Związki karbonylowe

Aldehydy i ketony

Budowa

aldehyd

keton

Nazewnictwo

Według zasad słownictwa systematycznego IUPAC

grupy aldehydowe

oznacza się końcówką -al,

a grupy ketonowe

końcówką -on.

Nazewnictwo

Tworząc nazwę aldehydu wybieramy najdłuższy łańcuch
w cząsteczce zawierający grupę aldehydową -CHO.
Łańcuch ten numerujemy rozpoczynając od grupy aldehydowej.
Położenia oraz rodzaj podstwników zaznaczamy w zwykły sposób.

Tworząc nazwę ketonu wybieramy najdłuższy łańcuch węglowy
zawierający grupę karbonylową.
Jej położenie w łańcuchu określa liczba dana na początku nazwy.
W przypadku ketonów zawierających dwie lub trzy grupy
karbonylowe stosujemy końcówkę dion lub trion i za pomocą
dwu lub trzech cyfr określamy położenie tych grup.

Przykłady

CH

3

CH

2

C CH

2

CH

2

CH

3

O

CH

3

C

O

CH

3

C

CH

3

O

C

O

COOH

C
O

CH

3

CH

3

CH

2

C CH

2

CH

2

O

COOH

heksan-3-on

propanon

aceton

acetofenon

benzofenon

kwas m-acetylobenzoesowy

kwas 4-oksoheksanowy

Przykłady

CH

3

CH

2

CH CH

2

C

H

O

OH

CH

3

CH

2

CH CH

2

CH

2

C

O

H

COOH

CH

3

CH CH

2

CH

2

C

O

H

COOH

3-hydroksypentanal

kwas 4-formyloheksanowy kwas 4-metylo-5-oksopentanowy

C O

H

H

C O

C

H

3

H

C O

C

2

H

5

H

C

O

H

Metanal

Formaldehyd

Aldehyd mrówkowy

Etanal

Acetaldehyd

Aldehyd octowy

Propanal

Propionaldehyd

Aldehyd propionowy

Benzenokarboaldychyd

Benzaldehyd

Aldehyd benzoesowy

Właściwości fizyczne

• Wysokie momenty dipolowe 2,3-2,8 D,

wynikające z polarności wiązania C=O

• Stosunkowo wysokie temperatury wrzenia,

będące konsekwencją wysokiej polarności

wiązania C=O

• Rozpuszczalność w wodzie zależy od

wielkości łańcucha hydrofobowego

• Brak wiązań wodorowych zwiększa

lotność aldehydów i ketonów.

Właściwości chemiczne

C

C

O

C

H

H

H

H

R

H

H

H

C

-

OH

-

Nu

+

E

R C

H

H

C

H

O

+

E

-

Nu

-

OH

:

:

utleniacz

CH

3

CH

2

CH

2

C

O

R







Oznaczanie

atomów węgla i wodoru w zależności od

odległości od grupy funkcyjnej:

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje utlenienia i redukcji

R

C

H

O

R

COOH

[O]

R

C

H

O

R

COO

-

+ 2Ag

+ Ag

2

O

R

C

H

O

R

COO

-

Cu(OH)

2

+Cu

2

O + 2H

2

O

O

H

+

OH

KMnO

4

O

COOH

Utlenianie aldehydów zachodzi bardzo łatwo.
[O]= K

2

Cr

2

O

7

/H

+

; KMnO

4

/H

+

lub OH

-

; Br

2

Reakcje: Tollensa oraz Fehlinga
służą do odróżnienia aldehydów od ketonów

Utlenianie ketonów w środowisku
kwaśnym zachodzi tylko wobec
energicznych środków utleniających
(drastyczne warunki). W tych warunkach
powstaje enol trwalszy termodynamicznie,
który ulega utlenieniu.

W środowisku alkalicznym utlenianie
ketonów zachodzi dość łatwo

O

OH

COO

COO

-

-

OH

-

KMnO

4

O

H

2

/Pt

OH

O

LiAlH

4

/eter

lub NaBH

4

/H

2

O

OH

Grupa karbonylowa, wodorem na platynie, ulega
trudniej redukcji od wiązania podwójnego C=C

Redukcję grupy karbonylowej bez
naruszenia wiązań C=C można
przeprowadzić glinowodorkiem litu (LAH)
lub borowodorkiem sodu.

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje utlenienia i redukcji

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje nukleofilowej addycji do grupy karbonylowej

-

O

C

R'

R"

C

R'

R"

O

Nu

C

R'

R"

O

Nu

C

R'

R"

OH

Nu

C

R'

R"

OH

Nu

+ :Nu

+

+

H

2

O

-OH

-

O

+

C

R'

R"

H

C

R'

R"

OH

Nu

H

C

R'

R"

OH

Nu

H

C

R'

R"

OH

Nu

C

R'

R"

OH

Nu

+

+

+ :Nu-H

+

+

-H

+

Powstaje para enancjomerów

Powstaje para enancjomerów

C

O

R'

R"

OH

C

R'

R"

OR

OR

C

R'

R"

OR

+ R-OH

H

+

lub OH

-

H

+

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje nukleofilowej addycji do grupy karbonylowej

C O

C

H

3

H

+ C

2

H

5

-OH

H

+

..

..

C

O

C

H

3

H

H

C

O

C

H

3

H

H

+

+

..

..

:

R-OH

..

..

C

O

C

H

3

H

H

O H
C

2

H

5

+

..:

..

C

O

C

H

3

H

H

O
C

2

H

5

..:

..

