Chemia 08

Transkrypt

Chemia 08
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE – NOMENKLATURA
ALDEHYD –
łac. ‘ALcohol DEHYDrogenatus’ (‘otrzymany przez odwodornienie alkoholu’)
ALDEHYD
KETON
R
R
NOMENKLATURA SYSTEMATYCZNA IUPAC ALDEHYDÓW
1.
Najdłuższy łańcuch zawierający grupę –CHO decyduje o rdzeniu nazwy;
dodaje się końcówkę -al
2.
Atom węgla grupy –CHO otrzymuje lokant 1
C O
C O
R'
H
nie uwzględnia się go w nazwie
Ar
C O
H
R
Ar
H
H
O
H 3C
C O
C O
CH2
C O
C
H
Ar
metanal
C O
etanal
H
fenyloetanal
Ar'
bardziej reaktywne niż ketony
O
C
H
ALE
aldehyd mrówkowy aldehyd octowy
aldehyd fenylooctowy aldehyd benzoesowy
łatwiej utleniają się niż ketony
formaldehyd
ZWIĄZKI KARBONYLOWE – NOMENKLATURA
acetaldehyd
benzaldehyd
ZWIĄZKI KARBONYLOWE – NOMENKLATURA
NOMENKLATURA SYSTEMATYCZNA IUPAC KETONÓW
NOMENKLATURA ALDEHYDÓW
δ
Cl
γ
β
α
O
CH2CH2 CH2CH2
5
4
3
2
C
1
H
1.
Ustala się najdłuższy łańcuch zawierający grupę –CO–
2.
Do nazwy alkanu o takiej samej liczbie atomów węgla dodaje się końcówkę -on
3.
Przed nazwą należy podać najniższy z możliwych lokant atomu węgla
karbonylowego (powiązanego z atomem tlenu)
5-chloropentanal
O
ALE
aldehyd δ-chlorowalerianowy
CH 3
C
O
O
CH3
propanon
CH3
C
CH3
CH2 CH3
2-butanon
C
CH3
CH
CH3
3-metylo-2-butanon
O
PODSTAWNIK
O
FORMYL
C
H
nie ma potrzeby
podawać lokantu
CH 3
C
CH 2CH CH 2
4-penten-2-on
a nie 1-penten-4-on
1
ZWIĄZKI KARBONYLOWE – NOMENKLATURA
ZWIĄZKI KARBONYLOWE – NOMENKLATURA
NOMENKLATURA ZWYCZAJOWA KETONÓW
NOMENKLATURA ZWYCZAJOWA KETONÓW
Po słowie KETON podaje się w kolejności alfabetycznej nazwy w formie
przymiotnikowej podstawników na atomie karbonylowym węgla
O
CH 3
O
C
CH3
CH3
keton dimetylowy
O
CH3
C
O
O
O
C CH3
C CH2CH3
C
CH2 CH3
propiofenon
acetofenon
benzofenon
O
CH3
CH
C
keton etylowometylowy
CH 3
CH3
C
CH 2CH CH 2
keton allilowometylowy
keton izopropylowometylowy
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
∠CC(O)C ≈ 120°
R'
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE
+δ
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE
C O
R
1.
ketony fenylowe – występuje w nazwie końcówka –FENON
−δ
µ = 2.3 – 2.8 D
Temperatura wrzenia
2.
Rozpuszczalność w wodzie
Małe związki karbonylowe (C ≤ 5) – dobrze rozpuszczalne w H2O
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CHO
PENTAN
BUTANAL
M 72
tw 36°C
CH3CH2OCH2CH3
ETER DIETYLOWY
tw 37°C
M 74
M 72
CH3CH2CH2CH2OH
tw 76°C M 74
CH3COCH2CH3
2-BUTANON
tw 80°C
BUTANOL
tw 118°C
O
H
formaldehyd, gaz tw -21°C
C
H
formalina – roztwór wodny
CH3CH2CO2H
KWAS PROPANOWY
tw 141°C
paraformaldehyd – polimery, ciała stałe
trioksan
O
CH 2O
TEMPERATURA WRZENIA / POLARNOŚĆ
n
O
O
2
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
OTRZYMYWANIE
OTRZYMYWANIE
1.
