هيكل الألدهيدات ، الخواص ، التسميات ، الاستخدامات والأمثلة

ال الألدهيدات هي مركبات عضوية لها الصيغة العامة RCHO. يمثل R سلسلة أليفاتية أو عطرية ؛ C إلى الكربون ؛ أو الأكسجين و H إلى الهيدروجين. تتميز بوجود مجموعة كربونات مثل الكيتونات والأحماض الكربوكسيلية ، بحيث تسمى الألدهيدات أيضًا مركبات الكربونات..

تعطي مجموعة الكاربونيل الألدهيد العديد من خصائصه. إنها مركبات تتأكسد بسهولة وتتفاعل بشدة مع الإضافات النووية. تحتوي الرابطة المزدوجة لمجموعة الكاربونيل (C = O) على ذرتين لهما اختلافات في شحنتهما للإلكترونات (الكهربية).

يجذب الأكسجين الإلكترونات بقوة أكبر من الكربون ، لذلك تتحرك السحابة الإلكترونية نحوه مما يجعل الرابطة المزدوجة بين الكربون والقطب الأكسجين ، مع لحظة ثنائي القطب مهمة. وهذا يجعل المركبات الألدهيدات القطبية.

إن قطبية الألدهيدات تؤثر على خواصها الفيزيائية. نقطة الغليان وقابلية الذوبان في الألدهيدات في الماء أكبر من المركبات الكيميائية غير القطبية ذات الأوزان الجزيئية المماثلة ، مثل حالة الهيدروكربونات.

الألدهيدات التي تحتوي على أقل من خمس ذرات كربون قابلة للذوبان في الماء ، لأن روابط الهيدروجين تتشكل بين أكسجين مجموعة الكربونيل وجزيء الماء. ومع ذلك ، فإن زيادة عدد الكربون في سلسلة الهيدروكربونات يؤدي إلى زيادة في الجزء غير القطبي من الألدهيد ، مما يجعله أقل قابلية للذوبان في الماء.

لكن كيف حالهم ومن أين أتوا؟ على الرغم من أن طبيعتها تعتمد بشكل أساسي على مجموعة الكاربونيل ، فإن بقية التركيب الجزيئي تسهم أيضًا في الكل. وبالتالي ، يمكن أن تكون من أي حجم ، صغيرة أو كبيرة ، أو حتى جزيء كبير يمكن أن يحتوي على مناطق تسود فيها طبيعة الألدهيدات.

وهكذا ، كما هو الحال مع جميع المركبات الكيميائية ، هناك الألدهيدات "اللطيفة" والأخرى المريرة. يمكن العثور عليها في المصادر الطبيعية أو توليفها على نطاقات كبيرة. أمثلة على الألدهيدات هي الفانيلين ، الموجود للغاية في الآيس كريم (الصورة العليا) والأسيتالديهيد ، مما يضيف نكهة إلى المشروبات الكحولية.

مؤشر

• 1 التركيب الكيميائي 
• 2 الخصائص الفيزيائية والكيميائية
  • 2.1 نقطة انصهار
  • 2.2 نقاط الغليان
  • 2.3 القابلية للذوبان في الماء معبراً عنها في g / 100 جم من H2O
• 3 التفاعلية
  • 3.1 تفاعل الأكسدة
  • 3.2 التخفيض إلى المشروبات الكحولية
  • 3.3 التخفيض إلى الهيدروكربونات
  • 3.4 إضافة النواة
• 4 التسمية
• 5 الاستخدامات
  • 5.1 الفورمالديهايد
  • 5.2 الباكليت
  • 5.3 الخشب الرقائقي
  • 5.4 البولي يوريثين
  • 5.5 بوتيرالديهايد
  • 5.6 أسيتالديهيد
  • 5.7 الملخص
• 6 أمثلة على الألدهيدات
  • 6.1 غلوتارالدهيد
  • 6.2 بنزالديهايد
  • 6.3 جلسرالديهايد
  • 6.4 Glyceraldehyde-3-الفوسفات
  • 6.5 11-رابطة الدول المستقلة-الشبكية
  • 6.6 فوسفات البيريدوكسال (فيتامين ب 6)
  • 6.7 الساليسالدهيد
• 7 المراجع

التركيب الكيميائي 

تتكون الألدهيدات من كاربونيل (C = O) ترتبط به ذرة الهيدروجين مباشرة. هذا يميزه عن المركبات العضوية الأخرى مثل الكيتونات (R₂C = O) والأحماض الكربوكسيلية (RCOOH).

