Δομή αλδεϋδών, ιδιότητες, ονοματολογία, χρήσεις και παραδείγματα

Το αλδεϋδες είναι οργανικές ενώσεις που έχουν τον γενικό τύπο RCHO. Το R παριστά μία αλειφατική ή αρωματική αλυσίδα. C σε άνθρακα. Ή οξυγόνο και Η σε υδρογόνο. Χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη καρβονυλικής ομάδας όπως οι κετόνες και τα καρβοξυλικά οξέα, έτσι ώστε οι αλδεΰδες καλούνται επίσης ενώσεις καρβονυλίου.

Η ομάδα καρβονυλίου δίνει στην αλδεϋδη πολλές από τις ιδιότητές της. Είναι ενώσεις που οξειδώνουν εύκολα και είναι πολύ δραστικές σε πυρηνόφιλες προσθήκες. Ο διπλός δεσμός της ομάδας καρβονυλίου (C = O) έχει δύο άτομα που έχουν διαφορές στην άγνοια τους για τα ηλεκτρόνια (ηλεκτροαρνητικότητα).

Το οξυγόνο προσελκύει ηλεκτρόνια πιο έντονα από τον άνθρακα, οπότε το ηλεκτρονικό σύννεφο κινείται προς την κατεύθυνση του κάνοντας τον διπλό δεσμό ανάμεσα στον άνθρακα και το οξυγόνο πολικό, με σημαντική διπολική ροπή. Αυτό κάνει τις αλδεϋδες πολικές ενώσεις.

Η πολικότητα των αλδεϋδών θα επηρεάσει τις φυσικές τους ιδιότητες. Το σημείο βρασμού και η διαλυτότητα αλδεϋδών στο νερό είναι μεγαλύτερες από τις μη πολικές χημικές ενώσεις με παρόμοια μοριακά βάρη, όπως στην περίπτωση των υδρογονανθράκων.

Αλδεΰδες με λιγότερα από πέντε άτομα άνθρακα είναι διαλυτά στο νερό, καθώς σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ του οξυγόνου της ομάδας καρβονυλίου και του μορίου του νερού. Ωστόσο, η αύξηση του αριθμού άνθρακα της αλυσίδας υδρογονάνθρακα έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του μη πολικού τμήματος της αλδεΰδης, καθιστώντας το λιγότερο διαλυτό στο νερό.

Αλλά, πώς είναι και από πού προέρχονται; Αν και η φύση της εξαρτάται ουσιαστικά από την ομάδα καρβονυλίου, η υπόλοιπη μοριακή δομή συμβάλλει επίσης πολύ στο σύνολο. Έτσι, μπορούν να είναι οποιουδήποτε μεγέθους, μικρού ή μεγάλου μεγέθους, ή ακόμη και ενός μακρομορίου μπορεί να έχει περιοχές στις οποίες υπερισχύει ο χαρακτήρας των αλδεϋδών.

Έτσι, όπως και με όλες τις χημικές ενώσεις, υπάρχουν "ευχάριστες" αλδεΰδες και άλλες πικρές. Μπορούν να βρεθούν σε φυσικές πηγές ή να συντίθενται σε μεγάλες κλίμακες. Παραδείγματα αλδεϋδών είναι η βανιλίνη, πολύ παρούσα στο παγωτό (κορυφή εικόνας) και ακεταλδεΰδη, η οποία προσθέτει γεύση στα αλκοολούχα ποτά.

