شرح درس مركبات الكربونيل

مركبات الكربونيل (carbonyl) تتألف من ذرة كربون مرتبطة مضاعفة بذرة أكسجين، وتشير أيضا إلى أحادي أكسيد الكربون، وتدخل تلك الزمرة في بنية الكثير من الزمر الوظيفية ولها أهمية كبيرة، فهي تدخل في الكثير من المركبات الموجودة في الطبيعة ومن المركبات التي تدخل في زمرة الكربونيل مثل الألدهيدات والكيتونات.

و التي تتميز بوجود مجموعة الكربونيل  ، والألدهيدات : تحتوي مجموعة الألدهيد R_C_H والكيتونات R_C_R على مجموعة الكربونيل، حيث يحدث تفاعل إضافة عليها، حيث يتم تهيئة ذرة الكربون للهجوم النووي من الجزيئات المخضبة

طرق الكشف عن الألدهيدات والكيتونات:

من حيث الصفات الفيزيائية:

أولًا الحالة :

هو مركب سائل، ولكنه في الأصل غازي ويستخدم على شكل محلول وهو الفورمالين.

مركب 2: سائل

مركب 3: سائل

مركب 4 : سائل .

مركب 6 : سائل.

مركب 7 : صلب على شكل كريستالات.

ثانيًا اللون : جميع المركبات عديمة اللون باستثناء المركب رقم 7 الذي له لون أبيض.

ثالثًا الرائحة:

مركب 1 : له رائحة قوية ويستخدم للتحنيط وحفظ الجثث.

مركب 2 : له رائحة التفاح الفاسد .

مركب 3 : له رائحة اللوز المر.

مركب 4 : له رائحة الفينول.

مركب 5 : له رائحة مميزة .

مركب 6 : رائحة غير مميزة.

مركب 7 رائحة غير مميزة.

 عند اختبار الحموضة، نقيس قوة الحموضة على مقياس من 1 إلى 7. يطبق هذا على جميع المركبات، وهو خاص بمجموعة الكربونيل. نأخذ 1 مل من الماء ونضيف إليه 1 مل من المؤشر. الألدهيدات التي تذوب في الماء تعطي لونا أرجوانيا أحمر، بينما الألدهيدات التي لا تذوب تعطي لونا أرجوانيا أحمر بعد ساعة تقريبا. الكيتونات التي تذوب في الماء تعطي لونا أرجوانيا أحمر، والكيتونات التي لا تذوب في الماء تعطي لونا أرجوانيا أحمر بعد مدة طويلة. وبالتالي، فإنها لا تعطي أي نتائج.

– تفاعلات الإضافة لمجموعة الكربونيل مع 2,4-dinitro phenyl hydrazine: 

اختصار اسم الكاشف 2,4-DNPH  ، ويوجد نوعين من الكاشف A,B ولكن B هو الموجود في المعمل ، و هو  تفاعل مميز لمجموعة الكربونيل، و  الطريقة  هي القيام بمل ، 1 مل من المادة + 1 مل من الكاشف 2,4-DNPH  فيعطي راسب اصفر برتقالي ، و لكن مع مركب 5 ، فإننا نحتاج لإضافة ماء قبل الكاشف ليعطي راسب اصفر برتقالي.

تفاعلات الاختزال من أجل التفريق بين الألدهيدات والكيتونات: 

يمكن للألدهيدات فقط من مركب 1-4 ، القيام باختبار فهلنج :

فهلنج A : عبارة عن كبريتات النحاس CuSO_4.

فهلنج B : عبارة عن ترترات الصوديوم والبوتاسيوم.

والطريقة ، القيام بملء المركب من 1-4 بكمية قليلة من كربونات الصوديوم ، وذلك من أجل معادلة أي شوائب من الحمض ، الموجود في الألدهيد مع 1 مل من فهلنج A + 1 مل من فهلنج B ، بالإضافة إلى  تسخين على حمام مائي ، فيتغير اللون من الأزرق إلى الأخضر ، بدرجات حتى نحصل على اللون الأحمر وبذلك يتم الاختزال ، أما مركب 1 ,2 فيعطي النتيجة بسهولة .