يظهر التركيب الجزيئي حول - CHO ، مجموعة فورميل في الصورة العليا. مجموعة فورميل مسطحة لأن الكربون والأكسجين لهما تهجين س². هذا الكوكب يجعله عرضة للهجوم من الأنواع النووية ، وبالتالي يتأكسد بسهولة.

ماذا يشير هذا الأكسدة؟ لتشكيل رابطة مع أي ذرة أخرى أكثر الكترونيا من الكربون ؛ أما بالنسبة للألدهيدات فهو أكسجين. وبالتالي ، يتأكسد الألدهيد إلى حمض الكربوكسيل ، - الكوه. ماذا لو تم تقليل الألدهيد؟ وسيتم تشكيل الكحول الأساسي بدلا من ذلك ، ROH.

يتم إنتاج الألدهيدات فقط من الكحوليات الأولية: تلك التي تكون فيها مجموعة OH في نهاية السلسلة. وبالمثل ، فإن مجموعة formyl دائما في نهاية سلسلة أو يبرز منه أو الحلبة كعنصر بديل (إذا كان هناك مجموعات أخرى أكثر أهمية ، مثل -COOH).

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

كونها مركبات قطبية ، فإن نقاط انصهارها أعلى من تلك الموجودة في المركبات غير القطبية. لا تستطيع جزيئات الألدهيد الارتباط الجزيئي من خلال روابط الهيدروجين ، حيث تحتوي على ذرات الكربون فقط المرتبطة بذرات الهيدروجين.

بسبب ما سبق ، فإن الألدهيدات لديها نقاط غليان أقل من الكحوليات وأحماض الكربوكسيل.

ذوبان النقاط

الفورمالديهايد -92 ؛ أسيتالديهايد -121 ؛ بروبيونالديهايد -81 ؛ n- بوتيرالدهيد -99 ؛ ن-فاليرالديهايد -91 ؛ Caproaldehyde - ؛ heptaldehyde - 42؛ فينيل أسيتالديهيد -؛ بنزالديهايد -26.

نقاط الغليان

الفورمالديهايد -21 ؛ أسيتالديهايد 20 ؛ بروبونالديهايد 49 ؛ ن بوتيرالدهيد 76 ؛ ن فاليرديهايد 103 ؛ Caproaldehyde 131؛ Heptaldehyde 155؛ فينيل أسيتالديهيد 194؛ Benzaldehyde 178.

القابلية للذوبان في الماء معبراً عنه في g / 100 جم من H₂O

الفورمالديهايد ، قابل للذوبان للغاية. أسيتالديهيد ، لانهائي ؛ بروبيونالديهايد ، 16 ؛ ن بوتيرالدهيد ، 7 ؛ ن فاليرديهايد ، قابل للذوبان بشكل طفيف ؛ caproaldehyde ، قابل للذوبان قليلا. قليل الذوبان فينيل أسيتالديهيد ؛ Benzaldehyde ، 0.3.

تميل نقاط الغليان للألدهيدات إلى الزيادة مباشرة مع الوزن الجزيئي. على العكس من ذلك ، هناك ميل إلى تقليل قابلية الذوبان للألدهيدات في الماء مع زيادة وزنها الجزيئي. وينعكس هذا في الثوابت الفيزيائية للألدهيدات المذكورة أعلاه.

