ALDEHIDI I KETONI

ALDEHIDI I KETONI
Značaj aldehida i ketona
Sinteza polimera
formaldehid → fenol-formaldehidne smole
Sinteza plastifikatora
butiraldehid → 2-etilheksanol
Sinteza sirćetne kiseline
acetaldehid
Sinteza alkohola
Sastojci parfema
Aldehidi C 7
-C 14
Rastvarači
Šećeri (ugljeni hidrati)
1

Struktura
Aldehidi su jedinjenja opšte formule RCHO
Ketoni su jedinjenja opšte formule RR‘CO
R i R‘ mogu biti alifatične ili aromatične grupe
osim kod HCHO (R=H)
H
C
H
O
H
C
R
O
karbonilna grupa
R'
C O
R
aldehidi
keton
Struktura karbonilne grupe
R'
R
δ
C
120 o
δ
O
+
_
C i O su sp 2 hibridizovani
p orbitala
120 o C
R'
R
.
:
.
O
..
..
sp 2 orbitala
2

Struktura karbonilne grupe
Elektroni C=O drže zajedno atome različite
elektronegativnosti
π–oblak je pomaknut više ka elektronegativnijem O.
C=O veza karbonilne grupe je POLARIZOVANA –
delimično "+" šarža (δ+) je na C, a delimično "–"
šarža (δ – ) je na O
C je ELEKTROFILAN, a O je NUKLEOFILAN i SLABO
BAZAN!!!
_
δ + δ. C O. .
..
+ ..
. C O..
C O.. :
_
polarizovana veza
elektrofilan
nukleofilan i
slabo bazan
Nomenklatura-Aldehidi
1) Uobičajena (trivijalna) imena aldehida su
izvedena iz uobičajenog imena karboksilne kiseline
koja nastaje oksidacijom dotičnog aldehida,
zamenom kiselinskog završetka izrazom "aldehid."
Položaj supstituenata u odnosu na aldehidnu grupu
se označava grčkim slovima: α, β, γ, δ itd.
H
H
H
α β γ
CH 3
CH 2
CH 2
CHC
O CH 3
CH 2
CHCH 2
C O CH 3
CHCH 2
CH 2
C O
CH 3
CH 3
CH 3
α-metilvaleraldehid β-metilvaleraldehid izokaproaldehid
2-metilpentanal 3-metilpentanal γ-metilvaleraldehid
4-metilpentanal
3

Nomenklatura-Aldehidi
2) IUPAC–ovom nomenklaturom aldehidi se
tretiraju kao derivati alkana – ALKANALI.
Imenu alkana (najduži niz C–atoma u kome
se nalazi aldehidna grupa CHO) dodaje se
nastavak "al".
Položaj supstituenata u odnosu na aldehidnu
grupu se označava brojevima.
Karbonilni C–atom je uvek C–1!!!
Jedinjenja kod kojih je –CHO grupa vezana
direktno za prsten, nazivaju se
KARBALDEHIDI.
Nomenklatura-Aldehidi
O
C
H H
metanal
(formaldehid)
O
O
C
C
CH 3 H CH 3
CH 2 H
etanal
propanal
(acetaldehid)
(propionaldehid)
δ β
γ
5 3
4
O
γ β
α
Cl
1 H
2 4 3
CH 3
CH 2
CH 2
CHO
4-hlorbutanal
2-metilpentanal
(α-metilvaleraldehid)
(γ-hlorbutiraldehid)
α
2 1
O
CH 2
CH
2-feniletanal
(fenilacetaldehid)
4

Nomenklatura-Aldehidi
O
C
H
cikloheksankarbaldehid
6
OH
5 3
4
O
H
(E)-3-hidroksi-4-metil-4-heksenal
2
1
H
O
H
C
benzenkarbaldehid
(benzaldehid)
O
pentandial
H
CHO
OH
2-hidroksibenzenkarbaldehid
(o-hidroksibenzaldehid
salicilaldehid)
H
O
O
propenal
(akrolein)
Nomenklatura-Ketoni
1) Uobičajena (trivijalna) imena ketona: prvo
se navode 2 supstituentske grupe (alkil- ili aril-),
a zatim se na kraju doda reč "keton".
Imena fenil-ketona (karbonilna grupa je vezana
direktno za benzenovo jezgro) završavaju se
nastavkom "fenon".
5

Nomenklatura-Ketoni
2) IUPAC–ovom nomenklaturom ketoni se
tretiraju kao derivati alkana – ALKANONI.
Najduži niz se numeriše tako da karbonilna
grupa ima najmanji mogući broj, bez obzira
na prisustvo ostalih supstituenata ili grupa
manjeg prioriteta.
Ciklični ketoni su CIKLOALKANONI.
Karbonilni C–atom u prstenu je uvek C–1!!!
Nomenklatura-Ketoni
O
H 3
C O
CH 3
C
CH 3
CH 3
CHCCH 3
2-propanon
3-metil-2-butanon
(dimetil-keton) (izopropil-metil-keton)
(aceton)
O
6 4
5
2
3 1
Cl
(Z)-5-hlor-4-heksen-2-on
C H 3
5
O
1
OH
4 3
2-hidroksi-5-metilciklopentanon
2
O
CH 2
CCH 3
1-fenil-2-propanon
(benzil-metil-keton)
OH
7
8
O
3
2
4
5
6
7-hidroksi-4-oktin-3-on
1
6

