دراسة العلاقة بين بنية وخصائص المركبات العضوية المحتوية على الأكسجين

يمكن اختزال الألدهيدات والكيتونات إلى كحولات باستخدام كاشف غرينيارد. نحن نعلم أن كاشف غرينيارد هو نيوكليوفيل قوي. يهاجم الكربون الكاربونيل المحب للإلكترون في الألدهيد أو الكيتون. تؤدي هذه الإضافة النووية لعامل غرينيارد إلى ذرة الكربونيل إلى تكوين رابطة كربون كربون جديدة. تنتقل كثافة الإلكترون باي بين ذرة الكربون وذرة الأكسجين في مجموعة الكاربونيل إلى ذرة الأكسجين. يؤدي هذا الهجوم النووي إلى تكوين ألكوكسيد.

وفي الخطوة التالية، يتم إضافة حمض مناسب. الحمض يقوم ببروتون أيون الألكوزيد. يؤدي هذا البروتون إلى تكوين الكحول المطلوب. ويتكون ملح المغنيسيوم أيضًا كمنتج جانبي. يؤدي تفاعل الألدهيدات مع كاشف غرينيارد إلى تكوين الكحول الثانوي. في هذه الأثناء تتفاعل الكيتونات مع كاشف غرينيارد لتكوين الكحول الثالثي.

يمكن اختزال الألدهيدات والكيتونات إلى كحولات في وجود هيدريد الليثيوم والألومنيوم. هيدريد الليثيوم والألومنيوم هو عامل اختزال. الصيغة الجزيئية لهيدريد الليثيوم والألومنيوم هي LiAlH₄LL I A L H four. يقوم باختزال الألدهيدات إلى كحول أولي. تتحول الكيتونات إلى كحول ثانوي في وجود هيدريد الليثيوم والألومنيوم.

يمكن أكسدة الألدهيدات إلى أحماض كربوكسيلية في وجود برمنجنات البوتاسيوم الحمضية. برمنجنات البوتاسيوم هو عامل مؤكسد قوي. على سبيل المثال، عندما يتفاعل الإيثانال مع برمنجنات البوتاسيوم الحمضية، فإنه يتحول إلى حمض الإيثانويك. في وجود الألدهيد، يتلاشى اللون الوردي النابض بالحياة للمحلول المحتوي على برمنجنات البوتاسيوم ويتحول إلى محلول عديم اللون. يؤكد هذا التغيير في اللون وجود الألدهيد.

يمكن أيضًا تحويل الألدهيدات إلى حمض كربوكسيلي في وجود ثنائي كرومات البوتاسيوم الحمضي. عند إضافة ثنائي كرومات البوتاسيوم المحمض إلى الألدهيد، يتغير اللون البرتقالي لمحلول ثنائي كرومات البوتاسيوم إلى اللون الأخضر. يؤكد هذا التغيير في اللون وجود الألدهيد.

اختبار تولنز هو تفاعل كيميائي يستخدم للكشف عن وجود مركب ألدهيد. يتضمن التفاعل بين الألدهيد وكاشف تولينز. يؤدي التفاعل إلى تكوين مرآة الفضة أو راسب الفضة. الصيغة الكيميائية لكاشف تولينز هي [Ag(NH₃)₂]OH.

يتم تحضير كاشف تولينز عن طريق إذابة نترات الفضة في الماء أولاً لتكوين محلول صافٍ عديم اللون. بعد ذلك يتم إذابة هيدروكسيد الصوديوم في الماء بشكل منفصل. ثم يضاف محلول نترات الفضة ببطء إلى محلول هيدروكسيد الصوديوم مع التحريك، حتى يتكون راسب بني اللون من أكسيد الفضة. يتم بعد ذلك إذابة هذا الراسب البني عن طريق إضافة بضع قطرات من الأمونيا. ويؤدي هذا إلى تكوين كاشف تولينز.

الآن سوف نتفاعل الألدهيد مع كاشف تولينز. يتعرض الألدهيد للأكسدة في وجود كاشف تولينز. يعمل كاشف تولينز كعامل مؤكسد. يقوم بتحويل الألدهيد إلى حمض كربوكسيلي. أثناء أكسدة الألدهيد، يتم تحويل أيونات الفضة في كاشف تولينز إلى الفضة المعدنية. مع استمرار تفاعل الأكسدة، يتم ترسب الفضة المعدنية على شكل طبقة رقيقة تشبه المرآة على السطح الداخلي لوعاء التفاعل. إن مظهر المرآة الفضية هو مؤشر مرئي يؤكد وجود الألدهيد.

اختبار فهلينج هو اختبار كيميائي يستخدم للكشف عن وجود الألدهيدات والكيتونات المحددة. يتضمن التفاعل بين الألدهيد أو الكيتون ومحلول فهلينج. محلول فهلينج هو عبارة عن خليط من محلول كبريتات النحاس ومحلول تارترات القلوية. يؤدي اختبار فهلينج إلى تكوين راسب بني محمر من copper(I) oxide.

دعونا أولاً نجهز محلول فهلينج. يتم تحضير محلول فهلينج عن طريق خلط أحجام متساوية من محلول فهلينج A ومحلول فهلينج B. يحتوي محلول فهلينج A على كبريتات النحاس. يحتوي محلول فهلينج ب على تارترات قلوية وهي تارترات الصوديوم والبوتاسيوم المذابة في محلول هيدروكسيد الصوديوم.

دعونا نتفاعل الألدهيد مع محلول فهلينج. تتأكسد مجموعة الألدهيد إلى أيون كربوكسيلي. عندما يتأكسد الألدهيد، Cu+2تتحول الأيونات في محلول فهلينج إلى راسب بني محمر اللون copper(I) oxide. إن وجود هذا الراسب يؤكد وجود الألدهيد.

في تكثيف ألدول تتحد مركبتان كربونيليان لتكوين ألدول. بعد ذلك، يخضع الألدول للجفاف لتكوين مركب ألفا بيتا الكربونيل غير المشبع. يمكن أن تكون المركبات الكربونيلية التي تخضع لتكثيف الألدول عبارة عن ألدهيد أو كيتون.

دعونا نفهم آلية تكثيف الألدول للألدهيد. الخطوة الأولى في تكثيف الألدول هي إزالة الهيدروجين ألفا من الألدهيد. ألفا الهيدروجين هو ذرة الهيدروجين المرتبطة بذرة الكربون بجوار مجموعة الكاربونيل. يتم تسهيل إزالة ذرة الهيدروجين عن طريق وجود قاعدة قوية، مثل هيدروكسيد الصوديوم. القاعدة تلخص الهيدروجين ألفا. ويؤدي هذا إلى تكوين أيون إينولات. يتم تثبيت أيون الإينولات بالرنين. يحتوي على شحنة سالبة على ذرة الأكسجين ورابطة مزدوجة بين ذرة الكربون ألفا وذرة الكربونيل.

يعمل أيون الإينولات كنواة محبة للكهرباء ويهاجم الكربون المحب للإلكترون في ألدهيد آخر. بعد الهجوم النووي، يتم تشكيل وسيط. تؤدي بروتونات الوسيط إلى تكوين بيتا هيدروكسي بيوتانال. هذا البيتا هيدروكسي بيوتانال يسمى ألدول.

الآن يتم إزالة جزيء الماء من الألدول. وتسمى إزالة جزيء الماء بالجفاف. يؤدي إزالة الماء إلى تكوين but-2-enal. but-2-enalهو عبارة عن ألدهيد ألفا بيتا غير مشبع.