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Aldeidi e chetoni

Struttura e propriet

Nomenclatura e nomi comuni

Fonti

Reazioni

Principali aldeidi e chetoni

Aldeidi e chetoni

Aldeidi e chetoni

Aldeidi e chetoni

H

o

Il legame C=O costituito da un legame ed un legame

, quindi il C del carbonile ibridato sp2, con il legame tra gli orbitali p del Carbonio e dell'Ossigeno (lunghezza di legame 1.24 vs 1.43 dl legame singolo CO).

R

H

Aldeidi e chetoni

L'Ossigeno molto elettronegativo e conferisce una polarit al legame C=O.

+ -

CH3

CH3

O

CH3

CH3

O

+

Forme di risonanza del carbonile

Per questa polarit, i composti carbonilici sono esposti all'attacco dei nucleofili sul Cdel carbonile, a differenza di quanto accade con i C doppio legame (C=C) che, nonessendo polarizzato, si presta all'attacco degli elettrofili.

Il gruppo carbonile

Il legame C=O molto polarizzato:

La polarit delle molecole ne diminuisce la volatilit rispetto agli alcani corrispondenti

legami idrogeno:

Le molecole non possono

darli ma possono riceverli

(ad esempio dallacqua)

Aldeidi

La polarizzazione del carbonile influenza la solubilit di aldeidi e chetoni, ed infatti i composti a basso peso molecolare, pur non potendo fare legami idrogeno tra loro, possono accettare legami idrogeno da altri gruppi contenenti i gruppi OH o NH.

Aldeidi e chetoni

Aldeidi e chetoni

Propriet fisiche di aldeidi semplici e

chetoni

Aldeidi e Chetoni

Contengono il gruppo carbonilico

Il gruppo carbonilico ha una geometria planare con polarit inferiore al gruppo OH

Vengono preparati in laboratorio principalmente per ossidazione degli alcoli

I nomi IUPAC delle aldeidi hanno il suffisso ALE

I nomi IUPAC dei chetoni hanno il suffisso ONE

Laldeide pi semplice il metanale CH2O o formaldeide (o aldeide formica), un gas incolore, irritante, pungente e solubile in acqua

Il chetone pi semplice il propanone CH3COCH3, o acetone, un liquido incolore dallodore gradevole, volatile e infiammabile, utilizzato come solvente o per la sintesi di materie plastiche, vernici, esplosivi, etc.

ALDEIDI e CHETONIcontengono il gruppo CARBONILE

Nelle aldeidi su un carbonio primario

Nei chetoni su un carbonio secondario

Aldeidi e chetoni

Trovare la catena pi lunga di atomi di carbonio contenente il gruppo aldeidico.Sostituire lultima lettera o con il suffisso ale.Tutti i sostituenti ed i gruppi seguono la nomenclatura IUPAC standard.

Nomenclatura delle aldeidi

C

O

H

H

metanale

aldeide formica

C

O

H

H3C

etanale

aldeide acetica

C

O

H

CH3C

H

Hpropanale

aldeide propionica

La vecchia nomenclatura (ancora in uso) riportata in corsivo sotto

la nomenclatura IUPAC.

Il nome delle aldeidi si costruisce facendo seguire la

desinenza -ale al nome dellidrocarburo saturo ad ugual

numero di atomi di carbonio.

C

O

H

CC

H

H

H

H

H3C

butanale

aldeide butirrica

C

O

H

CC

CH3

H

H

H

H

metilpropanale

aldeide metilpropionica

NomenclaturaNelle aldeidi la desinenza e -ale

salicyla.pdbethanal.pdbmethanal.pdb

Aldeidi e chetoni

Trovare la catena pi lunga di atomi di carbonio contenente il gruppo C=O (non deve trovarsi ad una estremit altrimenti si tratta di una aldeide). Sostituire lultima lettera o con il suffisso

one. Il carbonio pi vicino al carbonile ha il

numero pi basso. Tutti i sostituenti ed i gruppi seguono la

nomenclatura IUPAC standard.

Nomenclatura dei Chetoni

C

O

CH3

H3C C

O

CH2CH3

H3C C

O

CH2CH2CH3

H3C

propanone butanone 2-pentanone

Per i chetoni il nome si costruisce facendo seguire ladesinenza -one al nome dellidrocarburo saturo ad ugual numero di atomi di carbonio.

NomenclaturaNei chetoni la desinenza e -one

Il gruppo sostituente RCO- chiamato alcanoile o acile

NomenclaturaQuando un chetone un sostituente in catena si riferisce ad esso come gruppo osso.