1.
Reakcje utleniania
Reakcje utleniania
reakcje utleniania alkenów
reakcje utleniania alkoholi 1°i 2°
R
O
R
R
CH2OH
R
lub
CHOH
[O]
R
C
[O]
lub
O
R
OH
R"
O
R"
1. O3
2. H2O/Zn
C O + R
C
H
R'
PRZYKŁADY
USUWANIE ALDEHYDU ZE
ŚRODOWISKA REAKCJI
H
O
1. O3
2. H2O/Zn
C O
R'
R'
H
C
H
R'
CCH2CH2CH2CH2C
1. O
CH3CH CH2 2. H 3O/Zn
2
[O]: Na2Cr2O7/H2SO4
O
H
CH3CHO + H2C=O
CrO3/CH3CO2H
CrO3×Pyr × HCl (PCC)
R
reakcje utleniania vic-dioli
R'
CH CH R
O
PCC
R
CH2OH
C
H
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
O
H
C O + R
C
H
R'
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
OTRZYMYWANIE
2.
-
IO4
t. pok. pH 7
OH OH
OTRZYMYWANIE
4. Związki karbonylowe izolowane ze źródeł naturalnych
Reakcje acylowania – metoda Friedel – Craftsa
makrocykliczne ketony utrwalające zapachy – piżmo
CH2
AlCl3
O
O
C R
+
AlCl3
C R
O
H3O+
(CH2)7
O
(CH2)13
C R
O
CH2
Cl
(CH2)7
muskon
3.
kora drzewa cynamonowego – aldehyd cynamonowy
Metoda przemysłowa – reakcja addycji wody do alkinów
O
H
H
H
C C R
HgSO4, H2SO4
H2O
O
OH
R
H
R
H
C
H
O
CH 3
jaśmin – pochodna pochodna cyklopentenonu
fiołki - n-oktanal + n-nonanal
olejek ró żany – 50% n-heptanal
3
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
OTRZYMYWANIE
4. Związki karbonylowe izolowane ze źródeł naturalnych
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE
1.
SPOLARYZOWANE WIĄZANIE C=O – niewiążące pary
elektronów na atomie tlenu
2.
DEFICYT ELEKTRONOWY NA ATOMIE WĘGLA
3.
‘RUCHLIWY’ PROTON NA ATOMIE WĘGLA Cα
4.
TAUTOMERIA – wiązanie podwójne C=C
olejek migdałowy – aldehyd benzoesowy
O
H
H
+δ
−δ
C
O
C
kamfora
-H
+
C
O
olejek miętowy – karwon
O
C
O
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE
Ad. 1. SPOLARYZOWANE WIĄZANIE C=O – niewiążące pary elektronów na atomie tlenu
R
R
+H+
C O
H
H
H
Ad. 4. TAUTOMERIA – wiązanie podwójne C=C
H
C O
C O
H
R C
H
H
Ad. 3. RUCHLIWY’ PROTON NA ATOMIE WĘGLA Cα
H
R C
H
O
C
H
B
O
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE
R
C
C
R C
H
O
C
R C
H
H
O
C
H
C
H
R
O H
C
H
O
C
H
4
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE
Ad. 2.
Ad. 2.
