Aldeídos: estrutura, propriedades, usos e exemplos - Ciência - 2023

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o aldeídos são compostos orgânicos que possuem a fórmula geral RCHO. R representa uma cadeia alifática ou aromática; C para carbono; O para oxigênio e H para hidrogênio. Eles são caracterizados por terem um grupo carbonila como cetonas e ácidos carboxílicos, razão pela qual os aldeídos também são chamados de compostos carbonila.

O grupo carbonila dá ao aldeído muitas de suas propriedades. Eles são compostos que são facilmente oxidados e são muito reativos a adições nucleofílicas. A dupla ligação do grupo carbonila (C = O) possui dois átomos que apresentam diferenças em sua avidez por elétrons (eletronegatividade).

O oxigênio atrai elétrons mais fortemente do que o carbono, então a nuvem de elétrons se move em direção a ele, tornando a ligação dupla entre o carbono e o oxigênio polar na natureza, com um momento dipolar significativo. Isso torna os aldeídos compostos polares.

A polaridade dos aldeídos influenciará suas propriedades físicas. O ponto de ebulição e a solubilidade dos aldeídos em água são maiores do que os compostos químicos apolares com pesos moleculares semelhantes, como é o caso dos hidrocarbonetos.

Aldeídos com menos de cinco átomos de carbono são solúveis em água, uma vez que ligações de hidrogênio são formadas entre o oxigênio do grupo carbonila e a molécula de água. No entanto, o aumento do número de carbonos na cadeia de hidrocarbonetos produz um aumento na porção apolar do aldeído, tornando-o menos solúvel em água.

Mas como são e de onde vêm? Embora sua natureza dependa essencialmente do grupo carbonila, o resto da estrutura molecular também contribui muito para o todo. Assim, podem ser de qualquer tamanho, pequeno ou grande, ou mesmo uma macromolécula pode ter regiões onde predomina o caráter de aldeídos.

Assim, como acontece com todos os compostos químicos, existem aldeídos "agradáveis" e outros amargos. Eles podem ser encontrados em fontes naturais ou sintetizados em grande escala. Exemplos de aldeídos são a vanilina, muito presente nos sorvetes (imagem superior), e o acetaldeído, que confere sabor às bebidas alcoólicas.

Estrutura química

Os aldeídos consistem em um carbonil (C = O) ao qual um átomo de hidrogênio está diretamente ligado. Isso o diferencia de outros compostos orgânicos, como cetonas (R₂C = O) e ácidos carboxílicos (RCOOH).

A imagem superior mostra a estrutura molecular em torno de –CHO, um grupo formil. O grupo formil é plano porque o carbono e o oxigênio têm hibridização sp². Essa planaridade o torna suscetível ao ataque de espécies nucleofílicas e, portanto, é facilmente oxidado.

A que se refere essa oxidação? À formação de uma ligação com qualquer outro átomo mais eletronegativo que o carbono; e no caso dos aldeídos é um oxigênio. Assim, o aldeído é oxidado a um ácido carboxílico, –COOH. E se o aldeído fosse reduzido? Um álcool primário, ROH, se formaria em seu lugar.

Os aldeídos são produzidos apenas a partir de álcoois primários: aqueles em que o grupo OH está no final de uma cadeia. Da mesma forma, o grupo formil sempre está no final de uma cadeia ou sobressai dela ou do anel como um substituinte (no caso de outros grupos mais importantes, como -COOH).

Propriedades físicas e químicas

Por serem compostos polares, seus pontos de fusão são superiores aos dos compostos apolares. As moléculas de aldeído não são capazes de fazer ligações de hidrogênio intermolecularmente, pois elas têm apenas átomos de carbono ligados a átomos de hidrogênio.

Devido ao acima exposto, os aldeídos têm pontos de ebulição mais baixos do que álcoois e ácidos carboxílicos.

Pontos de fusão

Formaldeído -92; Acetaldeído -121; Propionaldeído -81; n-Butiraldeído -99; n-Valeraldeído -91; Caproaldeído -; Heptaldeído - 42; Fenilacetaldeído -; Benzaldeído -26.

Pontos de ebulição

Formaldeído -21; Acetaldeído 20; Propionaldeído 49; n-butiraldeído 76; n-valeraldeído 103; Caproaldeído 131; Heptaldeído 155; Fenilacetaldeído 194; Benzaldeído 178.

