karbonylové

1. karbonylové sloučeniny Tadeáš Bilka

2. KARBONYLOVÉ SLOUČENINY neboli OXOSLOUČENINY Charakteristika Deriváty uhlovodíků obsahující karbonylovou skupinu C=O, která je polární vzhledem k větší elektronegativitě kyslíku. Důsledkem je vznik určitého přebytku kladného náboje na uhlíkovém atomu, proto tyto sloučeniny podléhají zvláště reakcím iniciovaným nukleofilními činidly. Úvod δ+ δ- C O

3. KARBONYLOVÉ SLOUČENINY Rozdělení Aldehydy, RCHO, Ketony, R1COR2, Chinony, nenasycené cyklické ketony Úvod

4. ALDEHYDY Pro aldehydickou skupinu (nebo 2 skupiny) v hlavním řetězci: přípona -al (-dial) butandial Názvosloví (IUPAC '93) Je-li aldehydická skupina vázána na cyklický uhlíkatý skelet nebo je-li přítomno více aldehydických skupin: přípona –karbaldehyd, atomy uhlíku v ald. skupině se nezapočítávají do hl. řetězce, uvedou se lokanty Butan-1,2,3-trikarbaldehyd

5. ALDEHYDY • Je-li v molekule jiná nadřazená funkční skupina (např. COOH), přítomnost aldehydické funkční skupiny se vyjadřuje: • předponou oxo-, pokud ald. uhlík patří do hlavního řetězce • předponou formyl-, pokud ho do hlavního řetězce nezapočítáváme Názvosloví (IUPAC '93)

6. KETONY Substituční princip: název uhlovodíku + přípona –on Pokud je v molekule přítomná nadřazená funkční skupina: předpona oxo- Názvy ketonů je také možné tvořit z abecedně seřazených názvů alkylů vázaných na ketonovou funkční skupinu a připojením skupinového názvu keton. Názvosloví (IUPAC '93) ethyl(methyl)keton

7. KETONY Je-li součástí molekuly ketonu fenyl nebo naftyl, název ketonu je složen z kmene acylu (skupina R-CO-) a zakončení–ofenon pro fenyl nebo –onafton pro naftyl. Názvosloví (IUPAC '93) propiofenon 1-acetonafton benz-1,4-chinon

8. Aldehydy, ketony, chinony Karbonylové sloučeniny se zpravidla připravují i vyrábějí podobným způsobem, oxidací alkoholů (viz reakce). Např. (příprava): C2H5OH + 2[O] CH3CHO + H2O, ox. činidlo např. KMnO4 v kyselém prostředí. Vzniklý ethanal se musí z reakční směsi odstraňovat destilací, aby se dále neoxidoval na karboxylovou kyselinu. PŘÍPRAVA A VÝROBA (výroba): Oxidace alkoholů vzduchem v přítomnosti měděného katalyzátoru při teplotě 300°C.

9. ALDEHYDY V přírodě aldehydy • zastoupeny v přírodě • složkami vonných látek: • Př. aldehyd skořicový v kůře skořicovníku, • vanilín ve vanilce,(odvozen od benzaldehydu)

10. KETONY V přírodě ketony Některé hormony ketony (testosteron, progesteron). V lidské krvi a moči ketony - při onemocnění. (cukrovka)

11. Díky své karbonylové skupině mají aldehydy a ketony polární molekulu… • Body tání a varu vyšší než srovnatelné nepolární molekuly • Body tání a varu nižší než příslušné alkoholy (netvoří vodíkové můstky) • Charakteristický zápach • Kromě formaldehydu bezbarvé kapaliny nebo pevné látky • Rozpustné v organických rozpouštědlech a nižší (po C5) jsou mísitelné s vodou VLASTNOSTI A VYUŽITÍ Výroba plastů, pryskyřic, barviv a pesticidů.

12. Oxo-enol (keto-enol) tautomerie acetaldehyd vinylalkohol oxo enol Charakteristické reakce propanon 1-propen-2-ol

13. 3 4 Učební materiál vznikl v rámci projektu INFORMACE – INSPIRACE – INOVACE, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. • Propanon (aceton): • těkavá, hořlavá kapalina s charakteristickým zápachem • dráždí oči a dýchací cesty, působí narkoticky, odmašťuje • pokožku • používá se jako rozpouštědlo barev, laků (ředidlo), • odlakovač, výroba plastů (plexisklo) • zápach acetonu v moči upozorňuje na onemocnění • cukrovkou!

