AKADEMIA ROLNICZA W SZCZECINIE

Wydział Nauk o śywności i Rybactwa

Zakład Opakowalnictwa i Biopolimerów

I N S T R U K C J A

Ć

W I C Z E N I E 8

Aldehydy i ketony

1. SPRZĘT

1.1 Probówki

1.2 Łaźnia wodna

1.3.Waga analityczna

1.4 Naczyńko wagowe

1.5 Palnik gazowy

1.6 Pipety

2. ODCZYNNIKI

2.1

10% NaOH –wodorotlenek sodu

2.2

NaHSO

3

2.3

AgNO

3

– azotan srebra

2.4

NH

4

OH – wodorotlenek amonu

2.5

Roztwór Fehlinga I i II

2.2 Aldehyd octowy

2.3 Aceton

2.4 Jod

3. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się i prawidłowe przeprowadzenie reakcji

charakterystycznych aldehydów i ketonów a także odróżnianie aldehydów od ketonów.

4.1 Aldehydy

Są to związki, które w swojej cząsteczce zawierają grupę karbonylową

która decyduje o ich właściwościach.

Atom węglowy grupy karbonylowej w tych związkach jest połączony z jednym

atomem wodoru i jednym podstawnikiem weglowodorowym (wyjątek aldehyd mrówkowy).

Grupą funkcyjną w tych związkach jest jednowartościowa grupa aldehydowa

(formylowa).

C=O

4. ALDEHYDY I KETONY

Wzór ogólny

R

C

O

H

Nazewnictwo: nazwę aldehydów tworzymy poprzez dodanie do nazwy węglowodoru

końcówkę

−

al. np.: metanal

−

HCHO.

Nazewnictwo zwyczajowe tworzymy wyprowadzając nazwę aldehydu od nazwy kwasu , do
którego może być on utleniony.

HCHO

−

aldehyd mrówkowy (formaldehyd)

CH

3

CHO

−

aldehyd octowy (acetaldehyd)

4.1.1 Metody otrzymywania aldehydów

1.

Odwodornienie lub utlenienie alkoholi I

−

rzędowych.

R

OH

Kat.

R

C

O

H

+

T

CH2

H2

np.

R

OH

R

C

O

H

+

[O]

H2O

CH2

2. Uwodnienie alkinów

R

C

O

H

CH

CH + HOH

HgSO4

H2SO4

np.

4.1.2 Właściwości fizyczne

Aldehyd mrówkowy dobrze rozpuszcza się w wodzie, jest gazem o ostrym

przenikliwym zapachu. 40% roztwór nazywany jest formaliną. Posiada ona właściwości
bakteriobójcze.

Aldehyd octowy również dobrze rozpuszcza się w wodzie a także w

rozpuszczalnikach organicznych. Jest cieczą o niskiej temperaturze wrzenia.

Pozostałe aldehydy są ciałami stałymi. Rozpuszczalność w wodzie wzrasta ze

wzrostem masy cząsteczkowej. Posiadają charakterystyczne przyjemne zapachy.

4.1.3 Właściwości chemiczne

1.

Reakcja utleniania aldehydów do kwasów karboksylowych

R

C

O

OH

H

O

C

R

[O]

2.

Przyłączanie wodoru (redukcja) do alkoholi I

−

rzędowych.

H

O

C

R

[H]

CH2

OH

R

np.

3.

Reakcje przyłączania (addycji): RMgI, HCN, NaHSO

3

, NH

3

, ROH

+ R1

MgI

R

C

R1

OMgI

H

H

O

C

R

jodek alkilomagnezu

H

OMgI

R1

C

R

+ H2O

H+

R

C

R1

H

OH+ Mg(OH)I

jodek hydroksymagnezu

H

O

C

R

+ HCN

H

C

R

OH

CN

cjanohydryna

H

O

C

R

H

C

R

OH

+ NaHSO3

SO3Na

bisulfit

H

O

C

R

H

C

R

OH

+ H

NH2

NH2

aldehydoamoniak

H

O

C

R

H

C

R

OH

OR1

+ R1

OH

półacetal

4.

Reakcje kondensacji: 2 ROH, NH

2

OH, H

2

N

−

NH

2

H

O

C

R

H

C

R

OR1

OR1

+ 2R1

OH

+ H2O

acetal

H

O

C

R

H

C

R

+ NH2

N

OH

OH + H

2

O

aldoksym

H

O

C

R

H

C

R

+ NH2

N

NH2

NH2 + H2O

hydrazon

5.

Reakcje polimeryzacji

−

dimeryzacja aldolowa

H

O

C

R

H

O

C

R

+

CH3

C

OH

H

CH2

C

O

H

rozc. NaOH

aldehyd -hydroksymasłowy (aldol)

4.2 Ketony

W tych związkach grupa karbonylowa połączona jest z dwoma podstawnikami

węglowodorowymi.

