karbonylové
DESCRIPTION
karbonylové. sloučeniny. Tadeáš Bilka. KARBONYLOVÉ SLOUČENINY neboli OXOSLOUČENINY. Charakteristika. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ÚvodKARBONYLOVÉ SLOUČENINY
neboli OXOSLOUČENINY
Charakteristika
Deriváty uhlovodíků obsahující karbonylovou skupinu C=O, která je polární vzhledem k větší elektronegativitě kyslíku. Důsledkem je vznik určitého přebytku kladného náboje na uhlíkovém atomu, proto tyto sloučeniny podléhají zvláště reakcím iniciovaným nukleofilními činidly.
C Oδ-δ+
ÚvodKARBONYLOVÉ SLOUČENINY
Rozdělení
Aldehydy, RCHO,
Ketony, R1COR2,
Chinony, nenasycené cyklické ketony
O
H
R
O
R1
R2
Názvosloví (IUPAC '93)ALDEHYDY
Pro aldehydickou skupinu (nebo 2 skupiny) v hlavním řetězci:
přípona -al (-dial)
Je-li aldehydická skupina vázána na cyklický uhlíkatý skelet nebo je-li přítomno více aldehydických skupin:
přípona –karbaldehyd, atomy uhlíku v ald. skupině se nezapočítávají do hl. řetězce, uvedou se lokanty
O
O
butandial
CH3
O
O
O
Butan-1,2,3-trikarbaldehyd
Názvosloví (IUPAC '93)ALDEHYDY
Je-li v molekule jiná nadřazená funkční skupina (např. COOH), přítomnost aldehydické funkční skupiny se vyjadřuje:
• předponou oxo-, pokud ald. uhlík patří do hlavního řetězce
• předponou formyl-, pokud ho do hlavního řetězce nezapočítáváme
Názvosloví (IUPAC '93)KETONY
Substituční princip: název uhlovodíku + přípona –on
Pokud je v molekule přítomná nadřazená funkční skupina: předpona oxo-
Názvy ketonů je také možné tvořit z abecedně seřazených názvů alkylů vázaných na ketonovou funkční skupinu a připojením skupinového názvu keton.
ethyl(methyl)keton
CH3
CH3
O
Názvosloví (IUPAC '93)KETONY
Je-li součástí molekuly ketonu fenyl nebo naftyl, název ketonu je složen z kmene acylu (skupina R-CO-) a zakončení –ofenon pro fenyl nebo –onafton pro naftyl.
propiofenon
CH3
OCH3 O
1-acetonaftonO
O
benz-1,4-chinon
PŘÍPRAVA A VÝROBA
Aldehydy, ketony, chinony
Karbonylové sloučeniny se zpravidla připravují i vyrábějí podobným způsobem, oxidací alkoholů (viz reakce).
Např.
(příprava):
C2H5OH + 2[O] CH3CHO + H2O, ox. činidlo např. KMnO4 v kyselém prostředí. Vzniklý ethanal se musí z reakční směsi odstraňovat destilací, aby se dále neoxidoval na karboxylovou kyselinu.
(výroba):
Oxidace alkoholů vzduchem v přítomnosti měděného katalyzátoru při teplotě 300°C.
9
V přírodě aldehydy
- zastoupeny v přírodě - složkami vonných látek:Př. aldehyd skořicový v kůře skořicovníku,
vanilín ve vanilce,(odvozen od benzaldehydu)
ALDEHYDYALDEHYDY
10
V přírodě ketony
Některé hormony ketony (testosteron, progesteron). V lidské krvi a moči ketony - při onemocnění. (cukrovka)
KETONYKETONY
VLASTNOSTI A VYUŽITÍDíky své karbonylové skupině mají aldehydy a ketony polární molekulu…
• Body tání a varu vyšší než srovnatelné nepolární molekuly
• Body tání a varu nižší než příslušné alkoholy (netvoří vodíkové můstky)
• Charakteristický zápach
• Kromě formaldehydu bezbarvé kapaliny nebo pevné látky
• Rozpustné v organických rozpouštědlech a nižší (po C5) jsou mísitelné s vodou
Výroba plastů, pryskyřic, barviv a pesticidů.
Charakteristické reakceOxo-enol (keto-enol) tautomerie CH3 O CH2 OH
CH3 CH3
O
CH3 CH2
OH
oxo enol
acetaldehyd vinylalkohol
propanon 1-propen-2-ol
Propanon (aceton):
- těkavá, hořlavá kapalina s charakteristickým zápachem- dráždí oči a dýchací cesty, působí narkoticky, odmašťuje pokožku- používá se jako rozpouštědlo barev, laků (ředidlo), odlakovač, výroba plastů (plexisklo)- zápach acetonu v moči upozorňuje na onemocnění cukrovkou!
