3. Il gruppo carbonilico Carbonio ed Ossigeno hanno ibridizzazione sp 2 ed il gruppo carbonilico 竪 planare con angoli di 120属 R R R e R possono essere due differenti gruppi e danno origine a vari gruppi funzionali contenenti il gruppo carbonilico E il pi湛 importante gruppo funzionale della chimica organica Nel doppio legame tra C ed O troviamo un legame sigma ( ) ed uno pigreco ( ) C O 120属 120属 120属
4. La differente elettronegativit tra C ed O fa s狸 che il legame C=O sia polare il momento dipolare 竪 definto come un vettore diretto dalla carica positiva alla negativa e con modulo =q揃d L'unit di misura del momento dipolare 竪 il Debye (D) Nel sistema SI 1 D=3,34 x 10 -30 C揃m
5. La polarit del legame tra C ed O e la presenza del legame debole fanno del gruppo carbonilico un gruppo molto reattivo Il gruppo pu嘆 subire attacco nucleofilo al Carbonio e attacco elettrofilo al legame ed allOssigeno C O
7. Composti contenenti il carbonile formula famiglia Aldeide Chetone Acido Carbossilico formula famiglia Estere Ammide Cloruro Acilico C O R H C O R R C O R OH C O R NH 2 C O R Cl C O R O R
8. Aldeidi e Chetoni La nomenclatura IUPAC assegna alle aldeidi il suffisso ALE (es. CH 2 O metan ale ) ALDEIDE CHETONE Le aldeidi ed i chetoni sono sostanze organiche contenenti il gruppo funzionale CARBONILE il gruppo carbonilico lega un gruppo R ed un H (laldeide pi湛 piccola lega da entrambi i lati gruppi H: CH 2 O) il gruppo carbonilico 竪 legato da entrambi i lati a gruppi R e presenta quindi da entrambi i lati legami c-c La nomenclatura IUPAC assegna ai chetoni il suffisso ONE ( es. CH 3 COCH 3 propan one ). C O R H C O R R
9. Propriet Basso rispetto a quella degli alcoli corrispondenti per lincapacit (ad ecc. del metanale) di formare legami ad idrogeno. Alto rispetto a quella degli eteri corrispondenti e agli alcani a causa della maggiore polarit . MODERATA POLARIT Dovuta al gruppo C=O PUNTO DI EBOLLIZIONE SOLUBILIT La solubilit in acqua dei termini a pi湛 basso peso molecolare, riflette il carattere polare del gruppo funzionale. Essa decresce con laumentare della catena di R e R
10. Nome Formula mM Butano 58 Etile 60 metil etere Propanale 58 Acetone 58 1-Propanolo 60 Propriet Insol. Sol. Sol. Sol. Solubilit in acqua Sol.
11. Dipolo e legame a idrogeno Il gruppo C=O 竪 polare e forma legami ad idrogeno con acqua e con altri gruppi carbonilici
12. NOMENCLATURA IUPAC DELLE ALDEIDI Si considera la catena pi湛 lunga di atomi di carbonio che contiene il gruppo aldeidico Il nome sistematico si ottiene per rimozione della -O finale del corrispondente alcano ed aggiunta del suffisso -ALE Tutti gli altri rami e gruppi sono nominati usando il sistema di nomenclatura standard IUPAC
13. butanale 3 bromopentanale 3,3 dimetilpentanale 3 iodo 3 metilpentanale 3 but en ale C O H CH 3 -CH 2 -CH 2 1 2 3 4 C O H CH 3 -CH 2 -CH Br -CH 2 1 2 3 4 5 C O H CH 3 -CH 2 -C (CH 3 ) 2 - CH 2 1 2 3 4 5 C O H CH 3 -CH 2 -C (CH 3 )I- CH 2 1 2 3 4 5 C O H CH 2 =CH-CH 2 1 2 3 4
14. Un carbonile. Un Etere. Un fenolo . Questo composto 竪 laroma della vaniglia. Aldeidi esempi dalla vita reale Descrivi i gruppi funzionali:
15. Aldeidi esempi dalla vita reale Formaldeide conservazione delle mummie C O H CH 3 Etanale ci嘆 che causa i postumi di una sbornia Benzaldeide laroma delle mandorle C O H H C H O
