Zamknięcie działu 15
Słowniczek działu
| Termin | Definicja |
|---|---|
| aldehyd | związek z grupą $\text{−CHO}$ na końcu łańcucha; wzór $\text{R−CHO}$ |
| keton | związek z grupą $\text{C=O}$ między dwoma resztami węglowymi; wzór $\text{R−CO−R'}$ |
| grupa karbonylowa | $\text{C=O}$; silny dipol ($\delta^+$ na C, $\delta^-$ na O) |
| próba Tollensa | srebrne lustro z $[\text{Ag(NH}_3)_2]^+$ — identyfikacja aldehydów |
| próba Trommera | ceglasty osad $\text{Cu}_2\text{O}$ z $\text{Cu(OH)}_2$ — identyfikacja aldehydów |
| utlenianie aldehydów | $\text{R−CHO} \to \text{R−COOH}$; ketony nie ulegają w łagodnych warunkach |
| addycja nukleofilowa ($A_N$) | atak nukleofila na elektrofilowy węgiel karbonylowy |
| hemiacetal | produkt addycji 1 cząsteczki alkoholu do karbonylu; $\text{−OH}$ i $\text{−OR}$ |
| acetal | produkt addycji 2 cząsteczek alkoholu; dwa $\text{−OR}$; hydrolizuje kwaśnie |
| redukcja grupy karbonylowej | $\text{C=O} \to \text{CHOH}$; aldehyd → alkohol I°; keton → alkohol II° |
| metanal (formaldehyd) | $\text{HCHO}$; gaz; toksyczny i rakotwórczy; żywice fenolowo-formaldehydowe |
| etanal (acetaldehyd) | $\text{CH}_3\text{CHO}$; ciecz (t.w. ~20°C); metabolit etanolu |
| propanon (aceton) | $\text{CH}_3\text{COCH}_3$; ciecz (t.w. 56°C); doskonały rozpuszczalnik; łatwopalny |
| żywice fenolowo-formaldehydowe | polimery kondensacyjne metanalu z fenolem; pierwsze syntetyczne tworzywa |
| [R] tautomeria keto-enolowa | równowaga keto ⇌ enol przez migrację α-H | | [R] enol | forma z $\text{C(OH)=C}$; zwykle mniejszościowa, reaktywna | | [R] kondensacja aldolowa | tworzenie nowego C−C przez anion enolanowy + karbonyl; aldolprodukt | | [R] reakcja Cannizzara | dysproporcjonowanie aldehydu bez α-H; → alkohol + sól kwasowa | | [R] dysproporcjonowanie | redoks, gdzie ten sam substrat jest utleniaczem i reduktorem |
W pigułce — dział 15
Budowa i nazewnictwo:
- Karbonyl ($\text{C=O}$) na końcu łańcucha + H → aldehyd ($\text{R−CHO}$, końcówka $\text{−al}$).
- Karbonyl w środku → keton ($\text{R−CO−R'}$, końcówka $\text{−on}$).
- Temperatury wrzenia: alkan < aldehyd/keton < alkohol (wiązania H!).
Reaktywność aldehydów:
- Łatwe utlenianie ($\to$ kwas karboksylowy): próba Tollensa (srebro, lustro), próba Trommera ($\text{Cu}_2\text{O}$, ceglasty).
- Ketony — negatywna próba Tollensa i Trommera.
- Addycja nukleofilowa ($A_N$): HCN → cyjanohydryna; $\text{NaHSO}_3$ → sól addycyjna; alkohol → hemiacetal → acetal.
- Redukcja: $\text{H}_2/\text{Ni}$ lub $\text{NaBH}_4$ lub $\text{LiAlH}_4$ → aldehyd daje alkohol I°, keton daje alkohol II°.
Ważne związki:
- Metanal: toksyczny, rakotwórczy, żywice, formalina.
- Etanal: metabolit etanolu.
- Aceton: łatwopalny rozpuszczalnik, w ketozie.
[R] Zaawansowana reaktywność:
- α-H kwasowy (pKa ~20) → anion enolanowy w zasadzie → kondensacja aldolowa → nowe C−C.
- Aldol może się odwodnić → enon.
- Bez α-H (HCHO, benzaldehyd) + stężona zasada → reakcja Cannizzara (dysproporcjonowanie).
- Tautomeria keto-enolowa: keto ⇌ enol (enol mniejszościowy, ale reaktywny).
Sprawdzian działowy
Sprawdzian 15.1. Napisz wzory strukturalne i nazwy IUPAC: (a) aldehydu o 5 węglach; (b) ketonu symetrycznego o 6 węglach; (c) najprostszego ketonu.
Sprawdzian 15.2. Opisz, jak odróżnisz aldehyd od ketonu metodą chemiczną. Wymień dwie próby, opisz odczynniki, warunki i obserwacje.
Sprawdzian 15.3. Narysuj hemiacetal i acetal powstałe z propanalu i etanolu. Jakie warunki konieczne są do hydrolizy acetalu?
Sprawdzian 15.4. Porównaj zagrożenia związane z metanalem, etanalem i propanonem. Dla każdego: stan skupienia, główne zagrożenie, podstawowe środki BHP.
Sprawdzian 15.5. [R] Dla aldehydu $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CHO}$ (propanal) napisz: (a) produkt kondensacji aldolowej (bez odwodnienia) i nazwij go; (b) produkt odwodnienia aldolu; (c) wyjaśnij, dlaczego metanal nie może ulegać tej reakcji.
Sprawdzian 15.6. [R] Napisz równanie reakcji Cannizzara dla metanalu w $\text{NaOH}$(aq). Wyjaśnij pojęcie dysproporcjonowania i wskaż, która cząsteczka jest tu utleniana, a która redukowana.