Aldéhydes
Les aldéhydes (du néo-latin al coholus dehyd rogenatus, « alcool déshydraté » ou « alcool dont l'hydrogène a été retiré ») sont des composés chimiques avec le groupe fonctionnel -CHO, également connu sous le nom de groupe aldéhyde ou groupe formyle. En contraste avec les cétones, le groupe carbonyle ( > C = O) des aldéhydes a un atome d' hydrogène et un substituant du carbone. L'aldéhyde méthanal le plus simple ( formaldéhyde ), qui a deux substituants hydrogène , est une exception . Les aldéhydes à radical alkyle ( c'est-à-dire dérivés d' alcane ) sont appelés alcanals ; leur série homologue est dérivée de la nomenclature de la série homologue des alcanes. Il existe également de multiples aldéhydes - comme le glyoxal , le dialdéhyde le plus simple.
nomenclature
Selon la nomenclature IUPAC , les aldéhydes portent le nom d' alcane ayant le même nombre d'atomes de carbone avec le suffixe -al ou -carbaldéhyde. En conséquence, l' aldéhyde dérivé du méthane est appelé méthanal , l' éthanal dérivé de l' éthane . Si un autre groupe fonctionnel a une priorité plus élevée, le préfixe « Formyl- » est utilisé. Si, par contre, le composé est une substance naturelle ou un acide carboxylique, le préfixe « Oxo- » est choisi.
Le nom commun est dérivé du nom latin de l' acide carboxylique qui est créé lorsqu'un atome d'oxygène est ajouté . Pour le méthanal (H – CHO) il s'agit de l'acide méthanoïque (latin acidum form icum, H – COOH), donc forme aldéhyde, pour l'éthanal c'est acide éthanoïque (latin acidum aceticum , CH 3 –COOH), donc acétaldéhyde . Les autres noms triviaux sont dérivés en conséquence. Les acides dicarboxyliques dans lesquels un groupe acide carboxylique a été réduit en un groupe aldéhyde sont parfois appelés semialdéhydes .
Série homologue des alcanaux
Nombre (atomes de carbone) |
Nom IUPAC |
Noms communs | Formule moléculaire | Formule structurelle |
Point d'ébullition en °C |
---|---|---|---|---|---|
1 | Méthanal | formaldéhyde | CH 2 O | −19,1 | |
2 | Éthanal | acétaldéhyde | C 2 H 4 O | 20.1 | |
3 | propane | propionaldéhyde propylaldéhyde |
C 3 H 6 O | 48 | |
4e | butanal | n- butyraldéhyde | C 4 H 8 O | 74,8 | |
5 | Pentanal | Valéraldéhyde amylaldéhyde n -pentaldéhyde |
C 5 H 10 O | 103 | |
6e | Hexanale | Capronaldéhyde n- hexaldéhyde |
C 6 H 12 O | 131 | |
7e | Heptanal | Enanthaldehyde heptyle n -Heptaldehyd |
C 7 H 14 O | 152,8 | |
8e | octanal | Caprylaldéhyde n- octylaldéhyde |
C 8 H 16 O | 171 | |
9 | Non-anal | Pélargonaldéhyde n -Nonylaldéhyde |
C 9 H 18 O | 191 | |
dix | Décanal | aldéhyde caprique n- décylaldéhyde |
C 10 H 20 O | 208,5 | |
12e | Dodécanal | laurinaldéhyde dodécyle |
C 12 H 24 O | 238 | |
14e | Tétracanal | Myristyl aldéhyde tétradécyl aldéhyde |
C 14 H 28 O | 260 |
La formule générale des alcanaux est C n H 2 n O ( n = 0, 1, 2, 3, 4, ...).
Il existe également de nombreux autres groupes d'aldéhydes pour lesquels les noms historiques sont principalement utilisés :
- L'acroléine est dérivée du propène , un alcène .
- Le benzaldéhyde est dérivé du benzène , c'est donc un arylaldéhyde.
- Le furfural (furfural, furan-2-carbaldéhyde) est dérivé du furane et est donc un hétéroarylaldéhyde.
Propriétés
Des forces dipôle-dipôle se produisent entre les groupes aldéhyde des alcanaux , car la double liaison C = O est très polaire. Les liaisons hydrogène ne se forment pas car il n'y a pas d'atome d'hydrogène lié à l'oxygène. C'est pourquoi les points d'ébullition des aldéhydes se situent entre ceux des alcools et des alcanes. Les aldéhydes peuvent former des liaisons hydrogène avec l'eau car l'atome d'oxygène a deux paires d'électrons libres et est polarisé négativement. C'est pourquoi les aldéhydes à chaîne courte sont facilement solubles dans l'eau. Dans le cas des aldéhydes à chaîne plus longue, l'effet des radicaux alkyles non polaires prédomine, ce qui rend les composés insolubles dans l'eau. De nombreux aldéhydes ont une odeur caractéristique.