Nomenklatura-Ketoni
O
C
CH 3
1-feniletanon
(acetofenon)
O
1-fenil-1-propanon
(propiofenon)
O
C
CH 2
CH 2
CH 3
1-fenil-1-butanon
(n-butirofenon)
O
C
difenilmetanon
(benzofenon)
5' 6'
4' 1'
O
NO 2
2
3
1
4
3' 2'
6 5
(4-metilfenil)(3-nitrofenil)metanon
(3-nitro-4'-metilbenzofenon)
Nomenklatura
Ako osnovno jedinjenje sadrži funkcionalnu
grupu koja ima veći prioritet:
kao supstituent –CHO grupa se zove "formil"
kao supstituent C=O grupa se zove " okso "
Aldehidna grupa (–CHO) ima manji prioritet
od karboksilne grupe (–COOH)!!!
Sistematsko ime fragmenta RCO- je
"alkanoil".
Za CH 3 CO- IUPAC zadržava uobičajeno ime
"acetil".
7

Nomenklatura – prioriteti f.g.
Klasa jedinjenja
Sufiks
Prefiks
Primer
Karboksilne kiseline
-ska kiselina
karboksi-
propanska kiselina
Aldehidi
-al
formil-
propanal
Ketoni
-on
okso-
propanon
Alkoholi
Fenoli
-ol
hidroksi-
propanol
Tioli
-tiol
merkapto-
propantiol
Amini
-amin
amino-
1-propanamin
Etri
-etar
alkoksi-
oksa-
dimetil-etar
Sulfidi
-sulfid
alkiltio-
tia-
dimetil-sulfid
Alkeni
-en
alkenil-
propen
Alkini
-in
alkinil-
propin
Halogenidi
-halogenid
halo-
2-brompropan
Nitro
-----
nitro-
2-nitropropan
Alkani
-an
alkil-
propan
Nomenklatura
CHO
4
1
COOH
4-formilcikloheksankarboksilna
kiselina
3
2
CHO
3
2
1
SO 3
H
3-formilbenzensulfonska
kiselina
CHO
4
1
COOH
4-formilbenzenkarboksilna
kiselina
3
2
3
2
4
O
COOH
4-okso-2-cikloheksenkarboksilna
kiselina
1
CHO
4
1
3
2
COOH
O
CH 2
CCH 3
4-formil-3-(2-oksopropil)-
benzenkarboksilna kiselina
8

Nomenklatura
O
O
3
O
1
2
O
CCH 3
COOH
2-acetil-3-oksociklopentankarboksilna
kiselina
4
3
2
1
3-oksobutanal
H
1
3
2
COOH
O
CCH 2
CH 3
CHO
2-formil-3-propanoilcikloheksankarboksilna
kiselina
Fizička svojstva
Zbog karbonilne grupe aldehidi i ketoni su polarna
jedinjenja
imaju više tk od nepolarnih jedinjenja iste M.M.
Ne grade intermolekulske vodonične veze
imaju niže tk od alkohola i karboksilnih kiselina
Jedinjenje
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2
OH
CH 3
CH 2
CH 2
CHO
O
CH 3 CCH 2 CH 3
CH 3
CH 2
CH 2
CH 2
CH 3
tk, °C
118
Niži aldehidi i ketoni su rastvorni u vodi
zbog stvaranja vodoničnih veza sa molekulima
vode
granica rastvorljivosti je kod jedinjenja sa 5 C
atoma
76
80
36
9

Fizička svojstva
formaldehid
t.t., o C
-92
tk, o C
-21
rastvorljivost,
g/100 g H 2
O
v.r.
acetaldehid
-121
20
bes.
propionaldehid
-81
49
16
n-butiraldehid
-99
76
7
n-kaproaldehid
131
s.r.
fenilacetaldehid
194
s.r.
benzaldehid
-26
178
0,3
salicilaldehid
2
197
1,7
Fizička svojstva
aceton
t.t., o C
-94
tk, o C
56
rastvorljivost,
g/100 g H 2 O
bes.
etil-metil-keton
-86
80
26
2-pentanon
-78
102
6,3
3-pentanon
-41
101
5
2-heksanon
-35
150
2,0
3-heksanon
124
s.r.
acetofenon
21
202
benzofenon
48
306
10

Dobijanje aldehida i ketona
Oksidacija alkohola
Hidroliza geminalnih dihalogenih derivata
Ozonoliza alkena
Hidratacija alkina
Redukcija hlorida kiselina
Friedel-Crafts-ovo acilovanje
Formilovanje po Gattermann–Koch–u
Oksidacija alkohola
RCH 2
OH
PCC
R
C
CH 2
Cl 2
CrO 3
+ + HCl
N
1 o ili H
K
aldehid
2
Cr 2
O 7
/H 2
SO 4
ili
R
CrO 3
/H 2
SO 4
R
O
_
+
R C OH
O Cr Cl
H
C O
N
O
H
R
piridinijum-hlorhromat
2 o keton
R može biti alkil- ili aril-grupa
Cr(VI)-reagens je selektivan
ne oksiduje C C i C C veze
R
R
KMnO 4
/H 2
SO 4
R C OH
C O
H
R
2 o keton
O
PCC katalizator =
11