O

H

O

5 1esanale 5-ossoesanale

Mentre quando laldeide il sostituente di un anello ci si riferiscead essa come carbaldeide

O

Hcicloesancarbaldeide

Chetoni

Aldeidi e chetoni

Preparazione delle aldeidiossidazione (deidrogenazione)

OHCH2RR C

H

OOX

ALDEIDEALCOL PRIMARIO

Preparazione dei chetoni ossidazione (deidrogenazione)

OHCHRR C

R

OOX

CHETONEALCOL SECONDARIO

R

Aldeidi e chetoni

Aldeidi e chetoni

Aldeidi e chetoni

A causa della polarit del legame C=O, i composti carbonilici sono esposti all'attacco dei nucleofili sul C del carbonile, a differenza di quanto accade con il doppio legame

C=C che, non essendo polarizzato, si presta all'attacco degli elettrofili.

Ossidazione di aldeidi

Lossidazione delle aldeidi produce un acido carbossilico, anche con ossidanti deboli (Ag+, Cu2+)

R C

H

O

R C

OH

O

ox

Riduzione di aldeidi mediante addizione di idrogeno al doppio legame

C=O Ad elevate P e T in presenza di un

catalizzatore e di un riducente, ildoppio legame viene trasformato inlegame semplice con laggiunta di atomidi idrogeno

R C

H

O

OHCR

ALCOL PRIMARIO

H

H

rid

P e T elevate

Ni in polvere

+ 2LiH

Ossidazione di chetoni

Per ossidazione i chetoni si spezzano nel punto in cui e presente il doppio legame formando acidi carbossilici. Ci avviene solo in presenza di un ossidante molto energetico (acido nitrico, es.) e di un catalizzatore

Cicloesanone acido adipico (COOH-CH2CH2CH2CH2-COOH)

Riduzione di chetoni mediante addizione di idrogeno al doppio legame C=O

Ad elevate P e T in presenza di un catalizzatore e di un riducente, il doppio legame viene trasformato in legame semplice con laggiunta di atomi di idrogeno

OHCR

ALCOL SECONDARIO

R

H

rid

P e T elevate

Ni in polvere

+ 2LiHR C

R

O

CHETONE

Reattivit del gruppo carbonilico:

addizione nucleofila

Pi reattiva un aldeide o un chetone??

Le aldeidi sono pi reattive perch nei chetoni i sostituenti alchilici sonogruppi donatori che diminuiscono la parziale carica positivasul carbonio carbonilico. La minore reattivit dei chetoni deriva anche da un maggior ingombro sterico.

Nu: Nu:

Addizione nucleofilaGli acidi catalizzano laddizione nucleofila per

protonazione dellossigeno

Semiacetali e acetali

Le reazioni che portano alla formazione di semiacetali e acetali sono molto importanti, in quanto sono la

chiave di comprensione della chimica dei carboidrati.

Gli alcoli sono nucleofili allossigeno e possono attaccare il C carbonilico delle aldeidi e dei chetoni portando a prodotti saturi di addizione al legame

C=O.

SemiacetaliI semiacetali sono ottenuti per addizione di un alcol con una aldeide e poich lalcol un nucleofilo debole, necessario di

solito un catalizzatore acido.

Sono composti che hanno un C che porta sia l'ossidrile della funzione alcolica (OH) che la funzione eterea (OR).

R' OR H+

ROH + C=O R'COH Semiacetale

H H

Addizione di alcoli: semiacetali ed acetali

hemiacet.pdb

Semiacetali ciclici

L'ossidrile si trova in posizione favorevole per poter agire da nucleofilo sul carbonio con un meccanismo specifico.

Composti con un gruppo aldeidico e un ossidrile a distanza appropriata allinterno della stessa molecola sono in equilibrio col semiacetale ciclico che si forma per addizione nucleofla intramolecolare.

cychemia.pdb

Semiacetali

R'

H

O

H+

H+

R'

H

OR'

H

O

RO

H

H+

H+

R'H

O

RO

_

+ ROH

- ROH

+

_

H H H

Laddizione un processo reversibile.I semiacetali si formano con un meccanismo a 3 stadi:

Aldeide Catalizz. Aldeide protonata Semiacetale protonato Semiacetaledal catalizzatore

La continuazione della reazione in eccesso di alcolporta alla formazione di un ACETALE

Acetali

L'ossidrile del semiacetale viene sostituito da un gruppo alcossile. Negli acetali due funzioni eteree sono presenti sullo stesso atomo di carbonio.

In presenza di un eccesso di alcol i semiacetali reagiscono ulteriormente fornendo gli acetali.

AcetaliSono composti che hanno un C che porta su di se due funzioni eteree (OR)

OR OR H+

R'COH + ROH R'COR + H2O

H H

Semiacetale Acetale

AcetaliQuesto meccanismo avviene in due stadi:

H

R '

R O

O H

H

R '

R O

O

H

R '

R O

H

R '

R O

H

R '

R O

O R

H

R '

R O

O R

H +

-H +

H

+

- H O2