DEFICYT ELEKTRONOWY NA ATOMIE WĘGLA –
reakcje przyłączenia nukleofilowego do wiązania C=O
MECHANIZM REAKCJI BIEGNĄCEJ PRZY UDZIALE SŁABEGO NUKLEOFILA
– niezbędna kataliza kwasem
KWAS
MECHANIZM REAKCJI BIEGNĄCEJ PRZY UDZIALE SILNEGO NUKLEOFILA
Nu
Nu
R'
R
C O
+δ −δ
H
wolno
R'
R
CZĄSTECZKA
PLANARNA
C
O
szybko
INTERMEDIAT
TETRAEDRYCZNY
R' +δ
C
Nu
Nu
R'
R
C
O H
PRODUKT
TETRAEDRYCZNY
DEFICYT ELEKTRONOWY NA ATOMIE WĘGLA –
reakcje przyłączenia nukleofilowego do wiązania C=O
+ Nu
R
+ H A
ETAP 2
Nukleofil tworzy wiązanie z atomem
wegla Ckarbonyl poprzez ‘przekazanie’
swojej pary elektronów
Jon alkoksylowy jako silna zasada
‘odrywa’ proton od jakiegokolwiek
kwasu, np. odczynnika nukleofilowego
czy rozpuszczalnika
szybko
-A-
C
C
O H
O H
R
R
ETAP 1 Elektrony par niewiążących atomu tlenu Okarbonyl ‘przyjmują’ proton od kwasu Lewisa lub
Brønsteda; tworzy się jon oksoniowy, w którym ułatwiony jest atak nukleofila na atom węgla Ckarbonyl
Nu
HNu
R'
ETAP 1
R'
R'
O
−δ
C
NuH
O
wolno
C
R'
R
H
R
A-
OH
szybko
C
R'
O H + H A
R
ETAP 2 Nukleofil atakuje atom wegla Ckarbonyl, tworzy wiązanie C–O, a następnie zasada odrywa
proton
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WI ĄZANIA C=O
NUKLEOFILE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ ZWIĄZKÓW GRIGNARDA DO WIĄZANIA C=O
HO
RO
HS
HC≡
≡C R
CN
O
H2O ROH
H2S RSH NaHSO3
NH2NH2 NH2OH
NH3 RNH2 R2NH
H +δ
C
R'
O
−δ
R
+δ
RMgX
−δ
R'
C
H3O+
H2O
O MgX
H
R
R'
C
OH
H
PRZYKŁAD
C
O
CH3MgI
H2O/NH4Cl
CH3
H3C
CH3
C
H3C
O
C
MgI
H3C
OH
5
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ ALKOHOLI DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ JONU CYJANKOWEGO DO WIĄZANIA C=O
H +δ
C
R'
C N
R'
O
−δ
H
C N
R'
H+
C
C N
W ŚRODOWISKU ZASADOWYM
C
O
H
OH
H +δ
C
PRZYKŁAD
R'
O R
R'
O
−δ
HOR
C
OR
H
O
O R
R'
C
H
+
O R
OH
CYJANOHYDRYNA
NaCN
+ HCl
-NaCl
HEMIACETAL
C N
O
C N
H+
C N
O H
O
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ ALKOHOLI DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ ALKOHOLI DO WI ĄZANIA C=O
W ŚRODOWISKU KWASOWYM
R' +δ
C
H
O
−δ
+ H O H
W ŚRODOWISKU KWASOWYM
R'
R'
szybko
C
R
R
C
O H
O H
R
H
H
R
O
O H
O
C
R'
O
H + H O H
R
H
O
O
H
R
H O R
H
+
C
R'
OH 2
H
-H2O
R
O
O H
H
C
R'
R
H
C
R'
O H
R'
R'
H
C
H
C
O R
O R
H
HEMIACETAL
ETAP 1
kwasowo katalizowane tworzenie HEMIACETALU
ETAP 2
kwasowo katalizowana eliminacja cząsteczki wody
6
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ ALKOHOLI DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ ALKOHOLI DO WI ĄZANIA C=O
