CHÉMIA PRE 2. ROČ. GYMNÁZIÍ  str. 145 - 153
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 2

-1 - PowerPoint PPT Presentation


  • 94 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

CHÉMIA PRE 2. ROČ. GYMNÁZIÍ str. 145 - 153. -1 -. 4 CHÉMIA ZLÚČENÍN UHLÍKA. - 2 -. R. 4.3.4.4 Aldehydy a ketóny. R. H +. OH. Aldehydy a ketóny patria medzi karbonylové zlúčeniny. Ich charakteristickou skupinou je dvojväzbová karbonylová skupina (oxoskupina). +. R / —O—H.

Download Presentation

-1 -

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


1 4193361

CHÉMIA PRE 2. ROČ. GYMNÁZIÍ str. 145 - 153

-1-

4 CHÉMIAZLÚČENÍN UHLÍKA

-2-

R

4.3.4.4 Aldehydy a ketóny

R

H+

OH

Aldehydy a ketóny patria medzi karbonylové zlúčeniny. Ich charakteristickou skupinou je dvojväzbová

karbonylová skupina (oxoskupina)

+

R/—O—H

+ H2O

R

R

acetál

poloacetál

Aldehydy majú vo svojich molekulách na karbonylovú skupinu naviazanú jednoväzbovú uhľovodíkovú

skupinu a jeden vodík (výnimkou je formaldehyd, ktorý má vo svojich molekulách na karbonylovú

skupinu naviazané dva vodíky),ketóny majú na karbonylovú skupinu naviazané dve jednoväzbové

uhľovodíkové skupiny.

Podobne ako alkoholy reagujú s karbonylovými zlúčeninami aj iné nukleofilné činidlá,

a to napr. amíny alebo niektoré zlúčeniny síry. Tak hydrogensiričitan sodný poskytuje

s aldehydmi hydroxysulfónové kyseliny. *Táto reakcia je základom dôkazu karbony-

lovej skupiny aldehydov Schiffovým činidlom, roztokom červeného farbiva fuchsínu

odfarbeného oxidom siričitým. Pri reakcii sa naviaže oxid na uhlík aldehydickej skupi-

ny, a tým sa uvoľní fuchsín, ktorý potom vyvolá červenofialové sfarbenie.

R/OH, H+

OR/

C

C

R

H

R

R

OR/

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

(R = jednoväzbová uhľovodíková

skupina alebo vodík)

(R = rovnaké alebo rôzne

jednoväzbové uhľovodíkové

skupiny)

R

H

H

R

OR/

aldehydy

ketóny

Substitučné názvy aldehydov sa utvárajú pripojením prípony –al k názvu uhľovodíka alebo –karbaldehyd

v prípade, že uhlíkový atóm skupiny –CHO sa nepočíta do hlavného reťazca (cyklické aldehydy),

pre ketóny sa používa prípona –ón.

Aldehydy a ketóny, ktoré majú vo svojich molekulách na uhlíku okrem karbonylovej

skupiny i vodíky (tzv. vodíky α), zvyčajne dávajú za alkalickej katalýzy aldolovú

kondenzáciu. Výsledkom je vznik aldolu (β-hydroxyketónu). Táto reakcia je založená

na účinku silnej zásady, pričom sa odštiepuje jeden protón z uhlíka α a vzniká

karbanión. Tento dôsledkom voľného elektrónového páru na uhlíku α má významný

nukleofilný charakter a reaguje s uhlíkom karbonylovej skupiny inej molekuly. Tak

vzniká aldolový ión, ktorý s molekulou vody tvorí aldol a regeneruje sa hydroxidový

anión. Aldolovú kondenzáciu acetaldehydu môžeme vyjadriť:

OH

Názvy ketónov sa často tvoria tak, že k názvom jednoväzbových skupín sa pripojí názov ketón,

pre aldehydy sa často používajú triviálne názvy, ktoré sa odvodzujú od latinských názvov príslušných

kyselín. Medzi ketóny patria i chinóny. Zástupcu tejto skupiny, p- benzochinón, sme už uviedli (s. 141).

Karbonylovú skupinu vo svojej molekule má mnoho prírodných látok. Najnižšie aldehydy a ketóny,

s výnimkou formaldehydu, ktorý je plyn, sú kvapaliny rozpustné vo vode, vyššie sú kvapaliny alebo tuhé

látky nerozpustné vo vode. Majú často príjemnú vôňu. Mnohé z nich sú prítomné v rastlinných siliciach.

O

O

Pod kondenzáciou zvyčajne

rozumieme reakciu, pri ktorej

sa spájajú dve častice na jednu,

pričom sa odštiepi jednoduchá

molekula, napr. molekula vody,

halogénvodíka alebo alkoholu.

karbanión

O

CH3

CH3

C

C

+ H2O

Chemické vlastnosti aldehydov a ketónov

−CH2

O

+ OH−

C

H

H

Základné chemické vlastnosti karbonylových zlúčenín určuje prítomnosť karbonylovej skupiny

v molekule. Je to polárna skupina, ktorá má rozdielnu elektronegativitu uhlíka a kyslíka, preto nastáva

posun elektrónov πsmerom ku kyslíkovému atómu. Tým získava kyslík čiastočný záporný náboj a uhlík

čiastočný kladný náboj

−CH2

H

C

acetaldehyd

H

aldolový ión

O

O

δ+

δ+

δ−

δ−

H2O

(H)

(H)

C

C

Prehľad 12

+

-OH−

H

H

Karbonylové zlúčeniny

CH3

CH3CH2

O

O

O

a) Aldehydy

Okrem nukleofilných adícií významnými

reakciami karbonylových zlúčenín je ich

oxidácia a redukcia.

C

C

C

H

H

O

O

H

H

H

metanal etanal propanal benzénkarbaldehyd

(formaldehyd) (acetaldehyd) (propionaldehyd) (benzaldehyd)

cyklohexánkarbaldehyd

aldol

C—CH3

O

Z karbonylových zlúčenín sa oxidujú len aldehydy, kým ketóny sa účinkom bežných

oxidovadiel, napr. oxidu chrómového, nemenia. Redukcii podliehajú ako aldehydy,

tak aj ketóny. Redukciou aldehydov vznikajú primárne alkoholy, ketónov sekundárne

alkoholy.

b) Ketóny

CH3CH2

CH3

CH3

CH3

butanal

bután-1-ol

propanón butanón cyklohexanón acetylbenzén

(acetón, (etylmetylketón) (fenylmetylketón,

dimetylketón) acetofenón)

CH3CH2CH2CH2OH

COOH

Karbonylová skupina je veľmi reaktívna a väčšina reakcií aldehydov a ketónov prebieha na nej.

Najčastejšia je nukleofilná adícia, pri ktorej sa nukleofilná časť činidla viaže na uhlík, elektrofilná

(najčastejšie protón) na kyslík. Ako napríklad vznik acetálov.

Acetály vznikajú reakciou karbonylových zlúčenín s alkoholom pri kyslej katalýze. V prvom stupni

vznikajú poloacetály (adícia), ktoré sa hneď premieňajú na acetály (nukleofilné substitúcie).

Je to vratná reakcia, preto sa acetály môžu hydrolyzovať na karbonylové zlúčeniny a alkoholy.

benzaldehyd kyselina benzoová

O−

OH

O

C

*Dôkad aldehydov Schiffovým roztokom (oxid sa viaže na karbonylový uhlík a uvoľní sa červený fuchsín)

CH3—CH—CH2

CH3—CH—CH2

H

CH3CH2CH2

H

H

(O)

cyklohexnón cyklohexanol


1 4193361

-3-

4 CHÉMIAZLÚČENÍN UHLÍKA

-4-

4.3.4.4 Aldehydy a ketóny (pokračovanie)

▼ Úlohy

Na oxidácii aldehydov na kyseliny sa zakladá ich dôkazFehlingovým činidlom, čo je vodný roztok vínanu draselno-sodného a iónov Cu2+ a OH−.

Za prítomnosti aldehydov vzniká červená zrazenina

Cu2O (redukciou iónov Cu2+ aldehydom).

1. Napíšte vzorce pentanálu, 3-chlórbutanálu, 3-metylcykohexán-

karbaldehydu, etylizobutylketónu a difenylketónu.

2. Môžu sa pri názvoch bután-2-ón alebo pentán-2-ón vynechať

čísla?

3. Čo vzniká oxidáciou propanálu a cyklohexánkarbaldehydu?

4. Cyklohexanol sa môže pripraviť z fenolu. Ako sa nazýva táto

reakcia?

5. Napíšte vzorec acetálu, vzniknutého reakciou formaldehydu

s metanolom.

Fehlingova skúška (červenohnedá zrazenina)

CHI3 + HCOO−

CH3CHO

I2 , OH−

Oxidácia acetaldehydu sa dá uskutočniť aj jódom v alkalickom prostredí. Vzniká pri nej soľ kyseliny

mravčej a jodoform, žltá kryštalická zlúčenina.

H

C

C

O

O

Reakcia sa nazýva jodoformová, používa sa

na rozlíšenie etanolu od metanolu. Kým etanol sa

za daných podmienok reakcie oxiduje na acetaldehyd,

ktorý ďalej dáva jodoform, metanol nereaguje.

Pozitívnu jodoformovú reakciu dávajú aj metyl-

ketóny.

H

acetaldehyd jodoform

anión soli

kyseliny mravčej

Jodoformová reakcia

Pokus

Do skúmavky odmerajte 0,5 cm3 etanolu, pridajte vodný roztok hydroxidu sodného (w = 10 %; 1 cm3 ) a prikvapkávajte

jodid draselný a roztok jódu vo vode. Ten získate intenzívnym pretrepávaním jodidu draselného (2 g) a jódu (1 g)

vo vode (8 cm3 ). Počas pridávania zmes stále pretrepávajte, kým sa nesfarbí na tmavo. Keď sa roztok už neodfarbuje,

zohrejte ho na 60°C a začnite prikvapkávať činidlo. Tmavé sfarbenie roztoku odstránite niekoľkými kvapkami roztoku

hydroxidu sodného. Potom skúmavku dolejte vodou a za 15 minút sa vylúči jodoform.

O

Vznik formaldehydu oxidáciou

metanolu oxidom meďnatým

Vznik acetaldehydu (príprava oxidu meďnatého

a jeho reakcia s etanolom)

CH3–

C

Cu sa

rozžera-

vením

mení

na

čierny

CuO

H

Na záver ešte uvedieme, že z karbonylových zlúčenín sú aldehydy reaktívnejšie ako ketóny, lebo

alkylové skupiny svojím +I-efektom znižujú čiastočný kladný náboj na uhlíku karbonylovej skupiny,

okrem toho sú alkyly objemnejšie ako vodík, a tým viac zabraňujú prístup ku karbonylovému uhlíku.

Formaldehyd (metanal) je bezfarebný, štipľavý a vo vode dobre rozpustný plyn. Vyrába sa oxidáciou

metanolu. Jeho 40 % vodný roztok nazývame formalín a používa sa na dezinfekciu a na konzervovanie

biologických materiálov. Je surovinou na výrobu plastov (aminoplastov, fenoplastov). Pôsobením

amoniaku na formaldehyd vzniká hexametyléntetraamín, ktorý sa používa na výrobu výbušniny

hexogénu, aj ako liečivo. Pod názvom Hexa sa používa ako tzv. pevný lieh do prenosných varičov.

Cu

CuO

reaguje

s etanolom

a mení sa na

červenú Cu

Acetaldehyd (etanal) je prenikavo páchnuca, prchavá kvapalina, ktorá ľahko polymerizuje. Pripravuje

sa oxidáciou etylénu alebo etanolu, prípadne adíciou vody na acetylén. Používa sa na výrobu kyseliny

octovej, mnohých liečiv, voňaviek atď.

Benzaldehyd je kvapalina horkomandľovej vône, nachádza sa napr. v mandliach

alebo kôstkach broskýň. Státím na vzduchu sa rýchlo oxiduje na kyselinu

benzoovú. Používa sa na rozličné účely, napr. na výrobu farbív a liečiv.

CH3

Fenoplast. Rezorcinol

(benzén-1,3-diol )

a formaldehyd kondenzujú

na červenú látku

δ+

δ+

Oxidácia benzaldehydu

CH3

δ−

δ−

Výrobok z bakelitu (telefón)

Pokus

H3C

Na hodinové sklo dajte niekoľko kvapiek benzaldehydu. Asi po polhodine možno na skle

pozorovať biele kryštáliky kyseliny benzoovej.

+ I- efekt

C=O

H

H3C

C=O

Acetón je prchavá a zdraviu škodlivá kvapalina, jeho pary so vzduchom po zapálení vybuchujú. S vodou

sa neobmedzene mieša. Má výborné rozpúšťacie schopnosti, preto sa používa ako laboratórne a priemy-

selné rozpúšťadlo (napr. pre náterové farby). Pri práci s ním sa treba vyvarovať vdychovaniu jeho pár.

Vyrába sa oxidáciou propán-2-olu alebo kuménu.

H

Cyklohexanón je kvapalina. Vyrába sa oxidáciou cyklohexanolu alebo cyklohexánu. Používa sa na výrobu

ε-kaprolaktámu, z ktorého sa vyrába polyamid 6, čiže silon.


  • Login