Ευρετήριο

• 1 Χημική δομή 
• 2 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
  • 2.1 Σημεία τήξης
  • 2.2 Σημεία βρασμού
  • 2.3 Διαλυτότητα στο νερό εκφραζόμενη σε g / 100 g H2O
• 3 Δραστικότητα
  • 3.1 Αντίδραση οξείδωσης
  • 3.2 Μείωση σε αλκοόλες
  • 3.3 Μείωση σε υδρογονάνθρακες
  • 3.4 Νουκλεόφιλη προσθήκη
• 4 Ονοματολογία
• 5 Χρήσεις
  • 5.1 Φορμαλδεΰδη
  • 5.2 Μπακελίτη
  • 5.3 Κόντρα πλακέ
  • 5.4 Πολυουρεθάνη
  • 5.5 βουτυραλδεΰδη
  • 5.6 Ακεταλδεϋδη
  • 5.7 Περίληψη
• 6 Παραδείγματα αλδεϋδών
  • 6.1 Γλουταραλδεϋδη
  • 6.2 Βενζαλδεϋδη
  • 6.3 Γλυκεραλδεϋδη
  • 6.4 Glyceraldehyde-3-phosphate
  • 6.5 11-cis-αμφιβληστροειδές
  • 6.6 Φωσφορική πυριδοξάλη (βιταμίνη Β6)
  • 6.7. Σαλικυλαλδεϋδη
• 7 Αναφορές

Χημική δομή 

Οι αλδεΰδες αποτελούνται από ένα καρβονύλιο (C = O) στο οποίο ένα άτομο υδρογόνου συνδέεται άμεσα. Αυτό το διαφοροποιεί από άλλες οργανικές ενώσεις όπως οι κετόνες (R₂C = O) και καρβοξυλικά οξέα (RCOOH).

Η μοριακή δομή γύρω από την ομάδα -CHO, φορμυλίου παρουσιάζεται στην άνω εικόνα. Η φορμυλομάδα είναι επίπεδη επειδή ο άνθρακας και το οξυγόνο έχουν υβριδισμό sp². Αυτή η επιπεδότητα το καθιστά επιρρεπή στην επίθεση πυρηνόφιλων ειδών και επομένως οξειδώνει εύκολα.

Σε τι αναφέρεται αυτή η οξείδωση; Ο σχηματισμός ενός δεσμού με οποιοδήποτε άλλο περισσότερο ηλεκτραρνητικό από άτομο άνθρακα? και για την περίπτωση των αλδεϋδών είναι ένα οξυγόνο. Έτσι, η αλδεϋδη οξειδώνεται προς ένα καρβοξυλικό οξύ, -COOH. Τι γίνεται αν μειωθεί η αλδεϋδη; Αρχικά σχηματίστηκε ένα πρωτογενές οινόπνευμα, το ROH.

Οι αλδεΰδες παράγονται μόνο από πρωτοταγείς αλκοόλες: εκείνες όπου η ομάδα ΟΗ είναι στο τέλος μιας αλυσίδας. Ομοίως, η φορμυλομάδα πάντα είναι στο τέλος μιας αλυσίδας ή προεξέχει από αυτήν ή από τον δακτύλιο ως υποκαταστάτη (εάν υπάρχουν και άλλες πιο σημαντικές ομάδες, όπως -COOH).

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Όντας πολικές ενώσεις, τα σημεία τήξης τους είναι υψηλότερα από αυτά των μη πολικών ενώσεων. Τα μόρια αλδεΰδης δεν είναι ικανά να δεσμεύονται διαμοριακά μέσω δεσμών υδρογόνου, που έχουν μόνο άτομα άνθρακα συνδεδεμένα με άτομα υδρογόνου.

Λόγω των παραπάνω, οι αλδεΰδες έχουν χαμηλότερα σημεία βρασμού από αλκοόλες και καρβοξυλικά οξέα.

Σημεία τήξης

Φορμαλδεΰδη -92; Ακεταλδεϋδη -121; Προπιοναλδεΰδη -81; η-βουτυραλδεϋδη -99; n-Valeraldehyde-91; Καπροαλδεϋδη -; Επταλδεϋδη - 42; Φαινυλακεταλδεϋδη -; Βενζαλδεϋδη -26.

Σημεία βρασμού

Φορμαλδεΰδη -21; Ακεταλδεΰδη 20; Προπιοναλδεΰδη 49; η-βουτυραλδεΰδη 76; n-Valeraldehyde 103; Caproaldehyde 131; Επταλδεϋδη 155; Φαινυλακεταλδεϋδη 194; Βενζαλδεϋδη 178.

