Aldehid

Aldehid atau alkanal ialah sebatian organik yang mengandungi kumpulan berfungsi dengan struktur −CHO, yang terdiri daripada pusat karbonil (karbon yang diikat secara ganda dua dengan oksigen) dengan atom karbon yang juga terikat kepada hidrogen serta kumpulan R,^[1] yakni sebarang kumpulan atau rantai sisi yang biasa. Kumpulan ini, tanpa R , adalah kumpulan aldehid, juga dikenali sebagai kumpulan formil. Aldehid biasa dijumpai dalam kimia organik. Kebanyakan wangian terdiri daripada aldehid.

Perkataan "aldehid" itu sendiri (pinjaman bahasa Inggeris iaitu aldehyde) dicipta oleh Justus von Liebig, seorang ahli kimia Jerman, daripada kependekan istilah bahasa Latin iaitu alcohol dehydrogenatus (alkohol dinyahhidrogenkan).^[2]^[3]

Sifat dan ciri fizikal

Aldehid mempunyai ciri-ciri yang pelbagai bergantung kepada hujung struktur molekul. Aldehid yang lebih kecil akan lebih larut dalam air, contoh utamanya formaldehid dan asetaldehid. Jenis-jenis aldehid yang meruap mempunyai bau yang kuat. Aldehid terurai di udara melalui proses pengautooksidaan.

Dua aldehid besar yang penting dalam industri iaitu formaldehid dan asetaldehid mempunyai tingkah laku yang rumit karena kecenderungannya menjalani pengoligomeran atau pempolimeran. Aldehid-aldehid ini juga cenderung menghidrat, membentuk geminal diol. Bahan-bahan oligomer/polimer dan hidrat ini wujud secara seimbangnya dengan aldehid induk.

Aldehid dapat dikenal pasti melalui kaedah spektroskopi. Spektroskopi inframerah menunjukkan jalur ν_CO kuat pada hampir 1700 s m⁻¹. Pada spektrum NMR ¹H-nya, pusat hidrogen formil menyerap hampir δ_H = 9 yang merupakan ciri spektrum yang khusus. Isyarat ini menunjukkan penduaan khusus pada sebarang proton atom karbon alfa.

Penamaan

Nama umum sebatian-sebatian aldehid biasanya tidak mengikut piawaian rasmi, seperti tatanama IUPAC dengan tegas.

Menurut tatanama IUPAC, nama sebatian-sebatian aldehid alifatik berakhir dengan akhiran -nal berdasarkan rantai karbon terpanjang. Contoh yang boleh dikemukakan ialah CH₃CH₂CH₂CHO, sebatian terbitan butana yang dinamakan sebagai butanal, di mana akhiran -na digantikan dengan -nal dalam bahasa Melayu.

Bagi sesetengah keadaan, seperti dalam sebatian aromatik, akhiran -karbaldehid (-carbaldehyde) digunakan. Maka, C₆H₁₁CHO sebagai contoh, dinamakan sebagai sikloheksanakarbaldehid. Sekiranya terdapat keadaan di mana kumpulan aldehid perlu diwakili dengan awalan, awalan formil- (formyl-) pula digunakan.

Aplikasi dan kejadian

Aldehid-aldehid penting dan sebatian yang berkaitan. Kumpulan aldehid (atau kumpulan formil) ditandakan berwarna merah. Dari kiri: (1) formaldehid dan (2) trimernya 1,3,5-trioksana, (3) asetaldehid dan (4) enolnya alkohol vinil, (5) glukosa (dalam bentuk piranosa sebagai α-D-glukopiranosa), (6) flavorant sinamaldehid, (7) pigmen retinal, dan (8) vitamin piridoksal

Kesan surih kebanyakan aldehid terdapat dalam minyak pati yang menyumbang kepada bau harumnya; misalnya sinamaldehid, ketumbar, dan vanilin. Aldehid tidak biasa dalam beberapa komponen asas pembinaan sel seperti asid amino, asid nukleik dan lipid mungkin disebabkan sifat tindak balas kumpulan formil yang tinggi. Kebanyakan gula, bagaimanapun, adalah bahan terbitan aldehid. Aldosa ini wujud sebagai hemiasetal, sejenis bentuk aldehid induk yang tertutup. Sebagai contoh, hanya sebahagian kecil glukosa dalam larutan akueus wujud sebagai aldehid.

