Αιθανάλη

Η ακεταλδεΰδη (συστηματική ονομασία αιθανάλη, ) είναι οργανική χημική ένωση, και πιο συγκεκριμένα η δεύτερη απλούστερη και μια από τις σημαντικότερες αλδεΰδες. Έχει μοριακό τύπο C2H4O, αλλά συνηθέστερα χρησιμοποιείται ο ημισυντακτικός τύπος της CH3CHO και ο συντομογραφικός MeCHO. Βρίσκεται ευρύτατα στη φύση και παράγεται σε μεγάλη κλίμακα από τη βιομηχανία. Η ακεταλδεΰδη βρίσκεται με φυσικό τρόπο στον καφέ, στο ψωμί και στα ώριμα φρούτα. Επίσης, παράγεται με μερική οξείδωση της αιθανόλης από το ηπατικό ένζυμο αιθανολική αφυδρογονάση, συνεισφέροντας έτσι στην πρόκληση πονοκεφάλου μετά την κατανάλωση αλκοόλης.How Hangovers Work, HowStuffWorks Οι διαδρομές έκθεσης στην ακεταλδεΰδη συμπεριλαμβάνουν τον αέρα, το νερό, τη γη ή τα υπόγεια ύδατα, αλλά επίσης την κατανάλωση αλκοολούχων ποτών και το κάπνισμαCHEMICALS IN THE ENVIRONMENT: ACETALDEHYDE (CAS NO. 75-07-0).. Η κατανάλωση δισουλφιράμης παρεμποδίζει τη δράση της αιθαναλικής αφυδρογονάσης, ενζύμου που είναι υπεύθυνο για τον μεταβολισμό της αιθανόλης σε αιθανικό οξύ, προκαλώντας έτσι την αύξηση της συγκέντρωσης αιθανάλης στο σώμα.

Ο Διεθνής Οργανισμός Ερευνών για τον Καρκίνο (International Agency for Research on Cancer) κατέταξε την αιθανάλη στην Ομάδα 1 των καρκινογόνωνList of IARC Group 1 carcinogens..

Η αιθανάλη είναι μια «από τις συχνότερα ιστάμενες αέριες τοξίνες με κίνδυνο καρκινογένεσης μεγαλύτερο από 1:106».

 Ισομέρεια 
Με βάση τον χημικό της τύπο έχει τα ακόλουθα δύο (2) ισομερή θέσης:
 Αιθενόλη ή βινυλική αλκοόλη, που είναι το έλασσον ταυτομερές) της αιθανάλης, με ημισυντακτικό τύπο CH2=CHOH.
 Οξιράνιο ή αιθυλενοξείδιο, ο απλούστερος ετεροκυκλικός αιθέρας, με γραμμικό τύπο 40px|Οξιράνιο.

