Aldehydy,-ketoyny,-kwasy-karboksylowe,-fenole

advertisement
Aldehydy,-ketoyny,-kwasy-karboksylowe,-fenole.doc
(227 KB) Pobierz
Aldehydy
Aldehydy (podobnie ketony) należą do grupy związków zawierających grupę karbonylową
C=O, która w znacznym stopniu wpływa na właściwości chemiczne związków tej
grupy. Zarówno aldehydy jak i ketony są produktami utlenienia alkoholi. Aldehydy
powstają przez utlenienie alkoholi I-rzędowych, ketony to wynik utlenienia alkoholi IIrzędowych. Obecność wodoru tuż obok grupy karbonylowej w aldehydach powoduje, że
utleniają się one dość łatwo dalej do kwasów karboksylowych, zaś pozbawione wodoru
ketony utleniają się znacznie trudniej.
Nazwy aldehydów tworzymy przez dodanie do nazwy głównego łańcucha struktury
końcówki -al lub tworząc nazwę na podobieństwo nazwy odpowiedniego kwasu, zastępując
słowo kwas słowem aldehyd. Niektóre aldehydy maja nazwy zwyczajowe, będące dość
powszechnie w użyciu. W uproszczonych, schematycznych wzorach strukturalnych grupę
aldehydową zapisujemy jako –CHO:
Utlenianie alkoholi I-rzędowych np. przez łagodne ogrzewanie z dichromianem
potasowym K2Cr2O7 w kwasie siarkowym. Ponieważ otrzymany aldehyd łatwo ulega
dalszemu utlenieniu do kwasu karboksylowego, należy go jak najszybciej usunąć ze
środowiska reakcji (np. przez oddestylowanie).
Teoretycznie aldehydy można również otrzymać przez redukcje odpowiedniego kwasu
karboksylowego. W praktyce stosujemy redukcję odpowiednich chlorków kwasowych (tak
alifatycznych jak i aromatycznych):
Aldehydy aromatyczne (pochodne benzenu) otrzymujemy także przez utlenianie
odpowiednich metylowych pochodnych.
Ze względu na polaryzacje wiązania C=O węgiel karbonylowy w aldehydach wykazuje
pewien niedobór elektronów (przyjmuje częściowy ładunek dodatni) zaś atom tlenu
charakteryzuje częściowy ładunek ujemny. Reakcje aldehydów to zatem głównie reakcje
addycji nukleofilowej - reagent zawierający ładunek ujemny (np. pochodne amoniaku)
atakuje dodatnio naładowany węgiel karbonylu. W aldehydach arylowych, ze wzglądu na
tworzenie się struktur rezonansowych, w których ładunek dodatni przenosi się z węgla
aldehydowego na pierścień, reakcje te przebiegają trudniej niż w aldehydach alifatycznych:
Najbardziej charakterystyczne reakcje addycji nukleofilowej to:
— reakcje z kwasem cyjanowodorowym, w wyniku której otrzymujemy cyjanohydrynę,
którą można przeprowadzić poprzez hydrolizę grupy nitrylowej CN w a-hydroksykwas:
— reakcje z bezwodnym alkoholem prowadzące do otrzymania acetali. Aldehyd
zmieszany z bezwodnym alkoholem tworzy nietrwały związek o charakterze zarówno
alkoholu jak i eteru, zwany hemiacetalem. W obecności kwasu hemiacetal reaguje dalej z
alkoholem dając trwały związek zwany acetalem:
Acetale, będąc "podwójnymi" eterami mają właściwości zbliżone do eterów,
i tak jak etery ulegają rozpadowi pod wpływem kwasów (patrz). W
odróżnieniu jednak od prostych eterów reakcja ta zachodzi wyjątkowo
łatwo, już pod wpływem rozcieńczonych kwasów w temperaturze pokojowej
— reakcje addycji nukleofilowej. Związki karbonylowe (aldehydy i ketony) ulegają dość
łatwo reakcji addycji nukleofilowej z pochodnymi amoniaku. Produkty addycji są
nietrwałe, łatwo tracą cząsteczkę wody dając trwałe pochodne. Produkty takiej reakcji
często służą do identyfikacji wyjściowych związków karbonylowych.
