알데하이드

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알데하이드

[ aldehyde ]

알데하이드는 말단에 C(=O)H 를 가지고 있는 유기 화합물을 말한다. 일반적으로 R-CHO 로 표시되며, 다양한 R기가 가능하다. 알데하이드는 알칸알(alkanal)이라고도 부르며, 말단의 CHO기를 치환기로 부를 때는 폼일(formyl)기라고 한다.1)

그림1. 알데하이드의 구조(출처: 대한화학회)

목차

  1. 1.구조
  2. 2.성질
  3. 3.생산
  4. 4.합성
  5. 5.기타 주요 알데하이드들
  6. 6.참고자료

구조

알데하이드는 sp2-혼성화(hybridization) 평면인 탄소와 이 탄소에 이중 결합으로 결합한 산소와 단일 결합으로 결합한 수소가 있는 구조이다. 알데하이드에 붙은 C-H는 산성이 크지 않지만, 카보닐 (C=O)의 알파 위치에 있는 수소는 카보닐의 전자를 당기는 성질과 생성되는 엔올 음이온(enolate)의 안정성에 기인하여 꽤 산성이다. 아래 그림에서와 같이 카보닐기(C=O)의 알파 위치에 있는 수소는 pKa 가 대략 17 정도로 베타 위치에 있는 수소의 pKa 가 50 정도인 것에 비교하여 산성도가 상당히 높아진다. 또한, 알데하이드기는 카보닐기(C=O)의 전자를 당기는 성질과 생성되는 엔올 음이온 때문에 어느 정도의 극성(polarity)을 가진다.2)

그림2. 알데하이드의 엔올폼(출처: 대한화학회)

성질

알데하이드의 성질은 치환된 R의 성질에 많이 좌우된다. 폼알데하이드 또는 아세트알데하이드인 경우 물에 잘 녹으며 끓는점 또한 높지 않다. 알데하이드는 강한 향이 있는데 일상에서 쉽게 접할 수 있는 시나몬, 실란트로, 바닐라 향 등이 알데하이드 특유의 향에 기인한다.

치환체 R에 따라 반응성이 달라서 공기 중에서는 자가산화(autooxidation)되기도 하고 올리고머(oligomer)나 고분자(polymer)를 이루기도 한다. 알데하이드의 분광학적인 특징은 적외선 분광법(infrared spectroscopy)에서는 폼일 CHO의 νCO 밴드는 1700 cm−1 부근에서 나타나며, 핵자기공명 분광법(nuclear magnetic resonance)에서 폼일 CHO의 수소는 δ = 9 ppm 부근에서 나타난다.

생산

폼알데하이드는 가장 많이 생산되는 알데하이드로 매년 6백만 톤 정도 생산된다. 주용도는 요소, 멜라닌, 페놀 등과 결합하는 수지(resin) 생산이다. 두번 째로 많이 생산되는 알데하이드는 뷰틸알데하이드(butylaldehyde)로 매년 2 백 5십만 톤 생산되어 가소제로 사용된다.3)

합성

여러 가지 알데하이드 합성법이 알려져있지만 주로 사용되는 합성법은 수소폼일화 반응(hydroformylation)이다.4) 프로펜, 일산화 탄소, 수소를 중합하여 뷰티르알데하이드(butyraldehyde)를 대량으로 합성한다.

H2 + CO + CH3CH=CH2 → CH3CH2CH2CHO

공업적으로 생산하는 폼알데하이드는 메탄올의 촉매 산화 반응, 아세트알데하이드는 바커 공정(Wacker process)으로 PdCl2, CuCl 촉매 하에서 에텐의 공기 산화에 의하여 생산하기도 한다.

또는, 일차 알코올을 산화력이 약한 산화제인 PCC, PDC, Swern Oxidation 등의 간단한 산화 반응을 통해서도 알데하이드를 합성할 수 있다.

반응성이 큰 알데하이드는 산화 반응, 환원 반응, 친핵체 부가반응, 중합 반응 등 다양한 반응을 통하는 중간체로 이용되기도 한다.

기타 주요 알데하이드들

그림3. 주요 알데하이드들(출처: 대한화학회)

참고자료

1. (accessed on January 31, 2018)
2. (accessed on January 31, 2018)
3. 'Kohlpaintner, C.; Schulte, M.; Falbe, J.; Lappe, P. and Weber, J. (2008) 'Aldehydes, Aliphatic' in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim. doi: 10.1002/14356007.a01_321.pub2'
4. 'Bertleff, W.; Roeper, M. and Sava, X. (2003) 'Carbonylation' in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim. doi: 10.1002/14356007.a05_217.pub2'