Karbonylowe związki organiczne - aldehydy.

Wzór ogólny aldehydów.

Aldehydy (łac. alcohol dehydrogenatus = alkohol odwodorniony) - to grupa związków organicznych posiadających grupę aldehydową, czyli grupę karbonylową (C=O) połączoną z jednym (-CHO) lub dwoma (CH2O) atomami wodoru. Proste aldehydy, będące pochodnymi alkanów i zawierające w cząsteczce jedną grupę aldehydową to alkanale o wzorze ogólnym C_nH_2n+1CHO.

Pokrewną klasę związków stanowią ketony (R₂CO), nieposiadające atomu wodoru przy grupie karbonylowej. Ketony i aldehydy mają zbliżone właściwości chemiczne, przy czym aldehydy są z reguły bardziej reaktywne. Istnieje też szereg reakcji charakterystycznych jedynie dla aldehydów.

Otrzymywanie aldehydów: 

Aldehydy otrzymuje się w przemyśle przez katalityczne odwodornienie pierwszorzędowych alkoholi:

Reakcję tę można też przeprowadzić stosując odpowiedni utleniacz, np. dichromian:

RCH
2OH + Cr
2O2+
7 → RCHO + Cr3+

Aby zapobiec utlenianiu powstającego aldehydu, należy usuwać produkt ze środowiska reakcji od razu po powstaniu. Do reakcji tej nie można zastosować nadmanganianu potasu, który jako silniejszy utleniacz prowadzi od razu do powstania soli kwasów karboksylowych.

Właściwości: Aldehydy są charakterystycznie pachnącymi i toksycznymi związkami chemicznymi o własnościach grzybo- i bakteriobójczych – im krótszy łańcuch węglowy tym mniej przyjemny zapach i większa toksyczność. Formaldehyd i akroleina (przypalony tłuszcz) ma bardzo nieprzyjemny zapach, ale wanilina(waniliowy) czy cytronelal (cytrynowy) przyjemny. Aldehydy o krótkich łańcuchach węglowych dobrze rozpuszczają się w wodzie (np. aldehyd octowyCH₃CHO bez ograniczeń), w miarę zwiększania się ilości atomów węgla rozpuszczalność szybko spada. Aldehydy są to substancje będące w większości ciałami stałymi {wyjątkami są: formaldehyd, acetaldehyd (aldehyd octowy) i aldehydy nienasycone – są gazami w miarę dobrze rozpuszczalnymi w wodzie}.

Posiadają silne właściwości redukujące, czym różnią się od ketonów.

Pol: Wyjaśnij, dlaczego formaldehyd i akroleina (przypalony tłuszcz) ma bardzo nieprzyjemny zapach, zaś wanilina/cytronelal posiada przyjemny zapach. 

REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE ALDEHYDÓW:

(...)

Zastosowanie

Aldehydy stosowane są do syntez organicznych (tworzywa sztuczne, barwniki), w przemyśle spożywczym i kosmetycznym (składniki kompozycji zapachowych i aromatów spożywczych), garbarstwie (aldehyd glutarowy). Roztwór aldehydu mrówkowego (HCHO) w wodzie (tzw. formaliny) stosowany jest do konserwacji preparatów biologicznych.

Przykładowe aldehydy

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

Odmiany

Krzyżowa reakcja Cannizzaro

Krzyżowa reakcja Cannizzaro to odmiana reakcji Cannizzaro, w której stosuje się mieszaninę dwóch aldehydów. Reakcja taka prowadzi do mieszaniny dwóch alkoholi i dwóch kwasów karboksylowych. Możliwe jednak jest uzyskanie wydajnej redukcji aldehydu do alkoholu, jeśli drugim komponentem krzyżowej reakcji Cannizzaro jest formaldehyd, szczególnie łatwo ulegający utlenieniu do kwasu mrówkowego^[5] Przykładem może być reakcja aldehydu anyżowego z formaldehydem.

Reakcja w ciele stałym

Możliwe jest przeprowadzenie reakcji Cannizzaro bez rozpuszczalnika. Np. w wyniku ucierania 2-chlorobenzaldehydu ze stałym wodorotlenkiem potasu po około 30 minutach powstaje rozpuszczalny w wodzie 2-chlorobenzoesan potasu i alkohol 2-chlorobenzylowy:

Główną zaletą takiego sposobu prowadzenia reakcji jest jej czystość i znacznie zwiększona szybkość. Np. reakcja benzaldehydu do kwasu benzoesowego i alkoholu benzylowego w 60% roztworze KOH trwa 24 h, natomiast bez rozpuszczalnika zakończona jest po 5–10 min.