Karbonylový uhlík je elektrofil…
… a je napadán nukleofilem
Reaktivita karbonylové skupiny
LUMO
• není-li ani jeden ze tří substituentů (tedy včetně nukleofilu) schopen
odstoupit, je možné pouze protonovat alkoxid a vytvořit alkohol
• Je-li jeden z tří substitentů odstupující skupina, znovu se vytvoří
karbonylová skupina a odstupující skupina odstoupí
• Je-li pouze navázaný nukleofil schopen odstoupit, pak je adice vratná
• Je-li více ze tří substitentů odstupující skupina, znovu se vytvoří
karbonylová skupina a odstoupí nejlepší odstupující skupina
Osud tetraedrického meziproduktu
Osud tetraedrického meziproduktu
Nukleofilní adice na karbonyl
• Adice kyanidu
• Adice organokovů
Nukleofilní adice na karbonyl
• Adice „hydridu“: redukce (aldehyd → 1° alkohol; keton → 2° alkohol)
• Adice vody
Nukleofilní adice na karbonyl
• Adice alkoholu bez katalýzy
• Adice alkoholu s bazickou katalýzou (lepší nukleofil)
Nukleofilní adice na karbonyl s následným odstoupením karbonylového kyslíku
• Adice alkoholu s kyselou katalýzou (lepší elektrofil)
• Adice alkoholu - shrnutí
Nukleofilní adice na karbonyl s následným odstoupením karbonylového kyslíku
• Adice 1° aminu pH = 4-6
Nukleofilní adice na karbonyl s následným odstoupením karbonylového kyslíku
• Adice 2° aminu pH = 4-6
Nukleofilní adice na karbonyl s následným odstoupením karbonylového kyslíku
• Adice aminů - shrnutí
Nukleofilní adice na karbonyl s následným odstoupením karbonylového kyslíku
1,4-ADICE (KONJUGOVANÁ ADICE)
1,2-ADICE
α,β-NENASYCENÁ KARBONYLOVÁ SLOUČENINA
LUMO
1,4-Adice a 1,2-adice
1,2-ADICE
1,4-ADICE
1,4-Adice a 1,2-adice
rozdíly v IČ spektru
1,4-Adice a 1,2-adice
REAKČNÍ PODMÍNKY:
nižší teplota, kratší reakční čas 1,2-adice
vyšší teplota, delší reakční čas 1,4-adice
1,4-Adice a 1,2-adice
ELEKTROFIL:
spíše 1,2
spíše 1,4
reaktivitaC=O
pouze 1,2
1,2 nebo 1,4
bráněníβ-uhlíku
1,4-Adice a 1,2-adice
NUKLEOFIL:
1,2
TVRDÉ
RLi
RMgBr
NH3
ROH
RO-
LiAlH4
1,4
MĚKKÉ
R2CuLi
RSH
RS-
enoláty
CN-
N3
-
1,4-Adice a 1,2-adice
velmi reaktivní karbonyl
lehce bráněná β-pozice
nízká teplota
Grignardovo činidlo
nereaktivní karbonyl
přístupná β-pozice
teplota
Grignardovo činidlo
bráněný karbonyl
karbonyl
nepřístupná β-pozice
nízká teplota
organolithné činidlo
1,4-Adice a 1,2-adice
1,4-Adice a 1,2-adice
Nukleofilní substituce na karbonylové skupině
Nukleofilní substituce na karbonylové skupině
pKa: HCl … -8
PhCOOH … 4
CH4 … 50
pKa: HCl … -8
EtOH … 16
CH4 … 50
méně reaktivní deriváty karboxylových kyselin lze připravit z více reaktivních
Nukleofilní substituce na karbonylové skupině
pKa: AcOH … 5
CyOH … 17
CH4 … 50
méně reaktivní deriváty karboxylových kyselin lze připravit z více reaktivních
Nukleofilní substituce na karbonylové skupině
pKa: PhOH … 10
morfolin … 35
CH4 … 50
KYSELÁ
HYDROLÝZA ESTERU
vratné reakce
KYSELÁ
HYDROLÝZA AMIDU
(konc. kyselina, zahřívání)
Nukleofilní substituce na karbonylové skupině
BAZICKÁ
HYDROLÝZA ESTERU
nevratné reakce
BAZICKÁ
HYDROLÝZA AMIDU
(konc. hydroxid, zahřívání)
K vypuzení tak špatné
odstupující skupiny
je nutná tvorba dianiontu.
Nukleofilní substituce na karbonylové skupině