Aldehydy

Aldehydy jsou organické sloučeniny, které obsahují aldehydickou funkční skupinu (-CHO) (pozor na záměnu s alkoholy -OH) na konci uhlovodíkového řetězce. Řadí se mezi karbonylové sloučeniny (spolu s ketony, které obsahují karbonylovou skupinu C=O uvnitř řetězce). Jak aldehydy tak ketony jsou v přírodě velmi běžné. Jde o vonné součásti rostlinných silic a také intermediáty biochemických reakcí například glykolýzy. Využívají se v průmyslovém měřítku pro organické syntézy uhlíkatých skeletů.

Názvosloví

Systematické názvy aldehydů se tvoří z kmene názvu uhlovodíku, od něhož jsou odvozeny přidáním koncovky -al. Pokud karbonylová skupina není součástí hlavního řetězce, označuje se koncovkou -karbaldehyd. V případě, že se v molekule popisované látky vyskytne funkční skupina s vyšší prioritou (např. skupina karboxylová), přítomnost aldehydické skupiny se označí předponou formyl- (pokud karbonylová skupina není součástí hlavního řetězce) nebo oxo- (jestli karbonylová skupina je součástí hlavního řetězce).

Vlastnosti

Fyzikální vlastnosti

Fyzikální vlastnosti aldehydů závisí především na počtu atomů uhlíku, jinak též řečeno na jejich molární hmotnosti. Nejnižší aldehydy jsou kapaliny s výjimkou plynného formaldehydu, ty vyšší a nejvyšší pak pevné látky. Mají vyšší body varu než příslušné alkany a cykloalkany, avšak nižší než teploty varu příslušných alkoholů. V molekule aldehydů totiž existují, díky polární vazbě mezi uhlíkem a kyslíkem v karbonylové skupině, přitažlivé síly mezi dipóly. Rozpustnost ve vodě závisí na počtu atomů uhlíku obsažených v molekule aldehydu. S rostoucím počtem těchto atomů rozpustnost značně klesá. Tyto sloučeniny se také dobře rozpouštějí v ethanolu a diethyletheru.

Chemické vlastnosti

Reaktivita aldehydů je značně vysoká. Způsobuje ji přítomnost karbonylové skupiny, v níž jsou π elektrony posunuty k atomu kyslíku, který má oproti uhlíku vyšší elektronegativitu, díky tomu na atomu uhlíku dochází k tvorbě kladného parciálního náboje. Reaktivita aldehydů postupně klesá s rostoucím počtem atomů uhlíku, tj. nejreaktivnější je formaldehyd.

Většina aldehydů je zdraví škodlivá.

Příprava a výroba

Aldehydy můžeme získat několika způsoby, základním procesem je oxidace nebo dehydrogenace primárních alkoholů, přičemž dehydrogenace se stala základem průmyslové výroby těchto sloučenin:

CH₃CH₂CH₂OH → CH₃CH₂CHO

Aby vůbec k takovéto reakci došlo musí se používat katalyzátory, většinou se používá jemně rozptýlené stříbro či měď. Takto se vyrábí formaldehyd a acetaldehyd, který lze připravit také adiční reakcí acetylenu s vodou v kyselém prostředí (kyselina sírová) a za použití rtuťných solí jako katalyzátorů, přičemž meziproduktem reakce je vinylalkohol, který se tautomeruje na konečný produkt reakce, tedy acetaldehyd.

Některé velice významné aldehydy lze také připravit adicí alkenu vodíkem a oxidem uhelnatým, tato reakce se označuje jako hydroformylace alkenů. Další možností je příprava aldehydů hydrolýzou monotopických dihalogenderivátů, tj. takových halogenderivátů, u nichž se oba atomy jakéhokoliv halogenu vážou na stejný atom uhlíku.

Aldehydy, u nichž se karbonylová skupina váže přímo na aromatické jádro lze získat oxidací arenů, které mají na své aromatické jádro přímo vázán alkyl.

Reakce

Rozlišení od ketonů

Aldehydy se od ketonů odlišují Fehlingovým činidlem (roztok síranu měďnatého CuSO₄ v prostředí vinanu sodno-draselného a hydroxidu sodného NaOH) nebo Tollensovým činidlem (dusičnan stříbrný AgNO₃ v prostředí amoniaku):

Dále se dají odlišit pomocí reakce s dimedonem (5,5-dihydrodimethylresorcinem), s nímž ketony nereagují.

Adice

Adice u aldehydů probíhá nukleofilním mechanizmem, lze ji rozdělit do dvou fází. Nejdříve se nukleofilní částice připojí na uhlík vázáný s kyslíkem v karbonylové skupině, čímž dojde k zániku dvojné vazby, výsledkem je anion. Ten následně reaguje s elektrofilní částicí v kyselém prostředí, protože touto částicí je nejčastěji proton.

Oxidace

oxidace, tj. reakce s kyslíkem, probíhá u aldehydů velmi lehce, produktem je pak příslušná karboxylová kyselina. Obecně (R=alkyl):

RCHO → RCOOH

Reakce s alkoholy

Reakci aldehydu s alkoholem je nutné katalyzovat malým množstvím chlorovodíku. V průběhu reakce dochází ke vzniku poloacetalu. Poloacetal je sloučenina, která obsahuje jednu hydroxylovou skupinu, která může reagovat s protonem za vzniku acetalu.

Reakce s amoniakem a aminy

S karbonylovou skupinou aldehydů (ale i ketonů) reaguje též amoniak a primární i sekundární aminy. Primárními produkty adice jsou nestálé aminohydroxysloučeniny, které se stabilizují podle druhu použité zásady.

R-CHO NH₃ → R-CH(OH)NH₂

Z aromatických aledehydů a alifatických nebo aromatických primárních aminů vznikají tzv. Schiffovy zásady.

R₁-NH₂ R₂-CHO → R₁-N=CH-R₂ H₂O

Nejvýznamnější aldehydy

acetaldehyd (ethanal)
benzaldehyd (benzenkarbaldehyd)
formaldehyd (methanal)

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu aldehydy na Wikimedia Commons
Slovníkové heslo aldehyd ve Wikislovníku