Πεντανάλη

Από testwiki
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Πρότυπο:Πληροφορίες χημικής ένωσης

Η πεντανάλη ή βαλεραλδεΰδη (αγγλικά: pentanal) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, Οξυγόνο και Υδρογόνο, με μοριακό τύπο C5H10O, αν και συχνά γράφεται πιο αναλυτικά ως CH3CH2CH2CH2CHO ή και (συντομογραφικά) BuCHO. Είναι μια από τις αλδεΰδες. Χρησιμοποιήθηκε στην αρωματοποιία, στη χημεία ρητινών και από τη βιομηχανία ελαστικών.

Παραγωγή

Υδροφορμυλίωση

Η πεντανάλη μπορεί να παραχθεί με υδροφορμυλίωση 1-βουτένιου[1]:

CH3CH2CH=CH2+CO+H210100atm,40oC100oCCoη´RhCH3CH2CH2CH2CHO

Με επίδραση βουτυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα

Με επίδραση βουτυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα[2]:

CH3CH2CH2CH2X+Mg|Et2O|CH3CH2CH2CH2MgX+HCOORCH3CH2CH2CH2CHO+ROMgX

Με μερική οξείδωση 1-πεντανόλης

Με μερική οξείδωση 1-πεντανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου[3]:

3CH3CH2CH2CH2CH2OH+2CrO33CH3CH2CH2CH2CHO+Cr2O3+3H2O

Με έμμεση μερική αναγωγή πεντανικού οξέος

1. Αρχικά το βουτανικό οξύ μετατρέπεται σε πεντανοϋλοχλωρίδιο[4]:

CH3CH2CH2CH2COOH+SOCl2CH3CH2CH2CH2COCl+SO2+HCl

2. Το πεντανοϋλοχλωρίδιο ανάγεται καταλυτικά άμεσα προς πεντανάλη:

CH3CH2CH2CH2COCl+H2PdCH3CH2CH2CH2CHO+HCl

Με οζονόλυση 5-δεκένιου

Με οζονόλυση 5-δεκενίου παράγεται τελικά πεντανάλη[5]:

CH3CH2CH2CH2CH=CHCH2CH2CH2CH3+23O32CH3CH2CH2CH2CHO

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 5,6-δεκανοδιόλη

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 4,5-οκτανοδιόλη παράγεται βουτανάλη[6]:

CH3CH2CH2CH2CH(OH)CH(OH)CH2CH2CH2CH3+HIO42CH3CH2CH2CH2CHO+HIO3+H2O

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Όταν η πεντανάλη εκτίθεται στον ατμοσφαιρικό αέρα οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε πεντανικό οξύ.

Ταυτομέρεια με 1-πεντεν-1-όλη

Η πεντανάλη βρίσκεται πάντα σε χημική ισορροπία με την ταυτομερή της 1-πεντεν-1-όλη. Μπορεί να καταλυθεί προς την επιθυμητή κατεύθυνση με παρουσία οξέων ή βάσεων[7]:

Αναγωγή προς 1-πεντανόλη

Μπορεί να αναχθεί προς 1-πεντανόλη με τις ακόλουθες μεθόδους[8]

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):

4CH3CH2CH2CH2CHO+LiAlH4Li[Al(CH3CH2CH2CH2CH2O)4]+2H2O4CH3CH2CH2CH2CH2OH+LiAlO2

2. Με καταλυτική υδρογόνωση:

CH3CH2CH2CH2CHO+H2Nieta´Pdeta´PtCH3CH2CH2CH2CH2OH

Αναγωγή προς πεντάνιο

Μπορεί να αναχθεί προς πεντάνιο με την μεθόδο Wolff-Kishner[9]

CH3CH2CH2CH2CHO+NH2NH2H2OCH3CH2CH2CH2CH2N=NH+KOHCH3CH2CH2CH2CH3+N2

Οξείδωση προς πεντανικό οξύ

Μπορεί να οξειδωθεί προς πεντανικό οξύ[10];

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο:

3CH3CH2CH2CH2CHO+2KMnO4+H2SO43CH3CH2CH2CH2COOH+2MnO2+K2SO4+H2O

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου:

3CH3CH2CH2CH2CHO+2CrO33CH3CH2CH2CH2COOH+Cr2O3

3. Με οξυγόνο:

CH3CH2CH2CH2CHO+O2CH3CH2CH2CH2CO3H+CH3CH2CH2CH2CHO2CH3CH2CH2CH2COOH

4. Με αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου):

CH3CH2CH2CH2CHO+Ag2ONH4NO3CH3CH2CH2CH2COOH+2Ag

5. Με αντιδραστήρια Fehling:

CH3CH2CH2CH2CHO+CuONH4NO3CH3CH2CH2CH2COOH+Cu2O

  • Οι αντιδράσεις 4-5 παρουσιάζονται απλοποιημένες και χρησιμοποιούνται γενικά για την ανίχνευση αλδεϋδομάδας (-CHO).