14. 1 Učební materiál vznikl v rámci projektu INFORMACE – INSPIRACE – INOVACE, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. • Methanal (formaldehyd) • štiplavě páchnoucí jedovatý plyn • dobře rozpustný ve vodě • jeho 40% vodný roztok = formalín (4% dezinfekční • látka, konzervační prostředek biologic. preparátů) • surovina na výrobu plastů, • přípravků proti plísním • a výbušniny hexogenu • - toxická, žíravá a karcinogenní látka

15. 6 7 Učební materiál vznikl v rámci projektu INFORMACE – INSPIRACE – INOVACE, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Při práci s acetonem!!! 5 - dobře větraný prostor - v okolí nesmí být otevřený oheň ani žhavá tělesa – zákaz kouření!!!

16. Učební materiál vznikl v rámci projektu INFORMACE – INSPIRACE – INOVACE, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. 8 9 10 Nepatrné množství formaldehydu se tvoří i v těle člověka při rozkladu umělého sladidla aspartamu,obsaženého v tzv. light nápojích či jogurtech.

17. 1. Oxidace a redukce aldehydů NaBH4 CrO3 + H+ oxidace redukce Charakteristické reakce Vznik primárních alkoholů Vznik karboxylových kyselin Redukce ketonů – vznik sekundárních alkoholů Oxidace ketonů – nesnadná, neprobíhá vůbec nebo je destruktivní a dochází ke štěpení molekuly ketonu a vzniku dvou oxidačních produktů (kyselina + aldehyd, kyselina + kyselina…)

18. 2. Nukleofilní adice AN Adice alkoholu za vzniku poloacetalu, reakcí s další molekulou alkoholu vzniká eliminací vody acetal: Charakteristické reakce

19. Vznik poloacetalu je zejména významný u sacharidů a je příčinou vzniku jejich cyklické struktury, která má zásadní biologický význam.

20. Karbonylové sloučeniny 1) Nukleofilní adice a) Adice vody b) Adice amoniaku

21. Karbonylové sloučeniny c) Reakce aldehydů s alkoholy • probíhá v kyselém prostředí - proton se naváže na karbonylový kyslík – tím se zvýší elektrofilní charakter karbonylového uhlíku, který je pak snáze atakován nukleofilem ( což je kyslíkový atom alkoholu) Uvolní se proton, který fungoval jako katalyzátor. Hemiacetal (poloacetal)

22. Aldolová kondenzace – probíhá u aldehydů nebo ketonů, které mají alespoň jeden vodík na  uhlíku; účinkem zásad vzniká z jedné molekuly aldehydu karbaniont(-CH2CHO), který se aduje na karbonylovou skupinu druhé molekuly. Podrobněji: 1. 2. 3.

23. Polymerace aldehydů – opakovaná adice, cyklická (vznik trimeru) nebo lineární. 3. Adičně-eliminační reakce (kondenzace) Charakteristické reakce methylamin bezaldehyd benzylidenmethylamin

24. Formaldehyd (methanal) • Štiplavě páchnoucí plyn, jedovatý, karcinogenní • Rozpustný ve vodě (40% roztok = formalin – desinfekční a konzervační činidlo pro uchování tkání) • Polymer (tetramer) = pevný líh, fenolformaldehydové pryskyřice – bakelit, laky atd. Významné aldehydy • Acetaldehyd (ethanal) • příjemně vonící kapalina, meziprodukt alkoholového kvašení • keto forma ethenolu • Sacharidu jsou obecně aldehydy nebo ketony, glyceraldehyd je základem sacharidů.

25. Aceton (propanon) • významné rozpouštědlo • výroba – oxidace kumenu(destruktivní) nebo propan-2-olu • Vzniká při hladovění a cukrovce dekarboxylací kyseliny acetoctové • Cyklohexanon • součást silic, výroba silonu • Bezaldehyd • kapalina, vůně hořkých mandlí Významné ketony a chinony • p-benzochinon • ubichinon (koenzym Q v dýchacím řetězci) • Chinony obecně • výroba barviv (chromofory, auxochromy- -OH, -SO3H, NH2 – posun barevnosti)

26. Schiffovo činidlo • bezbarvý roztok (červené barvivo fuchsin se odbarví hydrogensiřičitanem, siřičitanem nebo oxidem siřičitým), reakcí s aldehydem se obnoví původní barevnost fuchsinu Důkazy aldehydů • Fehlingovo činidlo • pracuje díky redukčním vlastnostem aldehydů, vyloučení oranžovo-červeného oxidu mědného nebo elementární mědi • Tollensovo činidlo • také založeno na redukčních vlastnostech aldehydů, vyloučení stříbrného zrcátka nebo černého stříbra