Aldehidi I Ketoni

Aldehidi i ketoni

 Aldehidi

( strukturna formula RCHO )su jedinjenja kod kojih je ugljenikov atom karbonilne grupe vezan za jedan vodonikov atom i jednu alkil- ili aril- grupu

 Ketoni

( strukturna formula RCOR ) su jedinjenja kod kojih je ugljenikov atom karbonilne grupe vezan za dve alkil- ili arilgrupe

O C Karbonilna grupa

O

O

O

O

R C H Ar C H R C R Ar C Ar aldehid

aldehid

Keton

keton

Nomenklatura 



Aldehidi Prema IUPAC-sistemu imena aldehida se izvode tako sto se na ime alkana koji sadrži isti broj C-atoma doda nastavak –al Uobičajeni nazivi: formaldehid, acetaldehid, a dalji clanovi dobijaju nazive tako što se na koren latinskog imena karboksilne kiseline koju daju oksidacijom doda reč aldehid (propion-aldehid)





Ketoni Prema IUPAC-sistemu imena aldehida se izvode tako sto se na ime alkana koji sadrži isti broj C-atoma doda nastavak –on, a Catom za koji je vezan kiseonik obeležava se brojem Ketoni se još uvek nazivaju uobičajenim imenima, ili se ispred reči keton stavi ime vezanih alikil- ili aril-grupa

Nazivi nekih aldehida O

O

O

H C H

CH3 C H

CH3CH2 C H

Metanal

etanal

Propanal

formaldehid

acetaldehid

propionaldehid

O CH3CH2CH2 C H

O C H

butanal butiraldehid

benzaldehid

Nazivi nekih ketona O

O CH3 C CH3

CH3 C CH2CH3 butanon

Propanon

Metil-etil-keton

aceton

O CH3CH2 C CH2CH3

O C CH2CH3

3-pentanon

1-fenil-1-propanon

Dietil-keton

Etil-fenil-keton

Nalaženje i dobijanje  Karboksilna

grupa je deo strukture mnogih organskih jedinjenja, npr. glukoza i riboza su aldehidi, a fruktoza je keton  Dobijanje se vrši na tri načina:  Oksidacija

ili dehidrogenovanje alkohola  Hidratacija alkina  Termičko razlaganje metalnih soli karboksilnih kiselina

Oksidacija ili dehidrogenovanje alkohola H

Cu/250 C

R C OH

H2 + R C H ALDEHID

H PRIMARNI ALKOHOL

O

R

O Cu/250 C

R C OH H SEKUNDARNI ALKOHOL

H2 + R C R KETON

Hidratacija alkina O HgSO4, H2SO4

H C C H + H 2O

CH3 C H etanal acetaldehid

HgSO4, H2SO4

R C C H + H 2O

O R C CH3 KETON

Fizičke osobine  To

su polarna jedinjenja, i samim tim njihove temperature ključanja su više od nepolarnih alkana sa istim brojem C-atoma  Imaju nižu temperaturu ključanja od alkohola iz kojih postaju oksidacijom jer ne mogu da grade vodoničnu vezu između molekula  Kada se karbonilno jedinjenje pomeša sa vodom, moguća je vodonična veza između vodonikovog atoma iz vode i kiseonika karbonilne grupe pa se, kao i alkoholi, niži aldehidi i ketoni rastvaraju u vodi

Hemijske osobine  Reaktivnost

aldehida i ketona potiče od polarne karbonilne grupe, jer C O veza lako podleže adicionim reakcijama koje su zbog veće polarnosti C O grupe mnogobrojnije i raznovrsnije

 Aldehidi

i ketoni reaguju na isti način, s tom razlikom što su aldehedi reaktivniji – reaktivnost aldehida se manifestuje u brzini reakcije, ili po tome što reaguju pod uslovima pod kojima su ketoni postojani

Reakcije aldehida i ketona 1.

Hidrogenovanje karbonilne grupe

3.

Nukleofilne adicije na karbonilnu grupu

5.

Oksidacija

Hidrogenovanje karbonilne grupe O

OH

CH3CH2 C H Propanal

Ni

+ H2

O CH3 C CH3 + H2

OH

Ni

H 1-propanol

CH3 C CH3

Propanon

H O

CH3CH CH C H + 2H2 2-butenal

CH3CH2 C H

2-propanol Ni

CH3CH2CH2CH2OH 1-butanol

Nukleofilne adicije na karbonilnu grupu 1. 2.

