Карбонильная группа

Кетоновое соединение, содержащее карбонильную группу (C=O).

В органической химии представляет карбонильная группа собой функциональную группу с формулой C=O , состоит из углерода атома , соединенного двойной связью с атомом кислорода , и двухвалентен по атому C. Он является общим 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» также может относиться к монооксиду углерода как лиганду в неорганическом или металлоорганическом комплексе ( карбонил металла , например карбонил никеля ).

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

Карбонильные соединения

В органической химии карбонильная группа характеризует следующие виды соединений:

Сложный	Альдегид	Кетон	Карбоновая кислота	Карбоксилатный эфир	Амид
Структура
Общая формула	РЧО	РЦОР'	RCOOH	РКООР'	RCONR'R''

Сложный	Эноне	Ацилгалогенид	Кислотный ангидрид	Имид
Структура
Общая формула	RC(O)C(R')CR''R'''	RCOX	(РКО) ₂ О	RC(O)N(R')C(O)R''

Углекислый газ

Другие органические карбонилы — мочевина и карбаматы , производные ацилхлоридов, хлорформиаты и фосген , сложные эфиры карбонатов , тиоэфиры , лактоны , лактамы , гидроксаматы и изоцианаты . Примерами неорганических карбонильных соединений являются диоксид углерода и карбонилсульфид . ^{[ нужна ссылка ]}

Особой группой карбонильных соединений являются дикарбонильные соединения, которые могут проявлять особые свойства.

Структура и реакционная способность

Для органических соединений длина связи CO не варьируется в широких пределах и составляет 120 пикометров . Неорганические карбонилы имеют более короткие расстояния CO: CO 113; СО ₂ , 116; и COCl ₂ , 116 ч. ^{[ 2 ]}

Карбонильный углерод обычно электрофильен . Качественный порядок электрофильности: RCHO (альдегиды) > R ₂ CO (кетоны) > RCO ₂ R' (эфиры) > RCONH ₂ (амиды). Различные 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 присоединения или вычитания электронной плотности посредством сигма-связи . ^{[ 4 ]} Значения Δ H σ намного выше, когда заместители в карбонильной группе более электроотрицательны, чем углерод. ^{[ 4 ]}

Полярность связи C=O также увеличивает кислотность любых соседних связей CH. Из-за положительного заряда углерода и отрицательного заряда кислорода карбонильные группы подвержены присоединению и/или нуклеофильной атаке. Различные нуклеофилы атакуют, разрывая двойную связь углерод-кислород и приводя к реакциям присоединения-отщепления . Нуклеофильная реакционная способность часто пропорциональна основности нуклеофила, и по мере увеличения нуклеофильности стабильность карбонильного соединения снижается. ^{[ 5 ]} a Значения pK _{ацетальдегида} и 16,7 ацетона составляют и 19 соответственно. ^{[ 6 ]}

Спектроскопия

Инфракрасная спектроскопия : двойная связь C=O поглощает инфракрасный свет с волновыми числами примерно 1600–1900 см. ⁻¹(от 5263 до 6250 нм). Точное место поглощения хорошо известно с точки зрения геометрии молекулы. Это поглощение известно как «карбонильное растяжение», если оно отображается в спектре инфракрасного поглощения. ^{[ 7 ]} Кроме того, ультрафиолетово-видимый спектр пропанона в воде дает поглощение карбонила при 257 нм. ^{[ 8 ]}
Ядерный магнитный резонанс : двойная связь C=O демонстрирует различные резонансы в зависимости от окружающих атомов, обычно сдвиг в слабое поле. ¹³ЯМР 1С карбонильного углерода находится в диапазоне 160–220 м.д. ^{[ 9 ]}

