Πεντανάλη

Η **πεντανάλη** ή **βαλεραλδεΰδη** (αγγλικά: *pentanal*) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, Οξυγόνο και Υδρογόνο, με μοριακό τύπο **C<sub>5</sub>H<sub>10</sub>O**, αν και συχνά γράφεται πιο αναλυτικά ως **CH<sub>3</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CHO** 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:

\mathrm{
CH_3CH_2CH=CH_2 + CO + H_2 \xrightarrow[10 - 100 \; atm, 40^oC-100^oC]{Co \;\acute{\eta}\; Rh} CH_3CH_2CH_2CH_2CHO 
}

* 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:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2X + Mg \xrightarrow CH_3CH_2CH_2CH_2MgX \xrightarrow{+HCOOR} CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + ROMgX \downarrow}


### Με μερική οξείδωση 1-πεντανόλης

Με μερική οξείδωση 1-πεντανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου:


\mathrm{3CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2OH + 2CrO_3 \xrightarrow{} 3CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + Cr_2O_3 + 3H_2O}



#### Με έμμεση μερική αναγωγή πεντανικού οξέος

1. Αρχικά το βουτανικό οξύ μετατρέπεται σε πεντανοϋλοχλωρίδιο:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2COOH + SOCl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2COCl + SO_2 \uparrow + HCl}



2. Το πεντανοϋλοχλωρίδιο ανάγεται καταλυτικά άμεσα προς πεντανάλη:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2COCl + H_2 \xrightarrow{Pd} CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + HCl}



#### Με οζονόλυση 5-δεκένιου

Με οζονόλυση 5-δεκενίου παράγεται τελικά πεντανάλη:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH=CHCH_2CH_2CH_2CH_3 + \frac{2}{3}O_3 \xrightarrow{} 2CH_3CH_2CH_2CH_2CHO}



#### Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 5,6-δεκανοδιόλη

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 4,5-οκτανοδιόλη παράγεται βουτανάλη:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)CH(OH)CH_2CH_2CH_2CH_3 + HIO_4 \xrightarrow{}2CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + HIO_3 + H_2O}



## 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):


\mathrm{4CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + LiAlH_4 \xrightarrow{} Li[Al(CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2O)_4] \xrightarrow{+2H_2O} 4CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2OH + LiAlO_2}



2. Με καταλυτική υδρογόνωση:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + H_2 \xrightarrow{Ni \; \acute{eta} Pd \; \acute{eta} Pt} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2OH }



### Αναγωγή προς πεντάνιο

Μπορεί να αναχθεί προς πεντάνιο με την μεθόδο Wolff-Kishner


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{-H_2O} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2N=NH  \xrightarrow{+KOH} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3 + N_2 }



### Οξείδωση προς πεντανικό οξύ

Μπορεί να οξειδωθεί προς πεντανικό οξύ;

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο:


\mathrm{3CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + 2KMnO_4 + H_2SO_4 \xrightarrow{} 3CH_3CH_2CH_2CH_2COOH + 2MnO_2 + K_2SO_4 + H_2O}



2. Με τριοξείδιο του χρωμίου:


\mathrm{3CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + 2CrO_3 \xrightarrow{} 3CH_3CH_2CH_2CH_2COOH + Cr_2O_3}



3. Με οξυγόνο:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + O_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CO_3H \xrightarrow{+CH_3CH_2CH_2CH_2CHO} 2CH_3CH_2CH_2CH_2COOH}



4. Με αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου):


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + Ag_2O \xrightarrow{NH_4NO_3} CH_3CH_2CH_2CH_2COOH + 2Ag \downarrow}



5. Με αντιδραστήρια Fehling:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + CuO \xrightarrow{NH_4NO_3} CH_3CH_2CH_2CH_2COOH + Cu_2O \downarrow}



* 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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + SeO_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2COCHO + Se + H_2O }



### Προσθήκη ύδατος

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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + H_2O {\rightleftarrows} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)_2 }



### Προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης

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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{H^+} H_2O + }  **2-βουτυλο-1,3-διοξολάνιο**

 
### Προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης

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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + HSCH_2CH_2SH \xrightarrow{H^+} H_2O + }  **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**  \mathrm{+ 2Ni + 2H_2 \xrightarrow{\triangle} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3 + CH_3CH_3 + 2NiS } 


### 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:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + NH_2A  \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=NA + H_2O}



* Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + NH_3  \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=NH + H_2O}



2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται Ν-αλκυλο-1-πεντανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + RNH_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=NR + H_2O}



3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται 1-πεντανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + NH_2OH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=NOH + H_2O}



4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά 1-πεντανυδραζόνη και με περίσσεια πεντανάλης διπεντυλιδεναζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + NH_2NH_2  \xrightarrow{-H_2O} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=NNH_2 \xrightarrow{+CH_3CH_2CH_2CH_2CHO} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=NN=CHCH_2CH_2CH_2CH_3}



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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + NH_2NHPh  \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=NNHPh + H_2O}



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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + H_2NNHCONH_2  \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=NNHCONH_2 + H_2O}



### 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:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + RNHR\acute{} \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)N(R)R \acute{} \xrightarrow{\pi. H_2SO_4} CH_3CH_2CH_2CH=CHN(R)R \acute{} + H_2O}



### 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:


\mathrm{2CH_3CH_2CH_2CH_2CHO \xrightarrow{OH^-} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)CH(CH_2CH_2CH_2CH_3)CHO  \xrightarrow{\pi. H_2SO_4} CH_3CH_2CH_2CH=C(CH_2CH_2CH_2CH_3)CHO + H_2O }



### 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:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + XCH_2COOR \xrightarrow{EtONa \; \acute{\eta} \; NaNH_2 \; \acute{\eta} \; Na}  HX + } **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:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + XCH_2Y \xrightarrow{OH^-} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=CH(X)Y + H_2O }



### Επίδραση φωσφοροϋλιδίων

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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + Ph_3P^+C^-(R)R \acute{} \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH=CH(R)R \acute{} + Ph_3PO }


### 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:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + HCN \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)CN \xrightarrow{+2H_2O} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)COONH_4 \xrightarrow{+HCl} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)COOH + NH_4Cl }


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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + NaHSO_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)SO_3Na \xrightarrow{+HCl} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)SO_3H + NaCl }


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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + RMgX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OMgX)R \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OH)R + Mg(OH)X \downarrow }


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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + PCl_5 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CHCl_2 + POCl_3}


### 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:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH=CHOH + X_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CHXCH(X)OH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CHXCHO + HX}


### Επίδραση υδραζωτικού οξέος

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


\mathrm{2CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + HN_3 \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3CH_2CH_2CH_2CN + CH_3CH_2CH_2CH_2NHCHO + N_2 \uparrow}


### Προσθήκη αλκοολών

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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + ROH \xrightarrow{H^+} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OR)OH \xrightarrow{+ROH} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(OR)_2 + H_2O}


### 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):

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + HCN + NH_3 \xrightarrow{-H_2O} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(NH_2)CN \xrightarrow{+2H_2O} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(NH_2)COOH  + NH_3} 


### Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια

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

\mathrm{
CH_2=CH_2 + CH_3CH_2CH_2CH_2CHO \xrightarrow{hv}} **2-βουτυλοξετάνιο**


### Επίδραση καρβενίων

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


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHO + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{3}{11} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CHO + \frac{2}{11} (CH_3)_2CHCH_2CH_2CHO +  \frac{2}{11} CH_3CH_2CH(CH_3)CH_2CHO +  \frac{2}{11} CH_3CH_2CHCH_2(CH_3)CHO + \frac{1}{11} CH_3CH_2CH_2CH_2COCH_3 + KCl + H_2O + \frac{1}{11}}**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.

Κατηγορία:Αλκανάλες
Κατηγορία:C5