Occurrence
Les aldéhydes sont largement utilisés comme arômes dans des aliments tels que le vin . Ceux-ci proviennent souvent dans les fruits et légumes de substances contenant de l' acide oléique , linoléique ou linolénique lors de la récolte, du hachage ou de la préparation. L'hexanal peut être trouvé par ex. B. dans les pommes, les poires, les pêches et les cerises. Le ( E ) -2- Hexénal se trouve dans les pommes, les pêches, les cerises et les prunes, l'isomère ( Z ) -2-Hexénal se trouve dans les pommes, les poires, les oranges et les fraises. Le ( Z ) -3-Nonadiénal est présent dans les concombres en plus du ( E , E ) -2,4-Nonadiénal, ( E , Z ) -2,6-Nonadiénal et ( Z , Z ) -3,6-Nonadiénal comme saveur odorante.
Au-dessus d'une certaine concentration, cependant, ces composés carbonylés sont souvent considérés comme des arômes rances, de poisson, métalliques ou semblables à du carton et provoquent généralement un goût ancien.
Fabrication
L'oxydation douce des alcools primaires en milieu non aqueux produit des aldéhydes. Ils peuvent être encore oxydés en acides carboxyliques .
- L'éthanol réagit avec l'oxyde de cuivre dans une réaction redox pour former de l' acétaldéhyde , du cuivre et de l' eau .
Le procédé techniquement le plus important pour la production d'aldéhydes est la synthèse oxo , également connue sous le nom d' hydroformylation . Un alcène est mis à réagir avec un mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène en présence d'un catalyseur approprié :
L'hydroformylation d'un alcène produit un mélange de n- aldéhyde (au milieu) et d' i- aldéhyde (à droite). |
utiliser
Le formaldéhyde (méthanal) est produit en grande quantité (21 millions de tonnes dans le monde par an), plus que tout autre aldéhyde. Il est utilisé comme désinfectant, comme conservateur pour les denrées périssables comme les cosmétiques (solution de formol) et comme matière première dans l'industrie chimique. Les plus grandes quantités ont été transformées en aminoplastes et phénoplastes dans l' industrie des plastiques jusqu'en 1990 . En médecine, le méthanal en solution à 4 à 8 % (formol) est utilisé comme fixateur en histotechnologie .
Les aldéhydes et les cétones sont également utilisés pour fabriquer des plastiques , des solvants , des colorants , des tanins , des parfums et des médicaments. A partir de l' acroléine , la DL méthionine, un additif alimentaire , est produite en quantités de plus de 100 000 tonnes par an.
En médecine, le formaldéhyde et le glutaraldéhyde sont utilisés comme désinfectants de surface et d'instruments. Les deux aldéhydes sont efficaces contre de nombreux micro-organismes différents . En particulier, les virus non enveloppés et les bactéries sporulantes (par exemple la fièvre charbonneuse ), qui ne sont accessibles qu'à quelques désinfectants, peuvent être atteints de cette manière. Étant donné que les aldéhydes ont un effet irritant sur la peau et les muqueuses et provoquent parfois des allergies, ces agents doivent être utilisés avec précaution.
En parfumerie les aldéhydes sont utilisés depuis 1921 ( Chanel n° 5 ).
Importance physiologique
Un certain nombre d'aldéhydes sont présents dans le métabolisme des cellules. Un rôle particulier est joué par l' acétaldéhyde (éthanal), qui est produit au cours de la dégradation de l' éthanol et est impliqué dans le développement de ce qu'on appelle la gueule de bois .
preuve
Spectroscopie à l'aldéhyde
Dans les spectres IR des aldéhydes et des cétones, on trouve la bande caractéristique intense de la vibration d'étirement C = O dans la gamme de 1690 à 1750 cm -1 .
Dans 13 spectres C-RMN, le signal de l'atome de carbone du groupe carbonyle des aldéhydes et des cétones se trouve dans une plage de 195 et 210 ppm. Le proton correspondant du groupe aldéhyde peut être trouvé dans les spectres 1 H-RMN sous forme de signal net à environ 10 ppm. Cette propriété rend l'identification par spectroscopie RMN particulièrement aisée, car seuls quelques protons ont une résonance dans cette gamme élevée.
Réactions
Les aldéhydes sont des composés réactifs et peuvent être facilement oxydés en acides carboxyliques .
