3.3.3 Karbonylové sloučeniny

Podobné dokumenty
I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Mezi karbonylové sloučeniny patří deriváty uhlovodíků, jejichž molekuly obsahují funkční skupinu

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

HYDROXYDERIVÁTY. Alkoholy Fenoly Bc. Miroslava Wilczková

Oxidace benzaldehydu vzdušným kyslíkem a roztokem

DERIVÁTY - OPAKOVÁNÍ

Název: Deriváty uhlovodíků karbonylové sloučeniny

KARBONYLOVÉ SLOUČENINY

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Aldehydy, ketony, karboxylové kyseliny

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Kyslíkaté deriváty. 1) Hydroxyderiváty: a) Alkoholy b) Fenoly. řešení. Dle OH = hydroxylová skupina

Karbonylové sloučeniny

ALDEHYDY, KETONY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Pracovní list: Karbonylové sloučeniny

Karboxylové kyseliny a jejich funkční deriváty

Reakce aldehydů a ketonů s N-nukleofily

Hydroxysloučeniny Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje Únor

Karbonylové sloučeniny

ORGANICKÁ CHEMIE Laboratorní práce č. 4 Téma: Karbonylové sloučeniny, karboxylové kyseliny

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

DUM VY_52_INOVACE_12CH31

DERIVÁTY UHLOVODÍKŮ Obsah

2. Karbonylové sloučeniny

1. ročník Počet hodin

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

Karbonylové sloučeniny

Opakování učiva organické chemie Smart Board

Chemie NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY KVĚTNA 2017

DUM VY_52_INOVACE_12CH24

CH 2 = CH 2 ethen systematický název propen CH 2 = CH CH 3 but-1-en CH 2 = CH CH 2 CH 3 but-2-en CH 3 CH = CH CH 3 buta-1,3-dien CH 2 = CH CH = CH 2

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Úvod Obecný vzorec alkoholů je R-OH.

Alkoholy, fenoly. uhlovodíkového zbytku s příponou alkohol. CH 3CH 2OH

CHEMIE - Úvod do organické chemie

Halogenderiváty. Halogenderiváty

Jednou z nejdůležitějších skupin derivátů uhlovodíků jsou sloučeniny obsahující jednovazné hydroxylové skupiny OH, proto hydroxyderiváty:

H H C C C C C C H CH 3 H C C H H H H H H

Karboxylové kyseliny

Organická chemie (KATA) rychlý souhrn a opakování

Charakteristika Teorie kyselin a zásad. Příprava kyselin Vlastnosti + typické reakce. Významné kyseliny. Arrheniova teorie Teorie Brönsted-Lowryho

Laboratorní cvičení manuál pro vyučujícího. Sublimace naftalenu, reakce aldehydů a ketonů

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Alkyny. C n H 2n-2 (obsahuje jednu trojnou vazbu) uhlíky v sp hybridizaci

ORGANICKÁ CHEMIE I pro bakalářský stud. program (Varianta A) Jméno a příjmení... Datum... Kroužek/Fakulta.../... Vyučující na semináři...

Teoretický protokol ze cvičení Josef Bušta, skupina: 1, obor: fytotechnika

TEST + ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2010

KARBOXYLOVÉ KYSELINY

1. nitrosloučeniny R-NO 2 CH 3 -NO aminosloučeniny R-NH 2 CH 3 -NH 2

Potřebný čas pro výuku DUM: Metodické zhodnocení a popis práce s digitálním učebním materiálem:

Téma : DERIVÁTY VYPRACOVAT NEJPOZDĚJI DO

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Karboxylové kyseliny. Ing. Lubor Hajduch ZŠ Újezd Kyjov

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Karboxylová skupina vzniká připojením hydroxylové skupiny OH ke karbonylové skupině (oxoskupině) >C=O. Souhrnně

