Warum ist es für uns eigentlich von Interesse, Aldehyde und Ketone herzustellen? Diese sind häufig als Duft- und Geschmacksstoffe in unterschiedlichen Produkten im Alltag eingesetzt. Viele Duft- und Geschmacksstoffe können aus der Natur gewonnen werden. Oft werden aber auch industriell hergestellte Duft- und Geschmacksstoffe den Produkten beigefügt, um ihr Aroma zu intensivieren.
Herstellung von Aldehyden und Ketonen durch Oxidation von Alkoholen
Aldehyde und Ketone entstehen durch die Oxidation von Alkoholen (Abb. 1). Bei der Reaktion werden an der Hydroxyl-Gruppe (-\(\ce{OH}\)) und dem daran gebundenen Kohlenstoff-Atom jeweils ein Wasserstoff-Atom abgespalten. Wir nennen diesen Vorgang Dehydrierung oder auch Deprotonierung. Dabei werden Elektronen abgegeben und es entsteht die Carbonyl-Gruppe mit dem doppelt gebundenen Sauerstoff-Atom am Kohlenstoff-Atom.
Aldehyde: Primäre Alkohole haben eine endständige Hydroxyl-Gruppe, die an ein Kohlenstoff-Atom gebunden ist. Primäre Alkohole reagieren zu Aldehyden (Abb. 2.1).
Ketone: Sekundäre Alkohole haben eine nicht endständige Hydroxyl-Gruppe, die an zwei Kohlenstoff-Atome gebunden ist. Sekundäre Alkohole reagieren zu Ketonen (Abb. 2.2).
Tertiäre Alkohole können nicht zu Aldehyden oder Ketonen oxidiert werden.
Einsatz von Oxidationsmitteln
Damit Alkohole zu Aldehyden und Ketonen oxidiert werden bzw. Elektronen abgeben, benötigen wir ein Oxidationsmittel. Kaliumdichromat und Kaliumpermanganat sind zwei Oxidationsmittel, mit denen Aldehyde und Ketone hergestellt werden können. Die Oxidation von Alkohol mit Kupferoxid kannst du im Themenbereich der Alkohole nachlesen.
Das Kohlenstoff-Atom, an das die Hydroxyl- und später die Carbonyl-Gruppe gebunden ist, wird oxidiert. Das heißt, dass es Elektronen abgibt. Die Oxidationsmittel werden während der Reaktion reduziert und nehmen dabei die Elektronen auf, die von den Aldehyden und Ketonen abgegeben wurden.
Kaliumdichromat
- Kaliumdichromat $\ce{K2Cr2O7}$ ist eine Chrom(VI)-Verbindung (orange).
- Im sauren Milieu reagiert es zu einer Chrom(III)-Verbindung $\ce{Cr^3+}$ (grün).
Dabei können Alkohole zu Aldehyden und Ketonen reagieren.
Kaliumpermanganat
- Kaliumpermanganat $\ce{KMnO4}$ ist eine Mangan(VII)-Verbindung (violett).
- Im sauren Milieu reagiert es zu einer Mangan(II)-Verbindung $\ce{Mn^2+}$ (farblos).
Dabei können Alkohole zu Aldehyden und Ketonen reagieren. - Im alkalischen Milieu reagiert es zu einer Mangan(IV)-Verbindung $\ce{MnO2}$ (braun).
Dabei reagieren primäre Alkohole zu Aldehyden. - Im alkalischen Milieu reagiert es zu einer Mangan(VI)-Verbindung $\ce{MnO4^2-}$ (grün).
Dabei reagieren sekundäre Alkohole zu Ketonen.
Reaktion zu Aldehyden in Alkoholtestern
In Abbildung 3 siehst du einen Tester, der den Alkohol in der Atemluft messen kann. Gelangt der Alkoholdampf in das Röhrchen, färben sich die zuvor gelblichen Kügelchen dunkelgrün. Hier findet eine Reaktion statt, bei der der Alkohol Ethanol zum Aldehyd Ethanal reagiert. An den Kügelchen im Tester haftet das Oxidationsmittel Kaliumdichromat, welches sich bei der Reaktion von orange zu grün färbt (Abb. 4.1 und 4.2).
Zusammenfassung
Aldehyde und Ketone können durch die Oxidation von Alkoholen hergestellt werden. Zur Herstellung von Aldehyden werden primäre Alkohole oxidiert. Bei Ketonen werden sekundäre Alkohole oxidiert. Bei der Redoxreaktion wird gleichzeitig ein Oxidationsmittel reduziert.
Aufgabe
Aufgabe
Erkläre, warum tertiäre Alkohole nicht zu Aldehyden oder Ketonen reagieren können.