KARBONYLOVÉ SLOUČENINY

Prezentace na téma: "KARBONYLOVÉ SLOUČENINY"— Transkript prezentace:

1 KARBONYLOVÉ SLOUČENINY
Vypracoval: Klára Urbanová Malostranské gymnázium Tento projekt je financován z prostředků Evropského sociálního fondu a rozpočtu hl. města Prahy v rámci Operačního programu Praha Adaptabilita. Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

2 KARBONYLOVÉ SLOUČENINY
KYSLÍKATÉ DERIVÁTY KARBONYLOVÉ SLOUČENINY alkoholy hydroxysloučeniny fenoly ethery aldehydy karbonylové sloučeniny ketony karboxylové sloučeniny

3 KARBONYLOVÉ SLOUČENINY
obsahují karbonylovou skupinu aldehydy ketony

4 uhlík z aldehydové skupiny započítán v koncovce = karbaldehyd
NÁZVOSLOVÍ 1) aldehydy koncovka: -al předpona: oxo- methanal ethanal FORMALDEHYD ACETALDEHYD uhlík z aldehydové skupiny započítán v koncovce = karbaldehyd propanal but-3-en-1-al benzenkarbaldehyd BENZALDEHYD

5 NÁZVOSLOVÍ 2) ketony koncovka: -on předpona: oxo- propanon
ACETON dimethylketon pentan-3-on 2-oxopropanová kyselina diethylketon kyselina pyrohroznová

6 NÁZVOSLOVÍ 2,3-dihydroxypropanal 3-fenylpropanal

7 FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI Methan CH4 Methanal HCHO Methanol CH3OH
nižší aldehydy i ketony jsou kapaliny (výjimkou je plynný formaldehyd) vyšší jsou pevné látky Methan CH4 Methanal HCHO Methanol CH3OH t.t. -182,5 °C t.v. -161,6 °C t.t ,0 °C t.v. -19,3 °C t.t. -97,7 °C t.v. 64,7 °C Ethan C2H6 Ethanal CH3CHO Ethanol C2H5OH t.t. -183,3 °C t.v. -88,7 °C t.t ,0 °C t.v. 20,2 °C t.t ,4 °C t.v. 78,3 °C

8 FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI mají vyšší teploty varu než příslušné nenasycené uhlovodíky, ale nižší než odpovídající alkoholy (netvoří vodíkové můstky) nižší aldehydy i ketony jsou ve vodě rozpustné, rozpustnost klesá s rostoucí molekulovou hmotností [obr.1] Roztok fomaldehydu

9 FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI nižší aldehydy pronikavě zapáchají,
vyšší aldehydy a některé ketony mají příjemnou vůni VANILIN Vanilin:Je hlavní těkavou složkou silice obsažené v plodech (tobolkách), tedy v koření zvaném vanilka a získávaném z různých druhů orchidejí rodu vanilovník (Vanilla) V současné době se však průmyslově připravuje formylací Reimer-Thiemannovou reakcí z guajakolu, obsaženého v dřevném dehtu, chloroformem a hydroxidem draselným

10 PŘÍPRAVA 1. oxidace → uhlovodíků a alkoholů aldehydy
přímá oxidace nebo dehydrogenace alkoholů primárních omezené využití – aldehydy podléhají oxidaci na karboxylové kyseliny

11 PŘÍPRAVA 1. oxidace ketony
přímá oxidace alkoholů sekundárních (vzdušným kyslíkem, přítomnost katalyzátoru – Cu, Ag)

12 PŘÍPRAVA H2O 2. adice ………… na trojnou vazbu enol forma keto forma
Enoly (též známé jako alkenoly) jsou alkeny s hydroxylovou skupinou navázanou na jeden z uhlíkových atomů tvořících dvojnou vazbu. Enoly a karbonylové sloučeniny (například ketony a aldehydy) jsou ve skutečnosti izomery; říká se tomu keto-enolový tautomerismus. Enolová forma je obvykle nestabilní, nevydrží dlouho a přechází na keto formu (keton) zobrazenou na levé straně. To proto, že kyslík má větší elektronegativitu než uhlík a tvoří tedy silnější vícenásobné vazby. Proto je dvojná vazba uhlík–kyslík (karbonyl) více než dvakrát silnější než jednoduchá vazba stejných prvků, kdežto dvojná vazba uhlík–uhlík je slabší než dvě jednoduché vazby uhlíkových atomů. tautomery

13 STRUKTURA δ- polarizace δ+ velmi reaktivní uhlík kyslík
nukleofilní činidlo se váže na uhlík elektrofilní činidlo se váže na kyslík

