Αντιδράσεις προσθήκης στο καρβονύλιο των αλδεϋδών και κετονών.

Transcript

1 Στις αλδεΰδες και κετόνες, ο διπλός άνθρακα με οξυγόνο (>C=O) είναι ισχυρά πολωμένος. Εξαιτίας αυτού οι καρβονυλικές ενώσεις δίνουν εύκολα αντιδράσεις προσθήκης με ενώσεις του τύπου ΗΑ. δ C δ Ο δ δ Η Α C A Η σειρά δραστικότητας των καρβονυλικών ενώσεων στις αντιδράσεις προσθήκης είναι: Το R- είναι αλκύλιο (C ν Η 2ν+1 -) και το Ph- είναι φαινύλιο (C 6 5 -). Δημήτρης Παπαδόπουλος, χημικός ΓΕΛ Καρέα, 2016

2 1) Προσθήκη υδρογόνου (Η 2 ) προς σχηματισμό αλκοολών. Οι αλδεΰδες με προσθήκη Η 2 μετατρέπονται σε πρωτοταγείς αλκοόλες. Οι κετόνες με προσθήκη Η 2 μετατρέπονται σε δευτεροταγείς αλκοόλες. C ν Η 2ν Ο + Η 2 C v 2ν+1 ΟΗ αλδεΰδη ή κετόνη αλκοόλη Παραδείγματα: C 3 C 2 C=O + 2 C 3 C 2 C 2 προπανάλη 1-προπανόλη C 3 CC C 3 CΗCΗ 3 Ο ΟΗ προπανόνη 2-προπανόλη

3 2) Προσθήκη υδροκυανίου (CN) προς σχηματισμό κυανιδρινών. Με προσθήκη υδροκυανίου (CN) στις καρβονυλικές ενώσεις σχηματίζονται α- υδροξυνιτρίλια ή κυανιδρίνες. R 1 C = O + CN R 1 C CN αλδεΰδη κυανιδρίνη R 2 R 2 R 1 C = O + CN R 1 C CN κετόνη κυανιδρίνη

4 2) Προσθήκη υδροκυανίου (CN) προς σχηματισμό κυανιδρινών. Η υδρόλυση των κυανυδρινών οδηγεί στη σύνθεση α-υδροξυοξέων ή 2- υδροξυοξέων. R 1 C CN + 2 Η 2 Ο R 1 C CO + N 3 κυανιδρίνη α-υδροξυοξύ R 2 R 2 R 1 C CN + 2 Η 2 Ο R 1 C CO + N 3 κυανιδρίνη α-υδροξυοξύ

5 2) Προσθήκη υδροκυανίου (CN) προς σχηματισμό κυανιδρινών. Παράδειγμα: C 3 C 2 C = O + CN C 3 C 2 C CN προπανάλη α-υδροξυ-βουτανονιτρίλιο C 3 C 2 C CN + 2 Η 2 Ο C 3 C 2 C CO + N 3 α-υδροξυ-βουτανονιτρίλιο α-υδροξυ βουτανικό οξύ ή 2-υδροξυ βουτανικό οξύ

6 3) Προσθήκη αντιδραστηρίου Grignard και στη συνέχεια υδρόλυση προς σχηματισμό αλκοολών. Αρχικά γίνεται προσθήκη του αντιδραστηρίου Grignard στο καρβονύλιο (>C=O) σύμφωνα με το σχήμα: δ C δ Ο δ δ R MgX C OMgX R Το προϊόν της προσθήκης στη συνέχεια υδρολύεται και παράγεται αλκοόλη: - C OMgX + 2 O C + Mg()X R R Η μοναδική αλκοόλη η οποία δεν μπορεί να παρασκευαστεί μέσω αντιδραστηρίων Grignard είναι η μεθανόλη (C 3 ).

7 Ανάλογα με το είδος της καρβονυλικής ένωσης που χρησιμοποιούμε σχηματίζονται πρωτοταγείς, δευτεροταγείς ή τριτοταγείς αλκοόλες. Από μεθανάλη (C=O) και αντιδραστήριο Grignard σχηματίζονται πρωτοταγείς αλκοόλες. δ CΗ δ Ο δ δ R MgX CΗ OMgX R Παράδειγμα: R - C 2 OMgX + 2 O R C 2 + Mg()X πρωτοταγής αλκοόλη C=O + C 3 MgCl C 3 C 2 OMgCl C 3 C 2 OMgCl + 2 O C 3 C 2 + Mg()Cl αιθανόλη

8 Από αλδεΰδες εκτός της μεθανάλης και αντιδραστήρια Grignard σχηματίζονται δευτεροταγείς αλκοόλες. Παράδειγμα: δ δ δ δ R 2 CΗ Ο 2 R MgX 1 R CΗ OMgX R 1 R 2 - C OMgX + 2 O R 2 C + Mg()X R 1 R 1 δευτεροταγής αλκοόλη C 3 C=O + C 3 C 2 MgCl C 3 CC 2 C 3 OMgCl C 3 CC 2 C O C 3 CC 2 C 3 + Mg()Cl OMgCl 2-βουτανόλη

