To tylko jedna z 40 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
ZWIĄZKI
KARBONYLOWE
2007. 08.
Aleksander Kołodziejczyk
Grupa karbonylowa -C=O występuje w wielu związkach organicznych, ale tylko aldehydy i
ketony nazywane są związkami karbonylowymi. W jedynie nich karbonylowy atom węgla jest
związany wyłącznie z atomami wodoru lub/i węgla. W pozostałych związkach zawierających
grupę -C=O, tj. w kwasach karboksylowych i ich pochodnych do karbonylowego atomu węgla
dołączona jeszcze inna grupa funkcyjna, np. -OH, -OR, -COR czy -X.
Związki organiczne zawierające grupę karbonylową
Nazwa
aldehyd
Tabela 11.1
Wzór ogólny
Nazwa
ester
O
R
C
R
C
R
C
R
C
R
C
O
OH
C
R
O
C
O
O
amid
O
C
C
R'
N
O
laktam (amid cykliczny)
C
R'
O
chlorek kwasowy
(halogenek)
OR'
lakton (ester cykliczny)
O
bezwodnik kwasowy
C
R
O
kwas karboksylowy
O
H
O
keton
Wzór ogólny
keten
R C
C
N
C O
Cl
Budowa grupy karbonylowej
Grupa karbonylowa C=O jest pod względem geometrycznym podobna do podwójnego wiązania
C=C. Wokół atomu C o hybrydyzacji sp2 rozmieszczone są 3 podstawniki. Ułożone są one w
jednej płaszczyźnie pod kątem zbliżonym do 120o. Wiązanie C=O jest krótsze niż C=C (1,22 Å i
1,43Å odpowiednio) i znacznie silniejsze – 175 kcal/mol (732 kJ/mol) wobec 92 kcal/mol (385
kJ/mol). Silniejsze nie oznacza mniej reaktywne. Wiązanie karbonylowe jest mocniej
spolaryzowane, co rzutuje na jego właściwości chemiczne i wysoką reaktywność.
Tabela 11.2
parametry fizyczne cząsteczki etanalu
Kąty walencyjne [o]
H
C O
H3C
Długości wiązań [A]
H-C-C
118
C=O
1,22
C-C-O
121
C-C
1,5
H-C-O
121
OC-H
1,09
Karbonylowy atom węgla o hybrydyzacji sp2 tworzy 3 wiązania typu σ i jedno π.
1
.
.
C
O
..
..
C
O
..
..
elektrony na niezhybrydyzowanych orbitalach p po nałożeniu
tworzą wiązanie typu π
orbitale p
Związki zawierające grupę karbonylową są polarne, ponieważ wiązanie C=O jest
spolaryzowane. Łatwo się domyślić, że częściowy ładunek dodatni jest zlokalizowany na atomie
węgla, zaś ujemny na atomie tlenu.
+δ -δ.
.
C O.
.
Grupę karbonylową można przedstawić w postaci wzorów mezomerycznych, przy czym na
jednym z nich są całkowicie rozdzielone ładunki. Prawdopodobieństwo występowania grupy
karbonylowej z rozdzielonymi ładunkami jest niskie, ale wyjaśnia ono podatność tego typu
związków na atak odczynników nukleofilowych i kwasów:
+δ -δ
+ ..
..
C O:
C O.
..
.
Dodatkowe podstawniki i grupy funkcyjne mogą zwiększać lub zmniejszać polarność tego
wiązania, a tym samym wpływać na wielkość momentu dipolowego cząsteczki i reaktywność
grupy. W tabeli przedstawiono wartości momentów dipolowych wybranych związków
zawierających grupę karbonylową.
Wartości momentu dipolowego wybranych związków
zawierających grupę karbonylową
Tabela 11. 3
Nazwa
Wzór
Grupa związku
metanal
etanal
aceton
acetofenon
cyklobutanon
H2C=O
CH3HC=O
(CH3)2C=O
PhCOCH3
aldehyd
aldehyd
keton
keton
keton
Moment
dipolowy [D]
2,33
2,72
2,88
3,02
2,99
kwas octowy
chlorek acetylu
octan metylu
acetamid
N,N-dimetyloacetamid
CH3COOH
CH3COCl
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)