См. также

Ссылки

^ Сол Патай, изд. (1966). Карбонильная группа . Химия функциональных групп ПАТАИ. Том. 1. Джон Уайли и сыновья. дои : 10.1002/9780470771051 . ISBN 9780470771051 . Джейкоб Забицкий, изд. (1970). Карбонильная группа . Химия функциональных групп ПАТАИ. Том. 2. Джон Уайли и сыновья. дои : 10.1002/9780470771228 . ISBN 9780470771228 .
^ Г. Бертье, Ж. Серр (1966). «Общие и теоретические аспекты карбонильной группы». У Саула Патая (ред.). Карбонильная группа . Химия функциональных групп ПАТАИ. Том. 1. Джон Уайли и сыновья. стр. 1–77. дои : 10.1002/9780470771051.ch1 . ISBN 9780470771051 .
^ Ньюберри, Роберт В.; Рейнс, Рональд Т. (15 августа 2017 г.). «Взаимодействие n→π*» . Отчеты о химических исследованиях . 50 (8): 1838–1846. дои : 10.1021/acs.accounts.7b00121 . ISSN 0001-4842 . ПМЦ 5559721 . ПМИД 28735540 .
^ Jump up to: ^а ^б Виберг, Кеннет Б. (1 ноября 1999 г.). «Взаимодействие карбонильных групп с заместителями» . Отчеты о химических исследованиях . 32 (11): 922–929. дои : 10.1021/ar990008h . ISSN 0001-4842 .
^ Линхард, Густав Э.; Дженкс, Уильям П. (сентябрь 1966 г.). «Присоединение тиола к карбонильной группе. Равновесия и кинетика». ¹ Американского Журнал химического общества . 88 (17): 3982–3995. doi : 10.1021/ja00969a017 . ISSN 0002-7863 . PMID 5915153 .
^ Уэллетт, Р.Дж. и Раун, Дж.Д. «Органическая химия», 1-е изд. Prentice-Hall, Inc., 1996: Нью-Джерси. ISBN 0-02-390171-3
^ Мэйо Д.В., Миллер Ф.А. и Ханна Р.В. «Курсовые заметки по интерпретации инфракрасных и рамановских спектров», 1-е изд. John Wiley & Sons Inc., 2004 г.: Нью-Джерси. ISBN 0-471-24823-1 .
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 августа 2015 г. Проверено 11 июля 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «ЯМР-спектроскопия. ЯМР 13С» . Organicchemistrydata.org . 20 октября 2021 года. Архивировано из оригинала 6 января 2024 года . Проверено 6 января 2024 г.

Дальнейшее чтение

Л. Г. Уэйд-младший. Органическая химия, 5-е изд. Прентис Холл , 2002. ISBN 0-13-033832-X
Химический факультет Фростбургского государственного университета . Помощь по органической химии (2000).
Advanced Chemistry Development, Inc. Номенклатура органической химии IUPAC (1997).
Уильям Ройш. Тара VirtualText органической химии (2004).
Химический факультет Пердью [1] (получено в сентябре 2006 г.). Включает данные о растворимости в воде.
Уильям Ройш. (2004) Альдегиды и кетоны Получено 23 мая 2005 г.
ИЛПИ. (2005) Гиперглоссарий MSDS – Ангидрид .

[1] Сол Патай, изд. (1966). Карбонильная группа . Химия функциональных групп ПАТАИ. Том. 1. Джон Уайли и сыновья. дои : 10.1002/9780470771051 . ISBN 9780470771051 . Джейкоб Забицкий, изд. (1970). Карбонильная группа . Химия функциональных групп ПАТАИ. Том. 2. Джон Уайли и сыновья. дои : 10.1002/9780470771228 . ISBN 9780470771228 .

[2] Г. Бертье, Ж. Серр (1966). «Общие и теоретические аспекты карбонильной группы». У Саула Патая (ред.). Карбонильная группа . Химия функциональных групп ПАТАИ. Том. 1. Джон Уайли и сыновья. стр. 1–77. дои : 10.1002/9780470771051.ch1 . ISBN 9780470771051 .

[3] Ньюберри, Роберт В.; Рейнс, Рональд Т. (15 августа 2017 г.). «Взаимодействие n→π*» . Отчеты о химических исследованиях . 50 (8): 1838–1846. дои : 10.1021/acs.accounts.7b00121 . ISSN 0001-4842 . ПМЦ 5559721 . ПМИД 28735540 .

[:0-4] Jump up to: ^а ^б Виберг, Кеннет Б. (1 ноября 1999 г.). «Взаимодействие карбонильных групп с заместителями» . Отчеты о химических исследованиях . 32 (11): 922–929. дои : 10.1021/ar990008h . ISSN 0001-4842 .

[5] Линхард, Густав Э.; Дженкс, Уильям П. (сентябрь 1966 г.). «Присоединение тиола к карбонильной группе. Равновесия и кинетика». ¹ Американского Журнал химического общества . 88 (17): 3982–3995. doi : 10.1021/ja00969a017 . ISSN 0002-7863 . PMID 5915153 .

[6] Уэллетт, Р.Дж. и Раун, Дж.Д. «Органическая химия», 1-е изд. Prentice-Hall, Inc., 1996: Нью-Джерси. ISBN 0-02-390171-3

[7] Мэйо Д.В., Миллер Ф.А. и Ханна Р.В. «Курсовые заметки по интерпретации инфракрасных и рамановских спектров», 1-е изд. John Wiley & Sons Inc., 2004 г.: Нью-Джерси. ISBN 0-471-24823-1 .

[8] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 августа 2015 г. Проверено 11 июля 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[9] «ЯМР-спектроскопия. ЯМР 13С» . Organicchemistrydata.org . 20 октября 2021 года. Архивировано из оригинала 6 января 2024 года . Проверено 6 января 2024 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]