Διαλυτότητα στο νερό εκφραζόμενη σε g / 100 g Η₂Ο

Φορμαλδεΰδη, πολύ διαλυτή. Ακεταλδεΰδη, άπειρη? Προπιοναλδεΰδη, 16; η-βουτυραλδεΰδη, 7; n-Valeraldehyde, ελαφρώς διαλυτή. καπροαλδεϋδη, ελαφρώς διαλυτή. Ελαφρώς διαλυτή φαινυλακεταλδεϋδη. Βενζαλδεϋδη, 0.3.

Τα σημεία βρασμού των αλδεϋδών τείνουν να αυξάνονται άμεσα με το μοριακό βάρος. Αντίθετα, υπάρχει μια τάση να μειώνεται η διαλυτότητα των αλδεϋδών σε νερό καθώς αυξάνει το μοριακό τους βάρος. Αυτό αντικατοπτρίζεται στις φυσικές σταθερές των προαναφερθεισών αλδεϋδών.

Δραστικότητα

Οξειδωτική αντίδραση

Οι αλδεΰδες μπορούν να οξειδωθούν στο αντίστοιχο καρβοξυλικό οξύ παρουσία οποιασδήποτε από αυτές τις ενώσεις: Ag (ΝΗ)₃)₂, KMnO₄ ή Κ₂Cr₂Ο₇.

Μείωση σε αλκοόλες

Μπορούν να υδρογονωθούν με τη βοήθεια καταλυτών νικελίου, πλατίνας ή παλλαδίου. Έτσι, το C = O μετατρέπεται σε C-OH.

Μείωση σε υδρογονάνθρακες

Παρουσία Zn (Hg), συμπυκνωμένου HCl ή σε NH₂NH₂ οι αλδεΰδες χάνουν την ομάδα καρβονυλίου και γίνονται υδρογονάνθρακες.

Νουκλεόφιλη προσθήκη

Υπάρχουν διάφορες ενώσεις που προστίθενται στην ομάδα καρβονυλίου, μεταξύ των οποίων: αντιδραστήρια Grignard, κυανιούχα παράγωγα αμμωνίας και αλκοόλες.

Ονοματολογία

Στην επάνω εικόνα απεικονίζονται τέσσερις αλδεΰδες. Πώς ονομάζονται?

Δεδομένου ότι είναι οξειδωμένες πρωτοταγείς αλκοόλες, το όνομα της αλκοόλης αλλάζει σε -ol κατά -άλ. Έτσι, η μεθανόλη (CH₃ΟΗ) εάν οξειδώνεται σε CH₃Το CHO ονομάζεται μεθτανύλιο (φορμαλδεΰδη). CH₃CH₂CHO αιθανάλη (ακεταλδεϋδη); CH₃CH₂CH₂CHO προπανάλη και CH₃CH₂CH₂CH₂CHO βουτανάλη.

Όλες οι νέες ονομαζόμενες αλδεΰδες έχουν την ομάδα -CHO στο τέλος της αλυσίδας. Όταν είναι και στα δύο άκρα, όπως στο Α, στο τέλος -al προστίθεται το πρόθεμα di-. Επειδή το Α έχει έξι άνθρακες (μετρώντας αυτούς και των δύο φορμυλ ομάδων), προέρχεται από 1-εξανόλη και ως εκ τούτου το όνομα του είναι: εξάνιοdial.

Όταν ένας υποκαταστάτης όπως μία αλκυλ ρίζα, ένα διπλό ή τριπλό δεσμό, ή ένα αλογόνο, οι άνθρακες της αλυσίδας που απαριθμούνται -CHO δίνοντας τον αριθμό 1. Έτσι, η αλδεΰδη Β ονομάζεται 3-yodohexanal.

Εντούτοις, στις αλδεϋδες C και D η ομάδα -ΟΗΟ δεν έχει προτεραιότητα να ταυτοποιήσει τις εν λόγω ενώσεις από άλλες. Το C είναι ένα κυκλοαλκάνιο, ενώ το D είναι ένα βενζόλιο, αμφότερα με ένα από τα Η υποκατεστημένα με μια φορμυλομάδα.

Σε αυτές, καθώς η κύρια δομή είναι κυκλική, η φορμυλομάδα ονομάζεται καρβαλδεΰδη. Έτσι, το C είναι κυκλοεξανοκαρβαλδεΰδη και το D είναι βενζολοκαρβαλδεΰδη (καλύτερα γνωστή ως βενζαλδεΰδη).

Χρησιμοποιεί

Υπάρχουν αλδεϋδες στη φύση ικανές να προσδίδουν ευχάριστες γεύσεις, όπως είναι η περίπτωση της κινναμαλδεΰδης, που είναι υπεύθυνη για τη χαρακτηριστική γεύση της κανέλας. Αυτός είναι ο λόγος που χρησιμοποιούνται συχνά ως τεχνητά αρώματα σε πολλά προϊόντα όπως γλυκά ή φαγητό.

Φορμαλδεΰδη

Η φορμαλδεΰδη είναι η αλδεΰδη που παράγεται βιομηχανικά σε μεγαλύτερη ποσότητα. Η φορμαλδεΰδη που λαμβάνεται με την οξείδωση της μεθανόλης χρησιμοποιείται σε ένα διάλυμα 37% του αερίου σε νερό, υπό την ονομασία φορμαλίνης. Αυτό χρησιμοποιείται στη μαυρίσματος των δερμάτων και στη διατήρηση και τη βαλσαρίωση των πτωμάτων.

Ομοίως, η φορμαλδεΰδη χρησιμοποιείται ως μικροβιοκτόνο, μυκητοκτόνο και εντομοκτόνο για τα φυτά και τα λαχανικά. Ωστόσο, η μέγιστη χρησιμότητα της είναι η συμβολή στην παραγωγή πολυμερούς υλικού. Το πλαστικό που ονομάζεται βακελίτη συντίθεται από την αντίδραση μεταξύ φορμαλδεΰδης και φαινόλης.

Μπακελίτη

Ο βακελίτης είναι ένα πολυμερές τρισδιάστατης δομής μεγάλης σκληρότητας που χρησιμοποιείται σε πολλά οικιακά σκεύη όπως λαβή γλάστρας, τηγάνια, καφετιέρες, μαχαίρια κλπ..

Πολυμερή παρόμοια με τον βακελίτη παρασκευάζονται από φορμαλδεΰδη σε συνδυασμό με τις ενώσεις ουρία και μελαμίνη. Αυτά τα πολυμερή χρησιμοποιούνται όχι μόνο ως πλαστικά, αλλά επίσης χρησιμοποιούνται ως συγκολλητικές κόλλες και υλικό επικάλυψης.

Κόντρα πλακέ

Κόντρα πλακέ είναι η εμπορική ονομασία ενός υλικού που αποτελείται από λεπτά φύλλα ξύλου, ενώνονται με πολυμερή που παράγονται από φορμαλδεΰδη. Τα σήματα Formica και Melmac κατασκευάζονται με τη συμμετοχή αυτού του. Το Formica είναι ένα πλαστικό υλικό που χρησιμοποιείται στην επίχριση επίπλων.

Το πλαστικό Melmac χρησιμοποιείται για την παρασκευή πιάτων, ποτηριών, ποτηριών κλπ. Η φορμαλδεΰδη είναι πρώτη ύλη για τη σύνθεση της ένωσης μεθυλενο-διφαινυλ-διισοκυανικού (MDI), προδρόμου πολυουρεθάνης.

Πολυουρεθάνη

Η πολυουρεθάνη χρησιμοποιείται ως μόνωση σε ψυγεία και καταψύκτες, επένδυση επίπλων, στρώματα, επιχρίσματα, κόλλες, πέλματα κλπ..