W ŚRODOWISKU KWASOWYM
PRZYKŁADY
H
R'
R'
C
C
O R
O R
O
H
R
H
H
O
H
O
O CH2CH 2OH
CH2CH2
H
HO
OH
O H
H+
H+
R
O
H
O
O
R
H
O
R
C
R'
O
C
R'
R
H
OR
+
H
O CH 2CH2OH -H O
2
O
OH 2
O
R
H
H
O
H
-H+
ACETAL
W ŚODOWISKU KWASOWYM – REAKCJA CAŁKOWICIE ODWRACALNA
O
ETAP 3
KETAL
reakcja z drugą cząsteczką alkoholu
O
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ ALKOHOLI DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ N-NUKLEOFILI DO WI ĄZANIA C=O
PRZYKŁADY
ADDYCJA
O CH 3
CH3CH2
O
−δ
C
OCH 3
H
HOCH3
CH 3CH2
H
O
O CH 3
H
R
C O
W ŚODOWISKU ZASADOWYM REAKCJA NIE BIEGNIE DALEJ – POWSTAJE HEMIACETAL
H
H
H
N
H N
R
C O
R
H N
H
C OH
ELIMINACJA
H +δ
C
CH 3CH 2
O CH3
C
+
OH
H
-H2O
C
H3C
O
OCH2CH3
OCH2CH3 CH3CH2OH
CH3CH2O
O
R
C
C
H3C
H3C
OH
HEMIKETAL
N
C
H
7
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ N-NUKLEOFILI DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE Z HYDROKSYLOAMINĄ
C O
H
+
H
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ N-NUKLEOFILI DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE Z HYDROKSYLOAMINĄ – PRZYKŁADY
H3C
-H2O
HO
N
N
CH3
C O
C
+
NH2OH
-H2O
N
H3C
OH
ACETON
KETON lub ALDEHYD
C
CH 3
HO
OKSYM ACETONU
OKSYM
HYDROKSYLOAMINA
PRZYKŁADY
H
C O
+
NH2OH
H
-H2O
N
H3 C
HO
ACETALDEHYD
C O
-H2O
N
C
CH3
HO
ACETOFENON
ACETALDOKSYM
OKSYM ACETOFENONU
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ N-NUKLEOFILI DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE Z HYDRAZYNĄ
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ N-NUKLEOFILI DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE Z HYDRAZYNĄ - PRZYKŁADY
H
+
NH2 OH
CH3
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
C O
+
H 3C
C
H
N
-H2O
H 2N
N
C
C O
NH 2
+
NH 2NH 2
-H2O
H
BENZALDEHYD
KETON lub ALDEHYD
N
C
H
H 2N
HYDRAZON BENZALDEHYDU
PRZYKŁADY
C O
CH3CH2
CH2CH3
C O
H3C
2-BUTANON
+
NH2NH2
-H2O
N
H2N
+
NH2 NH2
-H2O
N
C
H 2N
C
CH3
CYKLOHEKSANON
HYDRAZON CYKLOHEKSANONU
HYDRAZON 2-BUTANONU
8
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ N-NUKLEOFILI DO WIĄZANIA C=O
REAKCJE Z FENYLOHYDRAZYNĄ
C O
H
+
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ N-NUKLEOFILI DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE Z AMINAMI 1°
H
N
-H2O
HN
N
C
H
C O
+
H
N
NH
-H2O
R (Ar)
R N
(Ar)
C
IMINA
PRZYKŁADY
PRZYKŁADY
FENYLOHYDRAZYNA
O
+
NH 2NH
-H2O
N
HN
C O
+ H3CNH 2
-H2O
H
CYKLOPENTANON
FENYLOHYDRAZON
CYKLOPETANONU
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