 Ιστορία 

Η αιθανάλη παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1774, από τον Σουηδό φαρμακοποιό και χημικό Καρλ Βίλχελμ Σέελε (Carl Wilhelm Scheele)C. W. Scheele (1774) "Om Brunsten eller Magnesia nigra och dess egenskaper" (On brown-stone or black magnesia [i.e., manganese ore] and its properties), Kungliga Svenska vetenskapsakademiens handlingar (Proceedings of the Royal Swedish Academy of Sciences), 35 : 89-116 ; 177-194. Στις σελίδες 109-110, ο Σέελε αναφέρει ότι «...οξειδώνοντας αιθανόλη με διοξείδιο του μαγνησίου και υδροχλωρικό ή θειικό οξύ, παράγεται ένα προϊόν που μυρίζει παρόμοια με το νιτρικό αιθυλεστέρα...». Μεταγενέστεροι ερευνητές, διαβάζοντας την παραπάνω αναφορά συνειδητοποίησαν ό,τι ο Σέελε.. Ερευνήθηκε το 1800 από τους Γάλλους χημικούς Αντουάν Φρανσουά (Antoine François, comte de Fourcroy) και Λουΐ Νικολά Βωκλέν (Louis Nicolas Vauquelin), ενώ ακόμη αργότερα, το 1821, το 1822 και το 1832, ερευνήθηκε επίσης από τον Γερμανό χημικό Γιόχαν Βόλφγκανγκ Ντεμπεράινερ (Johann Wolfgang Döbereiner)(Döbereiner) (1821) "Neue Aether" (A new ether), Journal für Chemie und Physik, 32 : 269-270. Döbereiner names the new "ether" "Sauerstoffäther" (oxygen-ether).(Döbereiner) (1822) "Döbereiner's Apparat zur Darstellung des Sauerstoffaethers" (Döbereiner's apparatus for the preparation of oxygen-ether), Journal für Chemie und Physik, 34 : 124-125.J. W. Döbereiner (1832) "Bildung des Sauerstoff-Aethers durch atmosphärische Oxidation des Alkohols" (Formation of oxy-ether by atmospheric oxidation of alcohol), Journal für Chemie und Physik, 64 : 466-468. Σύμφωνα με την παραπάνω αναφορά του, ο Döbereiner παρήγαγε αιθανάλη οξειδώνοντας αιθανόλη με ατμοσφαιρικό αέρα, παρουσία μαύρου λευκόχρυσου., και έπειτα, το 1835, από τον επίσης Γερμανό χημικό Γιούστους φον Λήμπιχ (Justus von Liebig)William H. Brock, Justus von Liebig: The Chemical Gatekeeper (Cambridge, England: Cambridge University Press, 1997), pages 83-84.. Το 1835, ο Λίμπιγκ ονόμασε τη νέα για τότε ένωση «αλδεΰδη»J. Liebig (1835) "Sur les produits de l'oxidation de l'alcool" (On the products of the oxidation of alcohol), Annales de Chimie et de Physique, 59 : 289-327. From page 290: "Je le décrirai dans ce mémoire sous le nom d'aldehyde ; ce nom est formé de alcool dehydrogenatus." («...θα την περιγράψω σε αυτήν την αναφορά με την ονομασία αλδεΰδη (aldehyde)· η ονομασία αυτή σχηματίστηκε από την (έκφραση) alcohol dehydrogenatus...»)., όνομα από το οποίο προήλθε αργότερα η εμπειρική ονομασία «ακεταλδεΰδη»Η ονομασία άλλαξε το νωρίτερο από το 1868. Δείτε για παράδειγμα: Eugen F. von Gorup-Besanez, ed., Lehrbuch der organischen Chemie für den Unterricht auf Universitäten … [Textbook of Organic Chemistry for Instruction at Universities … ], 3rd ed. (Braunschweig, Germany: Friedrich Vieweg und Sohn, 1868), vol. 2, page 88., γιατί ο ίδιος ο όρος αλδεΰδη, ως γνωστόν, τελικά χρησιμοποιήθηκε για να ονομάσει όλη την τάξη των αλδεϋδών, κατ' αναλογία με το «αλκοόλη», που αρχικά αναφερόταν μόνο στην αιθανόλη.

 Παραγωγή 

 Βιομηχανική 
Το 2003 η παγκόσμια ετήσια παραγωγή αιθανάλης ήταν περίπου 1 εκατομμύριο τόνοι. Πριν από το 1962, η αιθανόλη και το αιθίνιο ήταν οι κύριες πρόδρομες ενώσεις της αιθανάλης. Από τότε (1962) έγινε το αιθένιο κυρίαρχη πρόδρομη ένωσηEckert, Marc et al. (2007) "Acetaldehyde" in Ullmann's Encyclopedia Of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a01_031.pub2.

Η κύρια μέθοδος παραγωγής περιλαμβάνει την οξείδωση αιθενίου μέσω της διεργασίας Γουάκερ (Wacker process). Η διεργασία περιλαμβάνει οξείδωση του αιθενίου χρησιμοποιώντας ένα ομοιογενές καταλυτικό σύστημα παλλαδίου - χαλκού:όπου DMF διμεθυλομεθαναμίδιο.
Από τη δεκαετία του 1970 η παγκόσμια παραγωγική χωρητικότητα της διεργασίας, με την άμεση οξείδωση Γουάκερ - Χόχστ (Wacker-Hoechst direct oxidation) αυξήθηκε σε πάνω από 2 εκατομμύρια τόνους/έτος.

Όταν χρειάζονται μικρότερες ποσότητες αιθανάλης, η τελευταία μπορεί να παραχθεί και με μερική οξείδωση της αιθανόλης, με μια εξώθερμη αντίδραση. Αυτή τυπικά διεξάγεται πάνω από άργυρο ως καταλύτη στους 500–650°C:

Αυτή η μέθοδος αποτελεί μια από τις παλαιότερες παραγωγικές οδούς βιομηχανικής παραγωγής αιθανάλης.

