Compusi carbonilici

Compusi carbonilici

Definitie. Compusii carbonilici sunt substante organice care contin gruparea carbonil.

A) Structura. Atomul de carbon al carbonilului este hibridizat sp² si este legat printr-o legatura σ si una π de atomul de oxigen. Gruparea este plana, distanta C=O este 1,21 A, mai mica decat C=C (1,34 A). E leg C=O  = 177 kcal/mol > E leg C=C = 146 kcal/mol

Legatura C=O este puternic polara :

Clasificarea compusilor carbonilici :

Aldehide si cetone

A) Nomenclatura. Aldehidele se denumesc prin adaugarea sufixului "al" la numele hidrocarburii cu acelasi numar de atomi de carbon. O alta modalitate consta in inlocuirea cuvantului acid cu aldehida in denumirea acidului carboxilic corespunzator.

Numele cetonelor se formeaza prin adaugarea sufixului -ona la la denumirea hidrocarburii cu acelasi numar de atomi de carbon sau din numele celor doi radicali legati de gruparea carbonil, urmat de cuvantul cetona.

Pozitia gruparii carbonil are prioritate la numerotare :

B) Metode de obtinere: vezi proprietatile alcehnelor, alchinelor, arenelor si derivatilor haloge­nati.

C) Proprietati fizice: formaldehida este un gaz, termenii superiori si cetonele sunt lichide si soli­de. Primii termeni sunt solubili in apa dar solubilitatea scade cu cresterea masei moleculare. Com­pusii carbonilici au punctele de topire si de fierbere cuprinse intre cele ale alcoolilor si hidrocar­burilor corespunzatoare. Multe aldehide si cetone au mirosuri placute, caracteristice, fiind utilizate in parfumerie.

D) Proprietati chimice

Reactiile caracteristice ale compusilor carbonilici sunt reactii ale grupei carbonil si reactii ale pozitiei alfa fata de grupa carbonil. Aldehidele dau unele reactii specifice in care este implicat atomul de hidrogen aldehidic.Sintetic toate reactiile sunt prezentate in  schema de mai jos:

Reactiile de aditie la gruparea carbonil sunt aditii nucleofile.

a) Prin aditia apei la gruparea carbonil se obtin hidrati (dioli geminali) instabili (echilibrul reactiei e mult deplasat spre stanga).

b) Reactia cu alcoolii furnizeaza cetali si acetali, in cataliza acida sau bazica.

Cetalii si acetalii, spre deosebire de semicetali si semiacetali, sunt substante stabile, izolabile. Ei pot servi la protejarea grupariii carbonil. Hidroliza lor are loc numai in cataliza acida, intocmai ca si hidroliza esterilor.

d) Aditia hidracizilor la aldehide conduce la halohidrine geminale

e) Reactia cu acidul cianhidric necesita catalizator bazic si conduce la cianhidrine. De exemplu poate fi folosit chiar ionul CN ^-, reactantul nucleofil al reactiei de aditie.

g) Aditia compusilor organometalici, urmata de hidroliza conduce la alcooli

2) Reactia de reducere a gruparii carbonil conduce la alcooli si poate decurge catalitic sau cu agenti reducatori

CH₂=O + H2 →CH₃OH

3)Oxidarea aldehidelor cu agenti oxidanti conduce la acizi (KMnO₄, CrO₃, Ag₂O,..). Cetonele nu se oxideaza in  aceste conditii.

R - CH = O  R - COOH

In prezenta de aldehide, solutia amoniacala de argint (I) ( Reactivul Tollens [Ag(NH₃)₂]⁺ ) se reduce si depune argint metalic (oglinda de argint). Solutia Fehling (formata din CuSO₄, NaOH si tartrat de sodiu si potasiu ) in prezenta unei aldehide depune la incalzire oxid cupros rosu. Aldehidele se pot oxida cu O₂ din aer conducand  la peracizi

Reactii de condensare in care se formeaza legaturi C - C

a) Condensarea aldolica si crotonica

Condensarea aldolica este etapa 1 (aditie) iar condensarea crotonica consta in etapele 1 si 2 (aditie-eliminare). Condensarea grupei carbonil din aldehide si cetone cu o componenta metilenica, ce se caracterizeaza prin labilitatea (aciditatea) legaturii C-H, datorita vecinatatii cu o grupare acidifianta (CO, COOR, NO₂, ), este una din reactiile cele mai utilizate in sinteza organica. Condensarea are loc in cataliza acida ( H₂SO₄, HCl, HgCl₂, AlCl₃, ) sau in cataliza bazica (hidroxizi alcalini, alcalino-pamantosi de diverse concentratii, alcoxizi, carbonati alcalini, amine). Cetonele dau reactii asemanatoare.

5) Reactii de condensare in care se formeaza legaturi C-N.

Amoniacul si derivatii amoniacului cu caracter nucleofil, cu formula generala H₂N-X, se con­denseaza cu compusii carbonilici formand produsi de aditie-eliminare cu formula generala >C=N-X :