Związki karbonylowe
O
:
:
δ
+
δ
-
120
o
1,22
Å
Związki karbonylowe
O
:
:
δ
+
δ
-
120
o
1,22
Å
GRUPY FUNKCYJNE
O
Grupa karbonylowa
H
O
Aldehyd
etan
al
-al
O
Keton propan
on
-on
C
H
3
H
O
C
H
3
CH
3
O
C
H
3
OH
O
Kwas karboksylowy
kwas etanowy kwas -owy
kwas octowy
C
H
3
O
O
CH
3
Ester
ester metylowy
kwasu etanowego
octan metylu
-an
C
H
3
NH
2
O
Amid
etanoamid -amid
acetamid
C
H
3
Cl
O
C
H
3
O
O
CH
3
O
Chlorek kwasu karboksylowego
chlorek
etan
oilu
chlorek -oilu
chlorek acetylu
-ylu
Bezwodnik kwasu
bezwodnik
kwasu
bezwodnik
karboksylowego etan
oweg
o
-owy
bezwodnik
oct
owy
O
O
N
H
O
lakton
laktam
O
:
:
δ
+
δ
-
Nukleofilowy atom tlenu
Elektrofilowy atom węgla
Reaguje z elektrofilami i kwasami
Reaguje z nukleofilami i zasadami
Reakcje addycji nukleofilowej do grupy karbonylowej
O
:
:
Nu
:
δ
+
δ
-
C
O
Nu
: :
:
Aldehydy
O
:
:
H
Grupa aldehydowa
-CHO
O
H
H
Metan
al
formaldehyd
O
C
H
3
H
Etan
al
Aldehyd octowy
O
H
3
CCH
2
H
Propan
al
Aldehyd propionowy
O
CH
2
=CH
2
-CH
2
H
3
-but
en
al
O
H
cykopentano
karboaldehyd
O
H
benzaldehyd
Ketony
O
CH
3
C
H
3
propan
on
acet
on
O
CH
3
H
3
CCH
2
2-butan
on
Keton etylowo-metylowy
O
cyklobutan
on
O
CH
2
=CH
2
CH
3
3
-but
en
-
2
-
on
Keton winylowo-metylowy
O
CH
3
Acetofenon
Keton fenlowo-metylowy
O
Bezofenon
Keton difenylowy
Addycja nukleofilowa do grupy karbonylowej
O
:
:
Nu
:
δ
+
δ
-
C
O
Nu
: :
:
C
OH
Nu
H
2
O
Kataliza kwasowa addycji nukleofilowej do grupy karbonylowej
O
:
:
Zasada Lewisa
+ H
+
:
O
+
H
C
+
O H
:
:
Stabilizacja rezonansowa karbokationu
Nu
:
-
Cechy addycji nukleofilowej do grupy karbonylowej
Przyłączenie nukleofila może być
odwracalne
nieodwracalne
Grupy łatwo odchodzące
Sprzężone zasady mocnych kwasów
Grupy trudno odchodzące
Sprzężone zasady słabych kwasów
Cechy addycji nukleofilowej do grupy karbonylowej
Aldehydy reagują łatwiej niż ketony
Czynnik steryczny
(zmiana hybrydyzacji z sp
2
na sp
3
)
Czynnik elektronowy
(wpływ podstawników alkilowych
zwiększający gęstość elektronową na at. C)
Addycja alkoholi: hemiacetale i acetale
hemiacetale i acetale węglowodany
O
R
H
: :
O
+
R
H
H
:
+ H
+
- H
+
+
ROH
-
ROH
+ H
+
- H
+
C
O
+
OH
H
R
H
R
: :
C
OR
OH
H
R
: :
hemiacetal
C
OR
OH
H
R
:
:
:
:
+ H
+
- H
+
- H
2
O
+ H
2
O
:
C
OR
O
H
R
H
H
+
:
:
karbokation stabilizowany przez rezonans
C
OR
H
R
: :
+
C
OR
H
R
+
C
OR
OR
H
R
+
ROH
-
ROH
C
OR
O
H
R
R
H
:+
- H
+
+ H
+
H
H
H
H
OH
O
H
H
O
O
H
OH
CH
2
OH
β
-
D
-Glukopiranoza
glukoza
hemiacetal
Hydratacja aldehydów
O
H
H
O
H
H
O
H
OH
H
H
+
Hydrat formaldehydu
(geminalny diol)
99,9%
O
C
H
3
OH
C
H
3
H
O
C
H
3
CH
3
O
H
H
+
0,1%
Hydrat aceonu
Addycja związków Grignarda do aldehydów i ketonów
Synteza alkoholi
+
R-MgX
δ
+
δ
-
δ
+
δ
-
O
C
O
R
MgX
aldehyd lub keton
halogenek alkilo-
lub arylo- magnezowy
H
2
O
HCl
C
OH
R
+ Mg(OH)X
alkohol