Oksidacija alkohola
CH 3
CH 2
CH 2
CH 2
OH
1-butanol
piridinijum-hlorhromat
CH 2 Cl 2
CH 3
CH 2
CH 2
CHO
butanal
1 o H
OH
K 2
Cr 2
O 7
, H 2
SO 4
O
mentol
menton
2o monoterpeni - sastojci ulja nane
Terpeni
Terpeni (i terpenoidi) predstavljaju najbrojniju
grupu sekundarnih metabolita biljaka.
Terpenoidi su kiseonični derivati terpena.
Poseduju značajnu fiziološku aktivnost,
nosioci su lekovitosti droga kao i nosioci
mirisa.
Komponente etarskih ulja
složene smeše prirodnih proizvoda jakog
mirisa dobijenih iz raznih delova biljaka
prijatnog su mirisa,
potpuno isparavaju i
ne ostavljaju mrlje na papiru
12

Oksidacija alkohola
CH 3
CH 2
1 o
etanol
tk = 78 o C
OH
K 2
Cr 2
O 7
/H 2
SO 4
ili
CrO 3
/H 2
SO 4
H 3
C
C
H
O
etanal
(acetaldehid)
tk = 20 o C
Nastali ALDEHID se mora kontinualno izvoditi iz
reakcione smeše.
(voda prouzrokuje dalju oksidaciju, do
karboksilne kiseline)
Hidroliza geminalnih dihalogenih
derivata
R
Cl
C
Cl
OH
O
R' (H)
H 2
O
R C R' (H)
- H 2
O
R C R' (H)
R, R' može biti
alkil- ili aril-grupa
OH
geminalni diol
keton
ili
aldehid
CH 3
CH 2
Cl CHCl 2 CHO
Cl 2
Cl 2
H 2
O
hν
hν
toluen benzil-hlorid benzal-hlorid
benzaldehid
Cl
Br CH 2
, ∆
CaCO 3 , H 2 O
3
Br CHCl 2
Br CHO
p-bromtoluen
p-brombenzaldehid
13

Ozonoliza alkena
C
C
alken
O
+ O 3
C C
H 2 O, Zn
O O
ozon
ozonid
C O + O C
aldehidi i ketoni
CH 3
CH 2
CH
1-buten
CH 2
1) O 3
2) H 2
O, Zn
CH 3
CH 2
C O
H
propanal
+
O
H
C
H
metanal
(formaldehid)
CH 3
(CH 2
) 4
1-metilcikloheksen
1) O 3
2) H 2
O, Zn
O
CH 3
C
6-oksoheptanal
CHO
Videti alkene!
Hidratacija alkina
C C + H 2
O HgSO 4 /H 2 SO 4
C C
alkin
Markovnikov-ljeva
adicija
H
OH
vinil-alkohol
ENOL-oblik
(nestabilan)
H
C C
H O
KETO-oblik
(stabilan)
O
CH 3
C
propin
CH
+ H 2
O HgSO 4 /H 2 SO 4
CH 3 CCH 3
2-propanon
(aceton,
dimetil-keton)
Videti alkine!
O
O
CH 3
C CCH 2
CH 3
+ H 2 O HgSO 4 /H 2 SO 4
CH 3
CH 2
CCH 2
CH 3
+ CH 3
CCH 2
CH 2
CH 3
2-pentin
3-pentanon
2-pentanon
14

Redukcija hlorida kiselina
H
H
R COCl ili Ar COCl
LiAlH(OBu-t) 3
R C O ili Ar C O
litijum-tri-(terc-butoksi)-
aluminijum-hidrid
hlorid kiseline
aldehid
LiAlH(OBu-t)
O 2
N COCl
3
O 2
N
CHO
p-nitrobenzoil-hlorid
p-nitrobenzaldehid
Friedel-Crafts-ovo acilovanje
Reakcija elektrofilne aromatične supstitucije
(EAS) – supstitucija H–atoma iz aromatičnog prstena
alkanoil- (acil-) grupom (alkanoilovanje)
H O C
AlCl 3
R
+ RCCl (EAS)
O
+ HCl
benzen
alkanoil-
-hlorid
1-fenilalkanon
benzen
H O
AlCl 3
O
C
CH 3
+ CH 3
CCl
etanoil-
-hlorid
1-feniletanon
(acetil-hlorid)
(acetofenon)
+ HCl
15

Friedel-Crafts-ovo acilovanje
benzen
H
+
R
R
O
C
C
O
O
anhidrid
karboksilne
kiseline
AlCl 3
(EAS)
O
C
R
1-fenilalkanon
+ RCOOH
COCl
+
AlCl 3
C
+ HCl
O
benzofenon
(CH 3
CO) 2
O
+
AlCl 3
H 3
C C
O
+ CH 3
COOH
acetofenon
Friedel-Crafts-ovo acilovanje
Faza 1: nastajanje acilijum-jona iz alkanoilhalogenida
-
R
: O:
C
+ AlCl
: 3
O
: O:
..
..
.. + -
Cl ..
: + AlCl 3
R C Cl .. : R C Cl .. AlCl 3
Lewis-ova kompleks
izomerni kompleks
kiselina
Faza 2: elektrofilni napad
H
+ .. sporo
+ RC O..
elektrofil
nukleofil
H
CR
CR
+
O
+
O
intermedijarni
cikloheksadienil katjon
(σ kompleks)
H
(disocijacija)
+ ..
+ .. -
RC O..
RC O:
+ : Cl .. AlCl 3
acilijum-jon
+
H
CR
O
+
H
CR
O
16

