Aldeidi e chetoni

Aldeidi e chetoni

Composti caratterizzati dalla presenza del gruppo funzionale       C=O, denominato gruppo

carbonilico, per tale motivo sono noti come composti carbonilici.

Le aldeidi portano legato al gruppo carbonilico almeno un idrogeno, mentre l'altro gruppo può essere un secondo idrogeno o un gruppo alchilico R o arilico Ar. Il nome delle aldeidi si ottiene sostituendo la desinenza -o dell'idrocarburo da cui derivano con il suffisso -ale. Si preparano per ossidazione di alcoli primari (ossidazione in assenza di ossigeno)

Nei chetoni il gruppo carbonilico è legato sempre a due gruppi alchilici o due arilici o 1 alchilico e 1 arilico (i gruppi possono essere uguali o diversi). Il nome dei chetoni si ottiene sostituendo la -o con il suffisso -one. Si ottengono per ossidazione di alcoli secondari

Proprietà fisiche: sono composti polari e posseggono punti di ebollizione più alti dei composti apolari di peso molecolare analogo. Non possono dare legami a idrogeno e hanno punti di ebollizione bassi rispetto agli alcoli. Aldeidi e chetoni a basso peso molecolare sono abbastanza solubili in acqua, mentre quelli a più alto peso molecolare sono solubili solo nei solventi organici più comuni.

Proprietà chimiche: notevole reattività. Presenta un doppio legame che è responsabile di molte reazioni di addizione. Il carbonio è ibridato sp² con struttura di tipo planare-triangolare con angoli di legame di 120°. Il legame p viene a istaurarsi tra due atomi di elettronegatività diversa, per cui risulta essere fortemente polarizzato con una parziale carica positiva d+ sul carbonio e una parziale carica negativa d- sull'ossigeno. Gli elettroni p sono attratti dall'ossigeno, il carbonio presenta una carenza di elettroni, mentre l'ossigeno ne risulta più ricco. I reagenti che tenderanno ad attaccare l'atomo di carbonio saranno i reagenti nucleofili (ricchi di elettroni come le basi). La reazione tipica che danno aldeidi e chetoni è l'addizione nucleofila. Non sempre il prodotto ottenuto è un composto stabile in quanto spesso tende a ripristinare il gruppo carbonilico. Normalmente i chetoni sono meno reattivi delle aldeidi verso i reagenti nucleofili in quanto il loro carbonio risulta più ingombrato per la contemporanea presenza di due gruppi alchilici o arilici.

Addizione di alcoli: reagiscono con gli alcoli dando luogo alla formazione di semiacetali (per aldeidi) e di semichetali (per chetoni). Gli alcoli sono reagenti nucleofili che tendono a legare la parte negativa al carbonio e quella positiva all'ossigeno. I prodotti di addizione ottenuti non sono isolabili; con un eccesso di alcool ed in presenza di acidi però i semiacetali e i semichetali reagiscono ulteriormente per dar luogo agli acetali e ai chetali, che sono composti stabili e isolabili.

Addizione di acido cianidrico: addizionato al carbonile forma particolari composti chiamati cianidrine che sono isolabili perché stabili. L'acido cianidrico però non si usa direttamente come tale a causa della sua volatilità ed estrema tossicità, per cui si preferisce generarlo in situ utilizzando un suo sale in presenza di acidi forti.

Addizione dei derivati dell'ammoniaca: sono derivati dell'ammoniaca i composti aventi formula generale G NH₂, dove G può essere OH oppure NH₂. Sono agenti nucleofili in quanto tutti portano un atomo di azoto con un doppietto non condiviso. I composti non sono stabili e tendono ad eliminare una molecola d'acqua ripristinando il doppio legame che questa volta è condiviso con l'atomo di azoto.

Addizione dei reattivi di Grignard: i reattivi di Grignard sono composti organo-metallici aventi formula R MgX, dove R è un gruppo alchilico e X un alogeno; essi portano un gruppo alchilico legato a un metallo. Il legame C Mg sarà polarizzato, ma questa volta sarà il carbonio a ospitare il d- mentre il metallo, essendo più elettropositivo, ospiterà il d+. Le addizioni dei reattivi di Grignard sono reazioni importanti per la sintesi organica. Scegliendo un opportuno reattivo di Grignard e facendolo reagire con un appropriato composto carbonilico si può ottenere un qualsivoglia alcool primario, secondario, terziario.

Ossidazione e riduzione: aldeidi sono composti facilmente ossidabili e si trasformano nei corrispondenti acidi carbossilici; i chetoni si ossidano solo in presenza di forti ossidanti per dare acidi carbossilici a catena più corta. Questa loro differente ossidabilità ci permette di distinguere le aldeidi dai chetoni. Le aldeidi e i chetoni possono anche essere ridotti con facilità per dare rispettivamente alcoli primari e alcoli secondari.

Usi e fonti industriali: alcuni aldeidi e chetoni sono largamente diffusi in natura e hanno odori che ricordano la loro origine (il citronellale si trova nel limone, l'aldeide cinnamica nel cinnamone, l'aldeide vanillica nella vaniglia; la canfora e il carvone nell'olio di comino). L'aldeide formica viene commercializzato come formalina (una soluzione acquosa al 37% che viene utilizzata come conservante e disinfettante) che trova largo impiego nella preparazione di materie plastiche. L'acetone, che è il chetone più semplice, è un ottimo solvente industriale di largo impiego per il suo basso costo (è in grado di sciogliere molte sostanze organiche come vernici, resine e smalti per unghie).