Aldehyde

Aldehyde oder Alkanale sind chemische Verbindungen, die als funktionelle Gruppe eine endständige Carbonylgruppe (genauer Aldehydgruppe, C H O) enthalten. Der Name "Aldehyd" ist ein Kurzwort aus den jeweils ersten Wortteilen der lateinischen Bezeichnung alcohol(us) dehydrogenatus, was so viel wie "dehydrierter Alkohol" oder "Alkohol, dem Wasserstoff entzogen wurde" bedeutet.

Im Unterschied zu den Ketonen, bei denen der Carbonylkohlenstoff (>C=O) mit zwei Kohlenstoff-Atomen verbunden ist - man spricht in diesem Fall von einer sekundären Carbonylgruppe - , ist bei Aldehyden dieser nur mit einem C-Atom und einem Wasserstoff-Atom verknüpft (primäre Carbonylgruppe). Das einfachste Aldehyd ist Methanal (Formaldehyd).

Aldehyde sind reaktive Verbindungen.

Die Polarisierung des Kohlenstoff-Atoms am Carbonylsauerstoff ist Ansatzpunkt für einen nukleophilen Angriff.
Aldehyde können in der Keto- und der Enolform vorliegen. Siehe dazu Keto-Enol-Tautomerie.
Bei Aldehyden beobachtet man die so genannte CH-Acidität. D. h. die positive Partialladung des Carbonylkohlenstoffatoms verursacht einen Elektronenmangel am benachbarten Kohlenstoff-Atom. Trägt dieses ein Wasserstoff-Atom, so kann dieses leichter als Proton (H⁺) abgegeben werden.

Nomenklatur

Aldehyde erhalten nach der IUPAC-Nomenklatur den Namen des Alkans mit der selben Anzahl an Kohlenstoff-Atomen mit dem Suffix -al oder -carbaldehyd. Dementsprechend heißt das vom Methan abgeleitete Aldehyd Methanal, das vom Ethan abgeleitete Ethanal.

Beispiele

chem. Formel	IUPAC-Name	Trivialname
H-CHO	Methanal	Formaldehyd
CH₃-CHO	Ethanal	Acetaldehyd
C₂H₅-CHO	Propanal	Propionaldehyd
C₃H₇-CHO	Butanal	n-Butyraldehyd
C₄H₉-CHO	Pentanal	n-Valeraldehyd
C₅H₁₁-CHO	Hexanal	n-Capronaldehyd
C₆H₁₃-CHO	Heptanal
C₇H₁₅-CHO	Octanal

Analog wird vorgegangen bei Aldehyden mit Alken-Resten (also mit C-C-Doppelbindungen) oder Alkin-Resten (also C-C-Dreifachbindungen "hallo david"). Weiters existieren natürlich auch Mehrfachaldehyde, wie beispielsweise das Glyoxal - der einfachste Dialdehyd.

Reaktionen

Nukleophile Addition

Nach Angriff des Nukleophils geht das π-Elektronenpaar gänzlich zum nun negativ geladenen Sauerstoff. Im protischen Lösungsmittel wird dies durch Protonenaufnahme ausgeglichen, wodurch eine OH-Gruppe anstelle der Carbonylgruppe entsteht.

Addition von Alkoholen

Alkohol + Aldehyd => Halbacetal

Halbacetal + Alkohol => Acetal + Wasser

Beispiel: Ringschluss der Zucker

Addition von Stickstoff-Nukleophilen

Prim. Amin + Aldehyd => Imin (schiffsche Base) + Wasser

Oxidation zur Carbonsäure (wichtig für Nachweise)

Aldolreaktion

Das CH-acide H-Atom kann durch Basen vom Aldehyd abgespalten werden. Das entstandene Enolat-Anion reagiert mit einem weiteren Aldehyd-Molekül weiter. Es entsteht ein Aldol, ein Kondensationsprodukt aus Alkohol (OH-Gruppe) und Aldehyd. Auf diese Weise können C-C-Bindungen geknüpft werden.

Gemischte Aldolreaktion

Reagiert ein aromatisches Aldehyd (siehe: Benzaldehyd), das kein CH-acides H-Atom besitzt, mit einem weiteren CH-aciden Aldehyd, entsteht ein "gemischtes" Aldol. Auf diese Weise wird in der Knoevenagel-Kondensation Zimtaldehyd, ein wichtiger Duftstoff, gewonnen.

Nachweise

Tollensprobe

Fehlingprobe

Schiffsche Probe

Spektroskopie von Aldehyden

In IR-Spektren von Aldehyden und Ketonen findet man den charakteristischen Peak der C=O-Valenzschwingung im Bereich von 1690-1750 cm^-1.

Eigenschaften

Zwischen den Aldehyd-Molekülen kommt es zu Dipol-Dipol-Kräften, weil die C-O Bindung sehr polar ist. Es kommt nicht zu Wasserstoffbrückenbindungen, weil kein H an das O gebunden ist. Deswegen liegen die Siedepunkte zwischen denen der Alkohole und denen der Alkane. Mit Wasser können Aldehyde Wasserstoffbrückenbindungen eingehen, weil das O zwei freie Elektronenpaare hat. Deswegen sind kurzkettige Aldehyde gut wasserlöslich.

Verwendung

Mengenmäßig ist der Formaldehyd (Methanal) der weitaus bedeutendste Aldehyd. Er wird als Desinfektionsmittel (Formalinlösung) und zur Herstellung organischer Präparate verwendet. Aldehyde und Ketone werden außerdem zur Herstellung von Kunststoffen, Lösungsmitteln, Farbstoffen, Parfums und Medikamenten verwendet.

Physiologische Bedeutung

Im Stoffwechsel der Zellen finden sich eine Reihe von Aldehyden. Eine besondere Rolle spielt das Ethanal (Trivialname Acetaldehyd), das im Verlauf des Alkoholabbaus entsteht und für den so genannten Alkohol-Kater verantwortlich ist.