Friedel-Crafts-ovo acilovanje
Faza 3: deprotonovanje
H
C R .. -
+ : Cl AlCl
+ .. 3
O
Nastali fenil-keton kompleksira sa AlCl 3 .
Obradom reakcione smeše vodom oslobaña se
keton:
C
brzo
O
C
1-fenilalkanon
(fenil-keton)
O
O AlCl -
+
:
3
: :
R
CR
+
+ AlCl H , H 2 O
3
R
+ HCl + AlCl 3
Da bi se reakcija odigrala do kraja
neophodno je uzeti najmanje
1 ekvivalent katalizatora!
: O:
C
R
1-fenilalkanon
(fenil-keton)
+ Al(OH) 3
+ HCl
Friedel-Crafts-ovo acilovanje
Reakcija nije praćena poliacilovanjem
(polialkanoilovanjem):
alkanoil- (acil-) grupa je elektron–privlačna
(–I, –R) pa dezaktivira aromatičan prsten i
štiti ga od dalje supstitucije,
nastali fenil-keton kompleksira sa
katalizatorom.
Reakcija nije moguća na aromatičnom
prstenu koji je više dezaktiviran nego u
slučaju aril-halogenida.
17

Friedel-Crafts-ovo acilovanje
O 2
N
O
(3-nitrofenil)fenilmetanon
AlCl 3
O 2
N
COCl
3-nitrobenzoil-hlorid
Friedel-Crafts-ovo acilovanje
O 2
N
O 2
N
COCl
KMnO 4
CH 3
PCl 5
COOH
COOH
18

Friedel-Crafts-ovo acilovanje
O 2
N
AlCl
+ COCl
3
nema reakcije
Nitrobenzen se koristi kao rastvarač u reakcijama F-C acilovanja!
Friedel–Crafts–ovo alkilovanje
benzen
H
+
CH 3
CH 2
CH 2
propil-hlorid
Cl
AlCl 3
(EAS)
CH(CH 3
) 2
(G.P.)
izopropilbenzen
+
CH 2
CH 2
CH 3
propilbenzen
Ograničenja Friedel–Crafts–ovog alkilovanja:
premeštanje karbokatjona,
mogućnost polialkilovanja (alkil-grupa je elektron–donorska pa aktivira
aromatičan prsten za dalju supstituciju).
Zbog pomenutih ograničenja reakcija Friedel–Crafts–ovog alkilovanja
nije pogodna za uvoñenje ravnog ugljovodoničnog niza u aromatični
prsten.
U tu svrhu se koristi Friedel–Crafts–ovo alkanoilovanje (acilovanje)
nakon čega sledi redukcija.
19

Friedel-Crafts-ovo acilovanje
benzen
H
O
+ CH 3
CH 2
CH 2
CCl
AlCl 3
butanoil-hlorid
(hlorid butanske kiseline)
HCl
+
O
C
CH 2
CH 2
CH 3
1-fenil-1-butanon
Zn(Hg)
H
+
, ∆
(kisela sredina)
(Clemmensen-ova
redukcija)
H 2 N NH 2
-
OH , ∆
(bazna sredina)
(Wolff-Kishner-ova
redukcija)
CH 2
CH 2
CH 2
CH 3
butilbenzen
Friedel-Crafts-ovo acilovanje
O
C
CH 2
CH 3
NO 2
1-(3-nitrofenil)-1-propanon
Zn(Hg)
+
H , ∆
CH 2
CH 2
CH 3
NH 2
3-propilbenzenamin
H 2
N NH 2
-
CH 2
CH 2
CH 3
OH , ∆
Uslove redukcije biramo u zavisnosti od
prirode supstituenata u prstenu fenil-ketona
NO 2
1-nitro-3-propilbenzen
20

Formilovanje po Gattermann–Koch–u
Reakcija elektrofilne aromatične supstitucije (EAS) – uvodi se
formil grupa (–CHO) u prsten!
G
G ne sme biti
dezaktivirajuca
grupa!!!
C
+ CO + HCl
..
O..
+ HCl
AlCl 3
(EAS)
G
aldehid
AlCl + ..
3
-
H C O..
+ AlCl4
formilijum-jon
elektrofil
CHO
ponaša se kao
hlorid mravlje
kiseline
O
HCCl
uslovi sinteze
CO, HCl
lab:
AlCl 3 ; CuCl
ind:
CO, HCl
AlCl 3 ; p, t
Formilovanje po Gattermann–Koch–u
toluen
CH 3
CH 3
CO, HCl
AlCl 3 ; CuCl
OHC
4-metilbenzaldehid
H
CO, HCl
AlCl 3 ; CuCl
CHO
benzen
benzaldehid
NO 2
CO, HCl
AlCl 3 ; CuCl
NEMA REAKCIJE!!!
21