Solubilidade em água expressa em g / 100 g de H₂OU

Formaldeído, muito solúvel; Acetaldeído, infinito; Propionaldeído, 16; n-butiraldeído, 7; n-Valeraldeído, ligeiramente solúvel; caproaldeído, ligeiramente solúvel; Fenilacetaldeído ligeiramente solúvel; Benzaldeído, 0,3.

Os pontos de ebulição dos aldeídos tendem a aumentar diretamente com o peso molecular. Pelo contrário, existe uma tendência para diminuir a solubilidade dos aldeídos em água à medida que aumenta o seu peso molecular. Isso se reflete nas constantes físicas dos aldeídos mencionados.

Reatividade

Reação de oxidação

Os aldeídos podem ser oxidados ao ácido carboxílico correspondente na presença de qualquer um destes compostos: Ag (NH₃)₂, KMnO₄ OK₂Cr₂OU₇.

Redução para álcoois

Podem ser hidrogenados com o auxílio de catalisadores de níquel, platina ou paládio. Assim, C = O é transformado em C-OH.

Redução para Hidrocarbonetos

Na presença de Zn (Hg), HCl concentrado ou em NH₂NH₂ os aldeídos perdem o grupo carbonila e se tornam hidrocarbonetos.

Adição nucleofílica

Vários são os compostos que se agregam ao grupo carbonila, entre eles: reagentes de Grignard, cianetos, derivados de amônia e álcoois.

Nomenclatura

Quatro aldeídos são ilustrados na imagem acima. Como eles são nomeados?

Como são álcoois primários oxidados, o nome do álcool é alterado de -ol para -al. Assim, metanol (CH₃OH) se oxidado a CH₃CHO é denominado metanal (formaldeído); CH₃CH₂CHO etanal (acetaldeído); CH₃CH₂CH₂CHO propanal e CH₃CH₂CH₂CH₂CHO butanal.

Todos os aldeídos recém-nomeados têm o grupo -CHO no final da cadeia. Quando é encontrado em ambas as extremidades, como em A, a desinência -to é prefixada com o prefixo di-. Como A tem seis carbonos (contando os de ambos os grupos formil), ele deriva de 1-hexanol e seu nome é, portanto: hexanodiscar.

Quando há um substituinte, como um radical alquil, uma ligação dupla ou tripla ou um halogênio, os carbonos da cadeia principal são listados dando -CHO o número 1. Assim, o aldeído B é denominado: 3-iodohexanal.

Porém, nos aldeídos C e D o grupo -CHO não tem prioridade para identificar esses compostos de outros. C é um cicloalcano, enquanto D é um benzeno, ambos com um de seus Hs substituído por um grupo formil.

Neles, como a estrutura principal é cíclica, o grupo formil é denominado carbaldeído. Assim, C é ciclohexanocarbaldeído e D é benzenecarbaldeído (mais conhecido como benzaldeído).

Formulários

Os aldeídos existem na natureza capazes de conferir sabores agradáveis, como é o caso do cinamaldeído, responsável pelo sabor característico da canela. É por isso que são freqüentemente usados como aromatizantes artificiais em muitos produtos, como doces ou alimentos.

Formaldeído

O formaldeído é o aldeído mais produzido industrialmente. O formaldeído obtido pela oxidação do metanol é utilizado em uma solução a 37% do gás em água, sob o nome de formalina. É utilizado no curtimento de peles e na preservação e embalsamamento de cadáveres.

O formaldeído também é usado como germicida, fungicida e inseticida para plantas e vegetais. Porém, sua maior utilidade é a contribuição para a produção de material polimérico. O plástico denominado Baquelita é sintetizado pela reação entre o formaldeído e o fenol.

Baquelite

A baquelite é um polímero altamente duro com uma estrutura tridimensional usado em muitos utensílios domésticos, como cabos para potes, panelas, cafeteiras, facas, etc.

Os polímeros do tipo baquelite são feitos de formaldeído em combinação com os compostos ureia e melamina. Esses polímeros são usados não apenas como plásticos, mas também como colas adesivas e material de revestimento.

Madeira compensada

Contraplacado é a designação comercial de um material constituído por finas folhas de madeira, unidas por polímeros produzidos a partir do formol. As marcas Formica e Melmac são fabricadas com a participação desta. A fórmica é um material plástico utilizado no revestimento de móveis.