16. NOMENCLATURA DEI CHETONI Si considera la catena pi湛 lunga di atomi di carbonio che contiene il C=O chetonico Il nome sistematico si ottiene per rimozione della -o finale del corrispondente alcano ed aggiunta del suffisso one ed un prefisso numerico, pi湛 piccolo possibile, che indica la posizione del gruppo carbonile Il nome e il numero degli altri sostituenti vengono elencati prima del nome sistematico seguendo lordine alfabetico
17. 2 butanone metiletilchetone propanone dimetilchetone acetone (usato per rimuovere lo smalto dalle unghie) 2 butanone dietilchetone 1,3-diidrossipropanone 竪 usato in cosmetica C O CH 3 -CH 2 1 3 4 CH 3 2 C O CH 3 1 3 CH 3 2 C O CH 3 -CH 2 1 3 4 CH 2 -CH 3 2 5 C O OH-CH 2 1 3 CH 2 -OH 2
20. Quando un chetone 竪 un sostituente in catena si riferisce ad esso come gruppo osso. esanale 5-ossoesanale Mentre quando laldeide 竪 il sostituente di un anello ci si riferisce cd essa come carbaldeide cicloesancarbaldeide
21. Se il gruppo carbonilico viene considerato il sostituente in una catena ci si riferisce come gruppo acilico ed il nome 竪 formato dal suffisso il. Alcuni esempi formil acetil benzoil ACILI
22. Preparazione aldeidi e chetoni Ossidazione degli alcoli R-OH [O] ALDEIDE O CHETONE Il tipo di alcool determina il prodotto
23. Reazioni di ossido-riduzione alcol carbonile (aldeide o chetone) carbossile Numero di ossidazione del C crescente N.B. alcol 1属 aldeide carbossile alcol 2属 chetone alcol 3属 X X
24. etanolo etanale Gli alcoli primari si ossidano ad aldeidi. etanale ac. etanoico -1 +1 +1 +3 Per ulteriore azione degli ossidanti, le aldeidi si convertono in acidi carbossilici C O H H H C H H H C C H H H H O C r 2 O 7 - - ( H + ) C r + + + C C H H H OH O C C H H H H O
25. Reattivo di Jones Lossidazione di con CrO 3 in acido solforico e acetone 竪 conosciuta come meto do di Jones. CrO 3 竪 un acido di Lewis (acquista elettroni) e pu嘆 complessare basi come la piridina. Si deve aggiungere CrO 3 alla piridina e non viceversa poich辿 il reattivo 竪 pericoloso da preparare. si pu嘆 fermare lossidazione degli alcoli 1属 ad aldeidi usando come ossidante il clorocromato di piridinio PCC
26. 2-propanolo propanone Gli alcoli secondari si ossidano a chetoni. 0 +2 I chetoni non subiscono ulteriore ossidazione M n O 4 - ( H + ) M n + + C H 3 C C H 3 H O H C O H 3 C H 3 C
28. Alcol secondario Aldeide Alcol primario chetone Le aldeidi a differenza dei chetoni subiscono facilmente unaltra reazione di ossidazione almeno fino allacido corrispondente o in extremis a CO 2 Esempi di ossidazione degli alcoli CH 2 OH [ O ] C H O C CH 3 O CH CH 3 OH [ O ]
29. Reazioni delle aldeidi Test di Tollens Ossidazione Conversione delle aldeidi ad acidi carbossilici Largento precipita formando uno specchio
30. Riduzione Aldeidi vengono ridotte ad alcoli primari In un processo opposto alla ossidazione, aldeidi e chetoni si riducono ai rispettivi alcoli La reazione pu嘆 avvenire con idrogenazione catalitica o mediante attacco nucleofilo da parte di idruri metallici (es. NaBH 4 ed il pi湛 efficace LiAlH 4 ) Reazioni delle aldeidi & chetoni Chetoni vengono ridotti ad alcoli secondari La riduzione aggiunge essenzialmente una molecola di idrogeno al doppio legame C=O [H 2 ] [H 2 ]
31. Simili riduzioni sono importanti nel corpo umano durante esercizi faticosi (elevato consumo di O 2 ) + H 3 C C O COO NADH Ione Lattato + H 3 C C O COO H H NAD Pyruvato
32. Addizione nucleofila Le reazioni di addizione nucleofila hanno un ruolo importante in questa classe di composti. E opportuna una buona comprensione del meccanismo generele di tali reazioni. E ancora una volta la polarizzazione del legame C=O a controllare la reattivit.
