Aldeidi: struttura, proprietà, nomenclatura, usi ed esempi
Le aldeidi sono composti organici che hanno la formula generale RCHO. R rappresenta una catena alifatica o aromatica; Da carbonio a carbonio; O ossigeno e H all'idrogeno. Sono caratterizzati dall'avere un gruppo carbonilico oltre a chetoni e acidi carbossilici, così che le aldeidi sono anche chiamate composti carbonilici.
Il gruppo carbonile conferisce all'aldeide molte delle sue proprietà. Sono composti che si ossidano facilmente e sono molto reattivi alle aggiunte nucleofile. Il doppio legame del gruppo carbonile (C = O) ha due atomi che hanno differenze nella loro avidità per gli elettroni (elettronegatività).
L'ossigeno attrae gli elettroni più fortemente del carbonio, quindi la nuvola elettronica si muove verso di esso rendendo il doppio legame tra carbonio e ossigeno polare, con un importante momento di dipolo. Questo rende i composti polari aldeidi.
La polarità delle aldeidi influenzerà le loro proprietà fisiche. Il punto di ebollizione e la solubilità delle aldeidi nell'acqua sono maggiori dei composti chimici non polari con pesi molecolari simili, come nel caso degli idrocarburi.
Le aldeidi con meno di cinque atomi di carbonio sono solubili in acqua, poiché i legami idrogeno si formano tra l'ossigeno del gruppo carbonile e la molecola d'acqua. Tuttavia, aumentando il numero di carbonio della catena di idrocarburi si ottiene un aumento della porzione non polare dell'aldeide, rendendolo meno solubile in acqua.
Ma come sono e da dove vengono? Sebbene la sua natura dipenda essenzialmente dal gruppo carbonile, anche il resto della struttura molecolare contribuisce molto al tutto. Quindi, possono essere di qualsiasi dimensione, piccola o grande, o anche una macromolecola può avere regioni in cui predomina il carattere delle aldeidi.
Quindi, come con tutti i composti chimici, ci sono aldeidi "piacevoli" e altre amare. Possono essere trovati in fonti naturali o sintetizzati a grandi scale. Esempi di aldeidi sono la vanillina, molto presente nei gelati (immagine in alto) e acetaldeide, che aggiunge sapore alle bevande alcoliche.
Struttura chimica
Le aldeidi sono costituite da un carbonile (C = O) a cui un atomo di idrogeno è direttamente collegato. Questo lo differenzia da altri composti organici come i chetoni (R 2 C = O) e gli acidi carbossilici (RCOOH).
La struttura molecolare attorno al -CHO, gruppo formile è mostrato nell'immagine in alto. Il gruppo formile è piatto perché il carbonio e l'ossigeno hanno l'ibridazione sp2. Questa planarità la rende suscettibile all'attacco di specie nucleofile e quindi si ossida facilmente.
A cosa si riferisce questa ossidazione? Alla formazione di un legame con qualsiasi altro atomo più elettronegativo del carbonio; e per il caso delle aldeidi è un ossigeno. Pertanto, l'aldeide è ossidata ad un acido carbossilico, -COOH. E se l'aldeide fosse ridotta? Al suo posto si formerebbe un alcol primario, ROH.
Le aldeidi vengono prodotte solo da alcoli primari: quelli in cui il gruppo OH si trova alla fine di una catena. Allo stesso modo, il gruppo formile è sempre alla fine di una catena o sporge da esso o l'anello come un sostituente (se ci sono altri gruppi più importanti, come -COOH).
Proprietà fisiche e chimiche
Essendo composti polari, i loro punti di fusione sono più alti di quelli dei composti non polari. Le molecole di aldeide non sono in grado di legarsi in modo intermolecolare attraverso i legami idrogeno, poiché hanno solo atomi di carbonio attaccati agli atomi di idrogeno.
A causa di quanto sopra, le aldeidi hanno punti di ebollizione più bassi rispetto agli alcoli e agli acidi carbossilici.
Punti di fusione
Formaldeide -92; Acetaldeide -121; Propionaldeide -81; n- Butirraldeide -99; n-Valeraldeide -91; Caproaldeide -; Eptaldeide - 42; Fenilacetaldeide -; Benzaldeide -26.
Punti di ebollizione
Formaldeide -21; Acetaldeide 20; Propionaldeide 49; n-butirraldeide 76; n-Valeraldeide 103; Caproaldeide 131; Heptaldehyde 155; Fenilacetaldeide 194; Benzaldeide 178
Solubilità in acqua espressa in g / 100 g di H 2 O
Formaldeide, molto solubile; Acetaldeide, infinita; Propionaldeide, 16; n-Butirraldeide, 7; n-Valeraldeide, leggermente solubile; caproaldeide, leggermente solubile; Fenilacetaldeide leggermente solubile; Benzaldeide, 0.3.
