.

Aldehydy i Ketony

     Aldehydy i ketony są pochodnymi węglowodorów zawierającymi charakterystyczną grupę funkcyjną
, zwaną grupą karbonylową.
     Gdy jedna z dwóch wartościowości atomu węgla grupy karbonylowej związana jest z grupą organiczną, a druga z atomem wodoru mamy wzór cząsteczki aldehydu, a gdy obie wartościowości węgla związane są z grupami organicznymi mamy wzór cząsteczki ketonu

     Podstawnikiem w grupie karbonylowej może być zarówno grupa alkilowa jak i wrylowa. Z tego względu wyróżniamy aldehydy i ketony alifatyczne i aromatyczne. Aldehydy i ketony wykazują pewne różnice w reaktywności, szczególnie w reakcjach ich utleniania i przyłączenia do grupy karbonylowej. Różnice w reaktywności, szczególnie w reakcjach ich utleniania i przyłączenia do grupy karbonylowej. Różnice te uwarunkowane są liczbą, wielkością orach charakterem podstawników alkilowych lub arylowych.
     Nazwa aldehyd wywodzi się od łac. "alcohol dehydrogenatus" - czyli alkohol odwodorniony; określenie to pochhodzi stąd, że aldehydy można otrzymać przez odrywanie atomów wodoru od alkoholi. Ogólną nazwę keton wyprowadzono od najprostszego przedstawiciela tego szeregu połączeń - acetonu. Z uwagi na fakt, że aldehydy brdzo lątwo utleniają się do kwasów karboksylowych, nazwy potoczne aldehydów wywodzą się od nazw kwasów, które można otrzymać przez ich utlenienie; mówi się zatem o aldehydzie mrówkowym HCHO, octowym CH₃CHO, masłowym C₃H₇CHO, benzoesowym C₆H₅CHO. Nazwy potoczne ketonów tworzy się od nazw podstawników, np. keton dimetylowy, etylowometylowy itp. Według zasad słownictwa systematycznego IUPAC grupy aldehydowe
oznacza się końcówką -al, a grupy ketonowe
końcówką -on. Tworząc nazwę aldehydu (według słownictwa racjonalnego) wybieramy najdłuższy łańcuch w cząsteczce zawierający grupę aldehydową -CHO. Łańcuch ten numerujemy rozpoczynając od grupy aldehydowej, która z natury rzeczy musi znajdować się na końcu łańcucha. Obecność grupy aldehydowej zaznaczamy za pomocą przyrostka -al. Położenia oraz rodzaj podstwników zaznaczamy w zwykły sposób. Poniżej przedstawiam nazwy zwyczajowe i systematyczne przykładowych aldehydów.

Wzór	Nazwa zwyczajowa	Nazwa systematyczna
H-CHO	aldehyd mrówkowy	metanal
CH3-CHO	aldehyd octowy	etanal
CH3-CH2-CH2-CHO	aldehyd masłowy	butanal
(CH3)2=CH-CHO	aldehyd izomasłowy	2-metylopropanal
CH3-(CH2)4-CHO	aldehyd kapronowy	heksanal
CH2=CH-CHO	aldehyd akrylowy	2-propenal
CH3-CH=CH-CHO	Aldehyd akrylowy	2-butenal

     Tworząc racjonalną nazwę ketonu wybieramy najdłuższy łańcuch węglowy zawierający grupę karbonylową. Jej położenie w łańcuchu określa liczba dana na początku nazwy. W przypadku ketonów zawierających dwie lub trzy grupy karbonylowe stosujemy końcówkę dion lub trion i za pomocą dwu lub trzech cyfr określamy położenie tych grup. Przykłady wzorów i nazw aldehydów i ketonów zawierających więcej grup karbonylowych przedstawiam poniżej:

     Temperatury wrzenia aldehydów i ketonów o podobnej masie cząsteczkowej są zbliżone do siebie, jednak nieco wyższe niż odpowiadających im węglowodorów, a znacznie niższe niż odpowiednich alkoholi. Aldehydy o większej masie cząsteczkowej mają dość przyjemny zapach szczególnie takie aldehydy aromatyczne, jak aldehyd benzoesowy i cynamonowy (C₆H₅-CH=CH-CHO). Również ketony mają zwykle przyjemny zapach i są bardziej odporne na utlenianie niż aldechydy. Niektóre ketony o małych masach cząsteczkowych są dobrymi rozpuszczalnikami żywic i lakierów, a aldehydy mrówkowy i octowy są ważnymi odczynnikami przemysłowymi. Wodny roztwór aldehydu mrówkowego, tzw. formalina jest stosowany do konserwowania preparatów biologicznych

Powstawanie aldehydów i ketonów

     Najczęściej stosowaną i najważniejszą metodą otrzymywania aldehydów jest łagodne utlenianie alkoholi pierwszorzędowych, a ketonów - utlenianie alkoholi drugorzędowych

     Powstający w pierwszym etapie rekcji utleniania aldehyd, jest bardziej wrażliwy na środki utleniające niż wyjściowy alkohol i utlenia się dalej do kwasu karboksylowego.
     Gdyby końcowy wynik utleniania zależał jedynie od reaktywności chemicznej obu substratów, wówczas otrzymywanie aldehydów przez utlenianie alkoholi byłoby niemożliwe. Wykorzystuje się tu jednak większą lotność aldehydu, przez szybkie usuwanie wytworzonego aldehydu z mieszaniny reagującej zapobiega się jego dalszemu utlenianiu.
     teoretycznie ciekawe jest spostrzeżenie, że alkohol utlenia się także do aldehydu bez udziału tlenu, jeżeli stusuje się jego odwodorowanie, np. za pomocą palladu

     Ketony są bardziej odporne na działanie środków utleniających w porównaniu z aldehydami. Można je łatwo otrzymać przez utlenienie alkoholi drugorzędowych bez konieczności stosowania specjalnych środków ostrożności.

     Synteza ta jest jednocześnie dowodem budowy chemicznej ketonów. Podobnie jak w przypadku aldehydów, ketony można otrzymywać również przez odwodorowanie alkoholi drugorzędnych.
     Jako środków utleniających podczas utleniania alkoholi pierwszo- lub drugorzędowych stosuje się tlne atmosferyczny wobec katalizatorów takich jak platyna lub miedź. W laboratoriach do utleniania używa się zwykle dwuchromianu i kwasu siarkowego. A oto przykłady równań reakcji utleniania alkoholu pierwszorzędnego do aldehydu dwuchromianem w środowisku kwaśnym. Współczynniki stechiometryczne i środowisko reakcji w równaniach można wydedukować stosują bilanś elektronowy, atomoty i ładunków.

     Równanie reakcji utleniania alkoholu drugorzędowego do ketonu wyprowazamy w podobny sposób

     Wygodną metodą przeprowadzania kwasu w aldehyd o tej samej liczbie atomów węgla w łańcuchu jest tzw. reakcja Rosenmunda. W metodzie tej kwas karboksylowy przeprowadza się w chlorek kwasowy, który następnie poddaje się katalitycznemu uwodornieniu do aldehydu.