4. ročník - seminář Vzdělávací obor - Člověk a příroda

3. ročník Vzdělávací obor - Člověk a příroda

Do této skupiny patří dusík, fosfor, arsen, antimon a bismut. Společnou vlastností těchto prvků je pět valenčních elektronů v orbitalech ns a np:

ALKOHOLY, FENOLY A ETHERY. b. Jaké zdroje cukru znáte a jak se nazývají produkty jejich kvašení?

nenasycené uhlovodíky nestálé, přeměňují se na karbonyly

NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Javorník, okres Jeseník REDIZO: NÁZEV:VY_32_INOVACE_115_Alkoholy AUTOR: Igor Dubovan ROČNÍK, DATUM: 9., 25.

5. Nekovy sı ra. 1) Obecná charakteristika nekovů. 2) Síra a její vlastnosti

Experimentální biologie Bc. chemie

CH 3 -CH 3 -> CH 3 -CH 2 -OH -> CH 3 -CHO -> CH 3 -COOH ethan ethanol ethanal kyselina octová

Návod k laboratornímu cvičení. Alkoholy

OCH/OC2. Karbonylové sloučeniny 1

OCH/OC2. Karbonylové sloučeniny 2

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

Alkany a cykloalkany

UHLOVODÍKY A HALOGENDERIVÁTY

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

MATURITNÍ OTÁZKY Z CHEMIE

Základní chemické pojmy

Reaktivita oxosloučenin: Nukleofilní adice na karbonylovou skupinu Reakce vedle karbonylové skupiny Oxidace a redukce

Chemie 2018 CAUS strana 1 (celkem 5)

HYDROXYLOVÉ SLOUČENINY KYSLÍKATÉ DERIVÁTY UHLOVODÍKŮ

Chemie. 5. K uvedeným vzorcům (1 5) přiřaďte tvar struktury (A D) jejich molekuly. 1) CO 2 2) SO 2 3) SO 3 4) NH 3 5) BF 3.

3.3 KYSLÍKATÉ DERIVÁTY

Alkeny. Alkeny. Největšíprůmyslový význam majíethen (ethylen) a propen (propylen) jako suroviny pro další přeměny nebo pro polymerace

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

Vlastnosti. Pozor! H 3 C CH 3 H CH 3

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_13_Ch_OCH

Chemie NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY BŘEZNA 2017

Obsah. 2. Mechanismus a syntetické využití nejdůležitějších organických reakcí Adiční reakce Elektrofilní adice (A E

Kyslíkaté deriváty uhlovodíků - alkoholy

Ústřední komise Chemické olympiády. 42. ročník. KRAJSKÉ KOLO Kategorie D. SOUTĚŽNÍ ÚLOHY TEORETICKÉ ČÁSTI Časová náročnost: 60 minut

H 3 C-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 Cl

Reakce organických látek

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

2.3 CHEMICKÁ VAZBA. Molekula bílého fosforu P 4 a kyseliny sírové H 2 SO 4. Předpona piko p je dílčí jednotkou a udává velikost m.

Ethery, thioly a sulfidy

Halogeny 1

ORGANICKÁ CHEMIE I pro bakalářský stud. program (Varianta A) Jméno a příjmení... Datum... Kroužek/Fakulta.../... Zápočet udělil(a)...

HALOGENDERIVÁTY UHLOVODÍKŮ

KARBOXYLOVÉ KYSELINY

OKRUH 7 Karboxylové kyseliny

HYDROXYDERIVÁTY UHLOVODÍKŮ

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

!STUDENTI DONESOU! PET

Transkript:

3.3.3 Karbonylové sloučeniny V molekulách karbonylových sloučenin se nachází charakteristická (funkční) karbonylová skupina >C=O (oxoskupina). Ta je tvořena atomem kyslíku O, který je pomocí dvojné vazby připoután k atomu uhlíku C uhlovodíkového řetězce. Vzhledem k rozdílu elektronegativit atomu kyslíku O (X = 3,50) a atomu uhlíku C (X = 2,50), X = 1,0, se jedná o polární kovalentní vazbu. Jelikož má atom kyslíku O vyšší hodnotu elektronegativity, než atom uhlíku C uhlovodíkového řetězce, vykazuje oxoskupina záporný indukční efekt I -. Dva volné elektronové páry atomu kyslíku O oxoskupiny zapříčiňují kladný mezomerní efekt M +. Atom kyslíku O je dvojvazný, neboť obsahuje ve svém orbitalu 2p 2 nespárované elektrony. Polární vazba se vytváří mezi atomy, jejichž rozdíl hodnot elektronegativit leží v intervalu 0,4-1,7. Podle umístění oxoskupiny v rámci základního uhlovodíkového řetězce se karbonylové sloučeniny rozdělují na aldehydy a ketony. V případě aldehydů se oxoskupina nachází na konci uhlovodíkového řetězce, a tak atom uhlíku C karbonylové skupiny je vázán s 1 atomem vodíku H. Ketony mají navázaný atom kyslíku O oxoskupiny na atomu uhlíku C mimo konec uhlovodíkového řetězce. Atom uhlíku C oxoskupiny tak sousedí se dvěma dalšími atomy uhlíku. ALDEHYD KETON Příkladem ketonů jsou také sloučeniny, u kterých je atom kyslíku O vázán přímo na uhlovodíkový cyklus. NÁZVOSLOVÍ KARBONYLOVÝCH SLOUČENIN Názvy aldehydů se tvoří spojením názvu základního uhlovodíku a koncovky al (je-li atom uhlíku C nesoucí atom kyslíku O oxoskupiny započítán do řetězce základního uhlovodíku), nebo koncovky karbaldehyd (není-li atom uhlíku C nesoucí atom kyslíku O oxoskupiny započítán do hlavního řetězce). Druhý způsob pojmenování se používá v případě navázání aldehydické skupiny CHO na cyklický řetězec. Aldehydická skupina se zkráceně zapisuje CHO. methanal (formaldehyd) ethanal (acetaldehyd) cyklopentankarbaldehyd benzenkarbaldehyd Názvy ketonů se vytváří spojením názvu základního uhlovodíku a koncovky on, případně názvů navázaných uhlovodíkových zbytků a koncovky -keton. Ketoskupina se zkráceně zapisuje CO-. propanon dimethylketon (aceton) butanon methylethylketon (MEK) cyklohexanon fenylmethylketon (acetofenon) 71

Při číslování uhlovodíkového řetězce má oxoskupina přednost před násobnými vazbami, hydroxyskupinou, aminoskupinou, halogeny i nitroskupinou. 4-aminopentan-2-on 3-chlorpenta-2,4-dion 2-brom-4-hydroxypentan-1-al cyklopenta-2,4-dien-1-on 2-hydroxycyklohexankarbaldehyd 2,3-dinitrocyklopropan-1-on Zvláštním případem ketonů jsou chinony. Ty jsou z chemického hlediska cyklickými diketony. Jejich nejvýznamnějším zástupcem je 1,4-benzochinon. Struktura 1,4-benzochinonu FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI ALDEHYDŮ A KETONŮ Methanal (formaldehyd) je jedinou karbonylovou sloučeninou, která se běžně vyskytuje v plynném skupenství. Ostatní karbonylové sloučeniny jsou kapaliny, nebo tuhé látky. Teploty tání a varu aldehydů a ketonů jsou nižší než v případě jim počtem atomů uhlíku odpovídajících hydroxysloučenin, neboť mezi jejich molekulami se nevytváří vodíková vazba. Karbonylové sloučeniny s nižším počtem atomů uhlíku jsou dobře rozpustné ve vodě, ty s vyšším počtem se ve vodě nerozpouští. Charakteristickou vlastností aldehydů a ketonů je jejich aroma (u nižších karbonylových sloučenin štiplavý zápach, u vyšších příjemná vůně). Tab. 3. 7 Teploty tání a varu vybraných alkanů, alkoholů a oxosloučenin Název sloučeniny Bod tání Bod varu Název sloučeniny Bod tání Bod varu Methan CH 4-183 -162 Methanol CH 3 OH -98 65 Methanal HCHO -117-19 Propan CH 3 CH 2 CH 3-188 -45 2-propanol CH 3 CHOHCH 3-89 82 Propanon CH 3 COCH 3-95 57 Tato reakce probíhá proti Markovnikovu pravidlu. PŘÍPRAVA KARBONYLOVÝCH SLOUČENIN Aldehydy je možné připravit například: Adicí vody na alkyny (nukleofilní adice): Vznikající enol je nestabilní, a tak se přesmykuje na aldehyd. 72

