الألدهيدات والكيتونات

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


- تمهيد :

هي مركبات عضوية تحوي مجموعة الكربونيل التالية:
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ولكن الرابطتين الحرتين للكربون في مجموعة الكربونيل يمكن أن ترتبط بـ :

- ذرتان من الهيدروجين
- ذرة هيدروجين و جذر ألكيل
- جذرين ألكيلين

فنلاحظ في الحالة الأولى و الثانية أنه ينتج ألدهيد ، بينما في الحالة الثالثة عند ربط الرابطتين الحرتين في الكربونيل بجذرين ألكيلين ينتج:



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وهي مركبات كربو نيلية صيغتها العامة R – CO - R- حيث R ، R- مجموعتان ألكيليتان متشابهتان أو مختلفتان وتدعى هذه المركبات باسم الكيتونات.

نحصل على الألدهيدات و الكيتونات بأكسدة الكحولات الأولية و الثانوية على التوالي بدون تغيير في السلسلة الكربونية، و في هذه الحالة ، بفقد جزيء الكحول ذرتي هيدروجين، و بذلك فإن الصيغة العامة للسلسلة المتشاكلة للألدهيدات و الكيتونات واحدة. فكلمة ألدهيد هي اختصار الكلمتين اللاتينيتين alcohol dehydrogenatus ، ومعناهما بالعربية كحول فقد هيدروجين،

II - طرق الحصول على الألدهيدات و الكيتونات و بعض خواصهما

1– أكسدة الكحولات

بأكسدة المقتصدة للكحولات الأولية نحصل على الألدهيد كما في التفاعل الكيميائي التالي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


و يمكن أن نحصل على الألدهيد إنطلاقا من الكحولات بنزع الهيدروجين و بوجود عامل مساعد مثل النحاس المسخن لدرجة الحرارة 300°م .
تجري أكسدة الكحولات عادة بواسطة مؤكسدات قوية مثل :



[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وعند أكسدة الكحول، يؤثر المؤكسد على ذرة الكربون المرتبطة بمجموعة الهيدروكسيل، و عند أكسدة الكحولات الثانوية تتشكل الكيتونات

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

فعند أكسدة الكحول البروبيلي الثانوي ( الإيزوبروبيلي) نحصل على الأسيتون كما في المعادلة الكيميائية التالية:


[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

أو بصورة عامة

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

بينما تتأكسد الكحولات الأولية معطيتا في هذه الحالة ألدهيدات

2 – تسخين مشتقات ثنائية هالوجينية مع الماء

نحصل على الألدهيد و ذلك بتسخين مركبات هيدروكربونية تحوي ذرتين هالوجين في ذرة الكربون واقعة في طرف السلسلة و ذلك وفق المعادلة الكيميائية التالية:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ومن المعادلة الكيميائية السابقة نلاحظ تشكل مواد تحوي مجموعتان من الهيدروكسيل متصلتين بذرة كربون واحدة ، التي تعتبر هيدرات للألدهيدات ، تعطي ألدهيدات بفصل الماء.
نحصل على الكيتون من المركبات الهيدروكربونية التي تحوي ذرتين هالوجين في ذرة الكربون غير واقعة في طرف السلسلة و ذلك وفق المعادلة الكيميائية التالية:


[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


الأفراد الأولى و التالية في السلسلة المتشاكلة للكيتونات سوائل، و لبعضها رائحة زكية، والأخرى رائحة كريهة. أما الكيتونات العالية فهي مواد صلبة.