Reakcja przebiega według mechanizmu:
Najczęściej stosowane reagenty nukleofilne to hydroksylamina, hydrazyna,
fenylohydrazyna i semikarbazyd:
Reakcje redoksowe, w których jedna cząsteczka związku zachowuje się jak utleniacz a
druga cząsteczka tego samego związku jak reduktor, nazywamy reakcjami
dysproporcjonowania. Aldehydy, będące pośrednim etapem utlenienia węgla alkoholu
mogą zarówno ulegać dalszemu utlenieniu do kwasu jak i redukcji do alkoholu. Reakcja, w
której jedna cząsteczka aldehydu utlenia drugą cząsteczkę aldehydu do kwasu, sama
redukując się do alkoholu, nosi nazwę reakcji Cannizzaro. Reakcje takie przebiegają w
przypadku aldehydów nie zawierających wodoru w pozycji a, pod wpływem silnie
zasadowego środowiska:
Mieszanina dwóch różnych aldehydów także może podlegać reakcji Cannizzaro, dając w
efekcie mieszaninę wszelkich możliwych kwasów i alkoholi. Natomiast reakcja Cannizzaro
w mieszaninach zawierających aldehyd mrówkowy (HCHO) przebiega prawie
jednokierunkowo, dając w efekcie kwasu mrówkowy (HCOOH) i odpowiedni alkohol.
Jeżeli aldehyd (lub keton) zawiera wodór w pozycji a, to nie ulega reakcji Cannizzaro,
natomiast ulega reakcji zwanej kondensacją aldolową. Reakcja ta zachodzi w środowisku
słabo alkalicznym lub słabo kwaśnym i polega na połączeniu dwóch cząsteczek aldehydu w
cząsteczkę aldolu (aldehydoalkohol) czyli b-hydroksyaldehydu.
Reakcja kondensacji aldolowej może zachodzić także "krzyżowo" pomiędzy dwiema
cząsteczkami różnych aldehydów (ketonów). Podobnie jak w reakcji Cannizzaro, w
przypadku reakcji aldolowej w mieszaninie aldehydów otrzymujemy mieszaninę
wszystkich możliwych produktów.
Aldole ulegają bardzo łatwo reakcji dehydratacji (odwodnienia) dając w efekcie
nienasycone aldehydy z wiązaniem podwójnym między atomem a i b.
Kondensację aldolową wykorzystuje się między innymi do syntezy alkoholi. Łącząc
odpowiednie aldehydy (lub ketony) w zaplanowany aldol i uwodorniając ten ostatni,
redukujemy zarówno wiązanie podwójne jak i karbonyl, otrzymując nasycony alkohol. Jest
to bardzo skuteczna metoda otrzymywania alkoholi o bardziej skomplikowanej strukturze.
Aldehydy są zazwyczaj cieczami, słabo rozpuszczalnymi w wodzie. Wyjątkami są dwa
pierwsze aldehydy - mrówkowy, który jest gazem (t.wrz. -21°C) i octowy, będący bardzo
lotną cieczą (t.wrz. 20°C), oba dobrze rozpuszczalne w wodzie. Aldehyd mrówkowy w
postaci 40% wodnego roztworu nosi nazwę formaliny, często stosowanej do konserwacji
preparatów biologicznych. Aldehydy mrówkowy występują także w postaci polimerycznej
(paraformaldehyd - —(C2OCH2O)n— ), zaś zarówno mrówkowy jak i octowy tworzą także
trimery: trioksan w przypadku formaldehydu i paraldehyd w przypadku aldehydu
octowego. Obie te postacie są ciałami stałymi:
Związki karbonylowe zmieszane ze stężonym, wodnym roztworem wodorosiarczynu
sodowego (wodorosiarczanu(IV) - NaHSO3), dają produkt addycji, będący krystalicznym
ciałem stałym, słabo rozpuszczalnym w wodzie. Stosując tę reakcje, możemy oddzielić
związek karbonylowy od innych składników roztworu (poprzez odsączenie krystalicznego
osadu), a następnie w miarę potrzeby odtworzyć związek karbonylowy przez potraktowanie
osadu kwasem lub zasadą.
Do wykrywania aldehydów (patrz cukry) służą przede wszystkim reakcje utleniania szczególnie bardzo charakterystyczna reakcja lustra srebrowego z odczynnikiem Tollensa i
