الألدهيدات والكيتونات

مجموعة الكربونيل: ما يجمع الألدهيدات والكيتونات

تتميز الألدهيدات والكيتونات بوجود مجموعة الكربونيل الوظيفية ($C=O$).

• ويتم استبدال ذرة هيدروجين بمجموعة ألكيل ⁦R⁩ في الميثانال، لتصبح ⁦HCOH⁩.
• وتكون مجموعة ($C=O$) في طرف السلسلة.

• تُحضَّر الألدهيدات بأكسدة الكحولات الأولية.
• وتُحضَّر الكيتونات بأكسدة الكحولات الثانوية، كما مرّ معك سابقاً.

لماذا تُضاف المواد إلى الكربونيل؟

• تعود تفاعلات الإضافة إلى بنية مجموعة الكربونيل غير المشبعة، وفيها رابطة تساهمية ثنائية ($\sigma$ و $\pi$).
• تستجيب المجموعة لتفاعلات الإضافة بكسر الرابطة الأضعف ($\pi$).
• يرتبط الجزء السالب من المادة المتفاعلة بذرة كربون الكربونيل، والجزء الموجب بذرة أكسجينه.

ومن أهم تفاعلات الإضافة تفاعل غرينيارد، فما كاشفه؟

كاشف غرينيارد يحوّل الكربونيل إلى كحول

• تفاعل غرينيارد من أهم تفاعلات الإضافة، وينتج عنه كحولات.
• يعتمد ناتج التفاعل على نوع المركب الكربونيلي المستخدم.

• يتم التفاعل على مرحلتين.
• تعطي المرحلة الأولى ناتج إضافة وسطي.
• يتحول الناتج الوسطي في المرحلة الثانية، في وسط حمضي، إلى كحول.

تأمّل الأمثلة الثلاثة: يتغير نوع الكحول بتغير المركب الكربونيلي.

ميثانال، ألدهيد آخر، كيتون: ثلاثة كحولات

• إضافة مركب غرينيارد إلى الميثانال ليعطي كحولاً أولياً.

• ميثانال | 1-بروبانول

• إضافة مركب غرينيارد إلى الألدهيدات الأخرى ليعطي كحولات ثانوية.

• إيثانال | 2-بيوتانول

• إضافة مركب غرينيارد إلى الكيتونات ليعطي كحولات ثالثية.

• بروبانون | 2-ميثيل-2-بروبانول

الألدهيدات تتأكسد بسهولة والكيتونات تقاوم

• تتأكسد الألدهيدات بسهولة إلى حموض كربوكسيلية في الظروف العادية بمعظم العوامل المؤكسدة، حتى الضعيفة منها.
• تقاوم الكيتونات بصورة عامة الأكسدة بالظروف العادية.
• السبب: الكيتونات لا تحوي ذرة هيدروجين مرتبطة بمجموعة الكربونيل.

فهلنج: الكشف عن الألدهيد براسب بني محمر

• محلول فهلنج ⁦A⁩: كبريتات النحاس المائية ($CuSO_4.5H_2O$)؛ ومحلول ⁦B⁩: ملح روشل «طرترات الصوديوم والبوتاسيوم المائية» وهيدروكسيد الصوديوم.
• العامل المؤكسد الفعال أيون النحاس ⁦(II)⁩ الأزرق، ويُختزل إلى أيون $Cu^+$.
• يترسب على شكل مسحوق بني محمر (أكسيد النحاس ⁦(I)⁩ $Cu_2O$).
• يتأكسد الألدهيد إلى أيون الكربوكسيلات.

• ألدهيد | محلول فهلنج (أزرق) | وسط قاعدي | أيون الكربوكسيلات | أكسيد النحاس ⁦(I)⁩ راسب بني محمر

• يُستخدم التفاعل في المختبرات الطبية للكشف عن الجلوكوز وتقدير كميته في البول.
• السبب: جزيء الجلوكوز يحوي مجموعة ألدهيدية تتأكسد.
• ويُستخدم محلول فهلنج للكشف عن السكريات الأحادية، والنشاط (5-4) يوضح ذلك.

تولن: مرآة فضية على جدار الوعاء

• يتألف محلول تولن من محلول نترات الفضة النشادرية، وهو معقد لأيون الفضة.
• العامل المؤكسد أيون الفضة، ويُختزل إلى معدن الفضة عند تسخين مزيج منه مع ألدهيد.
• تترسب الفضة على جدران وعاء التفاعل مكونةً مرآة فضية.
• يتأكسد الألدهيد إلى الحمض الكربوكسيلي المناظر.

• ألدهيد | وسط قاعدي | أيون الكربوكسيلات | فضة

• يستخدم هذا التفاعل في صناعة المرايا، حيث يستخدم الميثانال لترسيب طبقة الفضة على الزجاج.
• يمكن التمييز بين الألدهيدات والكيتونات باستخدام محلول تولن أو محلول فهلنج.
• السبب: الكيتونات لا تتفاعل معهما (لا تستجيب للعوامل المؤكسدة العادية).

الميثانال والبروبانون في الحياة

• الميثانال: يُستخدم محلوله المائي (40%) «الفورمالين» في حفظ الأنسجة الحية من التحلل.
• السبب: قدرته على منع نمو البكتيريا وتكاثرها.
• يُستخدم في صناعة الميلامين، حيث يُكوّن مبلمراً مع الفينول، ويُعد مادة أولية في صناعة بعض المواد البلاستيكية.
• البروبانون (الأسيتون): سائل عديم اللون، طعمه لاذع ورائحته مميزة، ويذوب في الماء بجميع النسب.
• يُستخدم في إزالة طلاء الأظافر لقدرته على إذابة الأصباغ الكيميائية، وسرعة تطايره تسهل التخلص منه.
• يُعد المادة الأولية في صناعة المبلمرات البلاستيكية وصناعة الورنيش.