ZwiÄ…zki karbonylowe
Związki karbonylowe - związki organiczne zawierające w swych cząsteczkach grupę, w której atom tlenu
połączony jest z atomem węgla podwójnym wiązaniem =C=O. Taki układ atomów nazywamy grupą
karbonylową. Jest ona grupą funkcyjną dwóch ważnych związków: aldehydów (np. formaldehyd, etanal )
i ketonów (np. aceton).
Uwaga - grupa karbonylowa - grupa funkcyjna aldehydów i ketonów, ponadto wchodzi w skład złożonych
grup funkcyjnych charakterystycznych dla kwasów karboksylowych, estrów i amidów. Jej budowa elektronowa
podobna jest do wiązania podwójnego C=C. Pary tworzące wiązanie C=O nie są równocenne. Jedna z nich jest
trwaÅ‚Ä… parÄ… typu Ã, druga zaÅ› jest znacznie bardziej podatnÄ… na rozerwanie parÄ… typu Ä„.
Właściwości chemiczne - aldehydy i ketony dają szereg reakcji uwarunkowanych obecnością grupy
karbonylowej C=O. Jest to grupa silnie spolaryzowana. Aldehydy i ketony podlegajÄ… reakcjom
" utleniania i redukcji
" addycji alkoholi i wody, wodorosiarczanu, hydroksyloaminy, hydrazyny, cyjanków
" kondensacja aldolowa
" reakcji Cannizaro.
Utlenianie aldehydów i ketonów - utleniaczem może być KMnO4, K2Cr2O7 lub (Ag(NH3)2)+
RCHO lub ArCHO --> RCOOH lub ArCOOH
najbardziej znana reakcja jest reakcja "lustra srebrnego", wykorzystywana do wykrywania aldehydów:
CH3CHO + 2Ag(NH3)2+ + 3OH- --> 2Ag + CH3COO- + 4NH3 + H2O
Redukcja aldehydów i ketonów - produktami reakcji mogą być alkohole lub węglowodory
Redukcja do alkoholi - reakcja przebiega z udziałem katalizatorów Ni, Pt lub Pd, LiAlH4 lub NaBH4
RCHO + H2 --> RCH2OH
Redukcja do węglowodorów - reakcja przebiega z udziałem katalizatorów Zn + stęż. HCl lub NH2NH2
(hydrazyna).
C6H5-CO-CH2CH3 ----> C6H5-CH2-CH2CH3
ZwiÄ…zki karbonylowe
Addycja wodorosiarczanu - wodorosiarczan przyłącza się do większości aldehydów i do wielu ketonów,
tworzÄ…c produkty addycji:
=C=O + NaHSO3 --> =C(OH)SO3Na
Reakcję przeprowadza się przez zmieszanie aldehydu lub ketonu ze stężonym roztworem wodorosiarczanu
sodowego, a następnie oddziela się produkt w postaci krystalicznego ciała stałego.
Reakcja ta pozwala na oddzielenie ketonów i aldehydów (w postaci nierozpuszczalnej soli) od innych związków
organicznych.
Addycja alkoholi - alkohole w obecności bezwodnego kwasu przyłączają się do grupy karbonylowej
aldehydów, wskutek czego tworzą się acetale
CH3CHO + 2C2H5OH <=> CH3CH(OC2H5)2 + H2O
Acetale mają strukturę eterów i podobnie jak etery ulegają rozszczepieniu przez kwasy, natomiast są odporne na
działanie zasad.
Kondensacja aldolowa - Pod wpływem rozcieńczonej zasady lub rozcieńczonego kwasu dwie cząsteczki
aldehydu lub ketonu mogą łączyć się, w wyniku czego tworzy się beta-hydroksyaldehyd albo beta-
hydroksyketon
CH3CHO + CH3CHO --> CH3-CH(OH)-CH2-CHO
Reakcja ta nie zachodzi jeżeli cząsteczka aldehydu lub ketonu nie zawiera atomu wodoru (alfa). Z tego wynika,
że reakcji nie będzie podlegać: ArCHO, HCHO, ArCOAr, ArCOCH3
Reakcja Cannizaro - Aldehydy nie zawierające atomów wodoru (alfa) ulegają w obecności stężonych
roztworów zasad (NaOH) reakcji samoutlenienia-redukcji prowadzącej do mieszaniny alkoholu i soli kwasu
karboksylowego
2HCHO ---> CH3OH + HCOO-Na+
Aldehydy - związki organiczne, w których cząsteczkach grupa karbonylowa połączona jest jednym wiązaniem
pojedynczym z atomem wodoru, a drugim z resztą węglowodorową cząsteczki. Grupą funkcyjną aldehydów jest
grupa aldehydowa  CHO. R to rodnik alkilowy lub arylowy. Symbol - RCHO
Grupa karbonylowa - w aldehydach grupa C=O występuje na końcu łańcucha węglowego, łączy się z nim
pojedynczym wiÄ…zaniem C C, czwarte wiÄ…zanie jest wysycone atomem wodoru.
Przykłady związków -
metanal, aldehyd mrówkowy - HCHO
etanal, aldehyd octowy - CH3-CHO
aldehyd benzoesowy (aromatyczny) - C6H5-CHO
Nazewnictwo - Systematyczne nazwy aldehydów tworzymy dodając końcówkę  al do nazwy macierzystego
węglowodoru. Powszechnie stosuje się nomenklaturę aldehydów wywodzącą się od nazwy odpowiadającego im
kwasu.