التفاعلية

تفاعل الأكسدة

يمكن أكسدة الألدهيدات إلى حمض الكربوكسيل المناظر في وجود أي من هذه المركبات: Ag (NH)₃)₂, برمنجنات₄ أو ك₂كر₂O₇.

التخفيض إلى المشروبات الكحولية

يمكن هدرجة هذه المادة بمساعدة محفزات النيكل أو البلاتين أو البلاديوم. وبالتالي ، يتم تحويل C = O إلى C-OH.

التخفيض إلى الهيدروكربونات

في وجود الزنك (الزئبق) ، حمض الهيدروكلوريك المركز أو في NH₂NH₂ الألدهيدات تفقد مجموعة الكاربونيل وتصبح هيدروكربونات.

إضافة النواة

هناك العديد من المركبات التي تمت إضافتها إلى مجموعة الكربونيل ، من بينها: الكواشف Grignard ، السيانيد ، مشتقات الأمونيا والكحول.

تسمية

في الصورة العليا أربعة ألدهيدات موضحة. كيف يتم تسمية?

نظرًا لأنهم عبارة عن كحول أولي مؤكسد ، يتم تغيير اسم الكحول إلى -ol بواسطة -al. وهكذا ، الميثانول (CH₃OH) إذا تم أكسده إلى CH₃CHO يسمى methanal (الفورمالديهايد) ؛ CH₃CH₂CHO ethanal (أسيتالديهيد) ؛ CH₃CH₂CH₂CHO propanal و CH₃CH₂CH₂CH₂تشو بوتانال.

جميع الألدهيدات المسماة حديثًا لها مجموعة CHO في نهاية السلسلة. عندما يكون في كلا الطرفين ، كما في A ، في النهاية ، تتم إضافة البادئة di-. نظرًا لأن A يحتوي على ستة كربونات (تحسب كلاً من مجموعتي formyl) ، فهو مشتق من 1-هكسانول ومن ثم يكون اسمه: hexaneالاتصال الهاتفي.

عندما يكون هناك بديل ، مثل جذري ألكيل ، أو رابطة مزدوجة أو ثلاثية ، أو هالوجين ، يتم سرد كربون السلسلة الرئيسية مع إعطاء رقم CHO 1. وبالتالي ، يسمى الألدهيد B: 3-iodohexanal.

ومع ذلك ، في مجموعة الألدهيدات C و D ، لا تتمتع مجموعة CHO بالأولوية لتحديد المركبات المذكورة من الآخرين. C هو سيكلوكلان ، بينما D a بنزين ، وكلاهما مع H يستبدل بمجموعة formyl.

في نفوسهم ، حيث أن الهيكل الرئيسي هو دوري ، تسمى مجموعة فورميل الكاربالديهايد. وهكذا ، C هو cyclohexanecarbaldehyde ، و D هو benzenecarbaldehyde (المعروف باسم benzaldehyde).

تطبيقات

هناك الألدهيدات في الطبيعة قادرة على منح النكهات اللطيفة ، مثل حالة القرفة ، المسؤولة عن النكهة المميزة للقرفة. لهذا السبب غالباً ما يتم استخدامها كنكهات صناعية في العديد من المنتجات مثل الحلويات أو الطعام.

الفورمالديهايد

والفورمالديهايد هو الألدهيد الذي يتم إنتاجه صناعيًا بكمية أكبر. يستخدم الفورمالديهايد الناتج عن أكسدة الميثانول في محلول 37 ٪ من الغاز في الماء ، تحت اسم الفورمالين. يستخدم هذا في دباغة الجلود وفي حفظ وتحنيط الجثث.

وبالمثل ، يستخدم الفورمالديهايد كمبيد للجراثيم ومبيدات الفطريات ومبيدات الحشرات للنباتات والخضروات. ومع ذلك ، فائدتها الكبرى هي المساهمة في إنتاج المواد البوليمرية. يتم تصنيع البلاستيك الذي يطلق عليه الباكليت بواسطة التفاعل بين الفورمالديهايد والفينول.