Węglowodany - występowanie i podział

     Cukry są bardzo rozpowszechnionymi związkami organicznymi w przyrodzie. Należą do nich, między innymi, powszechnie znane substancje jak cukier gronowy, cukier trzcinowy, skrobia, błonnik i inne.
     Ogólną nazwą cukry albo sacharydy (od słowa saccharum - cukier), obejmuje się związki węgla, wodoru i tlenu, których skład chemiczny w większości przypadków można ująć ogólnym wzorem C_nH_2nO_m. Wielkości m i n oznacza w tym przypadku liczby całkowite poczynając od 3, przy czym n>=m Na przykład wzór glukozy C₆H₁₂O₆ można by zapisać w postaci C₆(H₂O)₆, a wzór sacharozyC₁₂H₂₂O₁₁ jako C₁₂(H₂O)₁₁. Stąd pochodzi używana dawniej, a wniektórych przypadkach jeszcze dziś, nazwa "węglowodany", która miała wyrażać, że związki te są "wodzianami" węgla. Później poznano wiele cukrów nie odpowiadających ogólnemu wzorowi węglowodanów, np. cukier prosty ramnoza ma wzór ogólny C₆H₁₂O₅, a więc nie odpowiada wzorowi wodzianu węgla. Poznano również wiele związków, które mają wzór ogólny odpowiadający węglowodanom, a które nie są cukrami. Toteż nazwa węglowodany jest nazwą już tylko historyczną, a obecie powszechnie stosuje się bardziej odpowiednią nazwę cukry albo sacharydy.
     Cukry powstają w przyrodzie w zielonych częściach roślin z dwutlenku węgla i wody w procesie fotosyntezy. Wytwarzane w ten sposób związki stanowią główny materiał budulcowy i zapasowy organizmów roślinnych, stanowią ok 80% suchej masy roślin. Zawartość cukrów w organizmach zwierzęcych jest znacznie mniejsza i wynosi ok. 2% ich suchek masy. Z tego względu syntezowane przez rośliny cukry są ważnymi substancjami pokarmowymi dla organizmów zwierzęcych.
     Z szacunkowych obliczeń wynika, że dzięki odbywającej się nieustannie, od chwili powstania życia na ziemi, fotosyntezie, rośliny asymilują każdego roku takie ilości dwutlenku węgla, które odpowiadają prawie 175 miliardów ton pierwiastka węgla. Właśnie głównie z wielocukrów powstały eksploatowane dzisiaj pokłady węgla kamiennego i brunatnego
     Cukrzy dzielą się na trzy podstawowe grupy, a mianowicie:
- cukry proste, jednocukry czyli monosacharydy ( od słowa monos - pojedynczy),
- polisacharydy niższe zwane oligosacharydami (od oligos - nieliczny), należą tu głównie różne di-, tri- i tetrasacharydy,
- cukry złożone, wielocukry czyli polisacharydy wyższe (od słowa polys - liczny) zawierające w cząsteczkach w postaci związanej nawet do kilku tysięcy cukrów prostych. W obrębie przedstawionych powyżej podstawionych grup cukrów istnieją dalsze podgrupy, które będą wyszczególniane przy omawianiu poszczególych grup cukrów.

W skrócie:

     Węglowodany - wielowodorotlenowe aldehydy i wielowodorotlenowe ketony oraz związki, z których takie aldehydy lub ketony można otrzymać w wyniku hydrolizy.

Nienasycone aldehydy i ketony

     Pierwszym związkiem w szeregu homologicznym aldehydów nienasyconych jest propenal CH2=CH-CHO, zwany zwyczajowo akroleiną. Związek ten powstaje przez termiczne odwodnienie gliceryny

      Akroleina jest łatwo lotną (t. wrz. 52°C) polimeryzującą cieczą. Posiada przenikliwy zapach wywołujący nudności i drażnienie błon śluzowych pobudzające do wymiotów. Ona właśnie wywołuje przykrą woń płonących świec łojowych i przypalonych tłustych potraw. Redukowana tworzy alkohol allilowy (2-propen-1-ol), z którego może być również otrzymana przez utlenienie. Przez utlenienie akroleiny powstaje kwas akrylowy CH2=CH--COOH.       Następny w szeregu homologicznym aldehydów nienasyconych 2-butenal CH2-CH=CH-CHO, zwany zwyczajowo aldehydem krotonowym otrzymuje się z aldehydu b-hydroksymasłowego przez jego odwodnienie

Związek ten występuje w dwóch odmianach stereoizomerycznych, a mianowicie jako odmiana cis i trans

Ważnym aldehydem nienasyconym z dwoma wiązaniami podwójnymi w łańcuchu rozgałęzionym jest odznaczający się miłą wonią cytryn - cytral o następującym wzorze

Z cytralu poprzez kilka przekształceń mo2na zsyntezować nienasycony keton zwany jononem. Jonon posiada silny zapach fiołków i z tego względu używany jest w perfumerii

     Jonon budową chemiczną spokrewniony jest z karotenami i witaminą A.       Innym przykładem nienasyconego ketonu jest tworzący się podczas kondensacji dwóch cząsteczek acetonu, tlenek mezytylu

---