N
C
CH3
METYLOAMINA
H
BENZALDEHYD
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
REAKCJE ADDYCJI WODORU DO WI ĄZANIA C=O
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
REAKCJE ADDYCJI WODORKU DO WI ĄZANIA C=O
H2 / Ni lub Pt (70 atm, 50°C)
O
OH
1. LiAlH4
H
O
H2/Pt
H
2. H2O/H3O+
3-PENTEN-1-OL
CH 3CH2CH 2CH2CH 2OH
REDUKCJA WIĄZANIA C=O
REDUKCJA WIĄZAŃ C=C ORAZ C=O
H
WIĄZANIE C=C POZOSTAE
NIENARUSZONE
LiAlH4 / eter, np. THF
NaBH4 / alkohol
9
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
REAKCJE ADDYCJI WODORKU DO WIĄZANIA C=O
REAKCJA REDUKCJI WOLFF’A – KIŻNERA WIĄZANIA C=O DO -CH2-
ETAP 1
H
C O
+
H
C
H Al H Li
O
O
H
+
NH 2NH 2
AlH 3Li
+ H2 O
N
H 2N
H2SO4/H2O
ETAP 2
H
C
+
OH
Al2(SO4)3 + Li2SO4
N
N
C
N
HN
H
HN
N
C
HN
HN
H
OH-
N
H
H2O
OH-
C
H2N
H
H2O
+
N
N
H
N N
H
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJA REDUKCJI WOLFF’A – KIŻNERA WIĄZANIA C=O DO -CH2-
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
REAKCJA REDUKCJI CLEMMENSEN’A WIĄZANIA C=O DO -CH2-
O
+
NH 2NH2
N
ARYL
+ H2O
Ar
Ar
H2N
C O
CYKLOHEKSANON
-
R
OH
N
R
HN
C O
HN
N
N
N
Zn(Hg)/HCl
∆
CH3 CH2
H
OH-
H
H
O
H2O
H
H
C
PRZYKŁADY
N
HN
Zn(Hg)
HCl, ∆
+ N2
H2O
H
H
CYKLOHEKSAN
1-FENYLO-1-PROPANON
(PROPIOFENON)
CH2
H H
Zn(Hg)/HCl
∆
CH 3CH2
n-PROPYLOBENZEN
stosuje się tylko dla ketonów posiadających podstawnik arylowy
silnie kwaśne środowisko
Zn/HCl – redukuje również inne grupy, np. nitrową –NO2
10
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
REAKCJE UTLENIANIA ALDEHYDÓW
REAKCJE UTLENIANIA ALDEHYDÓW
3.
1.
REAKCJA CANNIZZARO
ALDEHYDY BEZ Hα
TEST TOLLENS’A
OH
O
R
C
H
2.
Ag(NH3)2+
H2O
O
R
C O
C
+
Ag
C O
+ HO
H
O
H
BENZALDEHYD
O C
TEST FEHLING’A
H
O
R
C
H
OH
O
* CuSO4
* NaOH + WINIAN
SODOWO-POTASOWY
R
+
C
ANION KWASU
BENZOESOWEGO
Cu2O
O
O
C
C
ALKOHOL
BENZYLOWY
H
+
O
H
+
C O
H
C OH
O
H
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE UTLENIANIA ALDEHYDÓW
3.
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
REAKCJA CANNIZZARO
REAKCJE UTLENIANIA ALDEHYDÓW
3.
REAKCJA CANNIZZARO
Reakcji Cannizzaro ulegają aldehydy takie, jak:
ALDEHYD
2,2-DIMETYLOPROPANAL
BENZALDEHYD
FORMALDEHYD
H
CH3
O
H3C C C
H
CH3
C
O
O
H
C
H
CZĄSTECZKA ULEGA REDUKCJI
ALKOHOL
CZĄSTECZKA ULEGA UTLENIENIU
ANION KWASU
REAKCJA DYSPROPORCJONOWANIA
11
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI GRUPY KARBONYLOWEJ C=O
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE UTLENIANIA ALDEHYDÓW
3.
