su polarni spojevi, njihova tališta veća su od onih nepolarnih spojeva. Molekule aldehida nisu sposobne vodikovog povezivanja intermolekularno, jer imaju samo ugljikove atome vezane na atome vodika.

Zbog gore navedenog, aldehidi imaju niže točke ključanja od alkohola i karboksilnih kiselina.

Tališta

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

Točke ključanja

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

Topnost u vodi izražena u g / 100 g H

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

Vrelišta aldehida imaju tendenciju porasta s molekulskom masom. Suprotno tome, postoji tendencija smanjenja topljivosti aldehida u vodi kako se povećava njihova molekularna težina. To se odražava na fizičke konstante upravo spomenutih aldehida.

Reaktivnost

Reakcija oksidacije

Aldehidi mogu se oksidirati u odgovarajuću karboksilnu kiselinu, u prisutnosti bilo kojeg od ovih spojeva: Ag (NH ₃) ₂, KMnO _4, ili K ₂ Cr ₂ O ₇.

Redukcija na alkohole

Mogu se hidrogenirati pomoću katalizatora nikla, platine ili paladija. Tako, C = O postaje C-OH.

Redukcija na ugljikovodike

U prisutnosti Zn (Hg), koncentrirana HCl ili NH ₂ NH ₂ aldehidi izgubiti karbonilnu skupinu i postaju ugljikovodika.

Nukleofilni dodatak

Postoji nekoliko spojeva koji se dodaju karbonilnoj skupini, među njima su: Grignardovi reagensi, cijanid, derivati ​​amonijaka i alkohola.

Nomenklatura

Izvor: Gabriel Bolívar

Na gornjoj slici prikazana su četiri aldehida. Kako su imenovani?

Pošto su oksidirani primarni alkoholi, ime alkohola se mijenja iz -ol u -al. Tako, metanolom (CH ₃ OH) ako oksidiran CH ₃ CHO naziva metanot (formaldehid); CH ₃ CH ₂ CHO etanala (acetaldehid); CH ₃ CH ₂ CH ₂ CHO propanol i CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CHO butanal.

Svi novoimenovani aldehidi imaju skupinu -CHO na kraju lanca. Kad se nađe na oba kraja, kao u A, završetak -to je prefiks s di-. Kako A ima šest ugljika (računajući one obje formilne skupine), on se dobiva iz 1-heksanola i njegovo je ime stoga: birajte heksan.

Kad postoji supstituent, kao što je alkil radikal, dvostruka ili trostruka veza, ili halogen, ugljikovi u glavnom lancu su navedeni dajući -CHO broj 1. Dakle, aldehid B naziva se: 3-jodheksanal.

Međutim, u aldehidima C i D skupina -CHO nema prioritet u identificiranju ovih spojeva od drugih. C je cikloalkan, dok je D benzen, oba s jednim od njihovih Hs supstituirana formilnom skupinom.

U njima je, budući da je glavna struktura ciklička, formilna skupina nazvana karbaldehid. Dakle, C je cikloheksankarbaldehid, a D je benzenkarbaldehid (poznatiji kao benzaldehid).

Prijave

U prirodi postoje aldehidi koji mogu pružiti ugodne okuse, takav je slučaj cinomaldehida, odgovornog za karakterističan okus cimeta. Zato se često koriste kao umjetne arome u mnogim proizvodima poput slatkiša ili hrane.

Formaldehid

Formaldehid je industrijski proizveden aldehid. Formaldehid dobiven oksidacijom metanola koristi se u 37% -tnoj otopini plina u vodi, pod imenom formalin. Koristi se za štavljenje koža i za očuvanje i balzamiranje leševa.

Također, formaldehid se koristi kao germicid, fungicid i insekticid za biljke i povrće. Međutim, njegova je najveća korisnost doprinos proizvodnji polimernog materijala. Plastika zvana bakelit sintetizira se reakcijom između formaldehida i fenola.

bakelit

Bakelit je jako tvrd polimer s trodimenzionalnom strukturom koji se koristi u mnogim priborom za kućanstvo poput ručki za lonce, tave, aparatima za kavu, noževima itd.

Politiji slični bakelitima izrađeni su od formaldehida u kombinaciji sa spojevima urea i melamin. Ti se polimeri koriste ne samo kao plastika, već i kao ljepljivi ljepilo i materijal za oblaganje.

Šperploča

Šperploča je trgovački naziv materijala koji se sastoji od tankih listova drva, a pridruženi su polimerima proizvedenim od formaldehida. Marke Formica i Melmac proizvedene su uz njihovo sudjelovanje. Formica je plastični materijal koji se koristi za oblaganje namještaja.

Melmac plastika koristi se za izradu tanjura, čaša, šalica itd. Formaldehid je sirovina za sintezu spoja metilen-difenil-diizocijanata (MDI), preteča poliuretana.

