Πεντανάλη

Η πεντανάλη ή βαλεραλδεΰδη (αγγλικά: pentanal) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, Οξυγόνο και Υδρογόνο, με μοριακό τύπο C5H10O, αν και συχνά γράφεται πιο αναλυτικά ως CH3CH2CH2CH2CHO ή και (συντομογραφικά) BuCHO. Είναι μια από τις αλδεΰδες. Χρησιμοποιήθηκε στην αρωματοποιία, στη χημεία ρητινών και από τη βιομηχανία ελαστικών.

 Η πεντανάλη μπορεί να παραχθεί με υδροφορμυλίωση 1-βουτένιου: Χρειάζεται σχετικά ογκώδης καταλύτης, για να ευνοηθεί ο σχηματισμός πεντανάλης και όχι της ισομερούς της 2-μεθυλοβουτανάλης. Με επίδραση βουτυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα: Με μερική οξείδωση 1-πεντανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου: Με έμμεση μερική αναγωγή πεντανικού οξέος 1. Αρχικά το βουτανικό οξύ μετατρέπεται σε πεντανοϋλοχλωρίδιο: 2. Το πεντανοϋλοχλωρίδιο ανάγεται καταλυτικά άμεσα προς πεντανάλη: Με οζονόλυση 5-δεκένιου Με οζονόλυση 5-δεκενίου παράγεται τελικά πεντανάλη: Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 5,6-δεκανοδιόλη Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 4,5-οκτανοδιόλη παράγεται βουτανάλη: Όταν η πεντανάλη εκτίθεται στον ατμοσφαιρικό αέρα οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε πεντανικό οξύ. Η πεντανάλη βρίσκεται πάντα σε χημική ισορροπία με την ταυτομερή της 1-πεντεν-1-όλη. Μπορεί να καταλυθεί προς την επιθυμητή κατεύθυνση με παρουσία οξέων ή βάσεων: Μπορεί να αναχθεί προς 1-πεντανόλη με τις ακόλουθες μεθόδους1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4): 2. Με καταλυτική υδρογόνωση: Μπορεί να αναχθεί προς πεντάνιο με την μεθόδο Wolff-Kishner Μπορεί να οξειδωθεί προς πεντανικό οξύ; 1. Με υπερμαγγανικό κάλιο: 2. Με τριοξείδιο του χρωμίου: 3. Με οξυγόνο: 4. Με αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου): 5. Με αντιδραστήρια Fehling: Οι αντιδράσεις 4-5 παρουσιάζονται απλοποιημένες και χρησιμοποιούνται γενικά για την ανίχνευση αλδεϋδομάδας (-CHO). Μπορεί να οξειδωθεί προς 2-οξοπεντανάλη με χρήση διοξειδίου του σεληνίου Με προσθήκη ύδατος σε προπανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής 1,1-πεντανοδιόλη: Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης παράγεται 2-βουτυλο-1,3-διοξολάνιο: Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης παράγεται 2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο: Το 2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο μπορεί να υποστεί αποθείωση Raney με νικέλιο και υδρογόνο, σχηματίζοντας πεντάνιο και αιθάνιο: Αντιδρά με αρκετά είδη αζωτούχων ενώσεων του γενικού τύπου NH2A, όπου το A μπορεί να είναι υδρογόνο, αλκύλιο, υδροξύλιο, αμινοξάδα και διάφορα άλλα. Με βάση το γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθη: Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:1. Με αμμωνία παράγεται 1-πεντανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H: 2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται Ν-αλκυλο-1-πεντανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R: 3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται 1-πεντανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH: 4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά 1-πεντανυδραζόνη και με περίσσεια πεντανάλης διπεντυλιδεναζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2: 5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 1-πεντυλιδενο-2-φαινυλυδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh:: 6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται (2-πεντυλιδενυδραζινο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NCONH2: Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται αρχικά 1-(διαλκυλαμινο)-1-πεντανόλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει Ν,Ν-διαλκυλο-1-πεντεν-1-αμίνη: Με επίδραση βάσης έχουμε τη λεγόμενη αλδολική συμπύκνωση, η οποία όταν γίνεται με τον εαυατό της, παράγεται αρχικά 2-βουτυλο-3-υδροξυεπτανάλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει 2-βουτυλο-2-επτενάλη: Με επίδραση α-αλεστέρων (R'CHXCOOR) έχουμε την αντίδραση Darzen, κατά την οποία τελικά παράγεται 2-πεντυλο-1-καρβαλκοξυοξιράνιο. Π.χ. με αλαιθανικό αλκυλεστέρα (XCH2COOR) έχουμε: Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH2Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel: Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph3P+C-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,1-διαλκυλεξένιο-1: Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στο διπλό δεσμό C=Ο που περιέχει η πεντανάλη. Π.χ.:: 1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 2-υδροξυεξανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί 2-υδροξυεξανικό οξύ: 2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται 1-υδροξυ-1-πεντανοσουλφονικό οξύ: 3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται 1-αλκυλο-1-πεντανόλη: 4. Με προσθήκη πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται 1,1-διχλωροπεντάνιο: Με επίδραση αλογόνου (X2) έχουμε προσθήκη του στην ταυτομερή 1-πεντεν-1-όλη. Παράγεται αρχικά η ασταθής 1,2-διαλο-1-πεντανόλη που αφυδραλογονώνεται σχηματίζοντας τελικά 2-αλοπεντανάλη: Με επίδραση υδραζωτικού οξέος (αντίδραση Achmidt) παράγεται πεντανονιτρίλιο και βουτυλαμινομεθανάλη: Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά 1-αλκοξυ-1-πεντανόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης 1,1-διαλκοξυπεντάνιο: Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε πεντανάλη παράγεται αρχικά 2-αμινεξανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, 2-αμινεξανικό οξύ (ένα μη πρωτεϊνικό αμινοξύ): Με επίδραση πεντανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά 2-βουτυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi): Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται εξανάλη, 2-μεθυλοπεντανάλη, 3-μεθυλοπεντανάλη, 4-μεθυλοπεντανάλη, 2-εξανόνη και βουτυλοξιράνιο: Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972 Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991 SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.