الباكليت

Bakelite عبارة عن بوليمر لهيكل ثلاثي الأبعاد ذو صلابة كبيرة يستخدم في العديد من الأواني المنزلية مثل مقابض القدور والمقالي وأدوات صنع القهوة والسكاكين وما إلى ذلك..

مصنوعة البوليمرات المماثلة للباكليت من الفورمالديهايد مع مركبات اليوريا والميلامين. لا تستخدم هذه البوليمرات كدائن فحسب ، بل تستخدم أيضًا كمادة لاصقة ومواد طلاء.

خشب رقائقي

الخشب الرقائقي هو الاسم التجاري للمادة المكونة من صفائح رقيقة من الخشب ، والتي انضم إليها البوليمرات المنتجة من الفورمالديهايد. يتم تصنيع العلامات التجارية فورميكا وميلماك بمشاركة هذه العلامة. فورميكا هي مادة بلاستيكية تستخدم في طلاء الأثاث.

يستخدم Melmac البلاستيك في إعداد الأطباق والنظارات والأكواب ، إلخ. الفورمالديهايد هو المادة الخام لتوليف مركب الميثيلين-ثنائي فينيل-ديزوسيانات (MDI) ، سلائف البولي يوريثان.

البولي يوريثين

يتم استخدام مادة البولي يوريثين كعزل في الثلاجات والمجمدات ، وحشو الأثاث ، والمراتب ، والطلاءات ، والمواد اللاصقة ، والنعال ، إلخ..

butyraldehyde

بوتيرالدهيد هو مقدمة رئيسية لتوليف الإيثيل هكسانول 2 ، والذي يستخدم كملدنات. يحتوي على رائحة تفاح لطيفة تسمح باستخدامه في الأطعمة كنكهة.

كما أنها تستخدم لإنتاج المعجلات المطاطية. يتدخل باعتباره كاشف وسيط في صناعة المذيبات.

الأسيتالديهيد

تم استخدام الأسيتالديهيد في إنتاج حمض الخليك. لكن وظيفة الأسيتالديهايد هذه انخفضت أهميتها ، حيث تم استبدالها بعملية الكربنيل الميثانول..

تركيب

الألدهيدات الأخرى هي سلائف كحول أوكسو ، والتي تستخدم في إنتاج المنظفات. يتم تحضير ما يسمى بالكحوليات الأكسيلية بإضافة أول أكسيد الكربون والهيدروجين إلى الأوليفين للحصول على الألدهيد. وأخيرا يتم مهدرجة الألدهيد للحصول على الكحول.

تستخدم بعض الألدهيدات في صناعة العطور ، كما هو الحال في شانيل رقم 5. العديد من الألدهيدات ذات الأصل الطبيعي لها رائحة لطيفة ، على سبيل المثال: heptanal لها رائحة العشب الأخضر ؛ الأوكتان رائحة برتقالية. و nonanal رائحة الورود والسترال رائحة الجير.

أمثلة على الألدهيدات

غلوتارالدهيد

يحتوي غلوتارالدهيد في بنيته على مجموعتي فورميل في كلا الطرفين.

يتم تسويقه تحت اسم Cidex أو Glutaral ، ويستخدم كمطهر لتعقيم الأدوات الجراحية. يستخدم في علاج الثآليل على القدمين ، ويطبق نفسه كسائل. كما أنه يستخدم كمثبت للأنسجة في مختبرات الأنسجة وعلم الأمراض.

بنزيلديهايد

إنه أبسط الألدهيد العطري الذي يتكون من حلقة بنزين حيث ترتبط مجموعة فورميل.

يوجد في زيت اللوز ، وبالتالي فإن رائحته المميزة تسمح باستخدامه كنكهة غذائية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في تصنيع المركبات العضوية المتعلقة بتصنيع الأدوية وفي صناعة البلاستيك.