Η αιθανάλη μπορεί, επίσης, να παραχθεί με ενυδάτωση αιθινίου, που καταλύεται με άλατα υδραργύρου. Η αντίδραση παράγει ενδιάμεσα αιθενόλη, που ταυτομερίζεται σε αιθανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.5.:

Αυτή η βιομηχανική παραγωγική οδός ήταν η κυρίαρχη πριν από τη διεργασία ΓουάκερDmitry A. Ponomarev and Sergey M. Shevchenko (2007). "Hydration of Acetylene: A 125th Anniversary" (PDF). J. Chem. Ed. 84 (10): 1725. Bibcode:2007JChEd..84.1725P. doi:10.1021/ed084p1725.. Ένα μειονέκτημα αυτής της διεργασίας (παραγωγής αιθανάλης από αιθίνιο) είναι η συμπαραγωγή προϊόντων πολυμερισμού (αιθενόλης και αιθανάλης) και συμπύκνωσης της αιθανάλης. Επιπλέον, η παραγωγή του πρόδρομου αιθινίου είναι οικονομικά ακριβή και περιβαλλοντολογικά προβληματική. Η διεργασία υγρής οξείδωσης χρησιμοποιήθηκε πριν κυριαρχήσει η διεργασία Γουάκερ. Προσθέτονταν τριθειικός σίδηρος [Fe2(SO4)3], για να επανοξειδώνει τον συμπαραγώμενο μεταλλικό υδράργυρο σε θειικό υδράργυρο, προκειμένου να διατηρηθεί η απαραίτητη καταλυτική συγκέντρωση Hg2+, αποφεύγοντας παράλληλα τον περιβαλλοντολογικά προβληματικό χειρισμό του μεταλλικού υδραργύρου. Το αιθίνιο αντιδρά με το νερό στους 90–95 °C, ενώ η παραγόμενη αιθανάλη διαχωρίζεται από το νερό και τον υδράργυρο και ψύχεται στους 25–30 °C. Σχηματίζεται παράλληλα και θειικός σίδηρος (FeSO4), που οξειδώνεται με νιτρικό οξύ 30% στους 95 °C, σε ξεχωριστό αντιδραστήρα. Καθαρή αιθανάλη λαμβάνεται με κλασματική απόσταξη υδατικού της διαλύματος υπό πίεση.

 Εναλλακτικές βιομηχανικές μέθοδοι 
Παραδοσιακή αλλά όχι πλέον οικονομικά βιώσιμη μέθοδος αποτελεί η μερική αφυδρογόνωση αιθανόλης:Αυτή είναι μια εξώθερμη αντίδραση που διεξάγεται με ατμούς αιθανόλης στους 260–290 °C που διέρχονται πάνω από καταλύτη που βασίζεται στον χαλκό. Αυτή η διεργασία ήταν κάποτε οικονομικά ελκυστική, γιατί συμπαράγει υδρογόνο ως παραπροϊόν.

 Άλλες διαθέσιμες μέθοδοι 
Η υδροφορμυλίωση μεθανόλης, με καταλύτες άλατα κοβαλτίου, νικελίου ή σιδήρου, παράγει επίσης αιθανάλη:

Προς το παρόν η μέθοδος δεν έχει βιομηχανική σημασία.

Ομοίως, αιθανάλη παράγεται και με συνθετικό αέριο, αλλά με πιο μέτρια εκλεκτικότητα:

 Με καταλυτική οξείδωση αιθυλοβενζόλιου 

Με καταλυτική οξείδωση αιθυλοβενζόλιου (PhCH2CH3) συμπαράγονται φαινόλη (PhOH) και αιθανάλη:

 Με καταλυτική οξείδωση αιθανίου 

Με καταλυτική οξείδωση αιθανίου παράγεται αιθανάλη:

 Με επίδραση μεθυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα 

Με επίδραση μεθυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέραΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.1.:

 Με μερική οξείδωση αιθανόλης 

Με μερική οξείδωση αιθανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίουΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.2.:

 Με έμμεση μερική αναγωγή αιθανικού οξέος 

1. Αρχικά το αιθανικό οξύ μετατρέπεται σε αιθανοϋλοχλωρίδιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.3.:

2. Το αιθανοϋλοχλωρίδιο ανάγεται καταλυτικά άμεσα προς αιθανάλη:

 Με οζονόλυση 2-βουτένιου 

Με οζονόλυση 2-βουτενίου παράγεται τελικά αιθανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.4.:

 Με επίδραση υπεριωδικού οξέως σε 2,3-βουτανοδιόλη 

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 2,3-βουτανοδιόλη παράγεται αιθανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.6.:

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

 Ταυτομέρεια με αιθενόλη 

Η αιθενάλη βρίσκεται πάντα σε χημική ισορροπία με την ταυτομερή της αιθενόλη. Αυτή η χημική ισορροπία, μπορεί να καταλυθεί προς την επιθυμητή κατεύθυνση με παρουσία οξέων ή βάσεωνΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.1.:
500 px
 Η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης αιθανάλης προς αιθενόλη σε ουδέτερο περιβάλλον είναι μόλις 6·10−5 στους 20 °CKeeffe, J. R.; Kresge, A. J.; Schepp, N. P. (1990). "Keto-enol equilibrium constants of simple monofunctional aldehydes and ketones in aqueous solution". Journal of the American Chemical Society 112 (12): 4862. doi:10.1021/ja00168a035..
Στη θερμοκρασία δωματίου (20 °C) η αιθανάλη είναι σταθερότερη από την αιθενόλη κατά 42,7 kJ/molJohnson, R.D. III "CCCBDB NIST Standard Reference Database". nist.gov. Δηλαδή:

Ο κετοενολικός ταυτομερισμός έχει πολύ υψηλό ενεργειακό εμπόδιο και γι' αυτό δεν συμβαίνει (ποσοτικά) στη θερμοκρασία δωματίου. Ωστόσο, πρόσφατα βρέθηκε ότι ο κετοενολικός ταυτομερισμός μπορεί να καταλυθεί αποτελεσματικά μέσω φωτοχημικής διεργασίαςClubb, A. 
E.; Jordan, M. J. T.; Kable, S. H.; Osborn, D. L. (2012). "Phototautomerization of Acetaldehyde to Vinyl Alcohol: A Primary Process in UV-Irradiated Acetaldehyde from 295 to 335 nm". The Journal of Physical Chemistry Letters 3 (23): 3522. doi:10.1021/jz301701x. ή με τη χρήση ανόργανων οξέων (όπως υπερχλωρικό οξύ και θειικό οξύ) ως καταλύτεςKarton, A. (2014). "Inorganic acid-catalyzed tautomerization of vinyl alcohol to acetaldehyde". Chemical Physics Letters 592: 330. doi:10.1016/j.cplett.2013.12.062. edit. Αυτά τα ευρήματα προτείνουν ότι ο κετοενολικός ταυτομερισμός είναι μια βιώσιμη αντιδραστική οδός για τις ατμοσφαιρικές και στρατοσφαιρικές συνθήκες, και έλαβε αξιόλογη προσοχή εξαιτίας των εν δυνάμει ατμοσφαιρικών επιπτώσεων, εφόσον η αιθενόλη είναι ένα νευραλγικής σημασίας ενδιάμεσο για την παραγωγή οργανικών οξέων στην ατμόσφαιραHeazlewood, B. R.; MacCarone, A. T.; Andrews, D. U.; Osborn, D. L.; Harding, L. B.; Klippenstein, S. J.; Jordan, M. J. T.; Kable, S. H. (2011). "Near-threshold H/D exchange in CD3CHO photodissociation". Nature Chemistry 3 (6): 443. Bibcode:2011NatCh...3..443H. doi:10.1038/nchem.1052. PMID 21602858.Andrews, D. U.; Heazlewood, B. R.; MacCarone, A. T.; Conroy, T.; Payne, R. J.; Jordan, M. J. T.; Kable, S. H. (2012). "Photo-Tautomerization of Acetaldehyde to Vinyl Alcohol: A Potential Route to Tropospheric Acids". Science 337 (6099): 1203. Bibcode:2012Sci...337.1203A. doi:10.1126/science.1220712. PMID 22903524..