Reakcije aldehida i ketona
Jako polarna karbonilna grupa odreñuje hemijske
reakcije aldehida i ketona!
Postoje 3 oblasti u kojima najvećim delom dolazi do
reakcija:
karbonilni kiseonik,
karbonilni ugljenik,
susedni ugljenik karbonilnom ugljeniku tzv. α C–
atom.
H
1
: O:
3
α C 2
C
R
napad
ELEKTROFILA
napad
NUKLEOFILA
kiseo
α H-atom (posledica -I efekta C=O grupe)
H
kiseo
α H-atom
. .
O
δ -
+
δδ C
δ+
C
R
-I efekat
karbonilne grupe
Reakcije aldehida i ketona
Reakcije nukleofilne adicije
Redukcija
Oksidacija
Kiselost
22

NUKLEOFILNA ADICIJA
Pokretljivi π–elektroni karbonilne grupe su
jako pomereni prema O:
karbonilni O je obogaćen elektronima (za
nukleofilni i slabo bazni O se vezuju
ELEKTROFILI),
karbonilni C ima manjak elektrona (za
elektrofilni C se vezuju NUKLEOFILI).
Kako je karbonilna grupa planarna (u ravni
je) moguć je nesmetan napad odozgo ili
odozdo na tu ravan.
NUKLEOFILNA ADICIJA
Adicija polarnih reagenasa:
δ
O
C δ+
Uopšteno se mogu formulisati 2 mehanizma
nukleofilne adicije:
u baznim uslovima,
u kiselim uslovima.
_
+
elektrofilni
deo
δ+
_
δ
OX
X Y C
nukleofilni
deo
Y
23

Bazni uslovi (nukleofilna adicija i
protonovanje)
δ +
.. δ
_
_ 1
_
..
C O..
+ : Nu
C O:
..
Nu
elektrofil
nukleofil
jak
alkoksidni jon
(bazan)
(jaka baza)
2
H OH ..
C OH
- H 2
O Nu
.. + OH _
(adicioni) proizvod
1
2
adicija nukleofila
protonovanje
Ovim mehanizmom se vrši
adicija jakih nukleofila:
-
CN
(cijanidni jon)
-
OH
(hidroksilni jon)
-
RC C:
(acetilidni jon
tj. alkinil-anjon)
Organometalni reagensi
R MgX (Grignard-ovi reagensi)
NaBH 4
, LiAlH 4
(hidridni reagensi)
Bazni uslovi (nukleofilna adicija i
protonovanje)
Napad jakog nukleofila (:Nu – ) na karbonilni ugljenik
je olakšan sposobnošću kiseonika da prihvati "–"
šaržu tj. još jedan el. par (pravi razlog reaktivnosti
aldehida i ketona za reakciju nukleofilne adicije).
1 Nukleofilni napad: Sa približavanjem nukleofila
(:Nu – ) elektrofilnom C, on se rehibridizuje (iz sp 2 u
sp 3 ) i el. par π–veze se premešta na O gradeći
alkoksidni jon.
2 Krajnji adicioni proizvod se dobija protonovanjem
nastalog alkoksidnog jona (obično) protičnim
rastvaračem (H 2 O, ROH).
24

Kiseli uslovi (elektrofilno protonovanje i
nukleofilna adicija)
δ +
C
.. δ
O..
_
+
+ H
1
+ ..
+
C OH .. C OH ..
protonovana karbonilna grupa
podleže lakše nukleofilnom napadu
veoma reaktivan elektrofil
2
: Nu
- NuH
H
slab
nukleofil
+ Nu C
H
+
+ H - H
+
OH
..
..
3
1
2
3
elektrofilno protonovanje
adicija nukleofila
deprotonovanje
Nu C OH
..
..
(adicioni) proizvod
•Adicija slabih nukleofila (:Nu–H): voda (HO–H), alkohol (RO–H).
▪Kiseli uslovi nisu pogodni za jako bazne nukleofile (dolazi do protonovanja).
Kiseli uslovi (elektrofilno protonovanje i
nukleofilna adicija)
1 Elektrofilni napad H + : Protonovanje karbonilnog O
smanjuje Ea za nukleofilni napad – protonovana
karbonilna grupa se ponaša kao veoma reaktivan
elektrofil (O može da primi π–elektrone, a da pri tome
ne poveća svoju "–" šaržu).
2 Nukleofilni napad: Slab nukleofil (:NuH) napada
elektrofilni C protonovane karbonilne grupe i pomera
se prvobitno nepovoljna ravnoteža.
3 Krajnji adicioni proizvod se dobija nakon
deprotonovanja.
25

Reaktivnost aldehida i ketona u reakcijama
NUKLEOFILNE ADICIJE
Reaktivnost opada u nizu:
H
H
C
O
R
R
> C O > C O >
H
R
Aromatični
aldehidi i
ketoni
Ovakav redosled reaktivnosti je posledica
delovanja 2 vrste efekata:
elektronskih, i
sternih.
Elektronski efekti
Što je karbonilni C–atom elektrofilniji, tj. što je veća
delimično "+" šarža (δ + ) na njemu, lakše će ga
napasti nukleofil!!!
H
C O
H
formaldehid
>
H 3
C
H 3
C
C O > C O
H
H
acetaldehid
3
C aceton
-CH 3
grupa
donor elektrona
(+I efekat)
Supstituenti koji su donori elektrona smanjuju δ + na
karbonilnom C–atomu:
viša je Ea
prelazno stanje je destabilizovano
reakcija adicije se odvija teže i sporije.
26