Poliuretan

Poliuretan se koristi kao izolator u hladnjacima i zamrzivačima, oblogama za namještaj, madrace, obloge, ljepila, potplate itd.

butilardehidom

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

Također se koristi za proizvodnju gumenih akceleratora. On intervenira kao intermedijar u proizvodnji otapala.

Acetaldehid

Acetaldehid se koristio u proizvodnji octene kiseline. Ali ova se funkcija acetaldehida smanjila na važnosti, jer je istisnut postupkom karbonilacije metanola.

Sinteza

Ostali aldehidi su prekursori oksoalkohola, koji se koriste u proizvodnji deterdženata. Takozvani oksoalkoholi pripravljeni su dodavanjem ugljičnog monoksida i vodika olefinu da bi se dobio aldehid. I na kraju se hidrogenira aldehid da bi se dobio alkohol.

Neki aldehidi koriste se u proizvodnji parfema, kao što je slučaj s Chanelom br. 5. Mnogi aldehidi prirodnog podrijetla imaju ugodne mirise, na primjer: heptanal ima miris zelene trave; oktanalni miris naranče; nenanalni miris ruža i citralni miris vapna.

Primjeri aldehida

glutaraldehidom

Izvor: Autor Jynto, iz Wikimedia Commons

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

Tržiran pod imenom Cidex ili Glutaral, koristi se kao dezinficijens za sterilizaciju kirurških instrumenata. Koristi se u liječenju bradavica na nogama, primjenjuje se kao tekućina. Također se koristi kao sredstvo za učvršćivanje tkiva u laboratorijama za histologiju i patologiju.

benzaldehid

To je najjednostavniji aromatični aldehid koji nastaje benzennim prstenom gdje je povezana formilna skupina.

Nalazi se u bademovom ulju, otuda i njegov karakterističan miris koji mu omogućuje da se koristi kao aroma za hranu. Pored 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 enantiomerima D i L. Gliceraldehid je prvi monosaharid koji je dobiven u fotosintezi tijekom tamne faze (ciklus Calvin).

Gliceraldehid-3-fosfat

Izvor: Jynto i Ben Mills

Gornja slika prikazuje strukturu gliceraldehid-3-fosfata. Crvene sfere pored žute odgovaraju fosfatnoj skupini, dok crne karbonske skeleti. Crvena sfera povezana s bijelom je OH grupa, ali kad je povezana s crnom sferom, a posljednja s bijelom, onda je to CHO skupina.

Gliceraldehid-3-fosfat je uključen u glikolizu, metabolički proces u kojem se glukoza razgrađuje do piruične kiseline uz proizvodnju ATP-a, energetskog rezervoara živih bića. Osim proizvodnje NADH, biološkog reducirajućeg sredstva.

U glikolizi gliceraldehid-3-fosfat i dihidroaceton fosfat potječu od cijepanja D-fruktoze-1-6-bisfosfata

Gliceraldehid-3-fosfat je uključen u metabolički proces poznat kao pentozni ciklus. Pri tome nastaje NADPH, važan biološki reduktor.

11-cis-mrežnica

Izvor: Pixabay.

Β-karoten je prirodni pigment prisutan u raznom povrću, posebno u mrkvi. Doživljava oksidativni raspad u jetri, pretvarajući se tako u retinolni alkohol ili vitamin A. Oksidacija vitamina A i naknadna izomerizacija jedne od njegovih dvostrukih veza, tvore 11-cis-retinalni aldehid.

Piridoksalni fosfat (vitamin B6)

Izvor: Jynto i Ben Mills.

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

Gdje je formilna skupina u vašoj strukturi? Imajte na umu da se to razlikuje od ostalih skupina vezanih za aromatični prsten.

salicilaldchida

Sirovina je za sintezu acetilsalicilne kiseline, analgetskog i antipiretskog lijeka poznatog kao Aspirin.

Reference

1. Robert C. Neuman, Jr. Poglavlje 13, Karbonilni spojevi: Ketoni, aldehidi, karboksilne kiseline., Preuzeto iz: chem.ucr.edu
2. Germán Fernández. (14. rujna 2009.). Nomenklatura aldehida. Preuzeto sa: quimicaorganica.net
3. TW 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 sa: britannica.com
5. Wikipedia. (2018.). Aldehidi. Preuzeto sa:
6. Morrison, RT i Boyd, RN (1990). Peto izdanje organske kemije. Uredništvo Addison-Wesley Iberoamericana.
7. Carey, FA (2006). Šesto izdanje organske kemije. Uredništvo Mc Graw Hill.
8. Mathews, Ch. K., Van Holde, KE i Athern, KG (2002). Biokemija. Treće izdanje. Izdavanje Pearsona Adissona Wesleya.