 Αντιδράσεις συμπύκνωσης 
Εξαιτίας του (σχετικά) μικρού (μοριακού) μεγέθους της και τη διαθεσιμότητά της αιθανάλης ως άνυδρο μονομομερές (αντίθετα από τη μεθανάλη), η αιθανάλη είναι συνηθισμένο ηλεκτρονιόφιλο για οργανικές συνθέσειςSowin, T. J.; Melcher, L. M. (2004) ”Acetaldehyde” in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette), J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289X. Με σεβασμό προς τις αντιδράσεις συμπύκνωσής της, η αιθανάλη είναι προχειρόμορφη. Χρησιμοποιείται συνήθως ως πηγή του συνθόνιου CH3C+H(OH) στην αλδολική και στις συγγενικές αντιδράσεις συμπύκνωσηςBehrens, C.; Paquette, L. A. (2004). "N-Benzyl-2,3-Azetidinedione". Org. Synth.; Coll. Vol. 10, p. 41.. Οι οργανομαγνησιακές και οι οργανολιθιακές ενώσεις αντιδρούν με την αιθανάλη δίνοντας υδροξυαιθυλοπαράγωγαWalter, L. A. (1955). "1-(α-Pyridyl)-2-Propanol". Org. Synth.; Coll. Vol. 3, p. 757.. Σε μια από τις πιο θεαματικές αντιδράσεις συμπύκνωσης της αιθανάλης τρία (3) ισοδύναμα μεθανάλης συμπυκνώνονται με αιθαναλη δίνοντας πενταερυθριτόλη [C(CH2OH)4]Schurink, H. B. J. (1941). "Pentaerythritol". Org. Synth.; Coll. Vol. 1, p. 425..

Στην αντίδραση Στρέκερ (Strecker reaction) η αιθανάλη συμπυκνώνεται με κυανιούχα και αμμωνία δίνοντας, μετά από υδρόλυση, το αμινοξύ αλανίνηKendall, E. C. McKenzie, B. F. (1941). "dl-Alanine". Org. Synth.; Coll. Vol. 1, p. 21.. Η αιθανάλη μπορεί να συμπυκνωθεί με αμίνες, δίνοντας ιμίνες. Σε μια τέτοια συμπύκνωση με κυκλοεξυλαμίνη δίνει N-αιθυλιδενοκυκλοεξυλαμίνη. Αυτές οι ιμίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα για μεταγενέστερες αντιδράσεις, όπως μια αλδολική συμπύκνωσηWittig, G.; Hesse, A. (1988). "Directed Aldol Condensations: β-Phenylcinnamaldehyde". Org. Synth.; Coll. Vol. 6, p. 901..

Η αιθανάλη είναι επίσης μια σημαντική δομική μονάδα για τη σύνθεση ετεροκυκλικών ενώσεων. Ένα αξιοσημείωτο (τέτοιο) παράδειγμα είναι η μετά από επίδραση αμμωνίας μετατροπή της αιθανάλης σε 5-αιθυλο-2-μεθυλοπυριδίνηFrank, R. L.; Pilgrim, F. J.; Riener, E. F. (1963). "5-Ethyl-2-Methylpyridine". Org. Synth.; Coll. Vol. 4, p. 451.

 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 τον γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218-219, §9.5.6.:

 Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

1. Με αμμωνία παράγεται αιθανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H:

2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται Ν-αλκυλοαιθανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:

3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται αιθανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:

4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά αιθανυδραζόνη και με περίσσεια αιθανάλης διαιθυλεναζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2:

5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 1-αιθυλενο-2-φαινυλυδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh::

6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται (2-αιθυλενυδραζινο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NCONH2:

 Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες 

Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται αρχικά 1-(διαλκυλαμινο)αιθανόλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει Ν,Ν-διαλκυλαιθεναμίνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.7.:

 Αλδολική συμπύκνωση 
1. Με επίδραση βάσης έχουμε τη λεγόμενη αλδολική συμπύκνωση, η οποία όταν γίνεται με τον εαυτό της, παράγεται αρχικά 3-υδροξυβουτανάλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει 2-βουτενάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.8.:

2. Μαζί με μεθανάλη, σε αναλογία 1:3, σχηματίζεται 2,2-διυδροξυμεθυλο-1,3-προπανοδιόλη:

