12.11 : Aldeidi e chetoni con acqua: formazione di idrati

Un nucleofilo a base di ossigeno, come l'acqua, può subire reazioni di addizione con aldeidi e chetoni. La reazione porta alla formazione di idrati, detti anche 1,1-dioli o dioli geminali.

La formazione di idrati è una reazione reversibile. La formazione dell'idrato è influenzata da fattori sterici ed elettronici che accompagnano i sostituenti alchilici sul gruppo carbonilico: la velocità di formazione dell'idrato aumenta con una diminuzione del numero di gruppi alchilici attaccati al carbonio carbonilico. Quindi, con le aldeidi più semplici, come la formaldeide, quasi tutta l'aldeide dà l'idrato corrispondente. La formazione di idrati è altamente favorita quando i gruppi elettron-attrattori sono legati al carbonio carbonilico.

L'addizione nucleofila dell'acqua al carbonio carbonilico è molto lenta in condizioni normali. Tuttavia, la velocità può essere notevolmente aumentata acidificando o basificando il mezzo di reazione. Un catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, aumentando così l'elettrofilicità del carbonio carbonilico. L'aggiunta nucleofila di acqua porta alla formazione di un catione ossonio, che perde un protone per formare il prodotto diolo geminale.

D'altra parte, il carbonio carbonilico viene attaccato direttamente dal nucleofilo idrossido utilizzando un catalizzatore basico. Questa addizione genera uno ione alcossido, che viene protonato da una molecola d'acqua che forma il prodotto dell'addizione.