ويحتاج مركب رقم 3 لفترة طويلة ، داخل حمام مائي مع الرج ، حتى تصبح الأنبوبة في كأس به ماء ، على اللهب فيعطي راسب أحمر ، أما مركب رقم 4 فهو صعب الاختزال حتى مع اللهب وذلك لوجود تزاحم ، فراغي مجموعة الهيدروكسيل في موضع اورثو لمجموعة CHO ،لذا لا يعطي راسب.

اختبار تولن : نقوم بوضع قطرتين من AgNO3 في أنبوبة مع نقطة نقطة من NaOH 10%، ونستمر في الإضافة، حتى يظهر الراسب الأسود، ثم نذيب هذا الراسب بالأمونيا NH4OH على فترات مع الرج، وحتى يختفي اللون الأسود، ثم نضيف 1 مل من الألدهيد، ثم نسخن الخليط على حمام مائي، حتى يظهر راسبا أسودا أو رمادي اللون، مع تكون مرآة فضية على جدران الأنبوبة.

التفاعل مع  NaOH 30%  : يجرى للألدهيدات فقط. و يوجد نوعان من الألدهيدات: والدهيدات تحتوي على –Hα مثل مركب 2 ، و يسمى التفاعل (تكاثف ألدول) ، و الدهيدات لا تحتوي على –Hα مثل مركب 1,3,4 يسمى التفاعل ( كانيزارو) ، والطريقة  1 مل من الألدهيد + 1 مل من NaOH 30%  : مركب 2 يعطي مادة رانتيجية صفراء مثل الصمغ وإذا لم يظهر الراسب أسخن على الحمام المائي ، مركب 1,3,4  تفاعل كانيزارو هي عملية أكسدة واختزال ذاتي لذا نحتاج إلى جزيئين من المركب.

تفاعلات خاصة مع الفورمالدهيد ، لتكوين المرآة النحاسية ، هو مميز لمركب 1 ، 1 مل من الألدهيد مع 1 مل من فهلنج A  مع 1 مل من فهلنج B مع قطرات من AgNO₃ مع  التسخين على حمام مائي : فيتكون مرآة نحاسية لونها أحمر على جدار الأنبوبة.

تجارب خاصة لمركب 2 , 5 , 6: جميع هذه المركبات ، تحتوي على مجموعة الأسيتايل ( CH₃CO)، والطريقة 1 مل من المادة مع 1 مل من NaOH 10% مع نقاط من اليود ، و حتى يتكون لون اصفر ، استمرار  بالرج ، من ثم نزيد اليود ليعطي راسب أصفر ، وإن لم يعطي ، نقوم بالتسخين على حمام مائي أو التدفئة، عند درجة  40-60  فهرنهايت ، و حتى يتكون راسب من اليودوفورم.

اختبار Na-nitro prusside : تتم العملية عن طريق وضع بلورة من الكاشف في أنبوبة تذوب في الماء، ثم وضع المادة المراد اختبارها في أنبوبة أخرى مع NaOH 10%، ثم يتم إضافة الأنبوبة الأولى إلى الثانية، حيث يتكون لون أحمر غامق.

اختبار FeCl₃ : وهو مميز لمركب رقم 4 ، و الطريقة : 1 مل من مركب 4 مع  قطرات من FeCl₃ مع 5 مل من الماء ،  فيعطي لون بنفسجي ، وهذا الاختبار من أجل التفرقة بين 3  و 4 ،  حيث مركب 4 وهو عبارة عن فينول عليه مستبدل CHO ، وكما نعرف أن الفينول يعطي ألوان مميزة مع الـ FeCl₃ .