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
CH3 – CH3
KRZYŻOWA REAKCJA CANNIZZARO
α
R
H
C
H
O
+
H
C
O
+
pKa 44
pKa 25
pKa 19 – 20
β
O
dla Hβ
H
pKa 40
O
C OH
OH
+
H
C
-H
O
H
H
CH2 = CH2
HC ≡ CH
dla Hα
H
pKa 50
R
R
O
H
O
H
ENOLAN
ALDEHYD REDUKOWANY
ALDEHYD UTLENIANY
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
TAUTOMERIA
RACEMIZACJA
PRZYKŁADY
CH 3CH2
H3 C
H
O
C
OH- lub H3O+
C
CH3CH2
O
C
H3C
H
Ph
(R)-1-FENYLO-2-METYLO-1-BUTANON
O
C
+
Ph
C
Ph
O
CH2CH3
C
CH3
H
C
H3 C
CH3 CCH 3
>99%
98.8%
O
MIESZANINA RACEMICZNA
OH
OH
O
H
(R)- i (S)-1-FENYLO-2-METYLO-1-BUTANON
CH 3CH 2
OH
H
1.2%
H 2C CCH 3
1.5×
× 10–4 %
OH
H
H
C
Ph
≈100%
O
H3C
C
O
O
CH 3
H 3C
H
C
O
CH 3
H
ACHIRALNY ENOL
24%
76%
12
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJA HALOGENOWANIA KETONÓW – REAKCJA HALOFORMOWA
REAKCJA HALOGENOWANIA KETONÓW
Cl
O
C
C
C
C
wolno
Cl
dla metyloketonów w środowisku zasadowym
HALOFORM
O
C
C
C
-
C
+ Cl
H
O
O
Cl
H
H
H
X
O
C
C
+ 3 X
O
C
X + 3 OH
X
X
R
+ 3 X - + 3 H 2O
C
OH-
O
X3 CH + R
C
R
O
ZALEŻY OD:
STĘŻENIA KETONU
STĘŻENIA KWASU
ETAP 1
HALOGENOWANIE
SZYBKOŚĆ REAKCJI
NIE ZALEŻY OD RODZAJU CHLOROWCA
X2: Cl2
Br2
ETAP 2
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJA HALOGENOWANIA KETONÓW – REAKCJA HALOFORMOWA
MECHANIZM – ETAP 1
l
C
H
H
C
R
OH
C
C
l
H
H
R
C
C
H
OH
R
C
C
R
C
I
O
R
I
R
OH
C
C
O
O
I3C
C
R
I3C
R
C OH
C
O
+ l3C
OH
-
+
l
l
C
O
OH
C
O
C
I
R
l
C
R
O
OH
+ l3 C
C
O
O
+ l3CH
I
I
C
l
R
H
C
O
l
H
-
+
R
I
I
R
H
I
O
R
C
l
H
O
C
O
C
H
l
l
C
H
H
O
O
R
H
REAKCJA HALOGENOWANIA KETONÓW – REAKCJA HALOFORMOWA
MECHANIZM – ETAP 2
H
O
ROZSZCZEPIENIE HALOGENOKETONU
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
H
I2
I
R
C
O
C
I
I
O
C
I
C
R
+
-
l
JODOFORM
– żółty osad
l
KETON TRIJODOMETYLOWOALKILOWY
TEST ANALITYCZNY NA OBECNOŚĆ METYLOWYCH KETONÓW
13
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJA HALOGENOWANIA KETONÓW
REAKCJA HALOGENOWANIA KETONÓW
PRZYKŁADY
H
C
H
H
PRZYKŁADY
I
O
C
+ 3 I
C6 H5
O
C
I + 3 OH
C
I
H 3C
+ 3 Cl
CH2C6H 5
C
I
Cl + 3 OH
Cl3C
C
O
O
+ OH
C
-
+ 3 Cl + 3 H2O
CH 2C6H5
1-FENYLO-2-PROPANON
FENYLOETANON
I3C
O
O
+ 3 I- + 3 H2 O
C 6H 5
C
C6 H5
O
CI3 C
l3CH
+
O
C
+ OH
CH2 C6 H5
C
+ Cl3 CH
O
O
ANION KWASU BENZOESOWEGO
O
H 3C
C
FENYLOOCTAN
O
+ 3 Br
CH2CH 3
Br3C
Br + 3 OH
C
