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.

Παραγωγή

Υδροφορμυλίωση 

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 επίδραση βουτυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα:

Με μερική οξείδωση 1-πεντανόλης 

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:

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

Όταν η πεντανάλη εκτίθεται στον ατμοσφαιρικό αέρα οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε πεντανικό οξύ.

Ταυτομέρεια με 1-πεντεν-1-όλη 

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:

Αναγωγή προς 1-πεντανόλη 

Μπορεί να αναχθεί προς 1-πεντανόλη με τις ακόλουθες μεθόδους

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):

2. Με καταλυτική υδρογόνωση:

Αναγωγή προς πεντάνιο 

Μπορεί να αναχθεί προς πεντάνιο με την μεθόδο Wolff-Kishner

Οξείδωση προς πεντανικό οξύ 

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).

Οξείδωση προς 2-οξοπεντανάλη 

Μπορεί να οξειδωθεί προς 2-οξοπεντανάλη με χρήση διοξειδίου του σεληνίου

Προσθήκη ύδατος 

Με προσθήκη ύδατος σε προπανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής 1,1-πεντανοδιόλη:

Προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης 

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης παράγεται 2-βουτυλο-1,3-διοξολάνιο:
 2-βουτυλο-1,3-διοξολάνιο

Προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης 

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης παράγεται 2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο:
 2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο

 Το 2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο μπορεί να υποστεί αποθείωση Raney με νικέλιο και υδρογόνο, σχηματίζοντας πεντάνιο και αιθάνιο:
2-βουτυλο-1,3-διθειολάνιο

Αντιδράσεις με αζωτούχες ενώσεις 

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:

Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες 

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:

Αλδολική συμπύκνωση 

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:

Συμπύκνωση με α-αλεστέρες 

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:
 2-πεντυλο-1-καρβαλκοξυοξιράνιο

Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες 

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:

Επίδραση φωσφοροϋλιδίων 

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph3P+C-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,1-διαλκυλεξένιο-1:

Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων 

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:

Αλογόνωση 

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:

Επίδραση υδραζωτικού οξέος 

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος (αντίδραση Achmidt) παράγεται πεντανονιτρίλιο και βουτυλαμινομεθανάλη:

Προσθήκη αλκοολών 

Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά 1-αλκοξυ-1-πεντανόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης 1,1-διαλκοξυπεντάνιο:

Αντίδραση Stracker 

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):

Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια 

Με επίδραση πεντανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά 2-βουτυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi)
:
 2-βουτυλοξετάνιο

Επίδραση καρβενίων 

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται εξανάλη, 2-μεθυλοπεντανάλη, 3-μεθυλοπεντανάλη, 4-μεθυλοπεντανάλη, 2-εξανόνη και βουτυλοξιράνιο:
βουτυλοξιράνιο

Αναφορές και σημειώσεις

Πηγές 

 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.

Αλκανάλες
C5