JoVE Logo

Sign In

12.10 : Nucleophilic Addition to the Carbonyl Group: General Mechanism

The carbonyl carbon in an aldehyde or ketone is the site of a nucleophilic attack due to its electron-deficient nature. Depending on the strength of the incoming nucleophile, the reaction occurs via different mechanistic pathways.

A stronger nucleophile can directly attack the electrophilic center, the carbonyl carbon. The HOMO orbital of the nucleophile interacts with the LUMO (π* antibonding) orbital present on the carbonyl carbon. This interaction breaks the π bond and shifts the π bonding electrons onto the carbonyl oxygen, forming a basic alkoxide anion. The basic alkoxide ion intermediateabstracts a proton, forming the addition product as depicted in the following figure.

Figure1

On the other hand, a weak nucleophile cannot directly attack the electrophilic carbonyl carbon. For the weak nucleophile to react, the electrophilicity of the carbonyl carbon needs to be enhanced substantially. Thus, the aldehyde or ketone is treated with an acid catalyst to improve the electrophilicity of carbonyl carbon. As shown in the figure below,the acid catalyst protonates the carbonyl oxygen forming an oxonium cation. The oxonium cation is resonance stabilized by delocalizing the positive charge onto the adjacent carbonyl carbon atom. This delocalization of the positive charge increases the electrophilicity of the carbonyl carbon, leading to the attack of the weak nucleophile.

Figure2

Tags

Nucleophilic AdditionCarbonyl GroupAldehydeKetoneNucleophileCarbonyl CarbonHOMOLUMOBondAlkoxide AnionAcid CatalystOxonium CationElectrophilicity

From Chapter 12:

article

Now Playing

12.10 : Nucleophilic Addition to the Carbonyl Group: General Mechanism

Aldehydes and Ketones

5.0K Views

article

12.1 : מבנים של אלדהידים וקטונים

Aldehydes and Ketones

8.2K Views

article

12.2 : IUPAC המינוח של אלדהידים

Aldehydes and Ketones

5.2K Views

article

12.3 : IUPAC המינוח של קטונים

Aldehydes and Ketones

5.3K Views

article

12.4 : שמות נפוצים של אלדהידים וקטונים

Aldehydes and Ketones

3.3K Views

article

12.5 : ספקטרוסקופיית IR ו-UV-Vis של אלדהידים וקטונים

Aldehydes and Ketones

5.0K Views

article

12.6 : ספקטרוסקופיית NMR וספקטרומטריית מסות של אלדהידים וקטונים

Aldehydes and Ketones

3.6K Views

article

12.7 : הכנת אלדהידים וקטונים מאלכוהולים, אלקנים ואלקינים

Aldehydes and Ketones

3.4K Views

article

12.8 : הכנת אלדהידים וקטונים מניטרילים וחומצות קרבוקסיליות

Aldehydes and Ketones

3.3K Views

article

12.9 : הכנת אלדהידים וקטונים מנגזרות חומצה קרבוקסילית

Aldehydes and Ketones

2.5K Views

article

12.11 : אלדהידים וקטונים עם מים: היווצרות לחות

Aldehydes and Ketones

3.0K Views

article

12.12 : אלדהידים וקטונים עם אלכוהולים: היווצרות המיאצטלית

Aldehydes and Ketones

5.5K Views

article

12.13 : קבוצות הגנה על אלדהידים וקטונים: מבוא

Aldehydes and Ketones

6.4K Views

article

12.14 : אצטלים ותיואצטלים כקבוצות הגנה על אלדהידים וקטונים

Aldehydes and Ketones

3.9K Views

article

12.15 : אלדהידים וקטונים עם HCN: סקירה כללית של היווצרות ציאנוהידרין

Aldehydes and Ketones

2.6K Views

See More

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved