6.4. Karboniliniai junginiai

Karboniliniai junginiai – tai organiniai junginiai kurių molekulėje yra karbonilo grupė:

                                   

Karboniliniai junginiai skirstomi į aldehidus ir ketonus, kurių funkcinės grupės:



Nomenklatūra

Bendrojoje karbonilinių junginių formulėje (CnH2nO) indeksas n – sveikasis skaičius, rodantis anglies atomų skaičių, nuo kurio priklauso pavadinimas. Aldehidų pavadinimai sudaromi su priesaga –al – ir galūne –is, pvz. C2H4O – etanalis, C3H6O – propanalis ir kt. Pagrindine aldehido grandinė yra ta, kurioje yra funkcinė karbonilo grupė. Karbonilo grupės C atomas visuomet yra pirmas ir rašant aldehido pavadinimą jo padėtis nenurodoma. Pvz.:

       

          etanalis

 

Ketonų pavadinimai sudaromi su priesaga –on – ir galūne –as, pvz. C3H6O – propanonas, C4H8O – 2 - butanonas ir kt. Skirtingai nei aldehidus, vardinant ketonus būtina nurodyti karbonilo grupės vietą, jeigu grandinėje yra daugiau nei 4 anglies atomai. Pvz.:

Izomerija

Tą pačią molekulinę formulę turintys aldehidai ir ketonai yra vieni kitiems izomerai, pvz.: propanalis ir propanonas (molekulinė formulė C3H6O).


Aldehidams ir ketonams būdinga anglies atomų grandinės izomerija (molekulinė formulė C4H8O):


Ilgesnės grandinės ketonams būdinga dar ir funkcinės karbonilo grupės padėties izomerija (2 – pentanonas, 3 – pentanonas).


Paplitimas gamtoje

Karboniliniai junginiai – vieni iš labiausiai paplitusių gamtinių junginių. Daugelis jų yra kvapūs junginiai, randami augaluose ir gyvūnų organizmuose. Pvz. furonolis išsiskiria kepant mėsą, todėl mes jaučiame jo kvapą, korilonas karamelės skonio sudėtinė dalis, vanilino yra vanilėje, demaskenonas lemia rožių kvapą, bitės radusios nektaro, išskiria citralį. Tarpinis medžiagų apykaitos junginys etanalis nuolat susidaro žmogaus organizme.

 

Gavimas

Pramonėje:

  • metanalis gaunamas oksiduojant metaną oro deguonimi:

        

                                    metanalis

 

  • etanalis gaunamas hidratuojant etiną (žr. 6.2.2.2. skyrių):

        
         etinas                                        etanalis

 

Laboratorijoje aldehidai gaunami oksiduojant (oksidatorius vario (II) oksidas) pirminius alkoholius, o ketonai – antrinius alkoholius:

   
            1 - propanolis                           propanalis


    

      2 - propanolis                    propanonas

 

Fizikinės savybės

Metanalis – bespalvės, aštraus kvapo dujos. Jo tirpalas vandenyje (~40%) vadinamas formalinu. Kiti žemesnieji aldehidai ir ketonai (C2 – C4) – lakūs, specifinio kvapo skysčiai, kurie maišosi beveik su visais organiniais tirpikliais, gerai tirpsta vandenyje. Didėjant aldehidų molinei masei, jų lakumas ir tirpumas vandenyje mažėja. Aukštesnieji karboniliniai junginiai (nuo C12) – bekvapės, vandenyje netirpios, neaukštos lydymosi temperatūros kietosios medžiagos. Karbonilinių junginių virimo temperatūros yra daug žemesnės nei alkoholių, turinčių tiek pat anglies atomų. Šis skirtumas yra todėl, kad tarp karbonilinių junginių nesusidaro vandeniliniai ryšiai.

 

Cheminės savybės

Aldehidams būdingos prisijungimo, oksidacijos ir polimerizacijos reakcijos.

1. Prisijungimo reakcijos. Prisijungia vandenilį ir virsta alkoholiais (hidrinimo reakcija):

   
       propanalis                                                1 - propanolis


   
         propanonas                                    2 - propanolis

 

2. Oksidacijos reakcijos. Oksiduojant aldehidus susidaro karboksirūgštys.

a) Sidabrinio veidrodžio reakcija – kokybinė aldehidų atpažinimo reakcija – aldehidai veikiami sidabro oksido amoniakiniu tirpalu. Įvykus reakcijai, mėgintuvėlio sienelės pasidengia plona veidrodinio sidabro plėvele:

   
       etanalis                               etano rūgštis

b) Varinio veidrodžio reakcija – kokybinė aldehidų atpažinimo reakcija – aldehidai veikiami šviežiai pagamintu Cu(OH)2. Reakcija vyksta kaitinant – pradžioje susidaro geltonos vario (I) hidroksido nuosėdos, o vėliau susidaro raudonos spalvos Cu2O:

   
    etanalis                                        etano rūgštis          geltonos nuosėdos

 

   
                         Raudonai rudos nuosėdos

3. Polimerizacijos reakcijos.

Metanalis polimerizacijos ir polikondensacijos reakcijose naudojamas polimerų gavimui.

 

Panaudojimas

Dauguma aldehidų yra naudojami maisto pramonėje, nes yra kvapūs. Metanalis naudojamas vaistų ir dažiklių gamybai, formalinas (metanalio vandeninis tirpalas) – baltymams denatūruoti, dezinfekcijai. Etanalis naudojamas etano rūgščiai gaminti. Propanonas (acetonas) ir kiti ketonai yra geri lakų, dažiklių bei sintetinių dervų tirpikliai.