Materiały pochodzą z Platformy

Edukacyjnej Portalu

www.szkolnictwo.pl

Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego
Użytkowników

wyłącznie

w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian,
przesyłanie,

publiczne

odtwarzanie

i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby
własne

oraz

do

wykorzystania

w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

ALDEHYDY

I

KETONY

 Grupa karbonylowa
 Aldehydy i ketony
 Aldehydy

 Nazewnictwo
 Otrzymywanie
 Właściwości chemiczne
 Aldehydy nienasycone
 Aldehydy aromatyczne

 Ketony

 Nazewnictwo
 Otrzymywanie
 Właściwości chemiczne

 Właściwości fizyczne i zastosowanie aldehydów i

ketonów

 Podsumowanie
 Dla dociekliwych

Spis treści

Grupa
karbonylowa

Grupa karbonylowa jest pod względem geometrycznym podobna do
podwójnego wiązania C=C. Wokół atomu C o hybrydyzacji sp

2

rozmieszczone są 3 podstawniki. Ułożone są one w jednej płaszczyźnie,
a kąt pomiędzy nimi przyjmuje wartość zbliżoną do 120

o

.

Wiązanie C=O jest krótsze niż C=C (1,22 Å i 1,43Å) i znacznie
silniejsze, co nie oznacza mniej reaktywne. Wiązanie karbonylowe jest
mocniej spolaryzowane, co rzutuje na wysoką reaktywność. Na atomie
tlenu gromadzi się duży cząsteczkowy ładunek ujemny, a na
karbonylowym atomie węgla cząsteczkowy ładunek dodatni.

Karbonylowy atom węgla o hybrydyzacji

sp

2

tworzy 3 wiązania typu

σ

i

jedno

π

Grupa karbonylowa jest grupą funkcyjną dwóch ważnych związków:
aldehydów i ketonów.

CH

3

CH

2

C

O

CH

3





Grupa karbonylowa to grupa funkcyjna, w której atom tlenu
połączony jest z atomem węgla podwójnym wiązaniem 

Aldehydy i ketony

ALDEHYDY

Aldehydy są to związki organiczne,

w cząsteczkach których grupa

karbonylowa połączona jest

jednym wiązaniem pojedynczym z

atomem wodoru, a drugim z resztą

węglowodorową cząsteczki.

W aldehydach grupa C=O

występuje na końcu łańcucha

węglowego, łączy się z nim

pojedynczym wiązaniem

C–C, czwarte wiązanie jest

wysycone atomem wodoru.

W metanalu wyjątkowo grupa

karbonylowa połączona jest z dwoma

atomami wodoru

ALDEHYDY

Aldehydy są to związki organiczne,

w cząsteczkach których grupa

karbonylowa połączona jest

jednym wiązaniem pojedynczym z

atomem wodoru, a drugim z resztą

węglowodorową cząsteczki.

W aldehydach grupa C=O

występuje na końcu łańcucha

węglowego, łączy się z nim

pojedynczym wiązaniem

C–C, czwarte wiązanie jest

wysycone atomem wodoru.

W metanalu wyjątkowo grupa

karbonylowa połączona jest z dwoma

atomami wodoru

KETONY

Ketony to związki organiczne

zawierające grupę karbonylową,

która jest połączona z dwiema

grupami węglowodorowymi.
W ketonach grupa C=O

występuje wewnątrz łańcucha

węglowego cząsteczek, atom

węgla grupy karbonylowej jest

drugorzędowy.

KETONY

Ketony to związki organiczne

zawierające grupę karbonylową,

która jest połączona z dwiema

grupami węglowodorowymi.
W ketonach grupa C=O

występuje wewnątrz łańcucha

węglowego cząsteczek, atom

węgla grupy karbonylowej jest

drugorzędowy.

grupa aldehydowa

C

O

H

R

grupa karbonylowa

C

O

R

R

Rodnik
alkilowy
lub
arylowy

Atom
wodoru

Rodnik
alkilowy
lub
arylowy

Rodnik
alkilowy
lub
arylowy

ALDEHYDY

Grupa aldehydowa

Najprostszy aldehyd

Aldehyd alifatyczny

Aldehyd aromatyczny

Aldehyd cykliczny



W przypadku aldehydów cyklicznych i aromatycznych, stosuje się

przyrostek

-karboaldehyd:



Nazwę aldehydu alifatycznego tworzy się od nazwy odpowiedniego

alkanu, do której dodaje się przyrostek

-al

. Łańcuch macierzysty musi

zawierać grupę —CHO i atom węgla tej grupy numeruje się jako C1.