Szereg homologiczny -
metanal - HCHO - aldehyd mrówkowy, formaldehyd
etanal - CH3CHO - aldehyd octowy, acetaldehyd
propanal - CH3 CH2 CHO - aldehyd propionowy
butanal - CH3 CH2 CH2 CHO - aldehyd masłowy
pentanal - CH3 CH2 CH2 CH2 CHO - aldehyd walerianowy
Otrzymywanie -
" utlenianie alkoholi I-szo rzędowych w obecności K2Cr2O7
" utlenianie metylowych pochodnych benzenu
" redukcja chlorków kwasowych
" synteza Reimera-Tlemanna (otrzymywanie fenolo-aldehydów)
- utlenianie alkoholi I-szo rzędowych: RCH2OH RCHO
Pogłębione utlenianie alkoholi I-szo rzędowych daje nam produkt końcowy - kwas karboksylowy
- utlenianie metylowych pochodnych benzenu:
RCH2OH RCHO RCOOH
ArCH3 + Cl2 --> ArCHCl2
ArCHCl2 + H2O --> ArCHO LiAlH4
- redukcja chlorków kwasowych: RCOCl (ArCOCl RCHO (ArCHO)
- synteza Reimera-Tiemanna (otrzymywanie fenolo-aldehydów):
W wyniku działania chloroformu i wodnego roztworu wodorotlenku na fenol grupa aldehydowa -CHO zostaje
wprowadzona do pierścienia aromatycznego, na ogół w położenie orto do grupy -OH.
C6H5OH + (CHCl3, NaOH) --> HOC6H4CHO
Proces polimeryzacji, proces polikondensacji - Obecność wiązania podwójnego C=O powoduje, że
aldehydy, podobnie jak związki nienasycone, mają zdolność do polimeryzacji i polikondensacji
Zastosowanie - w procesie polikondensacji fenolu z formaldehydem powstają żywice fenolowo-
formaldehydowe stosowane do wyrobu lakierów, klejów , laminatów, tworzyw sztucznych
- etanal znalazł zastosowanie m.in. do produkcji kwasu octowego, alkoholu etylowego, chloroformu i
wielu tworzyw sztucznych
- aldehyd benzoesowy stosuje się przy wyrobach cukierniczych jako składnik sztucznego olejku
migdałowego
Właściwości fizyczne:
- stan skupienia
C1 - występuje w stanie gazowym
> C2 - występują w stanie ciekłym
- charakterystyczny zapach
C1 - C3 - majÄ… nieprzyjemny zapach
C4 - C7 - mają odrażającą woń
> C8 - majÄ… przyjemny zapach
Ketony
Ketony - związki organiczne zawierające grupę karbonylową, która jest połączona z dwiema grupami
węglowodorowymi. Symbol - RCOR1
Grupa karbonylowa - W ketonach grupa C=O występuje wewnątrz łańcucha węglowego cząsteczek, atom
węgla grupy karbonylowej jest drugorzędowy
Przykłady związków -
propanon, aceton - CH3  CO - CH3
2-butanon, keton etylo-metylowy - C2H5COCH3
acetofenon (aromatyczny) - C6H5COCH3
Nazewnictwo - Systematyczne nazwy ketonów tworzymy dodając końcówkę  on do nazwy macierzystego
węglowodoru. Stosuje się też nazwy wywodzące się od nazw grup funkcyjnych w formie przymiotnikowej
z poprzedzającym je słowem ,,keton  .
Otrzymywanie -
" utlenianie alkoholi II-go rzędowych
Przykłady:
Utlenianie alkoholi II-go rzędowych:
Proces polimeryzacji - nie ulegajÄ…
Proces polikondensacji - pod wpływem silnych utleniaczy w cząsteczkach ketonów następuje rozerwanie
wiązania C C przy grupie karbonylowej i powstanie mieszaniny kwasów karboksylowych o krótszych
łańcuchach.
Właściwości redukujące - ketony nie wykazują właściwości redukujących (negatywny wynik prób Tollensa
i Trommera). Wynika to z braku atomu wodoru związanego bezpośrednio z grupą karbonylową.
Grupa karbonylowa występująca w ketonach położona jest wewnątrz łańcucha węglowego, brak też przy niej
wiązania C H. Powoduje to, że ketony utleniają się znacznie trudniej niż aldehydy. Dopiero pod wpływem
silnych utleniaczy w cząsteczkach ketonów następuje rozerwanie wiązania C C przy grupie karbonylowej i
powstanie mieszaniny kwasów karboksylowych o krótszych łańcuchach.
Zastosowanie - aceton jest dobrym rozpuszczalnikiem tłuszczów , żywic, lakierów dlatego tez znalazł
zastosowanie przy produkcji farb, lakierów niektórych tworzyw sztucznych np.: szkła organicznego
Właściwości fizyczne -
- sÄ… cieczami.
- są lotniejsze niż odpowiadające im alkohole.
- rozpuszczajÄ… siÄ™ w wodzie i w rozpuszczalnikach organicznych w tym samym stopniu co alkohole.
- sÄ… dobrymi rozpuszczalnikami organicznymi.
- mają małą zdolność do krystalizacji.