III - تفاعلات الألدهيدات و الكيتونات

إن تفاعلات كل من الألدهيدات و الكيتونات سريعة ، سوى كانت تفاعلات الأكسدة أو تفاعلات الضم أو تفاعلات الاستبدال

1 – تفاعلات الضم

في المركبات الكيميائية التي تحوي مجموعة الكربونيل مثل الألدهيدات و الكيتونات تحدث تفاعلات الضم بسهولة و ذلك بكسر الرابطة الثنائية بين الأكسجين و الكربون في مجموعة الكربونيل إلى رابطة بسيطة بعدما تتحد مع ذرة أخرى أي :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وفي حالة وجود ألدهيد أو كيتون يحوي مجموعة ميثيل متصلة بالكربونيل فإن لهما القدرة على ضم بيكبريتيت الصوديوم المركز إليها و ذلك كما يلي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

كما أن كل من الألدهيدات والكيتونات لها القدرة على ضم الهيدروجين وذلك بإمرار خليط من الهيدروجين و أبخرة الألدهيد أو الكيتون على النيكل المسحوق كما في التفاعل التالي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

من التفاعلين السابقين نجد أن تفاعل الألدهيد مع الهيدروجين ينتج كحول أولي و هو الإيثانول بينما تفاعل الكيتون مع الهيدروجين ينتج كحول ثانوي و هو ميثيل الإيثانول.

كما تتفاعل المركباات الكيميائية الألدهيدية و الكيتونية مع مركبات المغنزيوم العضوية كما يلي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

2 - تفاعلات الاستبدال

هناك تفاعلات استبدال كثيرة منها تفاعلات الألدهيدات و الكيتونات مع الهيدروكسيلامين NH2OH معطيا :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وكذلك عند تأثير بالهيدرازين NH2-NH2 على الألدهيد و الكيتون يكون:


[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


عند التأثير بالقلويات الكاوية الصلبة تتحلل الهيدرازنات منطلقا غاز النيتروجين ، و تتشكل الهيدروكربونات " تفاعل كيشنر"

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

من التفاعل السابق يمكن أن نحصل على الهيدروكربونات ، و قد اكتشف العالم " ن . كيشنر " هذا التفاعل سنة 1910 م فقد حلل الهيدرازونات بتسخينها في دورق مع كمية صغيرة من هيدروكسيد البوتاسيوم

3 - أكسدة الألدهيدات و الكيتونات

أ – أكسدة الألدهيدات

تتأكسد الألدهيدات بسهولة و حتى بالأكسجين الجو بوجود عوامل مساعدة مثل المحلول النشادري لأكسيد الفضة. و تفاعل الألدهيد مع المحلول النشادري لأكسيد الفضة يتم وفق المعادلة الكيميائية التالية:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

عند أكسدة الألدهيدات بالأكسجين نحصل على الحموض الكربوكسيلية كما في التفاعل التالي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

فعند أكسدة الألدهيد بالأكسجين تتجه ذرة الأكسجين إلى ذرة الكربون المتصلة بالأكسجين كما في المعادلة السابقة لينتج حمضا عضويا. ويمكن أن نقارن أسماء الألدهيدات و الكحولات و الحموض العضوية و الألكانات كما في الجدول التالي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


ب - أكسدة الكيتونات

الكيتونات لا تتأكسد بالأكسجين الجوي و لا بالعوامل المؤكسدة الضعيفة، بل تتأثر بالعوامل المؤكسدة القوية مثل برمنغنات البوتاسيوم ، فعند أكسدة الكيتون يتفكك جزيء الكيتون كما في التفاعل التالي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

و إذا وجد جذران متماثلان متفرع في جزيء الكيتون يكون التفاعل كما يلي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


وإذا قارنا خواص الألدهيدات مع خواص الكيتونات نجد أن كل من الألدهيدات و الكيتونات تستطيع أن تضم إليها الهيدروجين، و بيكبريتيت الصوديوم، و مركبات المغنزيوم العضوية، كما أن هناك بعض الاختلافات بين خواص الألدهيدات و خواص الكيتونات ، فالألدهيدات تلون محلول حمض الفوكسين كبريتوز العديم اللون ، بينما الكيتونات لا تلون نفس هذا المحلول، كما أن الكيتونات لا تضم النشادر بل تتفاعل معه منطلقا كمية من الماء، و تتكون سلسلة المواد معقدة، و كذلك تتأكسد الكيتونات بصعوبة أكبر بالمقارنة مع الألدهيدات.
كما أن هناك أحماض ألدهيدية و أحماض كيتونية والتي هي عبارة عن المركبات التي يحوي جزيئها على مجموعة كربو كسيل و كذلك مجموعة ألدهيد و كيتون

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]




IV - الألدهيدات و الكيتونات الأروماتية ( العطرية)

يعتبر البنزألدهيد C6H5-CHO أبسط الألدهيدات الأروماتية ، و يمكن الحصول عليه بدء من اللوز المر ، الذي يحوي جليكوزيد الأميجدالين C20H27-NO11 الذي يتحلل مائيا بتأثير أنزيم الإمولسين الموجود معه ليعطي الجلوكوز و البنزألدهيد و حمض الهيدروسيانيك .


كما يمكن الحصول على البنزألدهيد صناعيا انطلاقا من التولوين ، حيث تجرى كلورة التلوين لنحصل على كلوريد البنزيل C6H5-CH2Cl ، و عند استمرار الكلورة مع التسخين مع الماء وكمية قليلة من هيدروكسيد الكالسيوم أو حمض الكبريتيك يتكون البنزألدهيد

ويمكن الحصول على البنزألدهيد بطريقة أخرى و ذلك بالأكسدة المباشرة للتولوين بوجود عامل مساعد و درجة حرارة مرتفعة.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

أما عند وجود عوامل مساعدة معينة مثل كلوريد الألمنيوم و كلوريد النحاس، فإن تفاعل كلوريد الفورميك مع التولوين يكون كما يلي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وكما يتأكسد البنزألدهيد بواسطة أكسجين الهواء بسرعة كبيرة مكونا حمض البنزويك كما في التفاعل التالي :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ثم يؤكسد هيدروبيروكسيد –البنزويل الجزء الباقي من البنزألدهيد مكونا حمض البنزويك كما في التفاعل التالي :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

و كذلك هناك تفاعلات مع البنزألدهيد و الأسيتون، حيث عند وجود الصودا الكاوية يتكاثف البنزألدهيد مع الأسيتون ، مشكلا بنزيليدين أستون أو ثنائي – بنزيلدين أسيتون، و هذا حسب الكميات المأخوذة من المادتين كما في التفاعل التالي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ما في حالة الكيتونات الأروماتية فإنها يمكن أن تتصل بمجموعة الكربونيل
مثل:

* مثيل – فنيل- كيتون ( أسيتوفينون) C6H5 COCH3
* ثنائي - فينيل كيتون ( بنزوفينون ) C6H5 CO C6H5

ويمكن الحصول على الكيتون الأروماتي وفق المعادلة الكيميائية التالية :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]






V - تسمية الألدهيدات و الكيتونات

لقد عرفت قواعد تسمية الكثير من المركبات العضوية، و أن هناك قواد متبعة لتسمية المركبات الكيميائية، كما أن هناك قواعد عامة تنطبق في كل الحالات على تسمية المركبات الكيميائية، كاختيار أطول سلسلة خطية متصلة من ذرات الكربون، وترقيم ذرات هذه السلسلة، وتحديد مواقع المستبدلات سواء أكانت مجموعات ألكيلية فرعية، أو عناصر، أو مجموعات وظيفية أو غيرها. فعندما نأخذ مثلا المركبات الكيميائية التالية ، و نريد تسميتها نجد أن:

أ )CH3CH2CH2CH3
في هذا المركب الكيميائي نلاحظ أنه يتكون من هيدروجين وكربون ، و ذلك يتكون من روابط بسيطة كلها ، فلذلك ينتمي إلى مجموعة الألكانات، و له أربعة ذرات كربون، فتسميته تخضع لتسمية الألكانات أي المركب الكيميائي السابق يمثل البوتان.

ب ) CH3CH = CHCH3
في هذا المركب الكيميائي، نلاحظ أنه من عائلة الالكنات أي من مجموعة الكربوهيدرات ذات رابطة ثنائية واحدة ، فلذلك يكون إسمه هو البوتن - 2

ج ) CH3CHOHCH2CH3

في هذا المركب الكيميائي نجد أنه من المركبات الكربوهيدرتية الهيدروجينية، و كذلك يحوي الوظيفة الكحولية في ذرة الكربون الثانية، فبذلك يكون إسم هذا المركب هو البوتانول -2

د) CH2OHCH2CH2CH3

كذلك تسمية هذا المركب يخضع لمجموع الكحولات ، و إسمه الروبانول – 1

من الأمثلة السابقة نجد أن المركبات الكيميائية لها أربعة ذرات كربون كلها ،و لكنها تختلف في الوظائف و المجموعات، مما أدى إلى اختلاف أسمائها حسب بعض القواعد المتخذة عالميا .