غليسيرألدهيد

وهو ألدوتريوز ، سكر مكون من ثلاث ذرات كربون. يحتوي على اثنين من الأيزومرات التي تدعى enantiomers D و L. و glyceraldehyde هو أول أحادي السكاريد الذي يتم الحصول عليه في عملية التمثيل الضوئي خلال المرحلة المظلمة (دورة Calvin).

غليسيرألدهيد-3-فوسفات

ويتضح هيكل glyceraldehyde-3-الفوسفات في الصورة العليا. تتوافق الكرات الحمراء المجاورة للأصفر مع مجموعة الفوسفات ، في حين أن الكريات السوداء تماثل الهيكل العظمي للكربون. الكرة الحمراء المرتبطة بالأبيض هي مجموعة OH ، ولكن عندما تكون مرتبطة بالكرة السوداء والأخيرة بالكرة البيضاء ، عندها تكون المجموعة CHO.

ويشارك غليكيرالديهايد - 3 - الفوسفات في تحلل السكر ، وهي عملية أيضية يتحلل فيها الجلوكوز إلى حمض البيروفيك مع إنتاج ATP ، خزان الطاقة للكائنات الحية. بالإضافة إلى ذلك ، من إنتاج NADH ، وهو عامل الحد البيولوجي.

في انحلال السكر ، ينشأ فوسفات غليسيرالديهايد - 3 وفوسفات ثنائي هيدرو أسيتون من انشقاق الفركتوز -1-6-فوسفات

يتدخل glyceraldehyde-3-phosphate في عملية التمثيل الغذائي المعروفة باسم دورة البنتوز. في هذا ، يتم إنشاء NADPH ، مخفض بيولوجي مهم.

11-رابطة الدول المستقلة الشبكية

car كاروتين هو صبغة طبيعية موجودة في العديد من الخضروات ، وخاصة في الجزر. وهو يعاني من تمزق مؤكسد في الكبد ، حيث يحول نفسه إلى ريتينول كحول أو فيتامين أ. أكسدة فيتامين أ وما يتبعه من إيزومرة لاحقة من روابطه المزدوجة ، تشكل الألدهيد 11-رابطة الدول المستقلة.

فوسفات البيريدوكسال (فيتامين ب 6)

إنها مجموعة اصطناعية مرتبطة بالعديد من الإنزيمات ، وهي الشكل النشط لفيتامين B6 وتشارك في عملية التخليق للناقل العصبي المثبط GABA.

أين هي مجموعة formyl في هيكلها؟ لاحظ أن هذا يختلف عن بقية المجموعات المرتبطة بالحلقة العطرية.

ساليسيلالدهيد

وهو مادة خام لتوليف حمض الصفصاف ، وهو دواء مسكن وخافض للحرارة يعرف باسم الأسبرين..

مراجع

1. روبرت سي نيومان ، الابن الفصل 13 ، مركبات الكربونيل: الكيتونات ، الألدهيدات ، أحماض الكربوكسيل. [PDF]. مأخوذة من: chem.ucr.edu
2. جيرمان فرنانديز. (14 سبتمبر 2009). تسميات الألدهيدات. مأخوذة من: quimicaorganica.net
3. T.W. غراهام سولومونز ، كراي بي فرايل. الكيمياء العضوية. (الإصدار العاشر ، ص 729 - 731) ويلي بلس.
4. جيري مارش وويليام اتش براون. (31 ديسمبر 2015). ألدهيد. مأخوذة من: britannica.com
5. ويكيبيديا. (2018). الألدهيدات. مأخوذة من: https://en.wikipedia.org/wiki/Aldehyde
6. Morrison، R. T. and Boyd، R. N. (1990). الكيمياء العضوية الطبعة الخامسة. افتتاحية Addison-Wesley Iberoamericana.
7. كاري ، ف. أ (2006). الكيمياء العضوية الطبعة السادسة. مولودية جراو هيل.
8. Mathews، Ch. K.، Van Holde، K. E. and Athern، K. G. (2002). الكيمياء الحيوية. الطبعة الثالثة. بيرسون أديسون ويسلي.