Oxidací primárních alkoholů: Ketony je možné připravit například: 2 R-CH 2 -OH + O 2 2 R-CHO + 2 H 2 O Oxidací sekundárních alkoholů: Oxidaci lze provádět použitím různých oxidačních činidel, například manganistanu nebo dichromanu draselného. 2 R-CH(OH)-R + O 2 2 R-CO-R + 2 H 2 O Tepelným rozkladem vápenatých solí karboxylových kyselin: (R-COO) 2 Ca R-CO-R + CaCO 3 Stejným způsobem, jako vápenaté soli, reagují také soli barnaté. Chinony vznikají oxidací dvojsytných fenolů: CHEMICKÉ VLASTNOSTI KARBONYLOVÝCH SLOUČENIN Reaktivita karbonylových sloučenin je ovlivněna především polaritou vazby C=O. Parciální kladný náboj atomu uhlíku oxoskupiny předurčuje průběh reakcí těchto sloučenin mechanismem nukleofilní adice A N. Příkladem těchto reakcí je vznik poloacetalů/ acetalů a aldolová kondenzace (aldolizace). Reakcí alifatických aldehydů s alkoholy vznikají v kyselém prostředí (v závislosti na molárním poměru výchozích látek) poloacetaly či acetaly: Uvedené reakce jsou zvratné. Hydrolýza poloacetalů i acetalů poskytuje směs původního aldehydu a alkoholu. Adice na karbonylovou skupinu se může použít pro důkaz karbonylových sloučenin. Roztok růžového barviva fuchsinu odbarveného pomocí oxidu siřičitého se nazývá Schiffovo činidlo. Molekula oxidu siřičitého se z tohoto činidla naváže na oxoskupinu, čímž se roztok zabarví růžově v důsledku přítomnosti fuchsinu. Ke každému vzorku se následně přidá po 1 ml Schiffova činidla. 73 Pozitivní výsledek důkazu karbonylové skupiny Schiffovým činidlem.