3. Μαζί με μεθανάλη και αμμωνία δίνει πυριδίνη:
 30 px

 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 KnoevenagelΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.9.:

 Συμπύκνωση με α-αλεστέρες 

Με επίδραση α-αλεστέρων (R'CHXCOOR) έχουμε την αντίδραση Darzen. Π.χ. με αλαιθανικό αλκυλεστέρα (XCH2COOR) τελικά παράγεται 1-καρβαλκοξυ-2-μεθυλοξιράνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.10.:
 100 px

 Αντίδραση Stracker 
Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε αιθανάλη παράγεται αρχικά 2-αμινοπροπανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, αλανίνη«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.:

 Ακεταλικά παράγωγα 
Τρία (3) ισοδύναμα αιθανάλης συμπυκνώνονται, σχηματίζοντας την παραλδεΰδη, ένα κυκλικό τριμερές που περιέχει απλούς δεσμούς C-O.

Συγκεκριμένα, η αιθανάλη με επίδραση οξέος μπορεί να υποστεί τριμερισμό προς παραλδεΰδη, δηλαδή το 2,4,6-τριμεθυλο-1,3,5-τριοξάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.5b.: 100 px Με συμπύκνωση τεσσάρων (4) ισοδυνάμων αιθανάλης λαμβάνεται η μεταλδεΰδη, ένα κυκλικό τετραμερές της:


 Αναγωγή προς αιθανόλη 

Μπορεί να αναχθεί προς αιθανόλη με τις ακόλουθες μεθόδουςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.2.

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):

2. Με καταλυτική υδρογόνωση:

 Αναγωγή προς αιθάνιο 

Μπορεί να αναχθεί προς αιθάνιο με τη μέθοδο Wolff-KishnerΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.3α.

 Οξείδωση προς αιθανικό οξύ 

Μπορεί να οξειδωθεί προς αιθανικό οξύΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.221, §9.6.1,2.;

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 αιθανοδιάλη 

Μπορεί να οξειδωθεί προς αιθανοδιάλη με χρήση διοξειδίου του σεληνίουΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.4.

 Προσθήκη ύδατος 

Με προσθήκη ύδατος σε αιθανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής 1,1-αιθανοδιόληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.5α.:

 Προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης 

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης παράγεται 2-μεθυλο-1,3-διοξολάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.5β.:
 50 px

 Προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης 

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης παράγεται 2-μεθυλο-1,3-διθειολάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.2 και §9.5.5β:
 50 px

 Το 2-μεθυλο-1,3-διθειολάνιο μπορεί να υποστεί αποθείωση Raney με νικέλιο και υδρογόνο, σχηματίζοντας αιθάνιο:
50 px 

 Επίδραση φωσφοροϋλιδίων 

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph3P+C-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,2-διαλκυλο-1-προπένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.11.:


 Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων 

Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στον διπλό δεσμό C=Ο που περιέχει η αιθανάλη. Π.χ.:Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.12.:

1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 2-υδροξυπροπανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί γαλακτικό οξύ:


2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται 1-υδροξυ-αιθανοσουλφονικό οξύ:


3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται 1-αλκυλο-1-υδροξυαιθανόλη:


4. Με προσθήκη πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται 1,1-διχλωραιθάνιο:


 Αλογόνωση 

Με επίδραση αλογόνου (X2) έχουμε προσθήκη του στην ταυτομερή αιθενόλη. Παράγεται αρχικά η ασταθής 1,2-διαλοαιθανόλη που αφυδραλογονώνεται σχηματίζοντας τελικά αλαιθανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.13.:


 Επίδραση διαζωμεθανίου 

Με επίδραση διαζωμεθάνιου παράγεται μεθυλοξιράνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.14.:
 100 px

 Επίδραση υδραζωτικού οξέος 

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος παράγεται αιθανονιτρίλιο και μεθυλαμινομεθανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.220, §9.5.15.:


 Αλοφορμική αντίδραση 

Με επίδραση αλογόνου (X2) σε αλκαλικό περιβάλλον σε αιθανάλη, έχουμε τη λεγόμενη αλοφορμική αντίδραση, και παράγονται αλοφόρμιο και μεθανικό άλας«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 223, §9.7.2.:

 Η αιθανάλη είναι η μόνη αλδεΰδη που δίνει την αλοφορμική αντίδραση.

 Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια 

Με επίδραση αιθανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά 2-μεθυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi)
:
 80 px

 Επίδραση καρβενίων 

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται προπανάλη, προπανόνη και μεθυλοξιράνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH3CO.:
 100 px

 Βιοχημικές ιδιότητες και επιδράσεις στην υγεία 

Στο συκώτι, το ένζυμο αλκοολική δεϋδρογονάση οξειδώνει την αιθανόλη σε αιθανάλη, που μετά οξειδώνεται παρά πέρα σε ακίνδυνο αιθανικό οξύ με ένα άλλο ένζυμο, την αιθαναλική δεϋδρογονάση. Και οι δυο αυτές οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις συνδυάζονται με την αναγωγή του νικοτιναμιδοαδενινοδινουκλεοτίδιου (NAD) στην ανηγμένη του μορφή NADH2Hipolito, L.; Sanchez, M. J.; Polache, A.; Granero, L. Brain metabolism of ethanol and alcoholism: An update. Curr. Drug Metab. 2007, 8, 716-727.:


Στον εγκέφαλο, η αλκοολική δεϋδρογονάση παίζει έναν δευτερεύουσας σημασίας ρόλο στην οξείδωση της αιθανόλης σε αιθανάλη. Αντίθετα, το ένζυμο καταλάση είναι εκείνο που αναλαμβάνει εκεί στο μεγαλύτερο ποσοστό τη διεκπεραίωση αυτής της αντίδρασης.

Επίσης, τα τελευταία στάδια της αλκοολικής σύνθεσης στα βακτήρια, στα φυτά και στις ζύμες περιλαμβάνουν τη μετατροπή του πυροσταφυλικού οξέος σε αιθανάλη, με τη συμβολή του ενζύμου αποκαρβοξυλάση του πυροσταφυλικού οξέος, και, τέλος, την αναγωγή της αιθανάλης σε αιθανόλη, με την αλκοολική δεϋδρογονάση σ' αυτήν την περίπτωση να καταλύει την αντίστροφη αντίδραση:


 Εθισμός στον καπνό 

Η αιθανάλη αποτελεί σημαντικό συστατικό του καπνού του τσιγάρου (και των άλλων μέσων καπνίσματος του καπνού). Έχει αποδειχθεί ότι συνεργάζεται με τη νικοτίνη, αυξάνοντας την εμφάνιση και την επιμονή του εθισμού στο κάπνισμα, ιδίως σε εφήβους.

 Νόσος Αλτσχάιμερ 

Οι άνθρωποι με γενετική προδιάθεση ανεπαρκούς παραγωγής αιθαναλικής δεϋδρογονάσης και συνεπώς ανεπαρκούς μετατροπής της αιθανάλης σε αιθανικό οξύ, παρουσιάζουν αυξημένο κίνδυνο να προσβληθούν από τη Νόσο Αλτσχάιμερ.

 Κατανάλωσης οινοπνευματούχων ποτών 

Η αιθανάλη είναι το άμεσο παράγωγο της αιθανόλης και, επομένως, η υπέρμετρη κατανάλωση της τελευταίας αυξάνει τη συγκέντρωση της αιθανάλης στο σώμα. Η τελευταία αντιδρά με τις πρωτεΐνες (και άλλες αζωτούχες ενώσεις) του οργανισμού, δημιουργώντας παράγωγα που συνδέονται με διάφορες ασθένειεςNakamura, K.; Iwahashi, K.; Furukawa, A.; Ameno, K.; Kinoshita, H.; Ijiri, I.; Sekine, Y.; Suzuki, K.; Iwata, Y.; Minabe, Y.; Mori, N. Acetaldehyde adducts in the brain of alcoholics. Arch. Toxicol. 2003, 77, 591..

Το φάρμακο δισουλφιράμη (Antabuse) αποτρέπει την οξείδωση της αιθανάλης σε αιθανικό οξύ και έχει δυσάρεστες συνέπειες για τους καταναλωτές αλκοολούχων ποτών. Η ουσία αυτή χορηγείται σαν μέσο αποτροπής σε αλκοολικούς που επιθυμούν να παραμείνουν νηφάλιοι.

