Compostos Carbonílicos

Aldeídos e cetonas, contendo o grupo reativo C=O, sofrem adição nucleofílica no carbono e uma rica química de enolatos na posição alfa que sustenta a formação de ligações carbono-carbono.

Definition

Compostos carbonílicos neste tópico são aldeídos e cetonas, caracterizados por um grupo carbonila cujo carbono eletrofílico e hidrogênios alfa ácidos impulsionam seus dois modos complementares de reatividade.

Scope

Este tópico abrange a estrutura e reatividade de aldeídos e cetonas, adições nucleofílicas (a álcoois, aminas, nucleófilos de carbono), tautomeria ceto-enólica, formação de enol e enolato, alfa-halogenação e alquilação, e condensações aldólicas e relacionadas.

Core questions

• Por que os aldeídos são geralmente mais reativos a nucleófilos do que as cetonas?
• Como a acidez dos hidrogênios alfa permite a química dos enolatos?
• Como as condensações aldólicas e relacionadas constroem esqueletos de carbono?

Key theories

Adição nucleofílica à carbonila

Nucleófilos adicionam-se ao carbono carbonílico eletrofílico para formar produtos tetraédricos como álcoois, hemiacetais, acetais e iminas; a reatividade diminui de aldeídos para cetonas por razões estéricas e eletrônicas.

Química de enol/enolato e a reação aldólica

A desprotonação alfa a uma carbonila gera um enolato nucleofílico; sua adição a uma segunda carbonila (a reação aldólica) forma uma nova ligação carbono-carbono, um pilar da síntese.

Mechanisms

A adição ocorre por ataque nucleofílico ao carbono carbonílico ao longo do ângulo de Bürgi–Dunitz, seguido por protonação. A enolização ocorre sob catálise ácida (via enol) ou básica (via enolato); o carbono alfa nucleofílico resultante ataca eletrófilos em alquilação, halogenação e condensação aldólica. A desidratação subsequente pode gerar produtos alfa,beta-insaturados.

Clinical relevance

A química carbonílica é central para o metabolismo (glicólise, ciclo do ácido cítrico) e para a síntese, onde reações aldólicas e relacionadas montam os esqueletos de carbono de produtos farmacêuticos, fragrâncias e produtos naturais.

History

A reação aldólica, relatada independentemente por Wurtz e Borodin na década de 1870, e a posterior condensação de Claisen estabeleceram a alfa-química carbonílica como o principal meio de formação de ligações carbono-carbono na síntese clássica.

Key figures

• Charles-Adolphe Wurtz
• Aleksandr Borodin
• Rainer Ludwig Claisen

Seminal works

• careysundberg2007b

Frequently asked questions

O que é tautomeria ceto-enólica?

É o rápido equilíbrio entre uma forma carbonílica (ceto) e sua forma enólica, na qual um hidrogênio alfa migrou para o oxigênio e uma ligação dupla C=C foi formada; o enol é a espécie reativa em muitas reações de alfa-substituição.

Por que os aldeídos são mais reativos que as cetonas?

As cetonas possuem dois grupos alquila doadores de elétrons e estericamente volumosos no carbono carbonílico, que estabilizam a carbonila e dificultam a aproximação nucleofílica, tornando-as menos reativas que os aldeídos.