12.11 : تفاعل الألدهيدات والكيتونات مع الماء: تكوين الهيدرات

Aldehydes and ketones undergo hydration reactions to give hydrates — 1,1-diols, or geminal diols.

The formation of hydrates can be reversed by eliminating water from the diol.

At equilibrium, the amount of hydrate formed decreases with increasing alkyl groups on the carbonyl carbon.

Favorable steric and electronic factors associated with the alkyl groups cause the equilibrium to lie on the side of the carbonyl compounds.

Under neutral conditions, the rate of gem-diol formation is very slow, owing to the poor nucleophilicity of water. The reaction, however, can be accelerated using acid or base catalysts.

In acid catalysis, the hydronium ion protonates the carbonyl oxygen to generate a strongly electrophilic carbonyl carbon. This carbon is then attacked by water, forming an oxonium cation. Finally, deprotonation by another water molecule gives a gem-diol.

Under basic conditions, the stronger hydroxide nucleophile first adds to the carbonyl carbon, generating an alkoxide intermediate. A water molecule then protonates this intermediate to form the gem-diol.

يمكن أن يخضع النيوكليوفيل المعتمد على الأكسجين، مثل الماء، لتفاعلات إضافية مع الألدهيدات والكيتونات. يؤدي التفاعل إلى تكوين الهيدرات، والتي يشار إليها أيضًا باسم 1،1-ديول أو ديول جيمينال.

يعتبر تكوين الهيدرات تفاعلاً عكاسيًا. يتأثر تكوين الهيدرات بالعوامل الفراغية والإلكترونية المصاحبة لبدائل الألكيل في مجموعة الكربونيل: يزداد معدل تكوين الهيدرات مع انخفاض عدد مجموعات الألكيل المرتبطة بذرة كربون الكربونيل. ومن ثم، مع الألدهيدات الأبسط، مثل الفورمالديهايد، فإن كل الألدهيدات تقريبًا تعطي الهيدرات المقابلة. يكون تكوين الهيدرات مفضلاً للغاية عندما ترتبط مجموعات سحب الإلكترون بذرة كربون الكاربونيل.

تكون الإضافة النيوكليوفيلية للماء إلى ذرة كربون الكاربونيل بطيئة جدًا في الظروف العادية. ومع ذلك، يمكن تعزيز المعدل بشكل كبير عن طريق تحميض أو ترسيخ وسط التفاعل. يقوم المحفز الحمضي ببروتونة الأكسجين الكربونيل، وبالتالي زيادة الخاصية الإلكتروفيلية للكربونيل. تؤدي الإضافة النيوكليوفيلية للماء إلى تكوين كاتيون أوكسونيوم، الذي يفقد بروتونًا ليشكل منتج ديول جيمينال.

من ناحية أخرى، يتم مهاجمة كربون الكربونيل مباشرة بواسطة نواة الهيدروكسيد باستخدام محفز أساسي. تولد هذه الإضافة أيون ألكوكسيد، والذي يتم بروتونته بواسطة جزيء ماء مكونًا منتج الإضافة.

Tags

Hydrate Formation 1 1 diols Geminal Diols Nucleophilic Addition Carbonyl Carbon Aldehydes Ketones Water Steric Factors Electronic Factors Acid Catalyst Base Catalyst Oxonium Cation Alkoxide Ion

PLAYLIST

Loading...

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved