Карбонильная группа
Функциональная группа (С=О)
Кетонное соединение, содержащее карбонильную группу (C=O)

В органической химии карбонильная группа — это функциональная группа с формулой C=O , состоящая из атома углерода, связанного двойной связью с атомом кислорода , и двухвалентная у атома C. Она является общей для нескольких классов органических соединений (таких как альдегиды , кетоны и карбоновые кислоты ), как часть многих более крупных функциональных групп. Соединение, содержащее карбонильную группу, часто называют карбонильным соединением. [1]

Термин карбонил может также относиться к оксиду углерода как лиганду в неорганическом или металлоорганическом комплексе ( карбонил металла , например, карбонил никеля ).

Оставшаяся часть статьи посвящена определению карбонила в органической химии, согласно которому углерод и кислород имеют двойную связь.

Карбонильные соединения

В органической химии карбонильная группа характеризует следующие типы соединений:

СложныйАльдегидКетонКарбоновая кислотаКарбоксилатный эфирАмид
СтруктураАльдегидКетонКарбоновая кислотаЭстерАмид
Общая формулаРХОРКОР'RCOOHРКООР'РКОНР'Р''
СложныйЭнонеГалогенид ацилаангидрид кислотыИмид
СтруктураЭнонеАцилхлоридангидрид кислотыИмид
Общая формулаRC(O)C(R')CR''R'''RCOX(РКО) 2 ОРК(О)Н(Р')С(О)Р''
Углекислый газ

Другие органические карбонилы - это мочевина и карбаматы , производные ацилхлоридов , хлорформиаты и фосген , карбонатные эфиры , тиоэфиры , лактоны , лактамы , гидроксаматы и изоцианаты . Примерами неорганических карбонильных соединений являются диоксид углерода и карбонилсульфид . [ требуется ссылка ]

Особую группу карбонильных соединений составляют дикарбонильные соединения, которые могут проявлять особые свойства.

Структура и реакционная способность

Для органических соединений длина связи CO не сильно варьируется от 120 пикометров . Неорганические карбонилы имеют более короткие расстояния CO: CO , 113; CO 2 , 116; и COCl 2 , 116 пм. [2]

Карбонильный углерод обычно электрофилен . Качественный порядок электрофильности: RCHO (альдегиды) > R 2 CO (кетоны) > RCO 2 R' (эфиры) > RCONH 2 (амиды). Разнообразные нуклеофилы атакуют, разрывая двойную связь углерод-кислород .

Взаимодействия между карбонильными группами и другими заместителями были обнаружены при исследовании коллагена . [3] Заместители могут влиять на карбонильные группы путем добавления или вычитания электронной плотности посредством сигма-связи . [4] Значения Δ H σ намного больше, когда заместители в карбонильной группе более электроотрицательны, чем углерод. [4]

Карбонильное соединение

Полярность связи C=O также усиливает кислотность любых соседних связей CH. Из-за положительного заряда на углероде и отрицательного заряда на кислороде карбонильные группы подвергаются присоединению и/или нуклеофильным атакам. Различные нуклеофилы атакуют, разрывая двойную связь углерод-кислород и приводя к реакциям присоединения-элиминирования . Нуклеофильная реакционная способность часто пропорциональна основности нуклеофила, и по мере увеличения нуклеофильности стабильность внутри карбонильного соединения уменьшается. [ 5] Значения pK a ацетальдегида и ацетона составляют 16,7 и 19 соответственно, [6]

Спектроскопия

  • Инфракрасная спектроскопия : двойная связь C=O поглощает инфракрасный свет с волновыми числами приблизительно 1600–1900 см −1 (5263 нм до 6250 нм). Точное местоположение поглощения хорошо известно относительно геометрии молекулы. Это поглощение известно как «карбонильное растяжение», когда отображается в инфракрасном спектре поглощения. [7] Кроме того, ультрафиолетово-видимые спектры пропанона в воде дают поглощение карбонила при 257 нм. [8]
  • Ядерный магнитный резонанс : двойная связь C=O демонстрирует различные резонансы в зависимости от окружающих атомов, как правило, сдвиг в сторону слабого поля. 13 C ЯМР карбонильного углерода находится в диапазоне 160–220 ppm. [9]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Saul Patai, ed. (1966). Карбонильная группа . PATAI'S Chemistry of Functional Groups. Том 1. John Wiley & Sons. doi :10.1002/9780470771051. ISBN 9780470771051.Jacob Zabicky, ред. (1970). Карбонильная группа . Химия функциональных групп PATAI. Том 2. John Wiley & Sons. doi :10.1002/9780470771228. ISBN 9780470771228.
  2. ^ G. Berthier, J. Serre (1966). "Общие и теоретические аспекты карбонильной группы". В Saul Patai (ред.). Карбонильная группа . PATAI'S Chemistry of Functional Groups. Том 1. John Wiley & Sons. стр.  1–77 . doi :10.1002/9780470771051.ch1. ISBN 9780470771051.
  3. ^ Ньюберри, Роберт В.; Рейнс, Рональд Т. (15 августа 2017 г.). «Взаимодействие n→π*». Accounts of Chemical Research . 50 (8): 1838– 1846. doi :10.1021/acs.accounts.7b00121. ISSN  0001-4842. PMC 5559721. PMID 28735540  . 
  4. ^ ab Wiberg, Kenneth B. (1999-11-01). "Взаимодействие карбонильных групп с заместителями". Accounts of Chemical Research . 32 (11): 922– 929. doi :10.1021/ar990008h. ISSN  0001-4842.
  5. ^ Lienhard, Gustav E.; Jencks, William P. (сентябрь 1966 г.). «Присоединение тиола к карбонильной группе. Равновесия и кинетика1». Журнал Американского химического общества . 88 (17): 3982– 3995. doi :10.1021/ja00969a017. ISSN  0002-7863. PMID  5915153.
  6. ^ Уэллетт, Р. Дж. и Рон, Дж. Д. "Органическая химия" 1-е изд. Prentice-Hall, Inc., 1996: Нью-Джерси. ISBN 0-02-390171-3 
  7. ^ Mayo DW, Miller FA и Hannah RW «Курсовые заметки по интерпретации инфракрасных и рамановских спектров», 1-е изд. John Wiley & Sons Inc, 2004: Нью-Джерси. ISBN 0-471-24823-1 . 
  8. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-08-24 . Получено 2015-07-11 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  9. ^ "ЯМР-спектроскопия. 13C ЯМР". organicchemistrydata.org . 20 октября 2021 г. Архивировано из оригинала 6 января 2024 г. Получено 6 января 2024 г.

Дальнейшее чтение

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Карбонильная группа» .
В Викицитатнике есть цитаты, связанные с карбонильной группой .
  • LG Wade, Jr. Органическая химия, 5-е изд. Prentice Hall , 2002. ISBN 0-13-033832-X 
  • Химический факультет Университета Фростбурга . Справка по органической химии (2000).
  • Advanced Chemistry Development, Inc. Номенклатура ИЮПАК по органической химии (1997).
  • Уильям Ройш. Виртуальный текст органической химии (2004).
  • Purdue Chemistry Department [1] (получено в сентябре 2006 г.). Включает данные о растворимости в воде.
  • Уильям Ройш. (2004) Альдегиды и кетоны Получено 23 мая 2005 г.
  • ILPI. (2005) Гиперглоссарий MSDS — Ангидрид.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbonyl_group&oldid=1263308761"