Structure des aldéhydes, propriétés, nomenclature, utilisations et exemples

Le aldéhydes ce sont des composés organiques qui ont la formule générale RCHO. R représente une chaîne aliphatique ou aromatique; C en carbone; Ou oxygène et H en hydrogène. Ils se caractérisent par la présence d'un groupe carbonyle comme les cétones et les acides carboxyliques, de sorte que les aldéhydes sont également appelés composés carbonylés.

Le groupe carbonyle confère à l'aldéhyde plusieurs de ses propriétés. Ce sont des composés qui s'oxydent facilement et sont très réactifs aux additions nucléophiles. La double liaison du groupe carbonyle (C = O) a deux atomes qui ont des différences dans leur avidité pour les électrons (électronégativité).

L'oxygène attire les électrons plus fortement que le carbone, de sorte que le nuage électronique se déplace vers lui, faisant de la double liaison entre le carbone et l'oxygène polaire, avec un moment dipolaire important. Cela rend les composés polaires aldéhydes.

La polarité des aldéhydes influencera leurs propriétés physiques. Le point d'ébullition et la solubilité des aldéhydes dans l'eau sont supérieurs à ceux des composés chimiques non polaires ayant des masses moléculaires similaires, comme c'est le cas des hydrocarbures.

Les aldéhydes contenant moins de cinq atomes de carbone sont solubles dans l'eau, car des liaisons hydrogène se forment entre l'oxygène du groupe carbonyle et la molécule d'eau. Cependant, l'augmentation du nombre de carbones de la chaîne hydrocarbonée entraîne une augmentation de la partie non polaire de l'aldéhyde, la rendant moins soluble dans l'eau.

Mais comment sont-ils et d'où viennent-ils? Bien que sa nature dépende essentiellement du groupe carbonyle, le reste de la structure moléculaire contribue également beaucoup à l'ensemble. Ainsi, ils peuvent être de toute taille, petite ou grande, ou même une macromolécule peut avoir des régions où prédomine le caractère des aldéhydes.

Ainsi, comme pour tous les composés chimiques, il existe des "aldéhydes" agréables et d'autres amers. Ils peuvent être trouvés dans des sources naturelles ou synthétisés à grande échelle. Des exemples d'aldéhydes sont la vanilline, très présente dans la crème glacée (image supérieure) et l'acétaldéhyde, qui ajoute de la saveur aux boissons alcoolisées.

Index

• 1 structure chimique
• 2 propriétés physiques et chimiques
  • 2.1 Points de fusion
  • 2.2 Points d'ébullition
  • 2.3 Solubilité dans l'eau exprimée en g / 100 g de H2O
• 3 réactivité
  • 3.1 Réaction d'oxydation
  • 3.2 Réduction en alcools
  • 3.3 Réduction des hydrocarbures
  • 3.4 Addition nucléophile
• 4 nomenclature
• 5 utilisations
  • 5.1 Formaldéhyde
  • 5.2 Bakélite
  • 5.3 Contreplaqué
  • 5.4 Polyuréthane
  • 5,5 Butiraldéhyde
  • 5.6 acétaldéhyde
  • 5.7 Résumé
• 6 exemples d'aldéhydes
  • 6.1 Glutaraldéhyde
  • 6.2 Benzaldéhyde
  • 6.3 Glycéraldéhyde
  • 6.4 Glyceraldehyde-3-phosphate
  • 6.5 11-cis-rétinal
  • 6.6 phosphate de pyridoxal (vitamine B6)
  • 6.7 Salicylaldéhyde
• 7 références

Structure chimique

Les aldéhydes consistent en un carbonyle (C = O) auquel un atome d'hydrogène est directement lié. Cela le différencie des autres composés organiques tels que les cétones (R₂C = O) et les acides carboxyliques (RCOOH).

La structure moléculaire autour du groupe -CHO, formyle est indiquée dans l'image supérieure. Le groupe formyle est plat car le carbone et l'oxygène ont une hybridation sp². Cette planarité le rend sensible à l'attaque d'espèces nucléophiles et s'oxyde donc facilement.

À quoi se rapporte cette oxydation? À la formation d'un lien avec un autre atome plus électronégatif que le carbone; et dans le cas des aldéhydes, c'est un oxygène. Ainsi, l'aldéhyde est oxydé en un acide carboxylique, -COOH. Et si l'aldéhyde était réduit? Un alcool primaire, ROH, serait formé à la place.

Les aldéhydes ne sont produits qu'à partir d'alcools primaires: ceux où le groupe OH est en bout de chaîne. De même, le groupe formyl toujours est à la fin d'une chaîne ou dépasse de celui-ci ou du cycle comme substituant (s'il existe d'autres groupes plus importants, tels que -COOH).

Propriétés physiques et chimiques

En tant que composés polaires, leurs points de fusion sont supérieurs à ceux des composés non polaires. Les molécules d'aldéhyde ne sont pas capables de se lier de manière intermoléculaire par des liaisons hydrogène, car elles ne possèdent que des atomes de carbone liés à des atomes d'hydrogène.

En raison de ce qui précède, les aldéhydes ont des points d'ébullition inférieurs à ceux des alcools et des acides carboxyliques.

Points de fusion

Formaldéhyde -92; Acétaldéhyde -121; Propionaldéhyde -81; n-butyraldéhyde -99; n-valéraldéhyde -91; Caproaldehyde -; Heptaldéhyde-42; Phénylacétaldéhyde -; Benzaldéhyde -26.

Points d'ébullition

Formaldéhyde -21; Acétaldéhyde 20; Le propionaldéhyde 49; n-butyraldéhyde 76; n-valéraldéhyde 103; Le caproaldéhyde 131; L'heptaldéhyde 155; Phénylacétaldéhyde 194; Benzaldéhyde 178

Solubilité dans l'eau exprimée en g / 100 g de H₂O

Formaldéhyde, très soluble; Acétaldéhyde, infini; Propionaldéhyde, 16; n-butyraldéhyde, 7; n-Valeraldehyde, légèrement soluble; le caproaldéhyde, légèrement soluble; Phénylacétaldéhyde légèrement soluble; Benzaldéhyde, 0,3.

Les points d'ébullition des aldéhydes ont tendance à augmenter directement avec le poids moléculaire. Au contraire, il y a une tendance à diminuer la solubilité des aldéhydes dans l'eau lorsque leur poids moléculaire augmente. Cela se reflète dans les constantes physiques des aldéhydes susmentionnés.

La réactivité

Réaction d'oxydation

Les aldéhydes peuvent être oxydés en l'acide carboxylique correspondant en présence de l'un quelconque de ces composés: Ag (NH)₃)₂, KMnO₄ ou K₂Cr₂O₇.

Réduction en alcools

Ils peuvent être hydrogénés à l'aide de catalyseurs au nickel, au platine ou au palladium. Ainsi, C = O est transformé en C-OH.

Réduction aux hydrocarbures

En présence de Zn (Hg), d'HCl concentré ou de NH₂NH₂ les aldéhydes perdent le groupe carbonyle et deviennent des hydrocarbures.

Addition Nucléophile

Plusieurs composés sont ajoutés au groupe carbonyle, notamment: les réactifs de Grignard, le cyanure, les dérivés d'ammoniac et les alcools.

Nomenclature

Dans l'image supérieure, quatre aldéhydes sont illustrés. Comment sont-ils nommés?

Comme ils sont des alcools primaires oxydés, le nom de l'alcool est remplacé par -ol par -al. Ainsi, le méthanol (CH₃OH) s'il est oxydé en CH₃CHO est appelé méthanal (formaldéhyde); CH₃CH₂CHO-éthanal (acétaldéhyde); CH₃CH₂CH₂CHO propanal et CH₃CH₂CH₂CH₂CHO butanal.

Tous les nouveaux aldéhydes nommés ont le groupe -CHO en fin de chaîne. Quand il est aux deux extrémités, comme dans A, à la fin -al est ajouté le préfixe di-. Puisque A a six carbones (en comptant ceux des deux groupes formyle), il est dérivé du 1-hexanol et son nom est donc: hexanecomposer.

Lorsqu'il existe un substituant, tel qu'un radical alkyle, une double ou triple liaison, ou un halogène, les carbones de la chaîne principale sont énumérés en donnant le numéro -CHO 1. Ainsi, l'aldéhyde B est appelé: 3-iodohexanal.

Cependant, dans les aldéhydes C et D, le groupe -CHO n'a pas la priorité pour identifier lesdits composés des autres. C est un cycloalcane, tandis que D a benzène, les deux avec l'un de leurs H substitués par un groupe formyle.

Dans ceux-ci, comme la structure principale est cyclique, le groupe formyle est appelé carbaldéhyde. Ainsi, C est le cyclohexanecarbaldéhyde et D est le benzènecarbaldéhyde (mieux connu sous le nom de benzaldéhyde).

Utilise

Il existe des aldéhydes dans la nature capables de conférer des saveurs agréables, comme c'est le cas du cinnamaldéhyde, responsable de la saveur caractéristique de la cannelle. C'est pourquoi ils sont souvent utilisés comme arômes artificiels dans de nombreux produits tels que les sucreries ou les aliments.

Formaldéhyde

Le formaldéhyde est l'aldéhyde qui est produit industriellement en plus grande quantité. Le formaldéhyde obtenu par oxydation du méthanol est utilisé dans une solution à 37% du gaz dans l'eau, sous le nom de formaline. Ceci est utilisé dans le tannage des peaux et dans la conservation et l'embaumement des cadavres.

De même, le formaldéhyde est utilisé comme germicide, fongicide et insecticide pour les plantes et les légumes. Cependant, sa plus grande utilité est la contribution à la production de matériaux polymères. Le plastique appelé Bakélite est synthétisé par la réaction entre le formaldéhyde et le phénol.

Bakélite

La bakélite est un polymère de structure tridimensionnelle de grande dureté utilisé dans de nombreux ustensiles ménagers tels que les poignées, les casseroles, les cafetières, les couteaux, etc.

Les polymères similaires à la bakélite sont fabriqués à partir de formaldéhyde en combinaison avec les composés urée et mélamine. Ces polymères sont utilisés non seulement comme matières plastiques, mais également comme adhésifs et matériaux de revêtement.

Contreplaqué

Le contreplaqué est le nom commercial d'un matériau formé de fines feuilles de bois, reliées par des polymères produits à partir de formaldéhyde. Les marques Formica et Melmac sont fabriquées avec la participation de celle-ci. Le formica est une matière plastique utilisée dans les revêtements de meubles.

Le plastique Melmac est utilisé dans la préparation des plats, des verres, des tasses, etc. Le formaldéhyde est une matière première pour la synthèse du composé méthylène-diphényl-diisocyanate (MDI), précurseur du polyuréthane.

Polyuréthane

Le polyuréthane est utilisé comme isolant dans les réfrigérateurs et les congélateurs, le mulching pour les meubles, les matelas, les revêtements, les adhésifs, les semelles, etc.

Butiraldehyde

Le butyraldéhyde est le principal précurseur de la synthèse du 2-éthylhexanol, utilisé comme plastifiant. Il a un arôme de pomme agréable qui permet son utilisation dans les aliments comme arôme.

Il est également utilisé pour la production d'accélérateurs en caoutchouc. Intervient comme réactif intermédiaire dans la fabrication de solvants.

Acétaldéhyde

L'acétaldéhyde a été utilisé dans la production d'acide acétique. Mais cette fonction de l'acétaldéhyde a perdu de son importance car elle a été déplacée par le processus de carbonylation du méthanol.