14 STRUKTURA nemá kyselý charakter δ- δ+ α vodík, kyselý charakter
karbonylová skupina ovlivňuje tzv. α vodíky umožňuje jejich snadnější odštěpení → zvyšuje jejich kyselost

15 REAKCE aldehydy jsou reaktivnější než ketony: stérické důvody
aldehydy jsou více polarizované stabilizace δ- δ- δ+ δ+ menší stabilizace vyšší reaktivita

16 REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody
b) adice alkoholu – vznik poloacetalů a acetalů nukleofil: záporný náboj: OH-, CN- volný e- pár: H2O, R-OH, NH3, R-NH2, 3. oxidace 4. redukce 2. substituce na α uhlíku aldolová kondenzace jodoformová reakce

17 REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu δ- δ+ nukleofil:
- navázáním nukleofilního činidla na uhlík karbonyl. skupiny δ- Nu δ+ nukleofil: záporný náboj: OH-, CN- volný e- pár: H2O, R-OH, NH3, R-NH2,

18 REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody
H2O → H+ + OH- - katalýza bází i kyselinou H H+ OH OH + H2O dioly

19 REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu
b) adice alkoholu – vznik poloacetalů a acetalů Poloacetaly a acetaly vznikají při reakci karbonylové sloučeniny s alkoholem. Poloacetaly a acetaly vznikají při reakci karbonylové sloučeniny s alkoholem. Při této reakci dochází k navázání atomu kyslíku alkoholu (prostřednictvím jeho volných valenčních elektronů) ke karbonylovému atomu uhlíku. Pro vznik acetalu je potřebné kyselé prostředí. Tato reakce je vratná – hydrolýzou acetalu lze získat karbonylovou sloučeninu a alkohol. V nadbytku alkoholu v kyselém prostředí vzniká acetal:

20

21 REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody
b) adice alkoholu – vznik poloacetalů a acetalů nukleofil: záporný náboj: OH-, CN- volný e- pár: H2O, R-OH, NH3, R-NH2, 3. oxidace 4. redukce 2. substituce na α uhlíku aldolová kondenzace jodoformová reakce

22 REAKCE 2. substituce na α uhlíku aldolová kondenzace
Pokud karbonylová sloučenina obsahuje v molekule na atomu uhlíku vedle karbonylové skupiny vodíkové atomy (α-vodíky), podstupují obvykle účinkem silné zásady aldolizaci: vznik vazby C – C mezi α-uhlíkem jedné a karbonylovým uhlíkem druhé molekuly aldehydu

23 REAKCE 2. substituce na α uhlíku aldolová kondenzace
doplňte produkt reakce a pojmenujte reaktanty butanal

24 účinkem silné báze se z molekuly karbonylové sloučeniny odštěpí α vodík a vznikne karbanion, který se sám stává nukleofilním činidlem a aduje se na jinou molekulu karbonylové sloučeniny za vzniku aldolového iontu, který s vodou (H+) poskytuje aldol

25 REAKCE 2. substituce na α uhlíku jodoformová reakce
methylketony se jodem v alkalickém prostředí oxidují na karboxylové kyseliny a na žlutý krystalický jodoform

26 REAKCE 2. substituce na α uhlíku jodoformová reakce CH3CH2OH  CH3CHO
CH3CHO + I2 + NaOH  CHI3+ HCOONa důkaz ethanolu: v alkalickém prostředí a v přítomnosti jodu se ethanol přemění na acetaldehyd a ten s jodem poskytuje žlutý krystalický jodoform (methanol takto nereaguje) HCHO/CH3OH + I2+NaOH nevzniká nic

27 REAKCE 1. nukleofilní adice na karbonylovou skupinu a) adice vody
b) adice alkoholu – vznik poloacetalů a acetalů nukleofil: záporný náboj: OH-, CN- volný e- pár: H2O, R-OH, NH3, R-NH2, 3. oxidace 4. redukce 2. substituce na α uhlíku aldolová kondenzace jodoformová reakce

28 REAKCE 3. oxidace aldehydy snadná oxidace
vznikají karboxylové kyseliny

29 REAKCE 3. oxidace ketony jen pomocí silných oxidačních činidel
rozpad molekuly

30 REAKCE 4. redukce aldehydy vznikají primární alkoholy ketony
vznikají sekundární alkoholy

31 DŮKAZOVÉ REAKCE Fehlingova zkouška Tollensova zkouška
princip: oxidace aldehydu, redukce činidla – barevná změna Fehlingova zkouška modré zbarvení oranžové zbarvení Tollensova zkouška Fehlingova zkouška - dochází k redukci měďnatých kationtů na měďné (oxid měďný), které mají oranžové zbarvení Tollensova zkouška - Tollensovo činidlo obsahuje stříbrné kationty, které se redukují na stříbro, jenž se vylučuje na stěnách zkumavky – tzv. stříbrné zrcátko. Pomocí Fehlingova a Tollensova činidla lze dokázat redukční účinky aldehydů – aldehydy se oxidují na karboxylové kyseliny, přičemž dochází k redukci složek jednotlivých činidel. bezbarvý roztok kovové stříbro na stěnách zkumavky