Elektronski efekti
Supstituenti koji su akceptori elektrona povećavaju
δ + na karbonilnom C–atomu:
niža je Ea
prelazno stanje je stabilizovano
reakcija adicije se odvija lakše i brže.
(trihlormetil-grupa)
-CCl 3
grupa
akceptor elektrona
(-I efekat)
Cl 3
C
C O
H
hloral
>
H 3 C
C O
H
acetaldehid
Elektronski efekti
Aromatični aldehidi i ketoni su manje reaktivni od svojih
alifatičnih analoga jer su stabilizovani rezonancijom!!!
..
..
..
..
H O..
H O..
H O H O H
C
C
C
C
C
..
O.. :-
.. :- +
+
.. :- +
rezonanciona stabilizacija benzaldehida
H 3
C
C
O
>
C
H
H
acetaldehid
benzaldehid
Benzaldehid:
smanjenje δ + na karbonilnom C–atomu (preovlañuje "+R" nad "–I" efektom) fenil-grupe.
O
-C 6 H 5 grupa
donor elektrona
27

Sterni efekti
..
_
C O..
: Nu
Prilaz nukleofila
je moguc sa bilo koje
strane molekula!!
trigonalna sp 2 -hibridizacija C i O
Nastajanje nove veze menja konfiguraciju na C–atomu s trigonalne
u tetraedarsku (atomi se oko C jače zbijaju).
NUKLEOFILNA ADICIJA
R' približno
120 o
..
C O..
+ : Nu
R
trigonalna
sp 2 hibridizacija
_
R'
R
Nu
δ
_
C
δ
O
prelazno stanje
_
R'
R
Nu
približno
109 o
_
..
C O..
:
tetraedarska
sp 3 hibridizacija
Sterni efekti
Pri adiciji nukleofila na keton (u poreñenju sa
aldehidom):
u prelaznom stanju je povećano sterno
nagomilavanje oko karbonilnog C–atoma,
veća je Ea,
prelazno stanje je destabilizovano,
reakcija adicije se odvija teže i sporije.
28

Reakcije nukleofilne adicije
Adicija vode
Adicija alkohola. Stvaranje acetala
Adicija bisulfita
Adicija organometalnih reagenasa
Adicija Grignard-ovog reagensa
Adicija cijanovodonika. Stvaranje cijanohidrina
Adicija amonijaka i derivata amonijaka
Adicija vode
Nastaju GEMINALNI DIOLI (KARBONIL-HIDRATI).
+
H ili OH -
C O + H 2
O
C
aldehid ili keton
+
-
katalizator: kiselina (H ) ili baza (OH )
OH
OH
geminalni diol
(karbonil-hidrat)
H 3
C
C
H
O
etanal
(acetaldehid)
+ H 2
O
H + ili OH -
CH 3
H C OH
OH
1,1-etandiol
29

Adicija vode
Mehanizam bazno-katalizovane hidratacije:
2
..
_
_
.. 1
.. H OH
C O..
+ : OH ..
.. C O..
:
HO..
- H 2
O
nukleofil
elektrofil
hidroksi-alkoksid
(jaka baza)
..
HO..
C
geminalni diol
(karbonil-hidrat)
..
OH .. + OH _
regenerisani
katalizator
1
2
_
napad OH jona (nukleofila)
protonovanje
HO
H
slab
nukleofil
..
_
+ : OH
..
baza
(katalizator)
_
: OH .. + H 2
O
jak
nukleofil
Adicija vode
Hidratacija je reverzibilna!
Položaj ravnoteže zavisi od stabilnosti polaznog karb. jedinjenja:
Ravnoteža je pomerena:
u levo kod ketona
u desno kod formaldehida i aldehida sa elektron–privlačnim
supstituentima.
Obični aldehidi se nalaze u sredini.
HIDRATI se retko mogu izolovati kao čista jedinjenja (suviše
lako gube vodu).
Izuzetak: stabilan hidrat hlorala.
CCl 3
H
C
OH
OH
(može se izolovati)
30

Adicija vode
Mehanizam kiselo-katalizovane hidratacije:
slab
2 nukleofil
1
3
..
+
.. + H + ..
+ HOH ..
C O C OH C OH
HO C OH
.. - H +
..
..
..
..
..
..
.. C OH
- H 2
O +
HO
..
- H + + H + ..
H
protonovana karbonilna grupa
geminalni diol
(karbonil-hidrat)
elektrofil
1
2
3
elektrofilno protonovanje
napad H 2
O (nukleofila)
+
deprotonovanje (regenerisanje H )
Adicija alkohola
Adicijom alkohola na aldehide i ketone
nastaju HEMIACETALI (poluacetali)
mehanizmom koji je veoma sličan hidrataciji.
R
C O + R'OH
(R) H
1 ekv.
aldehid ili keton
+
H ili OH -
R
(R) H C OH
OR'
hemiacetal
reakcija je katalizovana
+
-
kiselinom (H ) ili bazom (OH )
31