Βουτυραλδεΰδη

Η βουτυραλδεΰδη είναι ο κύριος πρόδρομος για τη σύνθεση της 2-αιθυλεξανόλης, η οποία χρησιμοποιείται ως πλαστικοποιητής. Έχει ένα ευχάριστο άρωμα μήλων που επιτρέπει τη χρήση του σε τρόφιμα ως γεύση.

Χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή επιταχυντών από καουτσούκ. Παρεμβαίνει ως ενδιάμεσο αντιδραστήριο στην παρασκευή διαλυτών.

Ακεταλδεΰδη

Η ακεταλδεΰδη χρησιμοποιήθηκε στην παραγωγή οξικού οξέος. Όμως αυτή η λειτουργία της ακεταλδεΰδης έχει μειωθεί σε σημασία, αφού έχει εκτοπιστεί με την διαδικασία της καρβονυλίωσης μεθανόλης.

Σύνθεση

Άλλες αλδεΰδες είναι πρόδρομοι οξοαλκοολών, οι οποίοι χρησιμοποιούνται στην παραγωγή απορρυπαντικών. Οι λεγόμενες οξοαλκοόλες παρασκευάζονται με προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου σε μία ολεφίνη για να ληφθεί μια αλδεΰδη. Και τελικά η αλδεϋδη υδρογονώνεται για να ληφθεί η αλκοόλη.

Ορισμένες αλδεΰδες χρησιμοποιούνται στην παρασκευή αρωμάτων, όπως στην περίπτωση του Chanel Νο 5. Πολλές αλδεΰδες φυσικής προέλευσης έχουν ευχάριστες οσμές, για παράδειγμα: το heptanal έχει οσμή πράσινου γρασιδιού. το οκτάνιο μια πορτοκαλιά μυρωδιά? το nonanal μια μυρωδιά των τριαντάφυλλων και το citral μια μυρωδιά του ασβέστη.

Παραδείγματα αλδεϋδών

Γλουταραλδεϋδη

Η γλουταραλδεϋδη έχει στη δομή της δύο φορμυλικές ομάδες και στα δύο άκρα.

Διατίθεται στο εμπόριο υπό την επωνυμία Cidex ή Glutaral, χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό για την αποστείρωση των χειρουργικών εργαλείων. Χρησιμοποιείται για τη θεραπεία των κονδυλωμάτων στα πόδια, εφαρμόζοντας τον εαυτό του ως υγρό. Χρησιμοποιείται επίσης ως σταθεροποιητικό ιστών στα εργαστήρια ιστολογίας και παθολογίας.

Βενζαλδεϋδη

Είναι η απλούστερη αρωματική αλδεΰδη η οποία σχηματίζεται από έναν βενζολικό δακτύλιο όπου δεσμεύεται μια φορμυλομάδα.

Βρίσκεται στο αμυγδαλέλαιο, εξ ου και η χαρακτηριστική οσμή του που του επιτρέπει να χρησιμοποιηθεί ως γεύση τροφής. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στη σύνθεση οργανικών ενώσεων που σχετίζονται με την παρασκευή φαρμάκων και στην κατασκευή πλαστικών.

Γλυκεραλδεϋδη

Είναι μια αλδοτριόζη, μια ζάχαρη που αποτελείται από τρία άτομα άνθρακα. Έχει δύο ισομερή ονομάζονται εναντιομερή D και L. Η πρώτη μονοσακχαρίτης είναι γλυκεραλδεΰδη ελήφθη στο φωτοσύνθεση κατά τη διάρκεια της σκοτεινής φάσης (κύκλος Calvin).

3-φωσφορική γλυκεραλδεϋδη

Η δομή της 3-φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης απεικονίζεται στην άνω εικόνα. Οι κόκκινες σφαίρες δίπλα στο κίτρινο αντιστοιχούν στην ομάδα των φωσφορικών, ενώ οι μαύρες σφαίρες του σκελετού άνθρακα. Η κόκκινη σφαίρα που συνδέεται με το λευκό είναι ομάδα ΟΗ, αλλά όταν η μαύρη περιοχή και ο τελευταίος δεσμεύεται σε λευκό, τότε είναι η ομάδα ΟΗΟ.

