Aldehyd

Et aldehyd er både betegnelsen for den organiske funksjonelle gruppen bestående av en karbonylgruppe, som er bundet til et H-atom (RCHO) og til en gruppe, som enten kan være et H til eller et organisk radikal, og kjemiske forbindelser som inneholder en slik gruppe. De fleste sukkere er aldehyder eller derivater av disse, som regel hemiacetaler eller acetaler. Det enkleste aldehydet er formaldehyd (IUPAC-navn metanal):

Aldehyder kan navngis på to måter: ved å tilføye endelsen -al til navnet på det tilsvarende alkan, alken eller alkyn; eller ved å tilføye -karbaldehyd til navnet på forbindelsen, hvor aldehydgruppen er skiftet ut med H. Et eksempel på det første er metanal, CH₂O, som er navngitt ut fra metan, CH₄, et eksempel på det andre er sykloheksankarbaldehyd, c-C₆H₁₁CHO, som er navngitt ut fra sykloheksan.

Karbonylgruppen er polar, hvilket gjør at aldehyder smelter og koker ved høyere temperatur enn de tilsvarende alkaner, og at de er mer oppløselige i vann.

Aldehyder kan reduseres til primære alkoholer eller oksideres til karboksylsyrer gjennom redoksreaksjoner. Eksempler på reaksjonene er gitt under:

CH₃CH₂CHO → CH₃(CH₂)₂OH

CH₃CH₂CHO → CH₃CH₂COOH

Aldehyder fremstilles som regel på en av fire måter:

• Delvis oksidasjon av en primær alkohol
• Delvis reduksjon av et syrederivat
• Spaltning av en alken med reduktiv ozonolyse
• Hydroformylering av et alken med CO og H₂

Ved oksidasjonen kreves spesielle forhold for å unngå oksidasjon til syre. Dette gjøres som regel under vannfrie forhold.

• Aldehyd + nukleofil → tetraedrisk addisjonsprodukt
• Aldehyd + alkohol + katalytisk syre el. katalytisk base → hemiacetal
  • Hemiacetal + alkohol + katalytisk syre → acetal
• Aldehyd + NaBH₄ → alkohol
• Aldehyd + RMgX (Grignardreagens) → magnesiumalkoholat
  • magnesiumalkoholat + H₂O → sekundær alkohol
• Aldehyd + H₂O → hydrat
  • Denne likevekt er som regel forskjøvet mot venstre, men formaldehyd og aldehyder med elektrontiltrekkende grupper (for eksempel kloral, CCl₃CHO) finnes som hydrater i vandig løsning.

Aldehyder med et eller flere α-H'er, dvs. H-atomer på karbonatomet ved siden av karbonylgruppen, kan tautomerisere til enoler, enten syre- eller basekatalysert. Enoler og særlig de tilsvarende anioner, enolater, er nukleofile på α-C'et. α-H'et har en pK_a-verdi på 20 i enkle aldehyder.

• Aldehyd + base → enolat
• Aldehyd + Enolat → aldol
• Aldol → α-β-umettet aldehyd + H₂O

Aldehyder kan påvises ved at de reagerer med Tollens reagens, Fehlings væske og 2,4-dinitrofenylhydrazin. De to første reaksjonene bygger på aldehydgruppas sterkt reduserende virkning, mens den siste baserer seg på at et vannmolekyl lett blir avgitt ved kontakt med "2,4-di". I første tilfelle reduseres sølvioner til fritt sølv, som danner et sølvspeil på innsiden av testglasset. I Fehlings væske reduseres kobber[II]ioner i basisk løsning til rødt kobber(I)oksid. Ved bruk av "2,4-di"-reagenset, som også reagerer positivt med ketoner, blir resultatet et gult, fast stoff.

• Metanal (Formaldehyd)
• Etanal (Acetaldehyd)
• Propanal (Propionaldehyd)
• Butanal (butyraldehyd)
• Benzaldehyd
• Kanelaldehyd

Monosakkarider karakteriseres gjerne som enten aldoser eller ketoser, ettersom de i opprinnelig ble tillagt enten en aldehydgruppe eller en keto-gruppe. Imidlertid viser det seg at både aldoser og ketoser reagerer med Fehlings væske, noe som etter teorien bare skulle gjelde aldehyder, ikke ketoner.

Forklaringen ligger i at den opprinnelige strukturmodellen for monosakkarider var en forenkling av en kompleks situasjon, som skyldes nærheten av karbonylgruppa (plassert innen aldehyd- eller ketogruppa) til en serie hydroksylgrupper. Karbonylgruppa og hydroksylgruppene påvirker hverandre gjensidig og fører til en ringdannelse ved at det dannes et hemiacetal eller et acetal.