12.11 : Aldeídos e Cetonas com Água: Formação de Hidratos

Um nucleófilo à base de oxigênio, como a água, pode sofrer reações de adição com aldeídos e cetonas. A reação leva à formação de hidratos, também chamados de 1,1-dióis ou dióis geminais.

A formação de hidratos é uma reação reversível. A formação de hidrato é influenciada por fatores estéricos e eletrônicos que acompanham os substituintes alquil no grupo carbonila: A velocidade de formação de hidratos aumenta com a diminuição do número de grupos alquil ligados ao carbono carbonílico. Portanto, com aldeídos mais simples, como o formaldeído, quase todos os aldeídos fornecem o hidrato correspondente. A formação de hidratos é altamente favorecida quando grupos retiradores de elétrons estão ligados ao carbono carbonílico.

A adição nucleofílica de água ao carbono carbonílico é muito lenta em condições normais. Contudo, a velocidade pode ser significativamente aumentada acidificando ou basificando o meio reacional. Um catalisador ácido protona o oxigênio da carbonila, aumentando assim a eletrofilicidade do carbono carbonílico. A adição nucleofílica de água leva à formação de um cátion oxônio, que perde um próton para formar o produto diol geminal.

Por outro lado, o carbono carbonílico é diretamente atacado pelo nucleófilo hidróxido usando um catalisador básico. Essa adição gera um íon alcóxido, que é protonado por uma molécula de água, formando o produto de adição.