ALDEHIDS: ESTRUCTURA, PROPIETATS, USOS I EXEMPLES - QUIMICA - 2025

Els aldehids són compostos orgànics que tenen per fórmula general RCHO. R representa una cadena alifàtica o aromàtica; C a l'carboni; O a l'oxigen i H a l'hidrogen. Es caracteritzen per posseir un grup carbonil a l'igual que les cetones i els àcids carboxílics, de manera que als aldehids se'ls denominen també com a compostos carbonílics.

El grup carbonil li confereix a l'aldehid moltes de les seves propietats. Són compostos que s'oxiden amb facilitat i són molt reactius a les addicions nucleofíliques. El doble enllaç de el grup carbonil (C = O) presenta dos àtoms que tenen diferències en la seva avidesa pels electrons (electronegativitat).

Estructura general dels aldehids

L'oxigen atreu amb més força als electrons que el carboni, de manera que el núvol electrònic es desplaça cap a ell fent que el doble enllaç entre el carboni i l'oxigen sigui de naturalesa polar, amb un moment dipolar important. Això fa que els aldehids siguin compostos polars.

La polaritat dels aldehids va influenciar les seves propietats físiques. El punt d'ebullició i la solubilitat dels aldehids en aigua són més grans que els compostos químics no polars amb pesos moleculars semblants, com és el cas dels hidrocarburs.

Els aldehids amb menys de cinc àtoms de carboni són solubles en l'aigua, ja que es formen ponts d'hidrogen entre l'oxigen de el grup carbonil i la molècula d'aigua. No obstant això, a l'augmentar el nombre de carbonis de la cadena de l'hidrocarbur es produeix un increment de la porció no polar de l'aldehid, fent-ho menys soluble en l'aigua.

Però, com són i d'on procedeixen? Encara que la seva naturalesa depengui en essència de el grup carbonil, la resta de l'estructura molecular també aporta molt a el conjunt. Així, poden ser de qualsevol mida, petits o grans, o fins i tot una macromolècula pot tenir regions on predomini el caràcter dels aldehids.

Així, com passa amb tots els compostos químics, hi ha aldehids "agradables" i altres amargs. Poden trobar-se en fonts naturals o sintetitzar-se a grans escales. Exemples d'aldehids són la vainillina, molt present en els gelats (imatge superior) i l'acetaldehid, el qual aporta gust de les begudes alcohòliques.

estructura química

Font: By NEUROtiker, from Wikimedia Commons

Els aldehids consisteixen d'un carbonil (C = O) a el qual s'enllaça directament un àtom d'hidrogen. Això el diferencia d'altres compostos orgànics com les cetones (R ₂ C = O) i els àcids carboxílics (RCOOH).

A la imatge superior es mostra l'estructura molecular al voltant de l'-CHO, grup formilo. El grup formilo és pla pel fet que el carboni i oxigen tenen hibridació sp ². Aquesta planaridad el fa susceptible a l'atac d'espècies nucleòfiles, i per tant, s'oxida amb facilitat.

A què es refereix aquesta oxidació? A la formació d'un enllaç amb qualsevol altre àtom més electronegatiu que el carboni; i per al cas dels aldehids és un oxigen. Així, l'aldehid s'oxida a un àcid carboxílic, -COOH. I si es reduís l'aldehid? Es formaria al seu lloc un alcohol primari, ROH.

Els aldehids només es produeixen a partir d'alcohols primaris: aquells on el grup OH es troba a el final d'una cadena. De la mateixa manera, el grup formilo sempre està a el final d'una cadena o sobresurt d'ella o de l'anell com un substituent (en cas d'haver altres grups més importants, com el -COOH).

Propietats físiques i químiques

A l'ésser compostos polars seus punts de fusió són més grans que els dels compostos no polars. Les molècules d'aldehids no són capaços d'unir-se intermolecularment mitjançant ponts d'hidrogen, per tenir només àtoms de carboni units a àtoms d'hidrogen.

A causa de l'anterior, els aldehids tenen punts d'ebullició inferiors als alcohols i àcids carboxílics.

Punts de fusió

Formaldehid -92; Acetaldehid -121; Propionaldehído -81; n- Butiraldehído -99; n-Valeraldehído -91; Caproaldehído -; Heptaldehído - 42; Fenilacetaldehído -; Benzaldehid -26.

Punts d'ebullició

Formaldehid -21; Acetaldehid 20; Propionaldehido 49; n-Butiraldehido 76; n-Valeraldehido 103; Caproaldehido 131; Heptaldehido 155; Fenilacetaldehído 194; Benzaldehid 178.

Solubilitat en aigua expressada en g / 100 g de H

Formaldehid, molt soluble; Acetaldehid, infinita; Propionaldehído, 16; n-Butiraldehído, 7; n-Valeraldehído, lleugerament soluble; caproaldehído, lleugerament soluble; Fenilacetaldehído lleugerament soluble; Benzaldehid, 0,3.