- La liaison C = O du groupe carbonyle est fortement polaire avec la charge positive partielle (δ +) sur l'atome de carbone, qui peut être attaqué par les nucléophiles .
- Les aldéhydes avec un atome d'hydrogène lié à l'atome de carbone directement à côté du groupe carbonyle peuvent être sous la forme céto ou énol - voir tautomérie céto-énol .
- Dans le cas des aldéhydes, on observe que les atomes d'hydrogène sur l'atome de carbone adjacent au groupe carbonyle sont significativement plus acides que les atomes d'hydrogène sur les atomes de carbone « normaux ». D'une part, cela est dû au fait que le carbone carbonyle est très pauvre en électrons et a un effet -I sur les liaisons voisines ; d'autre part, après déprotonation, la charge négative peut être délocalisée sur l'oxygène du carbonyle. groupe ( -M effet ).
Addition nucléophile
Après que le nucléophile a attaqué, la paire d'électrons va entièrement à l' oxygène , qui est maintenant chargé négativement . Dans le solvant protique , cela est compensé par l'absorption de protons, ce qui crée un groupe OH au lieu du groupe carbonyle.
Ajout d'eau
Eau + aldéhyde aldéhyde hydraté ( géminal diol )
En solution aqueuse, les aldéhydes sont en équilibre avec le gemdiol correspondant , c'est-à-dire un hydrocarbure avec deux groupes hydroxyle sur un atome de carbone. Habituellement, l'équilibre est du côté de l'aldéhyde. Dans le cas du trichloroacétaldéhyde, cependant , l'équilibre est du côté du diol géminé.
Ajout d'alcools
Alcool + aldéhyde hémiacétal
Hémiacétal + alcool acétal + eau
Exemple : anneau de fermeture de sucre de raisin (glucose)
Voir aussi : formation d'acétal
Ajout de nucléophiles azotés
Prim. Amine + aldéhyde ⇒ imine (base de Schiff) + eau
Seconde. Amine + aldéhyde énamine + eau
Oxydation en acide carboxylique (important pour la preuve)
Réaction aldolique
Le CH-acide H atome dans l' α- position peut être séparé par des bases . L' anion énolate résultant s'ajoute au carbone carbonyle d'une autre molécule d'aldéhyde. Le résultat est un aldol , un produit d'addition d'alcool (groupe OH) et d'aldéhyde. De cette manière, des liaisons CC peuvent être réalisées. Si l'aldol formé est ensuite déshydraté, on parle de condensation d'aldol , ce qui conduit à des aldéhydes ,β-insaturés.
Réaction aldolique mixte
Les réactions d'aldol mixte ne peuvent généralement pas être effectuées dans une réaction à un seul pot, car quatre produits possibles peuvent se former et se forment. Une exception est lorsque l'un des deux aldéhydes ne peut pas être énolisé, c'est-à-dire qu'il n'a pas d'atome d'hydrogène CH-acide. Dans ce cas, seul un aldol mixte est possible. Un exemple d'aldéhydes non énolisables sont les aldéhydes aromatiques (voir : Benzaldéhyde ). De cette façon, le cinnamaldéhyde , un parfum important , est obtenu dans une condensation de Knoevenagel .
Accouplement Pinacol
La substitution des aldéhydes par un métal alcalin (par exemple le sodium ) en quelque sorte, forme un radical - anion , le dimérisé rapidement. L'hydrolyse produit un pinacol (nom traditionnel d'un 1,2- diol , c'est-à-dire un diol avec des groupes hydroxyles vicinaux ). A partir d'un α,ω-dialdéhyde, des 1,2-diols cycliques sont obtenus de manière analogue par réaction intramoléculaire .
Preuve individuelle
- ↑ Duden, Dictionnaire universel allemand, 4e édition, Mannheim, 2001.
- ↑ David R. Lide (éd.) : CRC Handbook of Chemistry and Physics . 90e édition. (Version Internet : 2010), CRC Press / Taylor et Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, pp. 3-1 - 3-523.
- ^ Siegfried Hauptmann : Chimie organique. 2e édition revue, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, page 565, ISBN 3-342-00280-8 .
- ↑ a b Wolfgang Legrum: Fragrances, entre odeur et le parfum. Vieweg + Teubner Verlag (2011) pp. 82-85, ISBN 978-3-8348-1245-2 .
- ↑ Werner Köhler, Rainer Ansorg : Microbiologie médicale. Elsevier, Urban & Fischer Verlag, 2001, ISBN 3-437-41640-5 , p.92 .
- ↑ KPC Vollhardt, NE Schore : Chimie organique . Ed. : H. Butenschön. 4e édition. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2005, ISBN 3-527-31380-X , p. 862-863 .