Sintesis

Aldehid biasanya dihasilkan melalui pengoksidaan alkohol. Formaldehid industri dihasilkan secara besar-besaran oleh pengoksidaan metanol.^[4] Oksigen adalah reagen (bahan uji) yang digemari kerana sifatnya yang mesra alam dan kos murah. Dalam pengunaaan makmal pula, agen pengoksidaan yang lebih khusus digunakan, namun kromium(VI) juga popular sebagai bahan uji. Pengoksidaan dapat dicapai dengan memanaskan alkohol bersama larutan kalium dikromat berasid. Dalam kes ini, dikromat yang berlebihan akan terus mengoksidakan aldehid menjadi asid karboksilik, oleh itu sama ada aldehid akan disulingkan keluar sebaik sahaja ia terbentuk (jika aldehid tersebut meruap) atau bahan uji yang lebih ringan seperti piridinium klokromat akan digunakan.^[5]

[O] + CH₃(CH₂)₉OH → CH₃(CH₂)₈CHO + H₂O

Pengoksidaan alkohol primer untuk menghasilka aldehid boleh tercapai di bawah lebih ringan dan bebas kromium dengan menggunakan kaedah atau bahan uji seperti asid IBX, periodinana Dess–Martin periodinane, pengoksidaan Swern, (2,2,6,6-Tetrametilpiperidin-1-il)oksil atau TEMPO, atau pengoksidaan Oppenauer.

Tindak balas biasa

Aldehid sangat reaktif dan terlibat dalan banyak tindak balas.^[6] Dari perspektif industri, tindak balas yang penting dipakai ialah:

(a) penyejatan - contohnya untuk menyediakan pemplastik dan poliol, dan;

(b) penurunan untuk menghasilkan alkohol, terutamanya oksoalkohol.

Dari perspektif biologi, tindak balas yang penting melibatkan penambahan nukleofil ke dalam karbon formil dalam pembentukan imina (pendeaminaan beroksida) dan hemiasetal (struktur gula aldosa).^[6]

Kumpulan formil boleh mudahnya diturunkan menjadi alkohol primer (−CH₂OH). Proses penurunan ini biasanya dapat dicapai melalui proses penghidrogenan berpemangkin sama ada secara langsung atau dengan penghidrogenan pindah. Penurunan stoikiometri juga kerap digunakan, sepertimana yang boleh dilakukan dengan natrium borohidrida.

Kumpulan formil mudah teroksida kepada kumpulan karboksil (−COOH) yang bersamaan. Bahan pengoksidaan yang paling digunakan dalam industri ialah oksigen atau udara. Agen-agen pengoksidaan yang kerap digunakan di makmal termasuk kalium permanganat, asid nitrik, kromium(VI) oksida dan asid kromik. Gabungan mangan dioksida, sianida, asid asetik dan metanol akan menukarkan aldehid menjadi ester metil.^[7]

Rujukan

^ IUPAC Gold Book, aldehydes.
^ Liebig, J. (1835) "Sur les produits de l'oxidation de l'alcool" (Dalam hasil pengoksidaan alkohol), Annales de Chimie et de Physique, 59 : 289–327. Daripada mukasurat 290: "Je le décrirai dans ce mémoire sous le nom d'aldehyde ; ce nom est formé de alcool dehydrogenatus." (Saya akan menggambarkannya dalam catatan ini dengan nama aldehid; nama ini diambil daripada alcohol dehydrogenatus.)
^ Crosland, Maurice P. (2004), Historical Studies in the Language of Chemistry, Courier Dover Publications
^ Reuss, G.; Disteldorf, W.; Gamer, A. O. and Hilt, A. (2005) "Formaldehyde" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a11 619.
^ Ratcliffe, R. W. (1988). Oxidation with the Chromium Trioxide-Pyridine Complex Prepared in situ: 1-Decanal. 6. m/s. 373. Unknown parameter |prep= ignored (bantuan)
^ ^a ^b Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (edisi ke-6), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-72091-7
^ Corey, Elias J.; Gilman, Norman W.; Ganem, B. E. (1968). "New methods for the oxidation of aldehydes to carboxylic acids and esters". J. Am. Chem. Soc. 90 (20): 5616–5617. doi:10.1021/ja01022a059.

[1] IUPAC Gold Book, aldehydes.

[2] Liebig, J. (1835) "Sur les produits de l'oxidation de l'alcool" (Dalam hasil pengoksidaan alkohol), Annales de Chimie et de Physique, 59 : 289–327. Daripada mukasurat 290: "Je le décrirai dans ce mémoire sous le nom d'aldehyde ; ce nom est formé de alcool dehydrogenatus." (Saya akan menggambarkannya dalam catatan ini dengan nama aldehid; nama ini diambil daripada alcohol dehydrogenatus.)

[3] Crosland, Maurice P. (2004), Historical Studies in the Language of Chemistry, Courier Dover Publications

[CH2O-4] Reuss, G.; Disteldorf, W.; Gamer, A. O. and Hilt, A. (2005) "Formaldehyde" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a11 619.

[5] Ratcliffe, R. W. (1988). Oxidation with the Chromium Trioxide-Pyridine Complex Prepared in situ: 1-Decanal. 6. m/s. 373. Unknown parameter |prep= ignored (bantuan)

[March-6] Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (edisi ke-6), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-72091-7

[7] Corey, Elias J.; Gilman, Norman W.; Ganem, B. E. (1968). "New methods for the oxidation of aldehydes to carboxylic acids and esters". J. Am. Chem. Soc. 90 (20): 5616–5617. doi:10.1021/ja01022a059.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]