Adicija vode Reakcije sa alkoholima   

   

Adicija alkohola Građenje acetala Građenje ketala

Redukcija hidralnim jonom Reakcije sa amonijakom i njegovim derivatima Aldolna adicija Grinjarova reakcija

Adicija vode OH

O R C H

+ H 2O

R C OH H

O R C H + ROH

OH R C OR H

Reakcije sa alkoholima  Adicija

alkohola O

OH

CH3CH2 C H + CH3OH  Građenje

acetala

OCH3 OCH3

O CH3CH2 C H + 2CH3OH  Građenje

C2H5 C H

ketala

C2H5 C H

+ H2O

OCH3 OCH3

O + 2CH3OH

+ H2O OCH3

Redukcija hidridnim jonom O R C H+ Li+:H-

H

.. - + R C O: .. Li H

O R C H + NADH + H+

H R C OH H

H R C OH + NAD+ H

+ Li+

Reakcije sa amonijakom i njegovim derivatima O CH3 C CH2CH3 + NH3 butanon

Adicioni proizvod

NH CH3 C CH2CH3 + H2O 2-butanimin

Imini su nestabilni, pa se redukcijom mogu pretvoriti u stabilan amin NH CH3 C CH2CH3 + H2 2-butanimin

NH2 CH3CH2CHCH3 2-butanamin

Aldolna adicija U slabo baznoj kiselini aldehidi koji sadrže bar jedan vodonikov atom u -položaju prema karbonilnoj grupi reaguju tako što se jedan molekul aldehida adira na karbonilnu grupu drugog molekula, i time se dobija proizvod koji sadrži i aldehidnu i alkoholnu grupu, pa se naziva aldol:

HO H O

O 2 CH3CH2 C H Propanal

OH-

CH3CH2C C C H H CH3 Aldol (3-hidroksi-2-metil-pentanal)

Mehanzam aldolne adicije Ova adicija predstavlja primer nukleofilne adicije. Uloga hidroksida kao katalizatora se sastoji u tome da oduzimanjem vodonika sa -ugljenikovog atoma stvori nukleofil (karbonjon) kojim se zatim adira na karbonilnu grupu drugog molekula

O

O

OH- + CH3CH2 C H O CH3CH2 C H +

H O C C H CH3

H2O + CH3CH C H HO H O C2H5C C C H H CH3

Grinjarova reakcija Grinjarova reakcija predstavlja adiciju alkil-magnezijumhalogenida na karbonilnu grupu.

RCH2Br + Mg

RCH2MgBr

O R C H + RCH2MgBr OMgBr R C CH2R + H2O H

OMgBr R C CH2R H

OH

Mg(OH)Br + R C CH2R H

Oksidacija S obzirom da imaju jedan vodonikov atom na karbonilnom ugljeniku, aldehidi se lako oksiduju u karboksilne kiseline sa istim brojem C-atoma:

O R C H

O [O]

R C

OH

Nasuprot aldehidima, ketoni su relativno postojani prema oksidaciji; oni se oksiduju samo ako se upotrebe jaka oksidaciona sredstva:

O

R’ C CH2R

O

O

R’ C

OH + R C

OH

Reakcija srebrnog ogleda O R C H

+ 2[Ag(NH3)2]+ O R C O-Na+

+ 2Ag + 3NH3 + H2O

Redukcija Felingovog reagensa O R C H

+ 2Cu2+ + NaOH + H2O O R C O-Na+

+ Cu2O + 4H+

Industrijski važna karbonilna jedinjenja Metanal (formaldehid) HCHO  Na

sobnoj temperaturi je gas karakterističnog mirisa  Rastvara se u vodi; prodaje se kao 37% rastvor pod imenom formalin  Industrijski se dobija oksidacijom metanola vazdušnim kiseonikom uz prosustvo katalizatora  Isparavanjem vodenog rastvora formaldehida dobija se njegov polimer – paraformaldehid u obliku čvrste amforne mase, koja zagrevanjem daje gasoviti metanal  Upotrebljava se kao sredstvo za dezinfekciju, a koristi se za konzervaciju bioloških preparata

Industrijski važna karbonilna jedinjenja Etanal (acetaldehid) CH3CHO  Na

običnoj temperaturi je gas tačke ključanja 20 C  Industrijski se dobija ili katalitičkom hidratacijom etina, ili katalitičkom oksidacijom etanola  Najčešće se upotrebljava za sintezu drugih jedinjenja  U prisustvu tragova kiselina, na običnoj temperaturi, gradi ciklični trimer, paraldehid, tačke ključanja 125 C, a na niskim temperaturama čvrst tetramer, metaldehid tačke ključanja 246 C  Pri zagrevanju oba polimera se depolimerizuju u acetaldehid  Upotrebljava se i kao čvrsto gorivo

Industrijski važna karbonilna jedinjenja Propanon (aceton) CH3COCH3  Dobija

se oksidacijom 2-propanola (izopropilalkohol) ili suvom destilacijom drveta  Bezbojna tečnost karakterističnog mirisa, ključa na 56 C  Upotrebljava se kao rastvarač

Benzaldehid C6H5CHO – miriše na badem Vanilin (3-metoksi-4-hidroksi-benzaldehid)  Mirisni

sastojak vanile  Upotrebljava se kao začin, zbog prijatnog mirisa, a u industriji za maskiranje drugih neprijatnih mirisa  1g sintetičkog vanilina ekvivalentan je 100g prirodne vanile

KRAJ