O plástico Melmac é usado para fazer pratos, copos, xícaras, etc. O formaldeído é a matéria-prima para a síntese do composto diisocianato de metileno-difenil (MDI), um precursor do poliuretano.

Poliuretano

O poliuretano é utilizado como isolante em geladeiras e freezers, estofamento de móveis, colchões, revestimentos, adesivos, solas, etc.

Butiraldeído

O butiraldeído é o principal precursor da síntese do 2-etilhexanol, que é utilizado como plastificante. Possui um agradável aroma a maçã que permite o seu uso na alimentação como condimento.

Também é usado para a produção de aceleradores de borracha. Ele intervém como um reagente intermediário na fabricação de solventes.

Acetaldeído

O acetaldeído foi usado na produção de ácido acético. Mas essa função do acetaldeído diminuiu em importância, pois foi substituída pelo processo de carbonilação do metanol.

Síntese

Outros aldeídos são precursores de oxoálcoois, que são usados na produção de detergentes. Os chamados oxoálcoois são preparados pela adição de monóxido de carbono e hidrogênio a uma olefina para obter um aldeído. E finalmente o aldeído é hidrogenado para obter o álcool.

Alguns aldeídos são usados na fabricação de perfumes, como é o caso do Chanel nº 5. Muitos aldeídos de origem natural têm odores agradáveis, por exemplo: o heptanal tem cheiro de grama verde; o octanal com cheiro de laranja; o nonanal um cheiro de rosas e o citral um cheiro de limão.

Exemplos de aldeídos

Glutaraldeído

O glutaraldeído possui dois grupos formil em ambas as extremidades de sua estrutura.

Comercializado sob o nome de Cidex ou Glutaral, é usado como desinfetante para esterilizar instrumentos cirúrgicos. É utilizado no tratamento de verrugas nos pés, aplicado na forma líquida. Também é usado como agente de fixação de tecidos em laboratórios de histologia e patologia.

Benzaldeído

É o aldeído aromático mais simples que é formado por um anel de benzeno onde um grupo formil está ligado.

É encontrada no óleo de amêndoa, daí seu cheiro característico que permite que seja usada como condimento alimentar. Além disso, é utilizado na síntese de compostos orgânicos relacionados à fabricação de medicamentos e na fabricação de plásticos.

Gliceraldeído

É uma aldotriose, um açúcar composto de três átomos de carbono. Possui dois isômeros que são chamados de enantiômeros D e L. O gliceraldeído é o primeiro monossacarídeo a ser obtido na fotossíntese durante a fase escura (ciclo de Calvin).

Gliceraldeído-3-fosfato

A imagem superior ilustra a estrutura do gliceraldeído-3-fosfato. As esferas vermelhas próximas à amarela correspondem ao grupo fosfato, enquanto as esferas pretas correspondem ao esqueleto de carbono. A esfera vermelha ligada à branca é o grupo OH, mas quando está ligada à esfera preta e esta à branca, então é o grupo CHO.

O gliceraldeído-3-fosfato está envolvido na glicólise, um processo metabólico no qual a glicose é degradada em ácido pirúvico com a produção de ATP, um reservatório de energia dos seres vivos. Além da produção de NADH, um agente redutor biológico.

Na glicólise, o gliceraldeído-3-fosfato e o fosfato de diidroacetona se originam da clivagem de D-frutose-1-6-bifosfato

O gliceraldeído-3-fosfato está envolvido no processo metabólico conhecido como ciclo das pentoses. Nele é gerado o NADPH, importante redutor biológico.

11-cis-Retinal

O Β-caroteno é um pigmento natural presente em vários vegetais, especialmente na cenoura. Ele sofre uma degradação oxidativa no fígado, transformando-se assim no álcool retinol ou vitamina A. A oxidação da vitamina A e a subsequente isomerização de uma de suas ligações duplas, forma o aldeído 11-cis-retinal.

Fosfato de piridoxal (Vitamina B6)

É um grupo protético ligado a várias enzimas, que é a forma ativa da vitamina B6 e participa do processo de síntese do neurotransmissor inibitório GABA.

Onde está o grupo formil em sua estrutura? Observe que isso difere do resto dos grupos anexados ao anel aromático.

Salicilaldeído

É matéria-prima para a síntese do ácido acetilsalicílico, um analgésico e antipirético conhecido como Aspirina.

Referências

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