Войти
Соединение, содержащее карбонильную группу (C = O) В органической химии карбонильная группа представляет собой функциональную группу, состоящую из атом углерода связан двойной связью с атомом кислорода : C = O. Он является общим для нескольких классов органических соединений как часть многих более крупных функциональных групп. Соединение, содержащее карбонильную группу, часто называют карбонильным соединением.
Термин карбонил может также относиться к монооксиду углерода как к лиганду в неорганическом или металлоорганическом комплексе (a карбонил металла, например карбонил никеля ).
Остальная часть этой статьи посвящена определению карбонила в органической химии, где углерод и кислород имеют двойную связь.
Карбонильная группа характеризует следующие типы соединений:
| Соединение | Альдегид | Кетон | Карбоновая кислота | Сложный эфир карбоксилата | Амид |
| Структура |  |  |  |  |  |
| Общая формула | RCHO | RCOR ' | RCOOH | RCOOR ' | RCONR'R' ' |
| Соединение | Энон | Ацилгалогенид | Кислотный ангидрид | Имид |
| Структура |  |  |  |  |
| Общая формула | RC (O) C (R ') CR''R' '' | RCOX | (RCO) 2O | RC (O) N (R ') C (O) R' ' |
Обратите внимание, что обычно используются наиболее точные метки. Например, структуры R (CO) O (CO) R 'известны как ангидрид кислоты, а не как более общий сложный эфир, даже несмотря на наличие сложноэфирного мотива.
Двуокись углерода Другими органическими карбонилами являются мочевина и карбаматы, производные ацилхлоридов хлорформиатов и фосген, эфиры карбоната, сложные тиоэфиры, лактоны, лактамы, гидроксаматы и изоцианаты. Примерами неорганических карбонильных соединений являются диоксид углерода и карбонилсульфид.
Особой группой карбонильных соединений являются 1,3-дикарбонильные соединения, которые имеют кислотные протоны в центральной части метилена. Блок. Примерами являются кислота Мелдрама, диэтилмалонат и ацетилацетон.
Потому что кислород является более электроотрицательным, чем углерод, карбонильные соединения часто имеют резонансные структуры, которые влияют на их реакционную способность. Эта относительная электроотрицательность оттягивает электронную плотность от углерода, увеличивая полярность связи, тем самым делая углерод электрофилом (т.е. слегка положительным). Затем углерод может быть атакован нуклеофилами (например, отрицательно заряженными ионами, такими как цианид-ион ) или отрицательно заряженной частью другой молекулы (например, неподеленная пара электронов азота в молекуле аммиака ). Во время реакции двойная связь углерод-кислород разрывается, и карбонильная группа может испытывать реакции присоединения. Эта реакция известна как «присоединение-элиминирование» (поскольку молекула воды часто теряется) или конденсация. Электроотрицательный кислород также может реагировать с электрофилом; например, протон в кислотном растворе или с кислотами Льюиса с образованием иона оксокарбения.
Карбонильное соединение Полярность кислорода также делает альфа-атомы водорода карбонильных соединений намного более кислыми (примерно в 10 раз более кислыми), чем типичные связи sp CH, такие как как в метане. Например, значения pKa для ацетальдегида и ацетона равны 16,7 и 19 соответственно, в то время как значение pK a метана экстраполируется и составляет приблизительно 50. Это происходит потому, что карбонил находится в таутомерном резонансе с енолом. Депротонирование енола сильным основанием дает енолят, который является мощным нуклеофилом и может алкилировать электрофилы, такие как другие карбонилы.
Амиды являются наиболее стабильными из карбонильных связей из-за их высокой резонансной стабилизации между связями азот-углерод и углерод-кислород.
Карбонильные группы могут быть восстановлены реакцией с гидридными реагентами, такими как NaBH 4 и LiAlH 4, с пекарскими дрожжами или каталитическим гидрированием. Кетоны дают вторичные спирты, тогда как альдегиды, сложные эфиры и карбоновые кислоты дают первичные спирты.
Карбонилы могут быть алкилированы в реакциях нуклеофильного присоединения с использованием металлоорганических соединений, таких как литийорганический реактивы, реактивы Гриньяра или ацетилиды. Карбонилы также могут быть алкилированы енолатами, как в альдольных реакциях. Карбонилы также являются прототипными группами с винилогенной реакционной способностью (например, реакция Михаэля, где ненасыщенный углерод в конъюгации с карбонилом вместо этого алкилируется самого карбонила).
В случае наличия нескольких типов карбонила в одной молекуле, можно ожидать, что наиболее электрофильный карбонильный углерод вступит в реакцию первым. Ацилхлориды и ангидриды карбоновых кислот реагируют быстрее всего, за ними следуют альдегиды и кетоны. Сложные эфиры реагируют намного медленнее, а амиды почти полностью инертны из-за резонанса амидного азота по отношению к карбонильной группе. Эта разница в реакционной способности обеспечивает хемоселективность, когда реагент содержит несколько карбонильных групп. Поучительный пример можно найти в последней части полного синтеза монензина, проведенного Киши в 1979 году:
Левосторонний реагент обладает двумя потенциальными электрофильными свойствами. сайты: альдегид (обозначен синим) и сложный эфир (обозначен зеленым). Только альдегид, который является более электрофильным, будет реагировать с енолятом метилкетона в другой части молекулы. Метиловый эфир остается нетронутым. Конечно, в этом процессе селективности могут играть роль и другие эффекты, включая электронные эффекты, стерические эффекты и термодинамическое и кинетическое управление реакцией.
Другие важные реакции включают:
 | Викискладе есть материалы, связанные с карбонильной группой. |
 | Викицитатник содержит цитаты, связанные с: карбонильной группой |