3 4
Učební materiál vznikl v rámci projektu INFORMACE – INSPIRACE – INOVACE, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Methanal (formaldehyd)
- štiplavě páchnoucí jedovatý plyn
- dobře rozpustný ve vodě
- jeho 40% vodný roztok = formalín (4% dezinfekční
látka, konzervační prostředek biologic. preparátů)
- surovina na výrobu plastů,
přípravků proti plísním
a výbušniny hexogenu
- toxická, žíravá a karcinogenní látka
1
Učební materiál vznikl v rámci projektu INFORMACE – INSPIRACE – INOVACE, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
- dobře větraný prostor- v okolí nesmí být otevřený oheň ani žhavá tělesa – zákaz kouření!!!
Při práci s acetonem!!!
6
7
5
Učební materiál vznikl v rámci projektu INFORMACE – INSPIRACE – INOVACE, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Nepatrné množství formaldehydu se tvoří i v těle člověka při rozkladu umělého sladidla aspartamu, obsaženého v tzv. light nápojích či jogurtech.
8
9
10
Učební materiál vznikl v rámci projektu INFORMACE – INSPIRACE – INOVACE, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Charakteristické reakce1. Oxidace a redukce aldehydů
CH3 OCH3
O
OH
CH3 OH
NaBH4 CrO3 + H+
redukce oxidace
Vznik karboxylových kyselin
Vznik primárních alkoholů
Redukce ketonů – vznik sekundárních alkoholů
Oxidace ketonů – nesnadná, neprobíhá vůbec nebo je destruktivní a dochází ke štěpení molekuly ketonu a vzniku dvou oxidačních produktů (kyselina + aldehyd, kyselina + kyselina…)
Charakteristické reakce2. Nukleofilní adice AN
Adice alkoholu za vzniku poloacetalu, reakcí s další molekulou alkoholu vzniká eliminací vody acetal:
CH3
O
H
CH3 OH CH3
OH
O
H CH3
CH3
OH
O
H CH3
CH3 OH CH3
O
O
H
CH3
CH3
+
+
OH2-
Vznik poloacetalu je zejména významný u sacharidů a je příčinou vzniku jejich cyklické struktury, která má zásadní biologický význam.
c) Reakce aldehydů s alkoholy
• probíhá v kyselém prostředí - proton se naváže na karbonylový kyslík – tím se zvýší elektrofilní charakter karbonylového uhlíku, který je pak snáze atakován nukleofilem ( což je kyslíkový atom alkoholu)
Uvolní se proton, který fungoval jako katalyzátor.
Hemiacetal (poloacetal)
Karbonylové sloučeniny
Podrobněji:1.
2.
3.
Aldolová kondenzace – probíhá u aldehydů nebo ketonů, které mají alespoň jeden vodík na uhlíku; účinkem zásad vzniká z jedné molekuly aldehydu karbaniont(-CH2CHO), který se aduje na karbonylovou skupinu druhé molekuly.
Charakteristické reakce
Polymerace aldehydů – opakovaná adice, cyklická (vznik trimeru) nebo lineární.
3. Adičně-eliminační reakce (kondenzace)
OH NHCH3
CH3 NH2
OH2-+
bezaldehyd
methylamin
benzylidenmethylamin
Významné aldehydy
Formaldehyd (methanal)
• Štiplavě páchnoucí plyn, jedovatý, karcinogenní
• Rozpustný ve vodě (40% roztok = formalin – desinfekční a konzervační činidlo pro uchování tkání)
• Polymer (tetramer) = pevný líh, fenolformaldehydové pryskyřice – bakelit, laky atd.
Acetaldehyd (ethanal)
• příjemně vonící kapalina, meziprodukt alkoholového kvašení
• keto forma ethenolu
Sacharidu jsou obecně aldehydy nebo ketony, glyceraldehyd je základem sacharidů.
Významné ketony a chinonyAceton (propanon)
• významné rozpouštědlo
• výroba – oxidace kumenu(destruktivní) nebo propan-2-olu
•Vzniká při hladovění a cukrovce dekarboxylací kyseliny acetoctové
Bezaldehyd
• kapalina, vůně hořkých mandlíp-benzochinon
• ubichinon (koenzym Q v dýchacím řetězci)
Cyklohexanon
• součást silic, výroba silonu
Chinony obecně
• výroba barviv (chromofory, auxochromy- -OH, -SO3H, NH2 – posun barevnosti)
Důkazy aldehydů
Schiffovo činidlo
• bezbarvý roztok (červené barvivo fuchsin se odbarví hydrogensiřičitanem, siřičitanem nebo oxidem siřičitým), reakcí s aldehydem se obnoví původní barevnost fuchsinu
Fehlingovo činidlo
• pracuje díky redukčním vlastnostem aldehydů, vyloučení oranžovo-červeného oxidu mědného nebo elementární mědi
Tollensovo činidlo
• také založeno na redukčních vlastnostech aldehydů, vyloučení stříbrného zrcátka nebo černého stříbra