18. KARBONYLOVÉ SLOUČENINY

18) Karbonylové sloučeniny

Karbonylové sloučeniny jsou kyslíkaté deriváty uhlovodíků, které obsahují ve svých molekulách karbonylovou skupinu C=O.

Rozdíl mezi aldehydy a ketony

Aldehydy mají ke karbonylové skupině vázaný uhlovodíkový zbytek a atom vodíku.

Ketony mají na karbonylové skupině dva uhlovodíkové zbytky.

Jejich příprava

Karbonylové sloučeniny se vyrábějí nejrůznějšími způsoby, často ale oxidací alkoholů o stejném počtu uhlíkových atomů. Primární alkoholy se oxidují na ketony a dále na karboxylové kyseliny:

Etanol oxidace ethanal oxidace ethanová (octová) kyselina

Sekundární alkoholy se oxidují na ketony, které už dále neragují:

CH3 – CH – CH3 CH3 – CO – CH3

OH

propan-2-ol propanon (aceton)

Další možnost výroby je hydrogenací karboxylové kyseliny.

Názvosloví

Názvosloví aldehydů

Názvy aldehydů se tvoří pomocí přípony -al, která se přidá k názvu základního uhlovodíku. U cyklických aldehydů, ve kterých je aldehydová skupina přímo na cyklu, se tvoří pomocí přípony -karbaldehyd.

Příklad:

methanal (triviální název je formaldehyd)

Názvosloví ketonů

Názvy ketonů buď tvoříme příponou –on, která se přidává k názvu uhlovodíku nebo když vycházíme z názvu uhlovodíkových zbytků v abecedním pořadí a koncovkou -keton

Příklad:

propanon = dimethylketon (triviální název -aceton)

Fyzikální a chemické vlastnosti

Nižší aldehydy i ketony jsou kapaliny (výjimkou je plynný formaldehyd), vyšší jsou pevné látky. Mají vyšší teplotu varu než příslušné nenasycené uhlovodíky, ale nižší než alkoholy. Nižší aldehydy i ketony jsou ve vodě rozpustné, rozpustnost klesá s rostoucí molekulovou hmotností. Nižší aldehydy pronikavě zapáchají, vyšší aldehydy a některé ketony mají příjemnou vůni.

Chemické vlastnosti jsou ovlivněny karbonylovou skupinou. Ta obsahuje polární dvojnou vazbu s částečným kladným nábojem na uhlíku a částečným záporným nábojem na kyslíku. Karbonylová skupina je velmi reaktivní, často probíhá nukleofilní adice (dále), při níž se nukleofilní činidlo váže na uhlík a na kyslík se připojuje proton. Karbonylová skupina ovlivňuje i vodíkové atomy navázané na vedlejším uhlíku, kde zvyšuje jejich kyselost a umožňuje jejich snadné odštěpení.

Nukleofilní adice – vznik acetalu a poloacetalu, aldolová kondenzace

Při nukleofilní adice dojde k navázání alkoholu na karbonyl v kyselém prostředí, vzniká poloacetal (hemiacetal), který se nadbytkem alkoholu v kyselém prostředí mění v acetaly. Poloacetaly mají velký význam, protože se od nich odvozují všechny cyklické struktury sacharidů.

Účinkem kyselin nebo bází dochází u karbonylových sloučenin, obsahující α uhlík (první uhlík po uhlíku nesoucí skupinu) ke zdvojování jejich molekul, a tak ke vzniku β-hydroxyaldehydů a βhydroxyketonů. Tak například působením hydroxidových iontů na acetaldehyd vzniká hydroxyaldehyd (obecně zvaný aldol). Reakce je umožněna aktivací vodíkových atomů methylové skupiny skupinou aldehydovou.