Étudier la relation entre la structure et les propriétés des composés organiques contenant de l’oxygène

Les aldéhydes et les cétones peuvent être réduits en alcools en utilisant le réactif de Grignard. Nous savons que le réactif de Grignard est un nucléophile puissant. Il attaque le carbone carbonyle électrophile de l'aldéhyde ou de la cétone. Cette addition nucléophile du réactif de Grignard au carbone carbonyle conduit à la formation d'une nouvelle liaison carbone-carbone. La densité électronique pi entre l'atome de carbone et l'atome d'oxygène dans le groupe carbonyle se déplace vers l'atome d'oxygène. Cette attaque nucléophile aboutit à la formation d’alcoxyde.

Dans l’étape suivante, un acide approprié est ajouté. L'acide protone l'ion alcoxyde. Cette protonation entraîne la formation de l’alcool souhaité. Du sel de magnésium se forme également comme produit secondaire. La réaction des aldéhydes avec le réactif de Grignard conduit à la formation d'alcool secondaire. Pendant ce temps, les cétones réagissent avec le réactif de Grignard pour former de l'alcool tertiaire.

Les aldéhydes et les cétones peuvent être réduits en alcools en présence d'hydrure de lithium et d'aluminium. L'hydrure de lithium et d'aluminium est un agent réducteur. La formule moléculaire de l'hydrure de lithium et d'aluminium est LiAlH₄LL I A L H four. Il réduit les aldéhydes en alcool primaire. Les cétones sont réduites en alcool secondaire en présence d'hydrure de lithium et d'aluminium.

Les aldéhydes peuvent être oxydés en acides carboxyliques en présence de permanganate de potassium acidifié. Le permanganate de potassium est un agent oxydant puissant. Par exemple, lorsque l’éthanal réagit avec du permanganate de potassium acidifié, il est transformé en acide éthanoïque. En présence d’un aldéhyde, la couleur rose vif d’une solution contenant du permanganate de potassium s’estompe et devient incolore. Ce changement de couleur confirme la présence d’aldéhyde.

Les aldéhydes peuvent également être convertis en acide carboxylique en présence de dichromate de potassium acidifié. Lors de l'ajout de dichromate de potassium acidifié à un aldéhyde, la couleur orange de la solution de dichromate de potassium devient verte. Ce changement de couleur confirme la présence d’aldéhyde.

Le test de Tollens est une réaction chimique utilisée pour détecter la présence d'un composé aldéhydique. Il s'agit de la réaction entre un aldéhyde et le réactif de Tollens. La réaction conduit à la formation d’un miroir d’argent ou d’un précipité d’argent. La formule chimique du réactif de Tollens est [Ag(NH₃)₂]OH.

Le réactif de Tollens est préparé en dissolvant d’abord du nitrate d’argent dans l’eau pour former une solution claire et incolore. Après cela, l'hydroxyde de sodium est dissous dans l'eau séparément. La solution de nitrate d'argent est ensuite ajoutée lentement à la solution d'hydroxyde de sodium sous agitation, jusqu'à ce qu'un précipité brun d'oxyde d'argent se forme. Ce précipité brun est ensuite dissous en ajoutant quelques gouttes d’ammoniaque. Cela conduit à la formation du réactif de Tollens.

Nous allons maintenant faire réagir l’aldéhyde avec le réactif de Tollens. L'aldéhyde subit une oxydation en présence du réactif de Tollens. Le réactif de Tollens agit comme un agent oxydant. Il convertit l'aldéhyde en acide carboxylique. Lors de l'oxydation de l'aldéhyde, les ions argent du réactif de Tollens sont réduits en argent métallique. Au fur et à mesure que la réaction d'oxydation se déroule, l'argent métallique se dépose sous forme d'une fine couche semblable à un miroir sur la surface intérieure du récipient de réaction. L'aspect miroir argenté est un indicateur visuel qui confirme la présence d'un aldéhyde.

Le test de Fehling est un test chimique utilisé pour détecter la présence d'aldéhydes et de cétones particulières. Il s'agit de la réaction entre l'aldéhyde ou la cétone et la liqueur de Fehling. La liqueur de Fehling est un mélange de solution de sulfate de cuivre et de solution de tartrate alcalin. Le test de Fehling entraîne la formation d'un précipité brun rougeâtre copper(I) oxide.

Préparons d'abord la liqueur de Fehling. La liqueur de Fehling est préparée en mélangeant des volumes égaux de solutions de Fehling A et de Fehling B. La liqueur de Fehling contient du sulfate de cuivre. La liqueur B de Fehling contient du tartrate alcalin, qui est du tartrate de sodium et de potassium dissous dans une solution d'hydroxyde de sodium.

Faisons réagir l'aldéhyde avec la liqueur de Fehling. Le groupe aldéhyde est oxydé en un ion carboxylate. Lorsque l'aldéhyde est oxydé, le Cu+2les ions dans la solution de Fehling sont réduits en précipité brun rougeâtre de copper(I) oxide. La présence de ce précipité confirme la présence d'un aldéhyde.

Lors de la condensation aldolique, deux composés carbonylés se combinent pour former un aldol. Ensuite, l'aldol subit une déshydratation pour former un composé carbonyle alpha-bêta-insaturé. Les composés carbonylés qui subissent une condensation aldolique peuvent être des aldéhydes ou des cétones.

Comprenons le mécanisme de condensation aldolique de l’aldéhyde. La première étape de la condensation aldolique est l’élimination de l’hydrogène alpha de l’aldéhyde. L'hydrogène alpha est l'atome d'hydrogène attaché à l'atome de carbone à côté du groupe carbonyle. L'élimination de l'atome d'hydrogène est facilitée par la présence d'une base forte, telle que l'hydroxyde de sodium. La base extrait l'hydrogène alpha. Cela entraîne la formation d’un ion énolate. L'ion énolate est stabilisé par résonance. Il a une charge négative sur l'atome d'oxygène et une double liaison entre le carbone alpha et le carbone carbonyle.

L'ion énolate agit comme un nucléophile et attaque le carbone électrophile d'un autre aldéhyde. Après l'attaque nucléophile, un intermédiaire se forme. La protonation des intermédiaires entraîne la formation de bêta-hydroxybutanal. Ce bêta-hydroxybutanal est appelé aldol.

Une molécule d’eau est maintenant retirée de l’aldol. Cette élimination de molécules d’eau est appelée déshydratation. L'élimination de l'eau entraîne la formation de but-2-enal. but-2-enalest un aldéhyde alpha bêta insaturé.