Jak powszechnie wiadomo, alkohole I-rzędowe ulegają utlenieniu do aldehydów, które z kolei mogą się dalej utleniać do kwasów karboksylowych, natomiast alkohole II-rzędowe ulegają utlenieniu do ketonów, które już dalej nie utleniają się… Ale czy na pewno?
Próba jodoformowa pokazuje, że ketony również mogą ulec utlenieniu, jednak są do tego potrzebne pewne ściśle określone warunki.
1.Dlaczego ketony “nie chcą się utleniać”?
Aldehydy stosunkowo łatwo ulegają utlenieniu z jednego, prostego powodu – ugrupowanie aldehydowe znajduje się na skraju łańcucha węglowego, co ułatwia dołączenie się tlenu do ugrupowania aldehydowego i jego przekształcenie w ugrupowanie karboksylowe (Rysunek poniżej).
Z kolei ugrupowanie karbonylowe (C=O) w ketonach znajduje się w środku łańcucha węglowego, co z góry uniemożliwia dołączenie tlenu bez naruszenia struktury ketonu (Rysunek poniżej).
Tak więc nie utlenimy ketonu, bez jednoczesnego rozerwania łańcucha alkilowego. Ażeby przeprowadzić taką reakcję należy zastosować silne utleniacze, które będą zdolne do rozerwania łańcucha węglowego. Przykładem takiego utleniacza jest właśnie jod (I2) w zasadowym środowisku. Przejdźmy do dzieła i zobaczmy jak wygląda próba jodoformowa w praktyce.
2. Wpływ budowy ketonu na zachodzenie próby jodoformowej.
Próbie jodoformowej ulegają tzw. metyloketony, czyli ketony posiadające ugrupowanie karbonylowe przy 2 atomie węgla, co możesz zobaczyć na poniższym rysunku:
Próbie tej ulegną tak więc przykładowo, następujące ketony:
Dlaczego jednak reakcji tej ulegają ketony posiadające ugrupowanie ketonowe przy 2 atomie? Wynika to z faktu, że w wyniku próby jodoformowej dochodzi do rozerwania łańcucha węglowego z jednoczesnym wytworzeniem jodoformu (stąd nazwa reakcji), który jest żółtym osadem trijodometanu (CHI3). Aby więc mogło dojść do rozerwania łańcucha z jednoczesnym wytworzeniem jodoformu, ugrupowanie karbonylowe musi znajdować się przy 2 atomie węgla, bo tylko wtedy z powstałego wskutek rozpadu ugrupowania może powstać jodoform.
3. Inne związki ulegające próbie jodoformowej.
Próbie jodoformowej będą ulegały również te związki, które po odpowiednim utlenieniu pod wpływem jodu mogą przekształcić się w tzw. metyloketony. Tak więc próbie tej ulegnie dla przykładu propan-2-ol, który po utlenieniu przekształci się propanon.
Poza metyloketonami, pozytywny objaw próby jodoformowej daje również etanal, który z jednej strony jest związkiem podatnym na utlenienie, a z drugiej strony zawiera konieczne do pozytywnego przebiegu reakcji ugrupowanie wskazane poniżęj.
Poza tym, próbie tej będzie ulegał również etanol, który po utlenieniu przekształci się w etanal, czyli związek ulegający bezpośrednio próbie jodoformowej. Na poniższym rysunku pokazana jest budowa związków, które po utlenieniu przekształcają się w podatne na próbę jodoformową związki:
4. Przebieg próby jodoformowej.
Rozważmy przebieg próby jodoformowej na przykładzie butanonu, czyli (CH3CH2COCH3). W wyniku reakcji dochodzi do rozerwania łańcucha węglowego z wytworzeniem jodoformu, a powstałe z rozkładu ugrupowanie węglowe o 3 atomach C może ulec utlenieniu do odpowiedniego kwasu (kwas propanowy). Jednakże, z uwagi na zasadowe środowisko, powstający w tej próbie kwas ulega natychmiastowemu zobojętnieniu, co prowadzi do powstania – nie kwasu, a soli tego kwasu (propanianu sodu – CH3CH2COONa).
Jednocześnie, jod utleniając resztę ketonową do kwasowej, sam ulega redukcji do jodków, dając w środowisku zasadowym sól (NaI). W reakcji tej powstaje również woda. Całościowo proces ten można zobrazować następującym, uproszczonym równaniem reakcji:
Analogicznie przedstawić można równanie próby jodoformowej dla etanalu, który po rozerwaniu łańcucha utlenia się do soli kwasu metanowego (HCOONa), co pokazuje poniższe, uproszczone równanie reakcji:
Dla formalności, sprawdźmy jeszcze czy etanal rzeczywiście utlenił się w wyniku próby jodoformowej i przypiszmy stopnie utlenienia dla węgli w etanalu oraz w powstałych produktach.
Węglowi z ugrupowania metylowego można przed reakcją przypisać stopień -III, natomiast po reakcji węgiel w jodoformie osiąga stopień +II. Z kolei węglowi z ugrupowania aldehydowego można przypisać przed reakcją stopień +I, natomiast po reakcji stopień + II. Tak więc w wyniku reakcji łączna ilość elektronów, które oddają atomy C wynosi 6, co pokazuje, że etanal rzeczywiście utlenił się w wyniku reakcji.
Pozdrawiam,
Łukasz Lijewski – AKADEMIA CHEMII Wszelkie prawa zastrzeżone!!!
Zamieszczanie jakichkolwiek fragmentów tego artykułu w innych publikacjach i stronach internetowych bez zgody autora jest zabronione.