Els punts d'ebullició dels aldehids tendeixen a augmentar en forma directa amb el pes molecular. Per contra hi ha una tendència a disminuir la solubilitat dels aldehids en aigua a mesura que augmenta el seu pes molecular. Això es reflecteix en les constants físiques dels aldehids recentment citats.

reactivitat

Reacció d'oxidació

Els aldehids poden oxidar a l'àcid carboxílic corresponent en presència de qualsevol d'aquests compostos: Ag (NH ₃) ₂, KMnO ₄ o K ₂ Cr ₂ O ₇.

Reducció a alcohols

Poden hidrogenarse amb ajuda de catalitzadors de níquel, platí o pal·ladi. Així, el C = O es transforma a C-OH.

Reducció a Hidrocarburs

En presència de Zn (Hg), HCl concentrat oa NH ₂ NH ₂ els aldehids perden el grup carbonil i es converteixen en hidrocarburs.

addició nucleofílica

Hi ha diversos compostos que s'afegeixen a el grup carbonil, entre ells estan: reactius de Grignard, cianur, derivats de l'amoníac i alcohols.

Nomenclatura

Font: Gabriel Bolívar

A la imatge superior s'il·lustren 4 aldehids. Com es nomenen?

Dau al fet que són alcohols primaris oxidats, a el nom de l'alcohol se li canvia la terminació -ol per -al. Així, el metanol (CH ₃ OH) si s'oxida a CH ₃ CHO es diu metanal (formaldehid); CH ₃ CH ₂ CHO etanal (acetaldehid); CH ₃ CH ₂ CH ₂ CHO propanal i CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CHO butanal.

Tots els aldehids recentment nomenats tenen el grup -CHO a la fi de la cadena. Quan aquest es troba en ambdós extrems, com en A, a l'acabament -al se li afegeix el prefix di-. Com A té sis carbonis (comptant els de tots dos grups formilos), deriva de l'1-hexanol i el seu nom per tant és: hexà dial.

Quan hi ha un substituent, com un radical alquílic, un doble o triple enllaç, o un halogen, s'enumeren els carbonis de la cadena principal donant-li a l'-CHO el número 1. Així, l'aldehid B es diu: 3-yodohexanal.

No obstant això, en els aldehids C i D el grup -CHO no té prioritat per identificar aquests compostos d'altres. C és un cicloalcano, mentre que D un benzè, tots dos amb un dels seus H substituïts per un grup formilo.

En ells com l'estructura principal és cíclica, a el grup formilo se li nomena carbaldehído. Així, C és el ciclohexanocarbaldehído, i D el bencenocarbaldehído (més conegut com benzaldehid).

usos

Existeixen en la naturalesa aldehids capaços de conferir sabors agradables, com és el cas de l'cinnamaldehído, responsable de l'sabor característic de la canyella. Per això se solen utilitzar com a saboritzants artificials en molts productes com llaminadures o aliments.

formaldehid

El formaldehid és l'aldehid que es produeix industrialment en major quantitat. El formaldehid obtingut per l'oxidació de l'metanol s'utilitza en una solució a el 37% de gas en aigua, sota el nom de formalina. Aquesta s'usa en l'adob de pells i en la conservació i embassament de cadàvers.

Així mateix el formaldehid es fa servir com germicida, fungicida i insecticida per a plantes i vegetals. No obstant això, la seva major utilitat és la contribució a la producció de material polimèric. El plàstic anomenat baquelita es sintetitza per la reacció entre el formaldehid i el fenol.

bakelita

La baquelita és un polímer d'estructura tridimensional de gran duresa utilitzat en nombrosos estris de la llar com mànec d'olles, paelles, cafeteres, ganivets, etc.

Polímers semblants a la baquelita són fets a partir de formaldehid en combinació amb els compostos urea i Melamine. Aquests polímers s'usen no només com plàstics, sinó a més s'utilitzen com pegues adhesives i material de recobriment.

Plywood

El Plywood és el nom comercial d'un material format per làmines primes de fusta, unides per polímers produïts a partir de l'formaldehid. Les marques Formica i Melmac es fabriquen amb la participació d'aquest. La Formica és un material plàstic usat en el recobriment de mobles.

El plàstic Melmac s'utilitza en l'elaboració de plats, gots, tasses, etc. El formaldehid és matèria primera per a la síntesi de l'compost Metilen-difenil-diisocianat (MDI), precursor de l'poliuretà.

poliuretà

El poliuretà s'usa com a aïllant en neveres i congeladors, encoixinat per a mobles, matalassos, recobriments, adhesius, soles, etc.

Butiraldehido

El butiraldehido és el principal precursor per a la síntesi de l'2-etilhexanol, el qual s'empra com a plastificant. Té una agradable aroma de poma que permet el seu ús en aliments com saboritzant.