Adicija alkohola
H 3
C
C
H
O
+ CH 3 CH 2 OH
H + ili OH -
H
CH 3
C OH
etanal
(acetaldehid)
OCH 2
CH 3
1-etoksietanol
C O + CH 3
CH 2
OH
H
benzenkarbaldehid
(benzaldehid)
H + ili OH -
H C OH
OCH 2
CH 3
etoksifenilmetanol
Adicija alkohola
Reakcija je reverzibilna!
Položaj ravnoteže zavisi od stabilnosti polaznog karb.
jedinjenja:
ravnoteža je uglavnom pomerena u levo.
HEMIACETALI se retko mogu izolovati kao čista
jedinjenja.
Stabilni hemiacetali:
peto- ili šestočlani prstenovi – intramolekulska
ciklizacija hidroksi-aldehida ili ketona
CHO
OH
H +
HO
H
C
O
5-hidroksipentanal
ciklican
hemiacetal
32

Adicija alkohola
U prisustvu viška alkohola, kiselo–katalizovana
reakcija aldehida i ketona odvija se i dalje od faze
hemiacetala – nastaju ACETALI.
R
R
H +
C O + 2 R'OH
(R) H C OR'
(R) H
OR'
aldehid ili keton
reakcija je katalizovana
+
kiselinom (H )
acetal
H 3
C
C
H
O
+ 2 CH 3
CH 2
OH
H +
H
CH 3
C OCH 2
CH 3
etanal
(acetaldehid)
OCH 2
CH 3
1,1-dietoksietan
Mehanizam nastajanja ACETALA (na
primeru aldehida)
Faza 1: nastajanje HEMIACETALA
1 ..
..
2
: O: +
OH
: OH
+ H +
R'OH
..
..
RCH
C
C
- H + R H R + H - R'OH
R
H
.. ..
: OH 3 OH
- H + :
C H R C H
+ H +
OR' ..
: OR' ..
+
hemiacetal
1 elektrofilno protonovanje
2 napad R'OH (nukleofila)
+
3 deprotonovanje (regenerisanje H )
33

Mehanizam nastajanja ACETALA (na
primeru aldehida)
Faza 2: nastajanje ACETALA
H
1
2
3
: OH
.. +
OH
R
R C H R C H
C
H R
C
H R'OH
..
+ H + :
- H 2
O +
..
- H +
+ H 2
O
- R'OH
: OR'
OR'
OR'
OR'
..
: :
+
..
..
..
hemiacetal
karbokatjon
stabilizovan rezonancijom
slob. el. para na O
4
H
H
protonovanje na hidroksilnoj grupi
R'
1
+ - H +
..
(prevoðenje loše odlazece grupe ( - OH) u dobru (H 2 O))
R C O :
R C OR' 2 gubitak H 2 O
..
H + H + : 3 adicija drugog molekula R'OH (nukleofila) na elektrofilni C
OR' .. : OR' ..
+
4 deprotonovanje (regenerisanje H )
acetal
Mehanizam nastajanja ACETALA (na
primeru aldehida)
U prisustvu kiseline obe faze ovog procesa
su reverzibilne.
Ravnoteža se može pomeriti:
U desno ka acetalu upotrebom viška alkohola
ili odvoñenjem vode
U levo ka karb. jedinjenju u prisustvu viška
vode (hidroliza acetala).
Acetali se mogu izolovati kao čista
jedinjenja, neutralizacijom kiselog
katalizatora.
34

Acetali kao zaštitne grupe
O
CH 3
CCH 3
+ H +
+ HOCH 2
CH 2
OH
1,2,-etandiol
(etilen-glikol)
H 2
C CH 2
O O
C
H 3
C CH 3
propanon-1,2-etandiol-acetal
stabilan ciklicni acetal
Ciklični acetali su otporni prema mnogim nukleofilima
(bazama, organometalnim i hidridnim reagensima).
Hidrolizuju lako tretiranjem razblaženom mineralnom
kiselinom.
Adicija bisulfita
Adicija na aldehide i metil-ketone (ostali ketoni ne
reaguju – sterne smetnje)
nastaje bisulfitno adiciono jedinjenje:
+
-
Često korišćen intermedijer u sintezi je acetal etilenglikola:
C O + Na HSO 3
C OH + C O
- +
2-
SO 3
Na SO 3
karbonilno natrijumbisulfit
jedinjenje
bisulfitno
adiciono jedinjenje
(kristalni talog)
H +
OH - SO 2
karbonilno
jedinjenje
H
C
O
+ Na HSO
H
+ -
3 C OH
- +
SO 3
Na
Aldehidi i ketoni se često uklanjaju iz reakcione smeše tretiranjem iste sa konc.
vodenim rastvorom natrijum-bisulfita (adicioni proizvod je donekle rastvoran u vodi).
35