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

C

H

O

CH

3

CH

2

CH CH

2

CH

2

CH

3

C

O

H

CH

3

CH

2

CH

2

CH CH

2

C

H

O

C

H

O

heksanal

2-etylopentanal

2-propylobutanodial

Nazewnictwo



Jeżeli grupa aldehydowa znajduje się w łańcuchu  bocznym pierścienia,

to pierścień uważa się za podstawnik, a nazwę tworzy  się tak jak w
przypadku aldehydów  acyklicznych np.:

cyklopentanokarboaldehyd

benzenokarbaldeh
yd

C

H

O

C

H

O

2-fenylopropanal

Niektóre proste i dobrze znane aldehydy zachowały swoje nazwy
zwyczajowe, które zostały uznane przez IUPAC.



Nazwy zwyczajowe aldehydów pochodzą od nazw zwyczajowych

odpowiednich kwasów karboksylowych, w których słowo "kwas"
zastąpiono słowem "aldehyd", np. aldehyd mrówkowy, aldehyd octowy

Przykład

Wybór głównego łańcucha
węglowego.

Ponumerowanie atomów C

Nazwanie i określenie
położenia podstawników

2,3 - dimetylopentanal

Szereg homologiczny

metanal - HCHO - aldehyd mrówkowy, formaldehyd

etanal - CH

3

CHO - aldehyd octowy, acetaldehyd

propanal - CH

3

–CH

2

–CHO - aldehyd propionowy

butanal - CH

3

–CH

2

–CH

2

–CHO - aldehyd masłowy

pentanal - CH

3

–CH

2

–CH

2

–CH

2

–CHO - aldehyd

walerianowy

Szereg homologiczny

metanal - HCHO - aldehyd mrówkowy, formaldehyd

etanal - CH

3

CHO - aldehyd octowy, acetaldehyd

propanal - CH

3

–CH

2

–CHO - aldehyd propionowy

butanal - CH

3

–CH

2

–CH

2

–CHO - aldehyd masłowy

pentanal - CH

3

–CH

2

–CH

2

–CH

2

–CHO - aldehyd

walerianowy

Otrzymywanie aldehydów

A) Utlenianie alkoholi I-rzędowych

O

7H

2Cr

3RCHO

8H

O

Cr

OH

CH

3R

2

3

2

7

2

2



















B) Odwodornienie alkoholi I -
rzędowych

2

Pd

T

2

H

RCOH

OH

CH

R









C) Redukcja chlorków kwasowych

Specjalne metody otrzymywania metanalu i etanalu ( metoda
przemysłowa)

O

H

HCHO

O

CH

2

450C

p

2

4







rCHO)

RCHO(lub_A

ArCOCl)

RCOCl(lub_

kat



D) Redukcja kwasów
karboksylowych
[H] – oznacza czynnik redukujący

Właściwości chemiczne

A. Właściwości redukujące (reakcje utleniania do kwasów

karboksylowych)

Aldehydy bardzo łatwo ulegają utlenieniu do kwasów karboksylowych.

Reakcje rozpoznawcze:

Próba Tollensa

(próba lustra srebrowego)

Polega na działaniu na aldehyd amoniakalnym roztworem tlenku srebra.
Do jego sporządzenia używa się azotanu (V) srebra, wodorotlenku sodu

oraz amoniaku (tworzy się złożony związek kompleksowy).

W wyniku procesu redoks powstaje odpowiedni kwas oraz metaliczne

srebro, które pokrywa cienką warstwą ścianki naczynia, stąd reakcję
tą nazywa się próbą lustra srebrnego.