Γλυκεραλδεΰδης-3-φωσφορικής που εμπλέκονται στη γλυκόλυση, η μεταβολική διαδικασία στην οποία η γλυκόζη είναι υποβαθμισμένη σε πυροσταφυλικό οξύ με την παραγωγή των ΑΤΡ, δεξαμενή ενέργειας των έμβιων όντων. Επιπλέον, από την παραγωγή του NADH, ενός βιολογικού αναγωγικού παράγοντα.

Σε γλυκόλυση γλυκεραλδεΰδης-3-φωσφορικής και φωσφορικό διυδροξυακετόνη η κατάγονται με διάσπαση D-φρουκτόζη-διφωσφορικής 1-6

Η 3-φωσφορική γλυκεραλδεϋδη παρεμβαίνει στη μεταβολική διαδικασία γνωστή ως κύκλος πεντόζης. Σε αυτό, παράγεται NADPH, ένας σημαντικός βιολογικός αναγωγέας.

11-cis-αμφιβληστροειδούς

Το β-καροτένιο είναι μια φυσική χρωστική που υπάρχει σε πολλά λαχανικά, ειδικά στα καρότα. Υφίσταται μία οξειδωτική έκρηξη στο ήπαρ, αποτελώντας έτσι ρετινόλη αλκοόλη ή βιταμίνη Α Η οξείδωση της βιταμίνης Α και επακόλουθη ισομερείωση ενός από τους διπλούς δεσμούς, η μορφή αλδεΰδης 11-cis-αμφιβληστροειδούς.

Φωσφορικό πυριδοξάλη (βιταμίνη Β6)

Είναι μια προσθετική ομάδα συνδεδεμένη με διάφορα ένζυμα, η οποία είναι η δραστική μορφή της βιταμίνης Β6 και συμμετέχει στη σύνθεση του ανασταλτικού νευροδιαβιβαστή GABA.

Πού είναι η φορμυλική ομάδα στη δομή της; Σημειώστε ότι αυτό διαφέρει από τις υπόλοιπες ομάδες που συνδέονται με τον αρωματικό δακτύλιο.

Σαλικυλαλδεϋδη

Είναι μια πρώτη ύλη για τη σύνθεση ακετυλοσαλικυλικού οξέος, ενός αναλγητικού και αντιπυρετικού φαρμάκου γνωστού ως Ασπιρίνη..

Αναφορές

1. Robert C. Neuman, Jr., Κεφάλαιο 13, Ενώσεις καρβονυλίου: Κετόνες, Αλδεΰδες, Καρβοξυλικά Οξέα. [PDF] Από: chem.ucr.edu
2. Germán Fernández. (14 Σεπτεμβρίου 2009). Ονοματολογία αλδεϋδών. Λαμβάνεται από: quimicaorganica.net
3. T.W. Γκράχαμ Σολωμόνες, Craigh B. Fryhle. Οργανική Χημεία. (Δέκατη Έκδοση, σελ. 729-731) Wiley Plus.
4. Jerry March και William H. Brown. (31 Δεκεμβρίου 2015). Αλδεϋδη Λήψη από: britannica.com
5. Wikipedia. (2018). Αλδεϋδες Λαμβάνεται από: https://en.wikipedia.org/wiki/Aldehyde
6. Morrison, R. Τ. And Boyd, R. Ν. (1990). Organic Chemistry Πέμπτη Έκδοση. Συντάκτης: Addison-Wesley Iberoamericana.
7. Carey, F. Α. (2006). Organic Chemistry Έκτη Έκδοση. Mc Graw Hill.
8. Mathews, Ch. Κ., Van Holde, Κ. Ε. And Athern, Κ. G. (2002). Βιοχημεία Τρίτη έκδοση. Pearson Adisson Wesley.