I punti di ebollizione delle aldeidi tendono ad aumentare direttamente con il peso molecolare. Al contrario c'è una tendenza a diminuire la solubilità delle aldeidi in acqua al crescere del loro peso molecolare. Ciò si riflette nelle costanti fisiche delle suddette aldeidi.
reattività
Reazione di ossidazione
Le aldeidi possono essere ossidate al corrispondente acido carbossilico in presenza di uno qualsiasi di questi composti: Ag (NH 3 ) 2, KMnO 4 o K 2 Cr 2 O 7 .
Riduzione agli alcoli
Possono essere idrogenati con l'aiuto di catalizzatori di nickel, platino o palladio. Quindi, C = O viene trasformato in C-OH.
Riduzione a idrocarburi
In presenza di Zn (Hg), HC1 concentrato o NH 2 NH 2 le aldeidi perdono il gruppo carbonile e diventano idrocarburi.
Addizione nucleofila
Ci sono diversi composti che vengono aggiunti al gruppo carbonile, tra cui: reagenti di Grignard, cianuro, derivati dell'ammoniaca e alcoli.
nomenclatura
Nell'immagine in alto sono illustrate quattro aldeidi. Come si chiamano?
Dato che sono alcoli primari ossidati, il nome dell'alcol è cambiato in -ol di -al. Quindi, metanolo (CH 3 OH) se ossidato a CH 3 CHO è chiamato metanolo (formaldeide); CH 3 CH 2 CHO etanale (acetaldeide); CH 3 CH 2 CH 2 CHO CHICO E CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2
Tutte le aldeidi appena nominate hanno il gruppo -CHO alla fine della catena. Quando è alle due estremità, come in A, alla fine -al viene aggiunto il prefisso di-. Poiché A ha sei atomi di carbonio (contando quelli di entrambi i gruppi formili), è derivato da 1-esanolo e il suo nome è quindi: dial esano.
Quando c'è un sostituente, come un radicale alchilico, un legame doppio o triplo, o un alogeno, i carboni della catena principale sono elencati dando il numero -CHO 1. Quindi, l'aldeide B è chiamata: 3-iodoesanale.
Tuttavia, nelle aldeidi C e D il gruppo -CHO non ha la priorità di identificare detti composti dagli altri. C è un cicloalcano, mentre D un benzene, entrambi con uno dei loro H sostituiti da un gruppo formile.
In essi, poiché la struttura principale è ciclica, il gruppo formile è chiamato carbaldehyde. Quindi, C è cicloesanecarbaldeide, e D è benzenecarbaldeide (meglio nota come benzaldeide).
applicazioni
Ci sono aldeidi della natura capaci di conferire sapori piacevoli, come nel caso della cinnamaldeide, responsabile del sapore caratteristico della cannella. Ecco perché vengono spesso utilizzati come aromi artificiali in molti prodotti come dolci o alimenti.
formaldeide
La formaldeide è l'aldeide prodotta industrialmente in quantità maggiore. La formaldeide ottenuta dall'ossidazione del metanolo è utilizzata in una soluzione al 37% del gas in acqua, sotto il nome di formalina. Questo è usato nella concia delle pelli e nella conservazione e imbalsamazione dei cadaveri.
Allo stesso modo, la formaldeide è utilizzata come germicida, fungicida e insetticida per piante e ortaggi. Tuttavia, la sua più grande utilità è il contributo alla produzione di materiale polimerico. La plastica chiamata bachelite è sintetizzata dalla reazione tra formaldeide e fenolo.
bachelite
La bachelite è un polimero di struttura tridimensionale di grande durezza utilizzato in molti utensili domestici come pentole, padelle, caffettiere, coltelli, ecc.
Polimeri simili alla bachelite sono fatti di formaldeide in combinazione con i composti di urea e melamina. Questi polimeri sono utilizzati non solo come materie plastiche, ma sono anche usati come adesivi e materiale di rivestimento.
compensato
Il compensato è il nome commerciale di un materiale formato da sottili fogli di legno, uniti da polimeri prodotti dalla formaldeide. I marchi Formica e Melmac sono realizzati con la partecipazione di questo. La formica è un materiale plastico utilizzato nella copertura dei mobili.
La plastica Melmac viene utilizzata nella preparazione di piatti, bicchieri, tazze, ecc. La formaldeide è materia prima per la sintesi del composto metilene-difenil-diisocianato (MDI), precursore del poliuretano.
poliuretano
Il poliuretano è utilizzato come isolante in frigoriferi e congelatori, imbottiture per mobili, materassi, rivestimenti, adesivi, suole, ecc.
butirraldeide
La butirraldeide è il principale precursore per la sintesi del 2-etilesanolo, che viene utilizzato come plastificante. Ha un piacevole aroma di mela che ne consente l'utilizzo negli alimenti come aroma.
Viene anche utilizzato per la produzione di acceleratori di gomma. Interviene come reagente intermedio nella produzione di solventi.
acetaldeide
L'acetaldeide è stata utilizzata nella produzione di acido acetico. Ma questa funzione dell'acetaldeide è diminuita di importanza, poiché è stata spostata dal processo di carbonilazione del metanolo.
sintesi
Altre aldeidi sono i precursori degli ossoalcoli, che vengono utilizzati nella produzione di detergenti. I cosiddetti ossoalcooli vengono preparati aggiungendo monossido di carbonio e idrogeno a un'olefina per ottenere un'aldeide. E infine l'aldeide è idrogenata per ottenere l'alcol.
Alcune aldeidi sono utilizzate nella produzione di profumi, come nel caso di Chanel n. 5. Molte aldeidi di origine naturale hanno odori gradevoli, ad esempio: l'eptanale ha un odore di erba verde; l'ottano un odore di arancia; il non anale un odore di rose e il citrale un odore di limone.
Esempi di aldeidi
glutaraldeide
La glutaraldeide ha nella sua struttura due gruppi formili alle due estremità.
Commercializzato con il nome di Cidex o Glutaral, è usato come disinfettante per sterilizzare gli strumenti chirurgici. È usato nel trattamento delle verruche sui piedi, applicandosi come un liquido. Viene anche usato come agente fissativo tissutale nei laboratori di istologia e patologia.
benzaldeide
È la più semplice aldeide aromatica che è formata da un anello benzenico in cui è collegato un gruppo formile.
Si trova nell'olio di mandorle, quindi il suo odore caratteristico che gli consente di essere utilizzato come aromatizzante alimentare. Inoltre, è utilizzato nella sintesi di composti organici legati alla produzione di farmaci e nella produzione di materie plastiche.
gliceraldeide
È un aldotriosio, uno zucchero composto da tre atomi di carbonio. Ha due isomeri chiamati D e L enantiomeri.La gliceraldeide è il primo monosaccaride che si ottiene nella fotosintesi durante la fase oscura (ciclo di Calvin).
Gliceraldeide-3-fosfato
La struttura della gliceraldeide-3-fosfato è illustrata nell'immagine in alto. Le sfere rosse accanto al giallo corrispondono al gruppo fosfato, mentre le sfere nere lo scheletro di carbonio. La sfera rossa collegata al bianco è il gruppo OH, ma quando è collegata alla sfera nera e quest'ultima alla sfera bianca, allora è il gruppo CHO.
La gliceraldeide-3-fosfato coinvolta nella glicolisi, un processo metabolico in cui il glucosio viene degradato in acido piruvico con la produzione di ATP, un serbatoio energetico di esseri viventi. Inoltre, dalla produzione di NADH, un agente riducente biologico.
Nella glicolisi gliceraldeide-3-fosfato e diidroacetone fosfato derivano dalla scissione del D-fruttosio-1-6-bisolfato
La gliceraldeide-3-fosfato interviene nel processo metabolico noto come ciclo del pentoso. In questo, viene generato NADPH, un importante riduttore biologico.
11-cis-retinale
Il car-carotene è un pigmento naturale presente in diverse verdure, specialmente nelle carote. Subisce una rottura ossidativa nel fegato, trasformandosi in alcool retinolo o vitamina A. L'ossidazione della vitamina A e la successiva isomerizzazione di uno dei suoi doppi legami formano l'aldeide 11-cis-retina.
Fosfato piridossale (vitamina B6)
È un gruppo protesico legato a diversi enzimi, che è la forma attiva della vitamina B6 e partecipa al processo di sintesi del neurotrasmettitore inibitorio GABA.
Dov'è il gruppo formile nella sua struttura? Si noti che questo differisce dal resto dei gruppi collegati all'anello aromatico.
salicylaldehyde
È una materia prima per la sintesi dell'acido acetilsalicilico, una droga analgesica e antipiretica nota come Aspirina.