A més s'utilitza per a la producció d'acceleradors de el cautxú. Intervé com un reactiu intermedi en la manufactura de solvents.

acetaldehid

El acetaldehid es feia servir en la producció d'àcid acètic. Però aquesta funció de l'acetaldehid ha disminuït en importància, ja que ha estat desplaçat pel procés de carbonilació de l'metanol.

síntesi

Altres aldehids són precursors dels oxoalcoholes, els quals s'utilitzen en la producció de detergents. Els anomenats oxoalcoholes es preparen afegint monòxid de carboni i hidrogen a una olefina per obtenir un aldehid. I finalment s'hidrogena l'aldehid per obtenir l'alcohol.

Alguns aldehids s'usen en la fabricació de perfums, com a tal és el cas de l'Chanel Nº 5. Molts aldehids d'origen natural tenen olors agradables, per exemple: el heptanal posseeix una olor a herba verda; el octanal una olor a taronja; el nonanal una olor a roses i el citral una olor a llima.

Exemples d'aldehids

glutaraldehid

Font: By Jynto, from Wikimedia Commons

El glutaraldehid presenta en la seva estructura dos grups formilos en ambdós extrems.

Comercialitzat sota el nom de Cidex o Glutaral, s'usa com a desinfectant per esterilitzar els instruments quirúrgics. S'utilitza en tractament de berrugues als peus, aplicant com un líquid. També s'empra com un agent fixador dels teixits en els laboratoris d'histologia i patologia.

benzaldehid

És l'aldehid aromàtic més simple el qual es troba format per un anell benzènic on s'enllaça un grup formilo.

Es troba en l'oli d'ametlla, d'allí el seu olor característica que li permet el seu ús com a saboritzant d'aliments. A més, s'utilitza en la síntesi de compostos orgànics relacionats amb la fabricació de fàrmacs i en l'elaboració de plàstics.

gliceraldehid

És una aldotriosa, un sucre constituïda per tres àtoms de carboni. Presenta dos isòmers que es denominen enantiòmers D i L. El gliceraldehid és el primer monosacàrid que s'obté en la fotosíntesi durant la fase fosca (cicle de Calvin).

Gliceraldehid-3-fosfat

Font: Jynto i Ben Mills

A la imatge superior es il·lustra l'estructura de l'gliceraldehid-3-fosfat. Les esferes vermelles al costat de la groga corresponen a el grup fosfat, mentre que les negres l'esquelet carbonat. L'esfera vermella enllaçada a la blanca és el grup OH, però quan s'enllaça a l'esfera negra i aquesta última a la blanca, llavors és el grup CHO.

El gliceraldehid-3-fosfat intervé en la glucòlisi, un procés metabòlic en el qual la glucosa és degradada a l'àcid pirúvic amb la producció d'ATP, un reservori energètic dels éssers vius. A més, de la producció de NADH, un agent reductor biològic.

A la glucòlisi el gliceraldehid-3-fosfat i la dihidroacetona fosfat s'originen pel clivatge de D-fructosa-1-6-bisfosfat

El gliceraldehid-3-fosfat intervé en el procés metabòlic conegut com el cicle de les pentoses. En aquest es genera el NADPH, important reductor biològic.

11-cis-Retinal

Font: Pixabay.

El β-carotè és un pigment natural present en diversos vegetals, especialment en la pastanaga. Experimenta una ruptura oxidativa en el fetge, transformant-se així en l'alcohol retinol o la vitamina A. L'oxidació de la vitamina A i la posterior isomerització d'un dels seus dobles enllaços, forma l'aldehid 11-cis-retinal.

Piridoxal fosfat (Vitamina B6)

Font: Jynto i Ben Mills.

És un grup prostètic unit a diversos enzims, la qual és la forma activa de la vitamina B6 i participa en el procés de síntesi de l'neurotransmissor inhibitori GABA.

On és el grup formilo en la seva estructura? Cal notar que aquest es diferencia de la resta dels grups enllaçats a l'anell aromàtic.

Salicilaldehido

És una matèria primera per a la síntesi de l'àcid acetilsalicílic, medicament analgèsic i antipirètic conegut com Aspirina.

referències

1. Robert C. Neuman, Jr. Chapter 13, Carbonyl Compounds: Ketones, Aldehydes, Carboxylic Acids.. Pres de: chem.ucr.edu
2. Germán Fernández. (14 de setembre de 2009). Nomenclatura dels aldehids. Pres de: quimicaorganica.net
3. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organic Chemistry. (Tenth Edition, pàg 729-731) Wiley Plus.
4. Jerry March and William H. Brown. (31 de desembre de 2015). Aldehyde. Pres de: britannica.com
5. Wikipedia. (2018). Aldehydes. Pres de:
6. Morrison, RT i Boyd, RN (1990). Química Orgànica Cinquena Edició. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana.
7. Carey, FA (2006). Química Orgànica Sisena Edició. Editorial Mc Graw Hill.
8. Mathews, Ch. K., Van Holde, KE i Athern, KG (2002). Bioquímica. Tercera Edició. Editorial Pearson Adisson Wesley.