Wzór ogólny

R

C

R

O

Grupa funkcyjna

−

grupa karbonylowa

Nazewnictwo tworzymy do nazwy węglowodoru dodając końcówkę

−

on.

4.2.1 Metody otrzymywania ketonów

1.

Utlenianie alkoholi II

−

rzędowych

R

C

R

O

R

C

R

OH

Cu

T

+ H2

np.

2. Odwodornienie alkoholi II-rzędowych

R

C

R

O

R

C

R

OH

+ H2O

[O]

np.

3. Dekarboksylacja soli kwasów

T

CH3

COO

CaCO3

CH3

COO

Ca

CH3

CH3

C

O +

4.2.2 Właściwości fizyczne

Niższe ketony są cieczami, które dobrze rozpuszczają się w wodzie. Ze wzrostem

masy cząsteczki ketonu rozpuszczalność maleje. Wszystkie ketony bardzo dobrze
rozpuszczają się w wielu rozpuszczalnikach organicznych.

4.2.3 Właściwości chemiczne

1.

Reakcja utleniania ketonów

−

zachodzi ono w bardzo trudnych warunkach. Aceton nie

posiada właściwości redukujących czyli nie redukuje odczynnika Tollensa i Trommera.

CH3

CH2

C

CH3

CH2

O

CH3

CH2

C

CH3

CH

OH

[O]

CH3

CH2

COOH

HOOC

CH3

+

2.

Reakcja redukcji do alkoholi II

−

rzędowych

R

C

R

O

R

C

R

OH

[H]

3.

Reakcje addycji i kondensacji

CH3

C

CH3

O

3

st. H2SO4

CH3

H3C

CH3

+ 3 H2O

Przyłączają wodę tworząc nietrwałe wodziany.

Zagadnienia do przygotowania:

1.

Słownictwo, właściwości chemiczne, fizyczne, metody otrzymywania aldehydów i
ketonów.

2.

Różnice w budowie i właściwościach aldehydów i ketonów.

3.

Napisać reakcje etanalu i propanonu z: NH

3

, NaHCO

3

, HCN, NH

2

−

OH, NH

2

−

NH

2

,

NH

2

−

NHC

6

H

5

4.

Pewien związek organiczny reaguje z wodnym roztworem NaOH dając, substancję,
która po utlenieniu przekształca się w aceton. Jaki to związek?

5.

2,4 g pewnego aldehydu poddano działaniu amoniakalnym roztworem srebra (I).
Powstałe srebro ważyło 7,2 g. Jaki był to związek

6.

Uzupełnić reakcje w podanych schematach:

eten

→

etanol

→

chlorek etylu

→

cyjanek etylu

etanol

→

eten

→

etanodiol

→

etanodiolan disodu

5. WYKONANIE ĆWICZEŃ

5.1 Redukujące właściwości aldehydów

Celem ćwiczenia jest zbadanie właściwości redukujących aldehydów.

Aldehydy łatwo utleniają się do kwasów karboksylowych, co dowodzi ich właściwości
redukujacych. Aldehydy redukują amoniakalny roztwór tlenku srebra (Ag

+

→

Ag

0

) i miedź w

płynie Fehlinga (Cu

2+

→

Cu

+

).

Przebieg ćwiczenia:

a)

Próba Tollensa:

1.

Przygotować dwie probówki, które należy przemyć roztworem NaOH.

2.

Do każdej z nich wlać 3 cm

3

4% roztworu AgNO

3

, a nastęnie dodać kroplami 10%

roztwór NH

4

OH, aż do rozpuszczenia wytrącającego się początkowo osadu.

3.

Do pierwszej probówki wlać kroplami po ściance nieznanej substancji I.

4.

Do drugiej probówki wlać kroplami po ściance nieznanej substancji II.

5.

Probówki umieścić w łaźni wodnej z gorącą wodą.

6.

Na ściance probówki z aldehydem można zaobserwować tworzenie się lustra (metaliczne
Ag).

Reakcje:

AgNO

3

+ NH

4

OH

→

↓

AgOH + NH

4

NO

3

AgOH + 2 NH

4

OH

→

[Ag(NH

3

)

2

]OH + 2H

2

O

2 [Ag(NH

3

)

2

]OH + HCHO

→

↓

2Ag + HCOOH + 4NH

3

+ H

2

O

b)

Próba Trommera

1.

Do dwóch probówek wlać po 1 cm

3

roztworu Fehlinga I i II.

2.

Następnie do pierwszej dodać kilka kropli roztworu I.

3.

Do drugiej probówki dodać kilka kropli roztworu II.

4.

Zawartość probówek ogrzać.

5.

W probówce z aldehydem powstaje ceglasty osad.

Płyn Fehlinga składa się z dwóch roztworów:
1. Fehling I

−

wodny roztwór siarczanu miedzi CuSO

4

.

2. Fehling II

−

wodny roztwór winianu potasu i sodu zalkalizowany NaOH.