Οξείδωση προς 2-οξοπεντανάλη

Μπορεί να οξειδωθεί προς 2-οξοπεντανάλη με χρήση διοξειδίου του σεληνίου[11]

CH3CH2CH2CH2CHO+SeO2CH3CH2CH2COCHO+Se+H2O

Προσθήκη ύδατος

Με προσθήκη ύδατος σε προπανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής 1,1-πεντανοδιόλη[12]:

CH3CH2CH2CH2CHO+H2OCH3CH2CH2CH2CH(OH)2

Προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης παράγεται 2-βουτυλο-1,3-διοξολάνιο[13]:

CH3CH2CH2CH2CHO+HOCH2CH2OHH+H2O+ 2-βουτυλο-1,3-διοξολάνιο

Προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης παράγεται 2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο[13]:

CH3CH2CH2CH2CHO+HSCH2CH2SHH+H2O+ 2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο

2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο +2Ni+2H2CH3CH2CH2CH2CH3+CH3CH3+2NiS

Αντιδράσεις με αζωτούχες ενώσεις

Αντιδρά με αρκετά είδη αζωτούχων ενώσεων του γενικού τύπου NH2A, όπου το A μπορεί να είναι υδρογόνο, αλκύλιο, υδροξύλιο, αμινοξάδα και διάφορα άλλα. Με βάση το γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθη[14]:

CH3CH2CH2CH2CHO+NH2ACH3CH2CH2CH2CH=NA+H2O

  • Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

1. Με αμμωνία παράγεται 1-πεντανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H:

CH3CH2CH2CH2CHO+NH3CH3CH2CH2CH2CH=NH+H2O

2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται Ν-αλκυλο-1-πεντανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:

CH3CH2CH2CH2CHO+RNH2CH3CH2CH2CH2CH=NR+H2O

3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται 1-πεντανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:

CH3CH2CH2CH2CHO+NH2OHCH3CH2CH2CH2CH=NOH+H2O

4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά 1-πεντανυδραζόνη και με περίσσεια πεντανάλης διπεντυλιδεναζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2:

CH3CH2CH2CH2CHO+NH2NH2H2OCH3CH2CH2CH2CH=NNH2+CH3CH2CH2CH2CHOCH3CH2CH2CH2CH=NN=CHCH2CH2CH2CH3

5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 1-πεντυλιδενο-2-φαινυλυδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh::

CH3CH2CH2CH2CHO+NH2NHPhCH3CH2CH2CH2CH=NNHPh+H2O

6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται (2-πεντυλιδενυδραζινο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NCONH2:

CH3CH2CH2CH2CHO+H2NNHCONH2CH3CH2CH2CH2CH=NNHCONH2+H2O

Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες

Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται αρχικά 1-(διαλκυλαμινο)-1-πεντανόλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει Ν,Ν-διαλκυλο-1-πεντεν-1-αμίνη[15]:

CH3CH2CH2CH2CHO+RNHR´CH3CH2CH2CH2CH(OH)N(R)R´π.H2SO4CH3CH2CH2CH=CHN(R)R´+H2O

Αλδολική συμπύκνωση

Με επίδραση βάσης έχουμε τη λεγόμενη αλδολική συμπύκνωση, η οποία όταν γίνεται με τον εαυατό της, παράγεται αρχικά 2-βουτυλο-3-υδροξυεπτανάλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει 2-βουτυλο-2-επτενάλη[16]:

2CH3CH2CH2CH2CHOOHCH3CH2CH2CH2CH(OH)CH(CH2CH2CH2CH3)CHOπ.H2SO4CH3CH2CH2CH=C(CH2CH2CH2CH3)CHO+H2O

Συμπύκνωση με α-αλεστέρες

Με επίδραση α-αλεστέρων (R'CHXCOOR) έχουμε την αντίδραση Darzen, κατά την οποία τελικά παράγεται 2-πεντυλο-1-καρβαλκοξυοξιράνιο. Π.χ. με αλαιθανικό αλκυλεστέρα (XCH2COOR) έχουμε[17]:

CH3CH2CH2CH2CHO+XCH2COOREtONaη´NaNH2η´NaHX+ 2-πεντυλο-1-καρβαλκοξυοξιράνιο

Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες

Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH2Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel[18]:

CH3CH2CH2CH2CHO+XCH2YOHCH3CH2CH2CH2CH=CH(X)Y+H2O

Επίδραση φωσφοροϋλιδίων

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph3P+C-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,1-διαλκυλεξένιο-1[19]:

CH3CH2CH2CH2CHO+Ph3P+C(R)R´CH3CH2CH2CH2CH=CH(R)R´+Ph3PO

Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων

Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στο διπλό δεσμό C=Ο που περιέχει η πεντανάλη. Π.χ.:[20]:

1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 2-υδροξυεξανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί 2-υδροξυεξανικό οξύ:

CH3CH2CH2CH2CHO+HCNCH3CH2CH2CH2CH(OH)CN+2H2OCH3CH2CH2CH2CH(OH)COONH4+HClCH3CH2CH2CH2CH(OH)COOH+NH4Cl

2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται 1-υδροξυ-1-πεντανοσουλφονικό οξύ:

CH3CH2CH2CH2CHO+NaHSO3CH3CH2CH2CH2CH(OH)SO3Na+HClCH3CH2CH2CH2CH(OH)SO3H+NaCl

3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται 1-αλκυλο-1-πεντανόλη:

CH3CH2CH2CH2CHO+RMgXCH3CH2CH2CH2CH(OMgX)R+H2OCH3CH2CH2CH2CH(OH)R+Mg(OH)X

4. Με προσθήκη πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται 1,1-διχλωροπεντάνιο:

CH3CH2CH2CH2CHO+PCl5CH3CH2CH2CH2CHCl2+POCl3

Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X2) έχουμε προσθήκη του στην ταυτομερή 1-πεντεν-1-όλη. Παράγεται αρχικά η ασταθής 1,2-διαλο-1-πεντανόλη που αφυδραλογονώνεται σχηματίζοντας τελικά 2-αλοπεντανάλη[21]:

CH3CH2CH2CH=CHOH+X2CH3CH2CH2CHXCH(X)OHCH3CH2CH2CHXCHO+HX

Επίδραση υδραζωτικού οξέος

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος (αντίδραση Achmidt) παράγεται πεντανονιτρίλιο και βουτυλαμινομεθανάλη[22]:

2CH3CH2CH2CH2CHO+HN3H2SO4CH3CH2CH2CH2CN+CH3CH2CH2CH2NHCHO+N2

Προσθήκη αλκοολών

Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά 1-αλκοξυ-1-πεντανόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης 1,1-διαλκοξυπεντάνιο[23]:

CH3CH2CH2CH2CHO+ROHH+CH3CH2CH2CH2CH(OR)OH+ROHCH3CH2CH2CH2CH(OR)2+H2O

Αντίδραση Stracker

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε πεντανάλη παράγεται αρχικά 2-αμινεξανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, 2-αμινεξανικό οξύ (ένα μη πρωτεϊνικό αμινοξύ)[24]:

CH3CH2CH2CH2CHO+HCN+NH3H2OCH3CH2CH2CH2CH(NH2)CN+2H2OCH3CH2CH2CH2CH(NH2)COOH+NH3

Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια

Με επίδραση πεντανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά 2-βουτυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi)[25] [26]:

CH2=CH2+CH3CH2CH2CH2CHOhv 2-βουτυλοξετάνιο

Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται εξανάλη, 2-μεθυλοπεντανάλη, 3-μεθυλοπεντανάλη, 4-μεθυλοπεντανάλη, 2-εξανόνη και βουτυλοξιράνιο[27]:

CH3CH2CH2CH2CHO+CH3Cl+KOH311CH3CH2CH2CH2CH2CHO+211(CH3)2CHCH2CH2CHO+211CH3CH2CH(CH3)CH2CHO+211CH3CH2CHCH2(CH3)CHO+111CH3CH2CH2CH2COCH3+KCl+H2O+111βουτυλοξιράνιο

Αναφορές και σημειώσεις

  1. Πρότυπο:Cite book
  2. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.1.
  3. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.2.
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.3.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.4.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.6.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.1.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.2.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.3α.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.1,2.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.4.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.5α.
  13. 13,0 13,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.5β.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218-219, §9.5.6.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.7.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.8. και SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 268, §15.3.8
  17. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.10.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.9.
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.11.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.12.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.13.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.15.
  23. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.3.
  24. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.
  25. Πρότυπο:Cite journal
  26. Πρότυπο:Cite journal
  27. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.

Πηγές

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
  • Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.

Πρότυπο:Αλδεΰδες