2 [Ag(NH

3

)

2

]OH + CH

3

CHO ---> CH

3

COOH + 2 Ag + 4 NH

3

+ H

2

O

+ Ag2O

kwas octowy

/kwas karboksylowy/

etanal

/aldehyd/

+ 2 Ag

C

H

3

C

O

H

NH3

C

H

3

C

O

OH

Próba Trommera

Polega na ogrzewaniu aldehydu z roztworem wodorotlenku miedzi
(II) w środowisku zasadowym. Przed przeprowadzeniem reakcji ten
ostatni należy otrzymać „na świeżo”, np. z chlorku miedzi i
wodorotlenku sodu – wytrąca się wówczas niebieski, galaretowaty
osad.

+ 2 Cu(OH)2

+ Cu2O + 2 H2O

granatowy osad

ceglasty osad

kwas octowy

/kwas karboksylowy/

etanal

/aldehyd/

C

H

3

C

O

H

C

H

3

C

O

OH

T.

B. Reakcja uwodornienia - reakcja redukcji do alkoholi.

kat.

p. T.

etanal

/aldehyd/

etanol

/alkohol I-rzędowy/

C

H

3

C

H

O

+ H2

C

H

3

CH

2

OH

C. Reakcja przyłączania wody
Przyłączają wodę tworząc nietrwałe wodziany.

D. Reakcja z alkoholem
Reakcja z alkoholami prowadzi do powstania półacetali i acetali.

E. Polimeryzacja aldehydów

Ulegają jej najprostsze aldehydy (np. aldehyd mrówkowy daje
poliformaldehyd; przez ogrzanie poliformaldehydu możemy ponownie
otrzymać aldehyd mrówkowy )

F. Kondensacja aldolowa

Jest to reakcja chemiczna powstawania aldolu, czyli aldehydu z grupą
hydroksylową (aldehydoalkoholu) z dwóch aldehydów, z których jeden
musi posiadać przynajmniej jeden atom wodoru przy atomie węgla α
( atom bezpośrednio związany z grupą CHO). Powstające aldole to tzw. β-
aldole (albo 3-aldole), bo grupa hydroksylowa znajduje się przy trzecim
atomie węgla, licząc od grupy aldehydowej -CHO. Produkt reakcji
najczęściej łatwo ulega dehydratacji z wytworzeniem wiązania
podwójnego. W szczególnym wypadku dwa substraty mogą stanowić ten
sam związek - reakcję nazywa się wtedy dimeryzacją aldolową.

Aldehydy nienasycone

Przedstawicielem tego szeregu homologicznego jest akroleina
(aldehyd akrylowy, propenal, którą otrzymuje się przez
odwodornienie gliceryny:

Aldehydy aromatyczne

Do aldehydów aromatycznych należą związki, które zawierają grupę –
CHO w pierścieniu aromatycznym.
Najprostszy z nich to aldehyd benzoesowy:

Otrzymywanie:
Działanie słabych środków
utleniających na toluen

Właściwości chemiczne

1. Reakcje utleniania
( łatwiej zachodzą niż dla aldehydów
alifatycznych).

2. Reakcje redukcji

3. Reakcje z aminami
Produkty reakcji aldehydów z aminami I rzędowymi zwane są

zasadami Schiffa.

Reakcja Canizzaro ( patrz slajd „Dla dociekliwych”)

KETONY

Nazewnictwo

W nazwie systematycznej przyjmuje się nazwę najdłuższego łańcucha
węglowodorowego zawierającego grupę karbonylową i dodaje
końcówkę -

on

oraz określa położenie grupy karbonylowej.
Zwyczajowe nazwy prostych ketonów tworzy się dodając do wyrazu
keton nazwy obu podstawników połączonych z grupą karbonylową, np.
keton dimetylowy CH

3

COCH

3

.

