Karbonilcsoport

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Karbonilcsoport

A szerves kémiában a karbonilcsoport olyan funkciós csoport, amelyben egy szénatom kettős kötéssel kapcsolódik egy oxigénatomhoz: C=O.

A karbonil kifejezés jelentheti a szén-monoxidot is, mint szervetlen vagy fémorganikus komplexek ligandumát (fém-karbonilokban, például nikkel-karbonilban); ilyenkor a szén és az oxigén között hármas kötés található: C≡O.

A cikk további része a szerves kémiai értelemben vett karbonillal foglalkozik, amikor a szén- és oxigénatom között kettős kötés van.

Karbonilvegyületek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Karbonilcsoport az alábbi vegyülettípusokban fordul elő:

Vegyület Aldehid Keton Karbonsav Észter Amid Enon Savhalogenid Savanhidrid
Szerkezet Aldehid Keton Karbonsav Észter Amid Enon Savklorid Savanhidrid
Általános képlet RCHO RCOR' RCOOH RCOOR' RCONR'R'' RC(O)C(R')CR''R''' RCOX (RCO)2O

A csoportba sorolásnál többnyire a legszűkebb meghatározás használatos. Az R(CO)O(CO)R' szerkezet például savanhidrid, nem pedig az általánosabb észter, noha jelen van benne az észterekre jellemző szerkezeti egység.

Szén-dioxid

További szerves karbonilvegyületek a karbamid és a karbamátok, a kloroformátok és foszgén, melyek a savkloridok származékai, a karbonát észterek, tioészterek, laktonok, laktámok, hidroxamátok és izocianátok. Szervetlen karbonilvegyületre példa a szén-dioxid és karbonil-szulfid.

A karbonilvegyületek speciális csoportja az 1,3-dikarbonil vegyületek, melyek központi metilén részéhez savas protonok kapcsolódnak. Ilyen vegyület például a Meldrum-sav, a dietil-malonát és acetil-aceton.

Reakciókészség[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az oxigén elektronegativitása nagyobb, mint a széné, ezért a szénatomtól maga felé húzza az elektronsűrűséget, növelve ezzel a kötés polaritását. A karbonil szénatom ezért elektrofillé válik, és könnyebben lép reakcióba nukleofilekkel. Egyúttal az elektronegatív oxigén is reagálhat elektrofilekkel, például savas oldatban egy protonnal vagy más Lewis-savakkal.

A karbonilvegyületek alfa-hidrogénje sokkal (~103-szor) savasabb, mint az átlagos C−H kötés. Például az acetaldehid és aceton pKa értéke 16,7, illetve 19.[1] Ennek az az oka, hogy a karbonilvegyület rezonanciában van az enol tautomerrel. Az enol erős bázis hatására történő deprotonálódása enolátot hoz létre, amely erős nukleofil, és elektrofileket – például egy másik karbonilvegyületet – alkilezhet.

A karbonilszármazékok közül az amidok a legstabilabbak, ami a nitrogén-szén és szén-oxigén kötések közötti nagy rezonancia stabilitás eredménye.

A karbonilcsoport hidrid reagensekkel, például nátrium-borohidriddel és lítium-alumínium-hidriddel redukálható, vagy katalitikusan hidrogénezhető réz-kromit, Raney-nikkel, rénium, ruténium vagy akár ródium katalizátor alkalmazásával. Ketonok redukciója során szekunder alkohol keletkezik, aldehidekből, észterekből és karbonsavakból pedig primer alkohol.

A karbonilvegyületek alkilezhetők fémorganikus vegyületek, például lítiumorganikus és Grignard-reagens nukleofil támadásával. Az aldol-reakcióban enolátokkal is alkilezhetők.

További fontos reakciók:

α,β-telítetlen karbonilvegyületek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Propénal

Az α,β-telítetlen karbonilvegyületek a karbonilvegyületek egyik fontos csoportja, általános képletük Cβ=Cα−(C=O)−. Ezekben a vegyületekben a karbonilcsoport egy alkénnel konjugálódik (erre utal a telítetlen jelző), ami különleges tulajdonságokat idéz elő. Telítetlen karbonilvegyület például az akrolein (propénal), mezitil-oxid, akrilsav és maleinsav. Telítetlen karbonilvegyület előállítható laboratóriumban aldol reakcióval és Perkin-reakcióval.

A karbonilcsoport elszívja az elektronokat az alkéntől, ezért az alkéncsoport az elektrofilekkel – például brómmal vagy hidrogén-kloriddal – szemben deaktiválódik.

Elektrofil addíciós reakciókban általános szabályként a nem szimmetrikus elektrofilek hidrogénje az α helyzetbe lép be. Ugyanakkor a nukleofil 1,4-addíciós reakciókban ezek vegyületek a nukleofilekkel szemben aktiváltak.

Spektroszkópia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Infravörös spektroszkópia: a C=O kettős kötés az infravörös fényt a körülbelül 1600–1900 cm−1 hullámszámtartományban elnyeli. Az abszorpció pontos helye jól értelmezhető a molekula geometriájával. Ezt az abszorpciót a felvett infravörös spektrumon karbonil csúcsnak szokták nevezni („carbonyl stretch”).[2]
  • Mágneses magrezonancia: a C=O kettős kötés – a környező atomok függvényében – különböző, általában paramágneses eltolódású rezonanciákat mutat. A karbonil szénatom kémiai eltolódása a 13C-NMR spektrumon a 160–220 ppm tartományba esik.

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Carbonyl című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Ouellette, R.J. and Rawn, J.D. “Organic Chemistry” 1st Ed. Prentice-Hall, Inc., 1996: New Jersey. ISBN 0-02-390171-3.
  2. Mayo D.W., Miller F.A and Hannah R.W “Course Notes On The Interpretation of Infrared and Raman Spectra” 1st Ed. John Wiley & Sons Inc, 2004: New Jersey. ISBN 0-471-24823-1.

További olvasmány[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]