Differensiering av aldehyder og ketoner

Du aldehyder og ketoner de er veldig like organiske funksjoner. Begge har i sin struktur den karbonylfunksjonelle gruppen (C = O), med den eneste forskjellen som, i tilfelle aldehyder, det vises alltid på slutten av karbonkjeden, det vil si at en av karbonylkarbonligandene er hydrogen; ketoner har karbonylen mellom to andre karbonatomer.

Aldehyder funksjonell gruppe:Funksjonell gruppe ketoner:

O O
 ║ ║
 C C ─ H C C ─ C

Av denne grunn er det tilfeller av funksjonell isomerisme mellom aldehyder og ketoner. For eksempel presenterer vi nedenfor to funksjonelle isomerer som har samme molekylformel (C₃H₆O), men den ene er et aldehyd (propanal) og den andre er et keton (propanon). Se hvordan dette endrer egenskaper og applikasjoner totalt:

Eksempel på funksjonsisomerisme mellom aldehyd og keton

Tenk deg at du er i et laboratorium, og du finner et hetteglass med en fargeløs væske som bare har molekylformelen C₃H₆O. Hva ville du gjort for å finne ut om det er et keton eller et aldehyd?

For å løse problemer som dette,

det er metoder for å differensiere aldehyder og ketoner basert på reaksjonen av disse forbindelsene mot svake oksidasjonsmidler. Som vist under, når de står overfor svake oksidanter, reagerer aldehyder ved å bli oksidert, mens ketoner ikke reagerer. Vi sier detaldehyder fungerer som reduksjonsmidler, men ketoner gjør det ikke, de reagerer bare som reduksjonsmidler i kontakt med energiske oksidanter.

Aldehyder + Svake oksidasjonsmidler → karboksylsyre
O O
║ ║
C ─ C ─ H + [O] → C ─ C ─ OH

Ketoner + Svake oksidasjonsmidler → Reager ikke
O
║
C ─ C ─ C + [O] → Ingen reaksjon oppstår

Basert på det, er det nok å utføre denne reaksjonen og se om forbindelsen reagerer eller ikke. Hvis det reagerer, vet vi at det er et aldehyd; hvis det ikke reagerer, er det et keton.

I tillegg er produktene som dannes i disse aldehydoksydasjonsreaksjonene ganske synlige, med fargeforandringer som vist senere.

Det er tre hovedmetoder for å skille mellom aldehyder og ketoner, som er:

1- Tollens reaktive: Dette reagenset er et ammoniakkoppløsning av sølvnitrat, dvs. den inneholder sølvnitrat (AgNO₃) og overskudd av ammoniumhydroksyd (NH₄ÅH):

AgNO₃ + 3 NH₄OH → Ag (NH₃)ÅH + NH₄PÅ₃ + 2 H₂O
Tollens Reactive (oppkalt etter den tyske kjemikeren Bernhard Tollens (1841-1918))

Som forklart i teksten Lage en sølvspeil, når et aldehyd bringes i kontakt med Tollens reaktivt, oksideres det til den tilsvarende karboksylsyren, mens sølvioner reduseres til Ag⁰ (metallisk sølv). Hvis denne reaksjonen blir utført, for eksempel i et prøverør, vil dette metalliske sølvet avleire seg på veggene på røret, noe som resulterer i dannelsen av en film kalt en sølv speil. Dette observerte resultatet er veldig vakkert og brukes i produksjonsprosessen for industrielle speil.

Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)

Reaksjonen som finner sted kan vises som følger:

O O
║ ║
R ─ C ─ H + H₂O → R ─ C ─ OH + 2e- + 2 H⁺
2 Ag⁺ + 2e- → 2 Ag⁰
2 NH₃ + 2 H⁺ → 2 NH₄⁺

O O
║║
R C ─ H + 2 Ag⁺ + 2 NH₃ + H₂O → R C ─ OH + 2 Ag⁰ + 2 NH₄⁺
aldehyd Tollens reaktivekarboksylsyre metallisk sølv (sølvspeil)

På den annen side, hvis vi setter ketonen til å reagere med Tollens-reagenset, vil dannelsen av metallisk sølv ikke forekomme, fordi ketonene ikke kan redusere Ag-ionene.⁺.

2- Fehling Reaktiv: Denne reaktive er en blå løsning av kobbersulfat II (CuSO₄) i et basisk medium, da det blandes med en annen løsning dannet av natriumhydroksyd (NaOH) og natrium- og kaliumtartrat (NaOOC-CHOH-CHOH-COOK). Tartrat tilsettes kobber II-sulfatløsningen for å stabilisere den og forhindre utfelling.

CUSO₄ + 2 NaOH → Na₂KUN₄ + Cu (OH)₂
^{Fehling Reactive (oppkalt etter den tyske kjemikeren Hermann von Fehling (1812-1885))}

I kontakt med Fehlings reaktive danner et aldehyd karboksylsyren ved oksidasjon, mens kobberioner (Cu)²⁺) tilstede i midten reduseres, og danner et rødbrunt bunnfall (mer mursteinlignende), som er kopperoksyd. Ketoner reagerer derimot ikke - fordi de ikke kan redusere Cu-ioner²⁺.

O O
║ ║
R ─ C ─ H + 2 Cu (OH)₂ → R ─ C ─ OH + Ass₂O + 2 H₂O
aldehyd rødbrun bunnfall

3- Benedikts reaktive: Denne reaktive er også dannet av en løsning av kobber II sulfat (Cu (OH)₂) i et basisk medium, men det blandes med natriumcitrat.

Som med Fehlings reagens, i tilfelle reaksjonen mellom aldehydet og Benedikts reagens, er det også kobberioner (Cu²⁺) tilstede i mediet som er redusert og danner rød kobberoksid.

Dette reagenset er mye brukt i tester for å oppdage tilstedeværelsen og innholdet av glukose i urinen. Glukose har en aldehydgruppe i strukturen, så den reagerer med Benedikts reagens tilstede i strimler for disse testene. Derfra er det bare å sammenligne fargen på båndet med fargen på skalaen på produktets emballasje.

Benedikts reagens brukes til å bestemme glukoseinnholdet i urinen.

Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi

Vil du referere til denne teksten i et skole- eller akademisk arbeid? Se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Differensiering av aldehyder og ketoner"; Brasilskolen. Tilgjengelig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/diferenciacao-aldeidos-cetonas.htm. Tilgang 27. juni 2021.