Ketony, w których grupa karbonylowa związana jest bezpośrednio z
pierścieniem benzenowym nazywane są alkilofenonami

Wzór

Nazwa systematyczna

Nazwa zwyczajowa

CH

3

COCH

3

propanon

keton dimetylowy

(aceton)

CH

3

CH

2

CH

2

COCH

3

pentan-2-on

keton metylowopropylowy

1-fenylopropan-2-on

benzylometyloketon

CH

3

C

O

CH

2

Otrzymywanie ketonów

A. Utlenianie alkoholi II rzędowych

B. Odwodornienie alkoholi II rzędowych

C. Addycja wody do alkinów ( wyjątek acetylen)

Rys. 2b.

alkohol II-rzedowy

utlenianie

C

OH

H

keton

R

1

R

2

R

2

C

O

R

1

Rys. 2b.

alkohol II-rzedowy

utlenianie

C

OH

H

keton

R

1

R

2

R

2

C

O

R

1

A. Utlenianie
Ketony są odporne na działanie łagodnych utleniaczy. Nie ulegają one
próbie Trommera ani próbie Tollensa.
Dopiero pod wpływem silnych utleniaczy w cząsteczkach ketonów
następuje rozerwanie wiązania węgiel – węgiel przy grupie
karbonylowej i powstanie mieszaniny kwasów karboksylowych o
krótszych łańcuchach.

dimetyloketon

propan-2-

ol

Rys. 5a.

Ni lub Pt

H2

O

CH

OH

C

3

H

C

CH

3

CH

3

CH

3

B. Reakcja redukcji
do alkoholi II
rzędowych

Właściwości chemiczne

C. Kondensacja
aldolowa

Reakcje, w których atakowana jest grupa karbonylowa ketonów,
praktycznie nie zachodzą.
D. Reakcja z alkoholami

Ketony, w odróżnieniu od aldehydów dość trudno reagują z
alkoholami.
W wyniku reakcji tworzą się ketale

Właściwości fizyczne i zastosowanie aldehydów i ketonów

Aldehydy są zazwyczaj cieczami słabo rozpuszczalnymi w wodzie z
wyjątkiem aldehydu mrówkowego (gaz) i octowego występującego jako
lotna ciecz.
Obecność ujemnego ładunku cząsteczkowego na atomie tlenu i obecność
wolnych par elektronowych pozwala wytworzyć cząsteczkom wiązania
wodorowe.
Ketony występują głownie jako ciecze, rzadziej jako niskotopliwe ciała
stałe.
Najpopularniejszym ketonem jest aceton stosowany powszechnie jako
rozpuszczalnik; podobne zastosowanie mają wszystkie ketony
powszechnie stosowane jako rozpuszczalniki.
Etanal znalazł zastosowanie m.in. do produkcji kwasu octowego,
alkoholu etylowego, chloroformu i wielu tworzyw sztucznych.
W procesie polikondensacji fenolu z formaldehydem powstają żywice
fenolowo- formaldehydowe stosowane do wyrobu lakierów, klejów ,
laminatów, tworzyw sztucznych.
Formalina (40% roztwór wodny metanalu) ma silne właściwości
bakteriobójcze działa denaturująco na substancje białkowe. To
decyduje ,że jest stosowany do przechowywania preparatów
anatomicznych.
Aldehyd benzoesowy stosuje się przy wyrobach cukierniczych jako
składnik sztucznego olejku migdałowego

Aldehydy i ketony pochodzenia naturalnego:
benzaldehyd (migdały), aldehyd cynamonowy (cynamon), kamfora, karwon
(mięta zielona), wanilina (nasiona wanilii).

ALDEHYDY

KETONY

Grupa C=O występuje na końcu łańcucha

węglowego cząsteczki, atom węgla w grupie

aldehydowej jest pierwszorzędowy,

(łączy się z jednym atomem

węgla grupy węglowodorowej)

Grupa C=O występuje wewnątrz łańcucha

węglowego cząsteczki, atom
węgla grupy karbonylowej
jest drugorzędowy

Nazwy systematyczne aldehydów tworzy się

dodając końcówkę -al do nazwy

macierzystego węglowodoru.
Nazwy zwyczajowe wywodzą się od

odpowiednich nazw kwasów

karboksylowych.

Nazwy systematyczne ketonów tworzy się

dodając końcówkę -on do nazwy

macierzystego węglowodoru.
Nazwy zwyczajowe wywodzą się od

odpowiednich grup węglowodorowych.

alkohol

I-rzędowy

aldehyd

kwas

karboksylowy

utlenianie

redukcja

utlenianie

alkohol

II-rzędowy

keton

utlenianie

redukcja

Podsumowanie

Redukcja do alkoholi I-rzędowych

Redukcja do alkoholi II-rzędowych

Reakcje addycji (alkohole, woda)

Reakcje addycji (alkohole, woda)

Próba Tollensa (lustro srebra)

Próba Trommera
Bardzo łatwo ulegają utlenieniu

( właściwości redukujące)

Modyfikacjami tej próby są

próba

Fehlinga

i

próba Benedicta

Brak
Brak

Dopiero pod wpływem silnych

utleniaczy w cząsteczkach ketonów

następuje rozerwanie wiązania węgiel

– węgiel przy grupie karbonylowej i

powstanie mieszaniny kwasów

karboksylowych o krótszych

łańcuchach.

Kondensacja aldolowa
Dla aldehydów o małych cząsteczkach

–
polimeryzacja, polikondensacja.

Kondensacja aldolowa
Ketony ulegają kondensacji aldolowej

znacznie trudniej

Najważniejszą reakcją grupy karbonylowej jest

reakcja addycji

nukleofilowej.

Przyłączenie nukleofila do karbonylowego atomu węgla powoduje
przejście z płaskiego układu trygonalnego do układu tetraedrycznego.
Aldehydy są bardziej reaktywne od ketonów w analogicznej reakcji ze
względu na mniejszą zawadę przestrzenną reaktywnego węgla.

Aldehydy i ketony ulegają ciekawym reakcjom wyrażającym ich
charakter redukująco - utleniający równocześnie.
Są to

reakcja Cannizzaro

tylko dla aldehydów nie zawierających

wodoru w pozycji α

+ 3 I

+ 4NH OH

2

4

CH I + CH COONH + 3 NH I + 3 H O

3

3

4

4

2

propanon

octan amonu

CH

3

CH

3

C

O

Rys. 5b.

W reakcji z jodem powstaje charakterystyczny żółty osad trijodometanu,
zwany inaczej jodoformem, dlatego reakcja ta nazywana jest

próbą

jodoformową

. Służy ona do wykrywania grupy -COCH

3

.

Wyjątkiem wśród aldehydów jest acetaldehyd – obecność grupy metylowej przy
grupie karbonylowej.

Dla dociekliwych

Rys. 4d.

metan

al

metan

ol

+

2

O

H

C

ONa

CH

OH

3

O

C

H

H

stez. NaOH

mrówczan sodu

i reakcja kondensacji aldolowej której ulegają aldehydy i ketony.

Ketony, które zawierają grupę metylową związaną z grupą -C=O,
ulegają charakterystycznej reakcji z fluorowcami w roztworze
zasadowym.
Reakcję można przeprowadzić z chlorem, bromem lub jodem.

Addycja cyjanowodoru

Reakcję tworzenia cyjanohydryn przeprowadza się w obecności
kwasu nieorganicznego dodawanego do mieszaniny związku
karbonylowego i wodnego roztworu NaCN. Łatwo ulegają hydrolizie
do -hydroksykwasów.

N

C

CH

3

C

H

O

H

OH

C

CH

3

CN

OH

CH

CH

3

O

OH

C

+

H

2

O/H

+

H

+

N

C

CH

3

C

CH

2

O

CH

3

OH

C

CH

3

CN

CH

2

CH

3

OH

C

CH

3

O

OH

C

CH

2

CH

3

+

H

2

O/H

+

H

+

Ketony są odporne na utlenienie. Wyjątek stanowią
metyloketony, które łatwo można utlenić jonami OX

–

X=Cl, Br,

J.
Produktami reakcji są kwas karboksylowy krótszy o jeden atom
węgla od substratu oraz haloform.(CHX

3

).

CH

3

C

CI

3

O

CH

3

O

C

O

CHI

3

CH

3

CH

3

C

O

I

2

+

OH

–

OH

–

Bibliografia
„Repetytorium od A do Z” Klimaszewska

„Wstęp do chemii organicznej” Kupryszewski

„Chemia 2”– podręcznik ( zakres rozszerzony) S. Hejwowska, R.
Marcinkowski,J. Staluszka

www.wikipedia.org