Synthèse

D'autres aldéhydes sont des précurseurs des oxoalcools utilisés dans la production de détergents.Les soi-disant oxoalcools sont préparés en ajoutant du monoxyde de carbone et de l'hydrogène à une oléfine pour obtenir un aldéhyde. Et enfin, l'aldéhyde est hydrogéné pour obtenir l'alcool.

Certains aldéhydes sont utilisés dans la fabrication des parfums, comme c'est le cas pour le Chanel No. 5. De nombreux aldéhydes d'origine naturelle ont des odeurs agréables, par exemple: l'heptanal a une odeur d'herbe verte; l'octanal une odeur d'orange; le nonanal une odeur de roses et le citral une odeur de citron vert.

Exemples d'aldéhydes

Glutaraldéhyde

Dans sa structure, le glutaraldéhyde a deux groupes formyle aux deux extrémités.

Commercialisé sous le nom de Cidex ou Glutaral, il est utilisé comme désinfectant pour stériliser les instruments chirurgicaux. Il est utilisé dans le traitement des verrues sur les pieds et s’applique comme liquide. Il est également utilisé comme agent de fixation des tissus dans les laboratoires d'histologie et de pathologie.

Benzaldéhyde

C'est l'aldéhyde aromatique le plus simple qui est formé par un noyau benzénique où un groupe formyle est lié.

On le trouve dans l'huile d'amande, d'où son odeur caractéristique qui lui permet d'être utilisé comme arôme alimentaire. En outre, il est utilisé dans la synthèse de composés organiques liés à la fabrication de médicaments et à la fabrication de matières plastiques.

Glycéraldéhyde

C'est un aldotriose, un sucre composé de trois atomes de carbone. Il possède deux isomères appelés énantiomères D et L. Le glycéraldéhyde est le premier monosaccharide obtenu dans la photosynthèse pendant la phase sombre (cycle de Calvin).

Glycéraldéhyde-3-phosphate

La structure du glycéraldéhyde-3-phosphate est illustrée dans l'image supérieure. Les sphères rouges à côté du jaune correspondent au groupe des phosphates, tandis que le noir sphère le squelette carboné. La sphère rouge liée au blanc est le groupe OH, mais lorsqu'elle est liée à la sphère noire et la dernière à la sphère blanche, alors c'est le groupe CHO.

Le glycéraldéhyde-3-phosphate impliqué dans la glycolyse, un processus métabolique dans lequel le glucose est dégradé en acide pyruvique avec la production d'ATP, un réservoir d'énergie d'êtres vivants. En outre, à partir de la production de NADH, un agent réducteur biologique.

Dans la glycolyse, le glycéraldéhyde-3-phosphate et le phosphate de dihydroacétone proviennent du clivage du D-fructose-1-6-bisphosphate

Le glycéraldéhyde-3-phosphate intervient dans le processus métabolique connu sous le nom de cycle pentose. En cela, le NADPH est généré, un réducteur biologique important.

11-cis-rétinal

Le car-carotène est un pigment naturel présent dans plusieurs légumes, en particulier dans les carottes. Il subit une rupture oxydative du foie, se transformant en alcool rétinol ou vitamine A. L'oxydation de la vitamine A et l'isomérisation ultérieure de l'une de ses doubles liaisons forme l'aldéhyde 11-cis-rétinal.

Phosphate de pyridoxal (vitamine B6)

C'est un groupe prothétique lié à plusieurs enzymes, qui est la forme active de la vitamine B6 et participe au processus de synthèse du neurotransmetteur inhibiteur GABA.

Où est le groupe formyl dans sa structure? Notez que cela diffère du reste des groupes liés à l'anneau aromatique.

Salicylaldéhyde

C'est une matière première pour la synthèse de l'acide acétylsalicylique, un médicament analgésique et antipyrétique appelé Aspirine.

Références

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