1 - تسمية الألدهيدات في IUPAC

لنأخذ مجموعة من المركبات الكيميائية كما في الجدول التالي، وتكون تسميتها معروفة

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

من الجدول السابق سمينا المركبات حسب الوظيفة و المجموعة، و إذا حولت المركبات السابقة في الجدول إلى مركبات ألدهيدية ، أي تحوي الوظيفة الألدهيدية تتحول أسماء هذه المركبات إلى:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

حسب قواعد الاتحاد الدولي IUPAC فإن حرف (آن) في اسم الفحم الهيدروجيني يحذف ويستعاض عنه بالنهاية (al) (ال) للدلالة على الألديهيد وسبب حذف حرف (e) هو حتى لا يلتقي مع حرف العلة الآخر (a).
وهكذا يكون اسم المركب:

CH3(CH2)5-CHO هو Heptanal هبتانال.

والمركب CH3(CH2)8-CHO هو Decanal ديكانال.

2 – تسمية الكيتونات في IUPA

1- تطبق القواعد المعمول بها من حيث طول السلسلة وترقيم ذرات الكربون فيها وإعطاء مجموعة الكربونيل أفضلية في الترقيم أي إعطاءها أصغر رقم ممكن،

أمثلة:

أ ) فحم هيدروجيني مشبع CH3CH2CH3 Propane بروبان

ألدهيد CHO2 CH3 Propanal CH بروبانال.
كيتون CH3COCH3 Propanone بروبانون.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ب) إذا احتوى المركب على مجموعة كيتونية ومجموعات أخرى كالمجموعة الألدهيدية والحمضية فإنه يعتبر مستبدلاً ويأخذ مقطعاً متقدماً هو oxo ـ أو keto ـ أما إذا وجد في المركب كحولاً فيعتبر الكحول هو المستبدل ويحتفظ الكيتون بأفضلية

3 - الأسماء الشائعة للكيتونات و الألدهيدات

الكثير من الألديهيدات و الكيتونات ومشتقاتهما لهما أسماء شائعة معروفة أهمها :
HCHO * فورما لين أو فورم ألدهيد .

كثير الاستخدام Formaldéhyde أو Formalin والاسم حسب IUPAC هو Méthanal ميثانال هو قليل الاستخدام.

CH3CHO * أسيت ألدهايد acétaldéhyde وحسب IUPAC. إيثانال Ethanal
Propionaldehyde CH3CH2CHO * هذا الاسم شائع تجارياً أما الاسم حسب IUPAC فهو بروبانال
CHOCH2CH2CHO* الاسم الشائع Succinaldehyde أما الاسم حسب IUPAC فهو الأكثر استخداماً وهو Butadiène.
أما الأسماء الشائعة للكيتونات فهنالك الكثير من المركبات البحتة وبعض المركبات المختلطة لها أسماء شائعة تستخدم وتعتبر مقبولة من الاتحاد الدولي ، و منها :

CH3COCH3 بر وبانون Acetone
CH3CH2COCH3 بيوتا نون Ethyl methyl ketone

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


Acetophenone أسيتوفينون Methyl phenyl ketone ميثيل فينيل كيتون

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]



Benzophenoneبنزوفينون Diphenyl ketone ثنائي فينيل كيتون

Methyl propyl ketone CH3COCH2CH2CH3 2 - Pentanone ، بنتانون ـ 2

CH3 – CO – COOH Pyruvic acid، 2-Oxopropanoic acid

2 ـ اوكسو حمض بروبانويك

التقويم

1- اكتب أسماء المركبات التالية حسب قواعد IUPAC

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]




2 – أكتب صيغ المركبات التالية:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]