Borowodorek sodu o wzorze NaBH4 jest odczynnikiem stosowanym w chemii organicznej.
Ten związek selektywnie i z dużą wydajnością redukuje grupy karbonylowe w aldehydach
i w ketonach do grup hydroksylowych, natomiast nie redukuje grup karboksylowych ani
estrowych. Schemat redukcji grupy karbonylowej przedstawiono poniżej.
Na podstawie: L.G. Wade, Organic chemistry, Pearson Ed. 2006.
Uzupełnij schemat reakcji otrzymywania 2,2-dimetylopropan-1-olu opisaną metodą.
Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
Aldehydy i ketony, których cząsteczki zawierają co najmniej jeden atom wodoru przy atomie
węgla połączonym z grupą karbonylową (atomie węgla 𝛼), w środowisku zasadowym ulegają
tzw. reakcji aldolowej. Ta reakcja prowadzi do połączenia dwóch cząsteczek aldehydów lub
ketonów i do utworzenia wiązania między atomem węgla α jednej cząsteczki i karbonylowym
atomem węgla drugiej cząsteczki. Bezpośrednim produktem reakcji aldolowej jest
β-hydroksyaldehyd (aldol) lub β-hydroksyketon.
Na poniżym schemacie zielonym kolorem oznaczono wiązanie C – C utworzone w takiej
reakcji.
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2018.
26.1. (0–1)
Spośród poniższych aldehydów i ketonów wybierz te, które nie ulegają reakcji
aldolowej. Zaznacz ich nazwy.
2,2-dimetylopropanal
benzaldehyd (benzenokarboaldehyd)
acetaldehyd (etanal)
3,3-dimetylobutan-2-on
26.2. (0–2)
Przeprowadzono reakcję aldolową pewnego związku karbonylowego (związku A), w wyniku
której powstał związek B, będący β-hydroksyketonem. Ten związek uległ następnie
dehydratacji (odwodnieniu). Otrzymano dwa produkty organiczne: związek C i związek D.
Uzupełnij poniższe schematy. Napisz:
wzór półstrukturalny (grupowy) lub uproszczony związku karbonylowego
(związek A), z którego powstał przedstawiony 𝛃-hydroksyketon (związek B)
Hydroksyketony, których cząsteczki zawierają grupę –OH w sąsiedztwie grupy karbonylowej,
w wodnym roztworze o odczynie zasadowym ulegają izomeryzacji. Tę przemianę ilustruje
poniższy schemat:
Związek organiczny 1,3-dihydroksypropan-2-on (dihydroksyaceton) ma wzór:
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F –
jeśli jest fałszywe.
1.
Związek o nazwie 1,3-dihydroksypropan-2-on daje pozytywne wyniki próby Tollensa i próby Trommera.
P
F
2.
Związki o nazwach: 2,3-dihydroksypropanal i 1,3-dihydroksypropan-2-on, są izomerami.
Aldehydy i ketony o małych masach cząsteczkowych, np. metanal i propanon, są rozpuszczalne w wodzie. W miarę wzrostu masy cząsteczkowej rozpuszczalność aldehydów
i ketonów w wodzie maleje.
Napisz, co jest przyczyną dobrej rozpuszczalności metanalu i propanonu w wodzie, oraz
opisz przyczynę zmniejszania się rozpuszczalności aldehydów i ketonów w wodzie wraz
ze wzrostem masy cząsteczkowej tych związków. Odnieś się do budowy cząsteczek
związków karbonylowych.
Dobra rozpuszczalność metanalu i propanonu w wodzie wynika z
Wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej aldehydów i ketonów rozpuszczalność tych związków
w wodzie zmniejsza się, ponieważ
Reakcja aldolowa, przebiegająca w środowisku rozcieńczonej zasady, prowadzi do połączenia
dwóch cząsteczek aldehydu lub ketonu i utworzenia wiązania między atomem węgla α jednej
cząsteczki i karbonylowym atomem węgla drugiej cząsteczki. Produktem jest
β-hydroksyaldehyd (aldol) lub β-hydroksyketon. Reakcji ulegają wszystkie aldehydy i ketony
zawierające atomy wodoru α, czyli atom wodoru zlokalizowany przy atomie węgla połączonym
z grupą aldehydową lub ketonową.
Jeśli etanal zostanie poddany działaniu zasady, takiej jak etanolan sodu lub wodorotlenek
sodu, wówczas zachodzi szybka, odwracalna reakcja:
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2003.
31.1. (0–1)
Napisz nazwę systematyczną produktu reakcji aldolowej etanalu.
31.2. (0–1)
Napisz równanie reakcji aldolowej propanalu. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe)
związków organicznych.
Ozon, odczynnik utleniający, ma zdolność rozszczepiania wiązania podwójnego.
W niskiej temperaturze ozon szybko przyłącza się do wiązań podwójnych, w wyniku czego
daje cykliczne produkty pośrednie, które ulegają przegrupowaniu do ozonków. Ostatecznym
efektem reakcji ozonolizy jest rozszczepienie wiązania podwójnego. Każdy z dwóch atomów
węgla, pierwotnie związanych wiązaniem podwójnym, w produktach rozszczepienia jest
połączony podwójnym wiązaniem z atomem tlenu.
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2005.
Poniżej przedstawiono wzór półstrukturalny (grupowy) węglowodoru, który poddano
ozonolizie.
Podaj nazwy systematyczne końcowych produktów reakcji ozonolizy, której poddano ten węglowodór.
Strukturę alkenu można określić, jeśli zna się liczbę i układ atomów węgla w cząsteczkach
aldehydów i ketonów (związki łatwe do identyfikacji) otrzymanych w wyniku ozonolizy
alkenu. Ozonoliza alkenu jest procesem polegającym na rozszczepieniu (całkowitym
rozerwaniu) podwójnego wiązania węgiel – węgiel w cząsteczce alkenu za pomocą ozonu.
Proces jest dwuetapowy: pierwszy etap polega na addycji ozonu do wiązania podwójnego
z wytworzeniem ozonku, a drugi – na hydrolizie ozonku. Proces hydrolizy prowadzi się przy
udziale pyłu cynkowego jako czynnika redukującego, który zapobiega tworzeniu nadtlenku
wodoru mogącego reagować z powstałymi aldehydami i ketonami. W zależności od budowy
alkenu produktami ozonolizy mogą być wyłącznie aldehydy lub wyłącznie ketony, lub
aldehydy i ketony.
Proces przebiega zgodnie z uproszczonym schematem:
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1998.
Podaj wzory półstrukturalne (grupowe) i nazwy systematyczne produktów ozonolizy
alkenu o nazwie 4-metylohept-3-en.
W produkcji witaminy C na skalę przemysłową wykorzystuje się metody chemiczne
i biotechnologiczne. W pierwszym etapie pięcioetapowej syntezy glukoza jest redukowana
do sorbitu (sorbitolu), który w następnym etapie poddany zostaje utlenieniu. Ponieważ nie ma
takiego odczynnika chemicznego, który w sposób wystarczająco selektywny utleniłby tylko
jedną z grup hydroksylowych do grupy karbonylowej, proces ten prowadzony jest
enzymatycznie przy udziale mikroorganizmów Acetobacter suboxydans. Przebieg dwóch
pierwszych etapów syntezy witaminy C zilustrowano na poniższym schemacie.
Na podstawie: John McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.
Uzupełnij wzory produktów I i II etapu syntezy witaminy C – wpisz w zaznaczone pola
wzory odpowiednich fragmentów ich cząsteczek.