32 DŮKAZOVÉ REAKCE Schiffova reakce
tato reakce využívá reakce karbonylové skupiny se Schiffovým činidem - roztok červeného barviva fuchsinu je odbarven hydrogensiřičitanem nebo oxidem siřičitým Schiffovo činidlo se s aldehydem barví opět do fialova

33 ZÁSTUPCI

34 VÝSKYT hojně v přírodě složky chuťových látek a vonných silic
řada metabolicky významná

35 vanilovník plocholistý
mařinka vonná KUMARIN tonkové boby VANILIN Kumarin je chemická sloučenina (benzopyron), toxin obsažený v mnoha rostlinách, zejména ve vysoké koncentraci v silovoni obecném (Dipteryx odorata), tomce vonné (Anthoxanthum odoratum), svízeli vonném (Galium odoratum), divizně (Verbascum) a tomkovici vonné (Hierochloë odorata). Má sladkou vůni, snadno rozpoznatelnou jako vůně čerstvě pokosené trávy, používá se v parfémech od roku Má také klinickou hodnotu jako prekurzor pro různé antikoagulanty, zejména warfarin, a používá se jako aktivní médium v některých typech barvivových laserů. Vanilin čili 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyd je bílá krystalická látka se silnou květinovou vůní a sladkou chutí. Chemicky se řadí mezi fenoly, ethery a aldehydy. Je hlavní těkavou složkou silice obsažené v plodech (tobolkách), tedy v koření zvaném vanilka a získávaném z různých druhů orchidejí rodu vanilovník (Vanilla), zejména: vanilovník plocholistý

36 Amygdalin BENZALDEHYD
Amygdalin (nepřesně vitamin B17) je přírodní glykosid vyskytující se např. v mandlích. Jeho jméno pochází z vědeckého rodového jména pro mandloň (Amygdalus). Obsažena je i v dalších rostlinách jako slivoň americká, meruňka obecná, střemcha pozdní. V organismu může uvolňovat vysoce toxický kyanid. BENZALDEHYD

37 3,7-dimethyl-9-(2,6,6-trimethylcyklohexen-1-yl) nona-2,4,6,8-tetraenal
vitamín A – retinal - retinaldehyd Rakytník řešetlákový 3,7-dimethyl-9-(2,6,6-trimethylcyklohexen-1-yl) nona-2,4,6,8-tetraenal

38 Methanal HCHO Je bezbarvý plyn, ostrého zápachu.
formaldehyd HCHO dobře rozpustný ve vodě vyrábí se katalytickou oxidací methanolu při teplotě 3000C používá se jako dezinfekční i fungicidní prostředek, je surovinou pro výrobu plastů a barviv jeho 40% vodný roztok, známý pod názvem formalin, slouží k dezinfekci a jako konzervační prostředek biologického materiálu základní surovina pro výrobu fenolformaldehydových pryskyřic, např. bakelitu Je bezbarvý plyn, ostrého zápachu. Je toxický, žíravý a karcinogenní! V praxi se používá jeho 40% roztok – formalín Je jedním z metabolitů methanolu zodpovědným za jeho toxicitu.

39 Ethanal Ethanal (acetaldehyd), CH3–CHO, je bezbarvá, hořlavá kapalina štiplavého zápachu. Snadno polymerizuje na metaldehyd. Ten lze použít jako tuhý podpalovač (suchý líh) do lihových turistických vařičů.

40 Propanon (aceton), CH3–CO–CH3, je vysoce hořlavá
a dráždivá látka. Je výborným ředidlem barev rozpouštědlem některých lepidel. Produkty reakce acetonu s halogeny mají slzotvorné účinky. bezbarvá, hořlavá, toxická kapalina typické vůně její páry se vzduchem jsou výbušné vyrábí se oxidací propan-2-olu používá se jako rozpouštědlo (např.nátěrových hmot) a při výrobě různých organických sloučenin, plastů a ve farmaceutickém průmyslu

41 Benzaldehyd Benzaldehyd , kapalina hořkomandlové vůně, špatně rozpustná ve vodě. V přírodě se vyskytuje v mandlích, peckách broskví nebo meruněk. Vyrábí se oxidací toluenu vzdušným kyslíkem. Používá se při výrobě léčiv a barviv.