O
H
H
R-MgX +
R = alkil, aryl
formaldehyd
R –
CH
2
OH
alkohol pierwszorzędowy
O
R
H
R
C
H
R
OH
aldehyd
alkohol drugorzędowy
O
R
R
R
C
R
OH
R
keton
alkohol trzeciorzędowy
R-MgX +
R = alkil, aryl
R-MgX +
R = alkil, aryl
C OH
CH
2
CH
3
CH
3
C O
CH
3
C O
CH
2
CH
3
C O
CH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
MgBr
CH
3
MgBr
MgBr
Addycja cyjanowodoru
+ NaOH CN
: +
H
2
O
:
-
O
C N
H
:
-
C N
:
O
CN
-
HCN
O
H
CN
+
:
-
C N
:
H
O
H
O
H
CN
H
O
H
COOH
HCN
H
3
O
+
∆
aldehyd benzoesowy
nitryl kwasu migdałowego
kwas migdałowy
Addycja jonu wodorkowego
:H
Redukcja
Czynniki redukujące – wodorki metali
LiAlH
4
NaBH
4
Glinowodorek litu
Borowodorek sodu
O
R
R'
H-
AlH
3
Li
O
R
R'
H
H
H
2
O
H
+
O
R
R'
H
AlH
3
Li
Addycja nkleofili azotowych
O
NR
-H
2
O
imina
R NH
2
+
O
NHR
H
karbinoloamina
RNH
2
; ArNH
2
imina
NR
NH
2
OH
(hydroksyloamina)
oksym
NOH
NH
2
NH
2
(hydrazyna)
hydrazon
NNH
2
C
6
H
5
NH
2
NH
2
(fenylohydrazyna)
fenylohydrazon
NNHC
6
H
5
NH
2
NH
2
C=ONH
2
(semikarbazyd)
semikarbazon
NNH CNH
2
O
Utlenianie aldehydów
O
H
R
C
O
OH
R
Czynnik utleniający
KMnO
4
, CrO
3
, Ag
2
O
Próba Tollensa
R-CHO + 2Ag(NH
3
)
2
+
+ 3OH
-
R-COOH + 2Ag + 4NH
3
+ 2H
2
O
Lustro srebrne
Utlenianie ketonów
O
COOH
COOH
KMnO
4,
NaOH, H
2
O
H
3
O
+
Kwas heksanodionowy
(adypinowy)
nylon
V
3
O
Własności spektroskopowe aldehydów i ketonów
IR
1660 – 1770 cm
-1
C=O
Aldehydy 2720-2820 H–C=O
1
H NMR
Aldehydy
H
–C=O
δ
= 9 –10 ppm
13
C NMR
Aldehydy i ketony
C
=O d = 190 – 215 ppm
Tautomeria keto-enolowa
O
H
O
H
Reakcja tworzenia enolu
Kataliza kwasem
H
3
O
+
O
H
H
+
: :
O
H
H
+
:
O
H
: :
H
2
O
O
H
Reakcja tworzenia enolu
Kataliza zasadą
O
H
: :
HO
-
O
H
O
: :
:
-
O
: :
:
-
H
2
O
Reaktywność enoli
Reakcja substytucji w pozycji
α
O
H
O
H
:
-
:
+
Położenie bogate
w elektrony
Aniony enolanowe
Atomy wodoru przy węglu
α
mają charakter kwasowy
N
Li
O
O Li
+
dizopropyloamidek litu
LDA
+
-78
o
C
anion enolanowy
CH
3
Br
O
CH
3
Reakcja kondensacji aldolowej
RCH
2
O
H
RCH
2
O
H
RCH
2
C
H
OH
C
H
R
C
O
H
+
OH
-
3-hydroksyaldehyd
aldol
CH
3
CH
2
C
O
H
zasada
CH
3
ONa
CH
3
CH C
O
H
:-
CH
3
OH
CH
3
OH
CH
3
CH
2
C
O
H
CH
3
CH
2
C
H
OH
C
H
CH
3
CH
O
CH
3
CH
2
C
H
O
C
H
CH
3
CH
O
mieszana kondesacja aldolowa
Reakcja pomiędzy dwoma aldehydami posiadającymi wodory
α
cztery różne produkty
H
O
+
OH
-
C
H
3
C
O
H
C
H
OH
C
H
2
C
O
H
∆
-H
2
O
C
H
C
H
C
O
H
Aldehyd cynamonowy
P
O
O
O
O
N
N
N
N
NH
2
OH
O
C
H
2
O
P
O
O
O
P
O
O
O
C
H
2
C
CH
3
C
H
OH
C
O
CH
2
CH
2
NH
CH
3
C
O
HSCH
2
CH
2
NH
Koenzym A
Acetylokoenzym A
C
O
C
H
3
C
O
C
H
3
SCoA
CH
2
C
CH
2
O
H
COOH
COOH
COOH
CH
2
C=O
COOH
COOH
CH
3
COSCoA
Kwas cytrynowy
Kwas oksalilooctowy
CH
2
C=O
COOH
COOH
+
C
O
CH
2
-
:
SCoA
C
COOH
C
OH
CH
2
HOOC
COSCoA
H
H
C
COOH
C
OH
C
HOOC
H
H
COOH
H
H
Kondensacja Claisena
Hydroliza estru