+ 3 Br- + 3 H 2O
CH2 CH3
O
OH-
Br3CH + CH3 CH2
C
CH 3CH2
+
Cl
CH2 C6 H5
C
O
ANION KWASU PROPANOWEGO
2-BUTANON
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
Cl
O
Cl
H+
O
CH 3CH
C
CH 2C 6H 5
1-FENYLO-2-BUTANON
1-FENYLO-3-CHLORO-2-BUTANON
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
KONDENSACJA ALDOLOWA
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
KONDENSACJA ALDOLOWA
ALDOL
MECHANIZM
O
2 CH 3
10% NaOH
H2O, 5°C
C
H
ETAP 1
O
H
H 3C
3-HYDROKSYBUTANAL
H
H
O
C
H
OH
C
C
O
H
C
H
H
ENOLAN
C
C
H
OH
O
C CH2
+ H2O
C
H 3C
H
OH
ALDOL
C
H3C
H
O
ALDEHYD
O
H 3C
C
H
H
C
O
C
H
H
C
O
C
H
H 3C
O
H 3C
O
C CH 2
H
C
C
H
KETON
O
C
H
H
OH
H 3C
CH3
C CH2
β -HYDROSKSYALDEHYD
O
H
H
+ OH
H
H
O
Jon enolanowy – nukleofil atakuje atom węgla karbonylowego drugiej cząsteczki; tworzy się jon alkoksylowy
C
3-HYDROKSYBUTANAL
H3C
+ H 2O
O
C CH2
H
H
H
ETAP 2
C
Oderwanie protonu przez zasadę; tworzenie się stabilizowanego rezonansem jonu enolanowego
H
Jon alkoksylowy – silna zasada odrywa proton od rozpuszczalnika – wody
O
CH 3CHCH 2
ETANAL
MECHANIZM
ETAP 3
OH
C CH2
CH3
O
C
CH3
β -HYDROSKSYKETON
JON ALKOKSYLOWY
14
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJA DEHYDRATACJI PRODUKTU ADDYCJI
KRZYŻOWA KONDENSACJA ALDOLOWA
ETAP 1
OH
CH 2
O
C
C CH
+ OH
O
∆
H H
H
CH 3
H
H
H
5-FENYLO-3-PENTEN-2-ON
H
H
+ H 2O
C
C CH
CH2
CH3
H
O
C
C
OH
C
C
C
C
H
+ H 2O
O
ENOLAN
O
H
H
H
ETAP 2
OH
H3C
O
C CH
O
∆
+
C
C CH
H3C
OH
CH3
H H
H 2O
H
H
C
C
H
CH 3
H
H
O
+
C
C
H
H
C
C
O
O
O
O
CH 2
C
H
C
H
H
ETAP 3
3-PENTEN-2-ON
O
C
OH
O
CH 2
C
+
H 2O
C
H
H
O
CH 2
+
C
OH
H
H
4-FENYLO-3-HYDROKSYBUTANAL
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
ZWIĄZKI KARBONYLOWE
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
REAKCJE BIEGNĄCE PRZEZ ENOL lub ENOLAN
KRZYŻOWA KONDENSACJA ALDOLOWA
ZASTOSOWANIA SYNTYETYCZNE
2-ALKENAL
α,β -nienasycony aldehyd
OH
ETAP 4
OH
C CH
O
C
H H
R CH2
O
+ OH
C CH
H
H
O
C CR'
∆
C
H
NaBH4
LiAlH4
H2, Ni, ciś.
3-FENYLO-2-PROPENAL
H2, Pd/C
R'
OH
R CH2
C CR'
CH 2
OH
R CH2
H H
O
O
(CH3)3C
C
C
H
O
H
H
C
H
C
OH
H
KOMPONENTY DO KRZYŻOWEJ KONDESACJI ALDOLOWEJ BEZ Hα
O
CH C
R CH2
H
H H
+ H 2O
C
R'
CH 2 C
O
C
H
ALDEHYD
1,3-ALKANODIOL
R CH2
CH2 CH
R'
ALKOHOL
CH2
OH
R CH 2
CH C
2-ALKEN-1-OL
alkohol typu
allilowego
CH2
OH
R'
15