Aldehydy a ketony, které obsahují na atomu uhlíku nacházejícího se vedle atomu uhlíku oxoskupiny vodíkové atomy (tzv. α-vodíky), podstupují v přítomnosti zásady (OH - ) aldolovou kondenzaci (aldolizaci). Jejím produktem je molekula, která obsahuje současně funkční skupinu aldehydu a alkoholu (aldol): Dalšími významnými reakcemi karbonylových sloučenin jsou jejich oxidace a redukce. Oxidací aldehydů vznikají karboxylové kyseliny: 2 R-CHO + O 2 2 R-COOH Oranžový oxid měďný vzniklý redukcí Fehlingova činidla. Ketony se téměř neoxidují. Oxidační reakce aldehydů je možné využít pro jejich důkaz. Jejich reakcí s Fehlingovým činidlem (vzniká smísením roztoků síranu měďnatého a vínanu sodno-draselného s hydroxidem sodným) dochází k redukci oranžového oxidu měďného Cu 2 O. Při reakci s Tollensovým činidlem (amoniakálním roztokem dusičnanu stříbrného) dochází k redukci stříbra. Následně se do všech zkumavek přidají 2 ml Fehlingova činidla a obsahy zkumavek se zahřejí. Následně se do všech zkumavek přidají 2 ml Tollensova činidla a obsahy zkumavek se zahřejí. Stříbro vzniklé redukcí Tollensova činidla. Karbonylové sloučeniny obsahující na atomu uhlíku sousedícím s atomem uhlíku oxoskupiny α-vodíky, reagují v alkalickém prostředí (OH - ) s halogenem (obvykle jodem I 2 ) za vzniku haloformu (jodoformu CHI 3 ). Tato reakce se nazývá jako haloformová (jodoformová). Jelikož v uvedeném prostředí dochází i k oxidaci alkoholů, lze tuto reakci použít i pro rozlišení ethanolu od methanolu: Pozitivní výsledek jodoformové reakce. Do 4 zkumavek se nalije po 2 ml vody, methanolu, ethanolu, acetaldehydu a acetonu. Následně se do všech zkumavek přidá po 3 ml 10% hydroxidu sodného a 1 ml jodového roztoku (roztok 1 g jodidu draselného a 0,5 g jodu v 5 ml vody). Obsahy zkumavek je možné zahřát a případně vzniklé tmavé zabarvení lze odstranit přidáním hydroxidu. 74

Redukcí aldehydů vznikají primární alkoholy. Ketony se redukují za vzniku sekundárních alkoholů. ZÁSTUPCI KARBONYLOVÝCH SLOUČENIN Methanal HCHO (formaldehyd) je za běžných podmínek ostře páchnoucí bezbarvý plyn. Dráždí dýchací cesty, leptá pokožku a patří mezi rakovinotvorné látky. Ve formě 40% vodného roztoku, zvaného jako formalín, se využívá pro konzervaci biologických preparátů (sráží bílkoviny). Formaldehyd patří mezi nejvíce důležité látky pro syntézu. Je jedním z toxických metabolitů methanolu. Ethanal CH 3 CHO (acetaldehyd) je bezbarvá hořlavá kapalina. Používá se pro přípravu paraldehydu (reakce s kyselinou sírovou), který se dříve využíval pro anestezii, nebo tuhého lihu (působením kyseliny chlorovodíkové na etherický roztok terameru acetaldehydu). V přírodě se vyskytuje například ve zralém ovoci či kávě. Vzniká metabolickým zpracováním ethanolu. Mozek naložený ve formaldehydu. Benzenkarbaldehyd C 6 H 5 CHO (benzaldehyd) je kapalina hořkomandlové vůně, která je součástí semen mandloně, pecek broskví, meruněk, třešní a švestek. Nachází se tedy v destilátech těchto surovin. Benzaldehyd slouží k výrobě barviv, parfémů a léčiv. Jeho oxidací vzniká kyselina benzoová. Propanon (CH 3 ) 2 CO (aceton) je těkavá hořlavá kapalina, která se využívá jako rozpouštědlo. Chlorací i bromací acetonu vznikají slzotvorné látky. Reakcí acetonu s peroxidem vodíku vznikají velmi nestabilní peroxidy acetonu, které bývají zneužity jako výbušniny. Cyklohexanon C 6 H 11 CHO je kapalina nacházející uplatnění při výrobě syntetických vláken (nylonu). Obchodní balení rozpouštědla aceton. OTÁZKY A ÚLOHY 1. Pojmenujte následující karbonyloé sloučeniny: a) b) c) 2. Rozhodněte a zdůvodněte, zda jsou reaktivnější aldehydy, nebo ketony. 3. Označte sloučeninu, která má z nabízených nejvyšší bod varu: a) formaldehyd - acetaldehyd - propionaldehyd b) ethan - ethanol - ethanal 4. Určete produkty: a) reakce benzaldehyd s methanolem b) oxidace acetaldehydu 75