33. :Z pu嘆 avere una carica negativa (es. ione cianuro) o pu嘆 pi湛 semplicemente disporre di una coppia di elettroni in grado di interagire con la carica positiva al carbonio carbonilico. Alla base del processo vi 竪 una interazione elettrostatica Possiamo descrivere un generico nucleofilo come :Z Linterazione tra la carica ( +) sul carbonio e quella (-) o ( -) del nucleofilo porta alla formazione di un legame (freccia).
34. Il carbonio pu嘆 fare solo quattro legami pertanto la formazione del nuovo legame deve corrispondere alla dismissione di uno dei precedenti Lossigeno che 竪 lelemento pi湛 elettro-negativo attira gli elettroni di uno dei due legami col carbonio e prende quindi una carica negativa mentre Z che ha fornito gli elettroni per il legame Z-C cede la carica negativa o prende una carica positiva se disponeva solo di una coppia di elettroni
35. Lo zwitterione (ione recante contemporaneamente una carica positiva ed una negativa) non 竪 stabile e reagisce con lacqua neutralizzando le sue cariche Caso di un nucleofilo recante una coppia di elettroni che si comporta pertanto da base di Lewis R C O Z R ' H 2 O R C O Z R ' H + HO
37. gli ALCOLI sono nucleofili (a causa delle coppie di elettroni allossigeno ) e pertanto reagiscono con le aldeidi. Ricorda: il carbonio del carbonile ha una parziale carica positiva. In particolare R C O R '
38. La formazione del nuovo legame comporta la rottura di unaltro. Laddotto che si forma reca due cariche e rapidamente reagir con acqua giungendo allo spostamento di un protone da un ossigeno allaltro Il prodotto finale prende il nome di emi-acetale. Questi sono molto importanti nella chimica dei carboidrati R C O R ' O R H R C O R ' O R H
39. Il glucosio 竪 un aldo esoso (contiene un gruppo aldeidico e diversi gruppi alcolici: Esso esiste nella forma aperta solo in piccolissima quantit Invece, con l-OH in posizione 5 si ha reazione di emiacetalizzazione con formazione di un anello a sei atomi. Emiacetali nei carboidrati
40. Laldeide a catena aperta rappresenta circa l1%. mutarotazione C C O H OH H C C C CH 2 OH H HO H H OH OH O CH 2 OH OH HO OH OH
41. Per i derivati non-ciclici, la formazione di emiacetali d luogo ad un prodotto instabile che facilmente si decompone riformando laldeide e lalcol Sotto appropriate condizioni tuttavia, la reazione pu嘆 procedere con la formazione di un acetale R C O R ' O R H
42. Dapprima si forma un emiacetale instabile e quindi lacetale stabile. Un semplice esempio di questa reazione: Esattamente lo stesso processo avviene nel caso dei chetoni solo che i due prodotti sono chiamati rispettivamente emichetali e chetali Emiacetale Acetale C O H H + / CH 3 OH C H CH 3 O OCH 3 C H CH 3 O O H Emichetale Chetale
43. Aldeide o Chetone Ossidazione Riduzione Emi- formazione Acido carbossilico No reazione Alcol primario Alcol seconderio Emiacetale Emichetale Acetale Chetale ROH LiAlH 4 K 2 Cr 2 O 7 se aldeide se chetone Reagisce con alcol se chetone se chetone se aldeide se aldeide Overview
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