Reakcje:

H

H

C

C

O

O

COONa

COOK

Cu

H

H

C

C

O

O

COONa

COOK

Cu

+ 2 H2O

2

+ HCHO + 2 H2O

H

H

C

C

OH

OH

COONa

COOK

+

HO

HO

Cu

COOK

COONa

OH

OH

C

C

H

H

+ HCOOH + Cu2O

Zadania i pytania:
1.

Opisać obserwacje i spostrzeżenia z przeprowadzonego ćwiczenia.

2.

Napisać reakcje przebiegu ćwiczenia.

3.

Określić, w której próbie znajduje się aldehyd?

4.

Dlaczego ketony dają ujemny wynik próby Tollensa i Trommera?

5.2 Reakcja kondensacji aldolowej

Celem ćwiczenia jest obserwacja działania aldehydów z rozcieńczonymi zasadami.

Zachodzi wówczas połączenie dwóch czasteczek aldehydu i powstaje aldol. Niektóre aldole
mają skłonność do odłączania wody i przechodzenia w aldehydy nienasycone.

Przebieg ćwiczenia:
1.

Do probówki wlać 4 cm

3

wody destylowanej.

2.

Następnie dodać dwie krople 10% roztworu NaOH oraz około 0,5 cm

3

aldehydu

octowego.

3.

Zawartość probówki wymieszać, a następnie ostrożnie zagotować (palnik gazowy)

4.

Aldehyd, który powstaje ma żółtą barwę oraz charakterystyczny zapach.

Reakcje:

CH3

C

O + H

H

CH2

C

O

H

CH3

CH

CH2

C

O

H

OH

T

- H2O

- H2O

T

H

O

C

CH

CH

CH3

Zadania i pytania:
1.

Opisać obserwacje i spostrzeżenia z przeprowadzonego ćwiczenia.

2.

Napisać reakcje przebiegu ćwiczenia.

5.3 Tworzenie przez ketony połączeń siarczynowych

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie i obserwowanie reakcji addycji aldehydów i

ketonów z NaHSO

3

. Tworzą się wiązania wodorosiarczynowe.

Przebieg ćwiczenia:

1.

Do probówki z korkiem o pojemności 10cm

3

wlać 2 cm

3

acetonu.

2.

Dodać do probówki kilka kropli nasyconego wodnego roztworu NaHSO

3

.

3.

Probówkę zamknąć korkiem i wytrząsnąć.

4.

Po kilku minutach wydziela się biały, krystaliczny osad.

Reakcja:

CH3

CH3 + NaHSO3

C

O

OH

C

CH3

CH3

SO3Na

bisulfit

Zadania i pytania:
1.

Opisać obserwacje i spostrzeżenia z przeprowadzonego ćwiczenia.

2.

Napisać reakcje przebiegu ćwiczenia.

5.4 Wykrywanie ketonów

Celem ćwiczenia jest określenie, w której z próbówek znajduje się keton. Ketony

zawierające grupę metylową związaną z grupą karbonylową (metyloketony) ulegają
charakterystycznym barwnym reakcjom w środowisku zasadowym.

Próba Gunninga

Przebieg ćwiczenia:
1.Odważyć na wadze analitycznej (naczyńko wagowe) 0,25 g jodu (dwukrotnie).
2.Do dwóch próbówek wlać po 5 cm

3

10% roztworu NaOH.

3.Do pierwszej i drugiej probówki dodać po 0,25g jodu (wcześniej naważonego).
4.Gdy jod w probówkach się rozpuści, do pierwszej probówki dodać 1 cm

3

roztworu II

natomiast do drugiej 1 cm

3

roztworu III.

5.Probówki ogrzewać ostrożnie w płomieniu palnika.
6.Po kilku minutach zawartość probówki ochłodzić.
7.W przypadku ketonu powstaje pomarańczowa obwódka, aldehydy nie dają tej reakcji.




Reakcje:

CH3

CO

CH3 + 3 I2 + 4 NaOH

CHI3 + CH3

C

O

ONa

+ 3 H2O + 3 NaI

Zadania i pytania:
1.

Określić gdzie znajduje się keton, w której próbce?

2.

Opisać obserwacje i spostrzeżenia z przeprowadzonego ćwiczenia.

3.

Napisać reakcje przebiegu ćwiczenia.

Literatura uzupełniająca:

1.

Kupryszewski G., 1994. Wstęp do chemii organicznej. Wydawnictwo Gdańskie,
Gdańsk

2.

Dobkowska Z., K. M. Puzdro, 1980. Szkolny poradnik chemiczny. WSiP Warszawa

3.

McMurry J., 2000. Chemia organiczna. PWN; Warszawa

4.

Marzec H., 2001. Chemia organiczna. WU ATR; Bydgoszcz

5.

Roberts J. D., M. C. Caserio, 1969. Chemia organiczna. PWN Warszawa

6.

Mastalerz P., 1984. Chemia organiczna. PWN Warszawa

7.

Tomasik P., 1998. Mechanizmy reakcji organicznych; WN PWN Warszawa-Łódź