 Καρκινογέννεση 

Η αιθανάλη είναι πιθανό καρκινογόνο για τους ανθρώπους.Chemical Summary For Acetaldehyde, US Environmental Protection Agency Ο Διεθνής Οργανισμός Ερευνών για τον Καρκίνο δηλώνει «Υπάρχουν επαρκείς ενδείξεις για την καρκινογέννεση από αιθανάλη (που είναι ο κύριος μεταβολίτης της αιθανόλης) σε πειραματόζωα». p3. Επιπλέον, είναι γνωστό ότι η αιθανάλη προκαλεί βλάβες στο DNA (αντιδρά και με αυτό, αφού είναι αζωτούχα ένωση)http://www.ist-world.org/ResultPublicationDetails.aspx?ResultPublicationId=2c488c559db74d8cae0c14ae5b65e14e και προκαλεί ανώμαλη μυϊκή ανάπτυξη, αφού αντιδρά και με τις πρωτεΐνες.

Μια μελέτη σε 818 βαριά αλκοολικούς έδειξε πως εκείνοι που εκτίθενται σε περισσότερη αιθανάλη από το κανονικό εξαιτίας γενετικής ανεπάρκειας στο γονίδιο που σχετίζεται με την παραγωγή αιθαναλικής δεϋδρογονάσης, βρίσκονται σε μεγαλύτερο κίνδυνο να αναπτύξουν καρκίνο στο ανώτερο γαστρεντερικό σωλήνα και στο συκώτι.Nils Homann, Felix Stickel, Inke R. König, Arne Jacobs, Klaus Junghanns, Monika Benesova, Detlef Schuppan, Susanne Himsel, Ina Zuber-Jerger, Claus Hellerbrand, Dieter Ludwig, Wolfgang H. Caselmann, Helmut K. Seitz Alcohol dehydrogenase 1C*1 allele is a genetic marker for alcohol-associated cancer in heavy drinkers  International Journal of Cancer Volume 118, Issue 8, Pages 1998-2002

 Εφαρμογές 

Παραδοσιακά η αιθανάλη χρησιμοποιούνταν κυρίως για την παραγωγή του αιθανικού οξέος. Αυτή η εφαρμογή είναι σε φθίνουσα πορεία, γιατί το αιθανικό οξύ παράγεται πιο αποτελεσματικά από μεθανόλη, με τις διεργασίες Monsanto και Cativa. Ωστόσο, η παραγωγή αιθανικού οξέος από αιθανάλη εφαρμόζεται, ακόμη, πολύ. Όσο δε αφορούν οι αντιδράσεις συμπύκνωσής της, η αιθανάλη είναι πολύ σημαντική για την παραγωγή παραγώγων της πυριδίνης, της 2,2-δι(υδροξυμεθυλο)-1,3-προπανοδιόλης και της 2-βουτενάλης. Η ουρία και η αιθανάλη συνδυάζονται δίνοντας μια χρήσιμη ρητίνη. Ο οξικός ανυδρίτης αντιδρά με την αιθανάλη δίνοντας διαιθανικό αιθυλιδενοδιεστέρα, ένα χρήσιμο ενδιάμεσο για την παραγωγή αιθανικού βινυλεστέρα, που χρησιμοποιείται με τη σειρά του για την παραγωγή πολυβινυλαιθανικού οξέος.

 Ασφάλεια 

Η αιθανάλη είναι τοξική όταν χρησιμοποιείται εξωτερικά για μακροχρόνιο διάστημα, ερεθιστική και πιθανότατα καρκινογόνα. Είναι ένας αέριος ρύπος που παράγεται από μερική καύση διαφόρων ανθρακούχων καυσίμων, από πηγές όπως τα αυτοκίνητα. Είναι ακόμη παράγωγο της καύσης των προϊόντων καπνίσματος. Δημιουργείται, επίσης, με τη θερμική διάσπαση πολλών πολυμερών (και μερικών άλλων προϊόντων) που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία παραγωγής πλαστικών (ή σε άλλους χώρους εργασίας ή διαβίωσης).Smoking. (2006). Encyclopædia Britannica. Accessed 27 Oct 2006.

 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.

Κατηγορία:Αλκανάλες
Κατηγορία:C2
Κατηγορία:Αρωματικές ύλες
Κατηγορία:Ηπατοτοξίνες