reakcja z odczynnikiem Fehlinga
(CuII —> CuI).
Bardzo czułą reakcją dowodzącą obecności aldehydów jest reakcja z odczynnikiem Schiffa
- kwasem fuksynosiarkowym(IV). W obecności grupy aldehydowej powstaje
charakterystyczne zabarwienie
czerwono – fioletowe
Kwasy karboksylowe
Kwas karboksylowy w postaci
zjonizowanej
Kwas karboksylowy w postaci elektrycznie
obojętnej
Atom wodoru w grupie karboksylowej może się łatwo odszczepiać w formie jonu
wodorkowego, co zgodnie z teorią Arrheniusa nadaje tym związkom charakter kwasowy.
Kwasy karboksylowe tworzą chętnie wiązania wodorowe z grupami nukleofilowymi aminową, hydroksylową i innymi.
Kwasy karboksylowe z krótkimi grupami alifatycznymi są dobrze rozpuszczającymi się w
wodzie cieczami o ostrym, nieprzyjemnym zapachu i toksycznych własnościach. Wraz ze
wzrostem długości grupy alifatycznej wzrasta temperatura topnienia tych kwasów. Kwasy
karboksylowe o długich (powyżej 10 atomów węgla) grupach alitatycznych nazywają się
kwasami tłuszczowym i są ciałami stałymi w temp. pokojowej.
Otrzymywanie
Kwasy karboksylowe otrzymuje się zwykle w reakcjach utleniania odpowiednich alkoholi
lub aldehydów:
etanol → aldehyd octowy → kwas octowy
Charakterystyczne reakcje
Kwasy karboksylowe ulegają takim samym reakcjom jak zwykłe kwasy nieorganiczne.
Tworzą one sole z zasadami nieorganicznymi. Reagują również z alkoholami tworząc estry.
Estry kwasów tłuszczowych z gliceryną nazywane są tłuszczami.
Tworzenie chlorków kwasowych
W wyniku reakcji z trichlorkiem fosforu (PCl3) lub chlorkiem tionylu (SOCl2) przechodzą w
chlorki kwasowe:
kwas octowy + trichlorek fosforu → chlorek octowy + kwas fosforowy
Odwadnianie
Inną charakterystyczną reakcją dla kwasów karboksylowych jest reakcja odwadniania w
wyniku której powstaje bezwodnik kwasowy:
kwas octowy → bezwodnik octowy + woda
Redukcja do alkoholi
Pod wpływem tetrahydroglinianu litu kwasy karboksylowe redukują się do odpowiednich
alkoholi. W pierwszym etapie tej reakcji tworzy się kompleksowa sól kwasu
karboksylowego:
W dalszych etapach następują kolejne przeniesienia anionów wodorkowych od glinu do
atomu węgla grupy karboksylowej, przy czym anion karboksylanowy redukuje się najpierw
do aldehydu, a następnie do alkoholanu:
Otrzymany alkoholan poddaje się następnie hydrolizie w celu wydzielenia wolnego alkoholu:
Fenole
-
1) Fenole – związki, w których grupa hydroksylowa jest bezpośrednio połączona z
pierścieniem aromatycznym – ArOH
2) Nazewnictwo:
nazwy systematyczne dla fenoli tworzy się dodając przedrostek hydroksy do nazwy
węglowodoru, np.
2,4,6-tribromohydroksybenzen
(2,4,6-tribromofenol)
o-chlorohydroksybenzen
(o-chlorofenol)
hydroksybenzen (fenol)
Dla niektórych fenoli zachowano nazwy zwyczajowe:
m-krezol
o-krezol
p-krezol
rezorcyna
pirokatechina
hydrochinon
β-naftol
α-naftol
...
Plik z chomika:
Galhali
Inne pliki z tego folderu:

Aldehydy,-ketoyny,-kwasy-karboksylowe,-fenole.doc (227 KB)
Inne foldery tego chomika:



Zgłoś jeśli naruszono regulamin





Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dział Pomocy
Opinie


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Copyright © 2012 Chomikuj.pl
fizyka
fizyka all
Fizyka lab
 fizykaa
Download
Random flashcards
Create flashcards