Aldehydy
Aldehydy (łac. alcohol dehydrogenatus = „alkohol odwodorniony”[1]) – klasa organicznych związków chemicznych posiadających grupę aldehydową, czyli grupę karbonylową (C−O) połączoną z jednym (−CHO) lub dwoma (CH
2O) 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 (R
2CO), 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
Aldehydy otrzymuje się w przemyśle przez katalityczne odwodornienie pierwszorzędowych alkoholi:
.svg)
Reakcję tę można też przeprowadzić stosując odpowiedni utleniacz, np. dichromian[2]:
- 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[2].
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 octowy CH
3CHO 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.
Charakterystyczne reakcje
Najbardziej charakterystycznymi reakcjami dla aldehydów są
- reakcje addycji do grupy karbonylowej
- redukcja do alkoholi pierwszorzędowych:
- CH
3CHO + H
2 → C
2H
5OH
- CH
- utlenianie do kwasów karboksylowych:
- 2CH
3CHO + O
2 → 2CH
3COOH - reakcje tego typu są podstawą wykrywania i oznaczania aldehydów, m.in. za pomocą próby: Tollensa, Fehlinga, Benedicta czy Trommera, np.:
- próba Tollensa (tzw. próba lustra srebrowego):
- 2[Ag(NH
3)
2]+
+ HCHO + 3OH−
→ 2Ag↓ + HCOO−
+ 2H
2O + 4NH
3
- 2[Ag(NH
- próba Trommera:
- CH
3CH
2CHO + 2Cu(OH)
2 + OH−
→ CH
3CH
2COO−
+ Cu
2O↓ + 3H
2O
- CH
- 2CH
- odwracalna addycja wodorosiarczynu[3]:
- addycja amoniaku lub amin, a następnie eliminacja wody, daje iminy:
- Reakcja amin z formaldehydem w obecności kwasu (najczęściej kwasu mrówkowego) wykorzystywana jest do metylowania amin (reakcja Eschweilera-Clarke'a):
- kondensacja aldolowa (na przykładzie aldehydu octowego):
Według terminologii retrosyntetycznej aldehydy reprezentują synton akceptorowy typu a1, przy czym grupą funkcyjną jest grupa OH.
Zastosowanie
Aldehydy stosowane są do syntez organicznych (tworzywa sztuczne, barwniki), w przemyśle spożywczym ikosmetycznym (składniki kompozycji zapachowych i aromatów spożywczych), garbarstwie (aldehydglutarowy). 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, CH
3CHO) - akroleina (CH
2=CHCHO)