9 Από κετόνες και αντιδραστήρια Grignard σχηματίζονται τριτοταγείς αλκοόλες. R 1 R 1 R 2 - C=O + R 3 MgCl R 2 - C R 3 OMgCl R 1 R 1 R 2 - C R O R 2 C R 3 + Mg()Cl OMgCl τριτοταγής αλκοόλη Παράδειγμα: C 3 C 3 C 3 C 3 - C=O + C 3 C 2 MgCl C 3 - C C 2 C 3 2 O C 3 C C 2 C 3 + Mg()Cl OMgCl 2-μεθυλο-2-βουτανόλη

10 Παρασκευή αντιδραστηρίων Grignard. Τα αντιδραστήρια Grignard παρασκευάζονται κατά την επίδραση Mg σε αλκυλαλογονίδια (RX) σε απόλυτο αιθέρα. απόλυτος αιθέρας R X + Mg R MgX, ( όπου Χ: Cl, Br ή Ι ) Ο αιθέρας πρέπει να είναι απόλυτος, γιατί η παραμικρή ποσότητα νερού αντιδρά με το RMgX και δίνει αλκάνιο, οπότε καταστρέφεται το αντιδραστήριο Grignard. R MgX + 2 O R + Mg()X αντδραστήριο αλκάνιο υδροξυ-μαγνήσιο- Grignard αλογονίδιο Τα αντιδραστήρια Grignard ονομάζονται με βάση την ονομασία των αλκυλίων και την κατάληξη μαγνήσιο αλογονίδιο. π.χ. C 3 MgCl: μεθυλομαγνησιοχλωρίδιο.

11 Αλκύλια και ονομασία οργανικών ενώσεων. Παρακάτω δίνονται τα αλκύλια με μέχρι 4 άτομα άνθρακα και η ονομασία των αλκοολών με βάση τα αλκύλια: Αλκύλια Αλκοόλες Ονομασία αλκοολών CΗ 3 -: μεθύλιο C 3 Μεθανόλη ή μεθυλική αλκοόλη. C 3 CΗ 2 - : αιθύλιο C 3 C 2 Αιθανόλη ή αιθυλική αλκοόλη. C 3 C 2 C 2 -: προπύλιο C 3 C 2 C 2 1-προπανόλη ή προπυλική αλκοόλη. C 3 CC 3 : ισοπροπύλιο C 3 C 2 C 2 C 2 -: βουτύλιο C 3 CC 3 ΟΗ C 3 C 2 C 2 C 2 2-προπανόλη ή ισοπροπυλική αλκοόλη. 1-βουτανόλη ή βουτυλική αλκοόλη.

12 Αλκύλια και ονομασία οργανικών ενώσεων. Αλκύλια Αλκοόλες Ονομασία αλκοολών C 3 C 2 CC 3 δευτεροταγές βουτύλιο C 3 C 2 CC 3 ΟΗ 2-βουτανόλη ή δευτεροταγής βουτυλική αλκοόλη C 3 CC 2 - C 3 ισοβουτύλιο C 3 CC 2 ΟΗ C 3 μεθυλο 1-προπανόλη ή ισοβουτυλική αλκοόλη C 3 C 3 CC 3 τριτοταγές βουτύλιο C 3 C 3 CC 3 ΟΗ μεθυλο 2-προπανόλη ή τριτοταγής βουτυλική αλκοόλη

13 Αντιδράσεις προσθήκης στα νιτρίλια. Νιτρίλια (RCN) ονομάζονται οι οργανικές ενώσεις οι οποίες περιέχουν την κυανομάδα (-C N). Τα νιτρίλια της μορφής RCN ονομάζονται με βάση το συνολικό αριθμό των ατόμων άνθρακα και την κατάληξη «νιτρίλιο». Παράδειγμα: C 3 CN: αιθανονιτρίλιο. Οι κυριότερες αντιδράσεις προσθήκης στα νιτρίλια είναι οι ακόλουθες: 1) Προσθήκη υδρογόνου (Η 2 ) στα νιτρίλια και σχηματισμός πρωτοταγών αμινών. Η αντίδραση αυτή χαρακτηρίζεται και ως αντίδραση αναγωγής του νιτριλίου. Παράδειγμα: RC N RC 2 N 2 C 3 C N C 3 C 2 N 2 αιθανονιτρίλιο αιθυλαμίνη

14 Αντιδράσεις προσθήκης στα νιτρίλια. 2) Προσθήκη νερού (Η 2 Ο) στα νιτρίλια (υδρόλυση). Η αντίδραση γίνεται παρουσία οξέος ως καταλύτη και σχηματίζονται καρβοξυλικά οξέα. 1 RC N O RCO + N 3 Παράδειγμα: 1 C 3 CN O C 3 CO + N 3 αιθανονιτρίλιο αιθανικό οξύ

15 Ασκήσεις πάνω στις αντιδράσεις προσθήκης στις καρβονυλικές ενώσεις και στα νιτρίλια. 1.Ερωτήσεις σωστού / λάθους, επιλογής της σωστής απάντησης. 2.Συμπλήρωση αντιδράσεων. 3.Εύρεση των συντακτικών τύπων των χημικών ενώσεων που συμβολίζονται με γράμματα και συμμετέχουν σε σειρά χημικών αντιδράσεων. 4.Γραφή των χημικών εξισώσεων παρασκευής αλκοολών με χρήση αντιδραστηρίων Grignard. 5.Γραφή των χημικών εξισώσεων παρασκευής χημικών ενώσεων με χρήση συγκεκριμένων οργανικών ενώσεων ως αντιδρώντα. 6.Ασκήσεις με στοιχειομετρικούς υπολογισμούς.