:

-H

+

C

O

C

H

3

H

C

2

H

5

O
C

2

H

5

-H

+

..

..

:

:

C

O

C

H

3

H

H

O
C

2

H

5

H

+

H

+

..

..

:

R-OH

..

..

C

O

C

H

3

H

C

2

H

5

O
C

2

H

5

H

+

..

..

:

-H

2

O

hemiacetal
(hemiketal)

acetal
(ketal)

hemiacetal etylowy
acetaldehydu

acetal etylowy acetaldehydu

C O

R'

R"

OH

C

R'

R"

CN

+ CN

-

H

2

O/H

+

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje nukleofilowej addycji do grupy karbonylowej

cyjanohydryna

C O

C

H

3

C

H

3

O

C

C

H

3

CH

3

CN

C N

-

-

OH

C

C

H

3

CH

3

CN

+

H

2

O/H

+

:

..

..

: :

H

2

O

-OH

-

..

:

Cyjanohydryna acetonu

(2-hydroksy-2-metylopropanonitryl

C

O

R'

R"

OH

C

R'

R"

SO

3

Na

+ NaHSO

3

C

O

H

O

C

S

H

O

O

O

H

O

S

O

O
H

Na

+

-

+

-

-

Na

+

OH

C

S

H

O

O

O

-

Na

+

+

:

..

..

..

..

: :

..

: :

..

: :

..

:

fenylohydroksysulfonian

sodu

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje nukleofilowej addycji do grupy karbonylowej

C O

R'

R"

C

R'

R"

OH

NH-Y

C N-Y

R'

R"

+ H

2

N-Y

H

+

-H

2

O

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje nukleofilowej addycji do grupy karbonylowej

Y=:

OH
R
NH-Ph

hydroksyloamina
amina
fenylohydrazyna

oksym aldehydu (ketonu)
imina aldehydu (ketonu)
fenylohydrazon aldehydu (ketonu)

N

OH

C

H

N OH

CH

3

CH

2

C

N

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

C

N N

H

H

NO

2

NO

2

oksym

cykloheksanonu

oksym benzaldehydu

metyloimina

butan-2-onu

2,4-dinitrofenylohydrazon butanalu

O

C

CH

2

CH

2

C

H

3

H

OH

C

CH

2

CH

2

C

H

3

O

C

CH

2

CH

2

C

H

3

O

C

CH

2

CH

2

C

H

3

-

-

+ OH

-

-H

2

O

H

2

O

..

:

..

: :

..

-OH

-

Najwolniejszym etapem reakcji jest reakcja
oderwania protonu od związku karbonylowego

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje w środowisku alkalicznym i kwaśnym

but

en

-2-

ol

O

C

CH

2

CH

3

C

H

3

O

C

CH

2

CH

3

C

H

3

H

O

C

CH

2

CH

3

C

H

3

H

+

+

O

C

CH

CH

3

C

H

3

H

+ H

+

:

:

..

:

..

-H

+

but-2-

en

-2-

ol

O

C

CH

2

CH

3

C

H

3

O

C

CH

CH

3

C

H

3

H

O

C

CH

CH

3

C

H

3

H

X

X

O

C

CH

CH

3

C

H

3

X

H

+

X

2

-HX

O

C

CH

2

CH

3

C

H

3

OH

C

CH

2

CH

2

C

H

3

O

C

CH

2

CH

2

C

H

3

X

O

C

CH

2

C

C

H

3

X

X

X

O

C

CH

2

C

H

3

O H

C

X

X

X

-

OH

-

X

2

X

2

OH

-

OH

-

:

C

2

H

5

COO

-

+

CHX

3

X= Cl, Br, I

Cl: chloroform; Br: bromform; I: jodoform

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje w środowisku alkalicznym i kwaśnym

reakcja haloformowa, ulegają jej jedynie metyloketony, acetaldehyd i etanol

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje w

środowisku alkalicznym –

kondensacja aldolowa

CH

3

O

C H

CH

2

O

C H

CH

3

OH

C H

CH

3

CH CH

2

C

OH

O

H

NaOH

=

aldol

CH

C

H

3

O

C H

H

CH

C

H

3

O

C H

-

OH

-

-H

2

O

..

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje w

środowisku alkalicznym –

kondensacja aldolowa

CH

2

C

H

3

O

C

H

CH

C

H

3

O

C H

-

CH

C

H

3

O

C H

CH

2

C

H

3

O

C H

-

..

c.e

c.n

..

: :

CH

C

H

3

O

C H

CH

2

C

H

3

O

C H

-

H

O

H

CH

C

H

3

O

C H

CH

2

C

H

3

OH

C H

-

..

: :

..

:

+ OH

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje w

środowisku alkalicznym –

reakcja Cannizzaro

C

H

O

CH

2

OH

C

ONa

O

NaOH

+

2

CH

3

C

C

H

3

CH

3

C

H

O

CH

3

C

C

H

3

CH

3

C

H

O

-

C

H

3

C

C

H

3

C

H

3

C
H

O

OH

C

H

3

C

C

H

3

CH

3

C

H

O

-

OH

:

..
..

: :

..

C

H

3

C

C

H

3

C

H

3

C

O

O H

C

H

3

C

C

H

3

C

H

3

C

H

O

H

-

:

..

:

..

..

-

C

H

3

C

C

H

3

C

H

3

C

O

O

C

H

3

C

C

H

3

C

H

3

C

H

OH

H

:

:

..

..

..

..

Reakcje związków karbonylowych –

reakcje w

środowisku alkalicznym –

reakcja Cannizzaro