Adicija bisulfita
R
C
H
karbonilno
jedinjenje
R
R
: O:
..
..
H C O Na H C OH
O + :
..
: - + ..
..
.. S OH .. ..
.. ..
:
- O S O
O S O
O : Na+
.. ..
.. ..
..
-
: OH ..
: O Na
+
jak nukleofil
.. :
natrijumbisulfit
Ostvaruje se veza C-S
S nukleofilniji od O
(bolje može da prihvati "+" šaržu)
bisulfitno
adiciono jedinjenje
(kristalni talog)
Adicija Grignard–ovog reagensa
Organomagnezijumovi i litijumovi-reagensi – izvor nukleofilnog
ugljenika!
Adicijom nastaju ALKOHOLI – nukleofilna alkil-grupa iz
organometalnog reagensa formira vezu sa polaznom karbonilnom
grupom
Ako su u strukturi aldehida i ketona prisutne druge C=O grupe ili –
OH grupe, moraju se zaštititi!
+
.. δ δ + aps. etar .. - + H , H
C O.. + R MgX
C O .. :
2
O
MgX
C
karbonilno
jedinjenje
jak nukleofil
izvor
nukleofilnog C
R
magnezijum-alkoksid
..
OH ..
R
alkohol
1 o , 2 o ili 3 o
-
RX + Mg
R = 1 o , 2 o , 3 o alkil-grupa
aril-grupa
benzil grupa itd.
aps. etar
-
δ δ +
R MgX
Grignard-ov
reagens
36

Adicija Grignard–ovog reagensa
R'
MgX
aps. etar
H
C O
H
R
C O
H
R
C O
R
+
H , H 2
O
+
H , H 2
O
+
H , H 2
O
H
..
H C OH ..
1 o R'
R
..
H C OH ..
2 o
R
3 o
R'
R
..
C OH ..
R'
alkohol
Adicija Grignard–ovog reagensa
CH 3
CH 2
CH 2
Br Mg, aps. etar CH 3
CH 2
CH 2
MgBr CH 3 CCH 2 CH 3
aps. etar
propilmagnezijum-
-bromid
..
: OH
O
CH 3
CCH 2
CH 3
CH 2
CH 2
CH 3
2-etil-2-pentanol
+
H , H 2
O
.. -
:
+
O : MgBr
CH 3
CCH 2
CH 3
CH 2
CH 2
CH 3
37

Adicija Grignard–ovog reagensa
ZADATAK
Polazeći od navedenih jedinjenja i ostalih
reaktiva prikažite sinteze sledećih jedinjenja
(izmeñu ostalih reakcija koristite adiciju
Grignard–ovih reagenasa na karbonilna
jedinjenja):
a) 2-fenil-2-butanola iz benzena i etanola
b) 2,5-dimetil-3-heksanola iz izobutilena
2-fenil-2-butanol iz benzena i etanola
OH
C
CH 3
CH 2
CH 3
2-fenil-2-butanol
CH 3
CH 2
OH, C 6
H 6
O
C
CH 3
+ CH 3 CH 2 -MgBr
OH
C CH 3
H
MgBr
+ CH 3
CHO
38

2-fenil-2-butanol iz benzena i etanola
CH 3 CH 2 OH
PCC
CH 2
Cl 2
CH 3 CHO
CH 3
CH 2
OH
Br 2
FeBr 3
PBr 3
CH 3
CH 2
Br
CH 3
Br MgBr HO C H
1) CH 3
CHO
+
Mg
2) H , H 2
O
aps. etar
PCC
CH 2
Cl 2
ili
K 2
Cr 2
O 7
H 2
SO 4
O
C
CH 3
O
CH 3 CH 2 Br
Mg
aps. etar
CH 3
CH 2
MgBr
1)
+
2) H , H 2
O
C
CH 3
OH
C
CH 3
CH 2
CH 3
2,5-dimetil-3-heksanol iz izobutilena
OH CH 3
CH 3 CHCH CH 2 CHCH 3
H 3
C
CH 3
2,5-dimetil-3-heksanol
O
CH 3
C
(CH 3
) 2
CH H
+ CH 3
CHCH 2
MgBr
CH 3
CH 3
CHCH 2
OH
CH 3
C CH 2
39

2,5-dimetil-3-heksanol iz izobutilena
C
CH 3
C CH 2
HBr
R 2
O 2
CH 3
CHCH 2
Br
-
OH , H 2
O
CH 3
CHCH 2
OH
PCC
CH 2
Cl 2
CH 3
CH 3
CH 3
CHCH 2
Br
Mg
aps. etar
H 3 CH 3 CH 3 CH 3
CH 3
CH 3
CHCH 2
MgBr
CH 3
CHCHO
1) CH 3
CHCHO
+
2) H , H 2
O
OH
CH 3
CH 3
CHCHCH 2
CHCH 3
CH 3
2,5-dimetil-3-heksanol
ZADATAK
Predložite odgovarajući postupak za transformaciju jedinjenja
A u B:
O
2 4 6
1 3 5
6-brom-2-heksanon
(A)
Br
1
O
2 4 6
3 5 7
7-hidroksi-2-heptanon
(B)
OH
HOCH 2 CH 2 OH, H +
O
O
Br
+
H , H 2 O
Mg, aps. etar
O
O
MgBr
C H 2
O
O
O
_
+
O MgBr
40

Adicija cijanovodonika (cijanhidrinska
reakcija)
Cijanovodonik (HCN) se reverzibilno adira na karbonilnu grupu
aldehida i ketona gradeći HIDROKSI-ALKANONITRILE tzv.
CIJANOHIDRINE:
..
H CN
C O + - ..
C N
C O
-
.. -
.. :
.. :
C OH .. + : CN
karbonilno
C N
C N
jak nukleofil
jedinjenje
cijanidni jon
alkoksid
hidroksi-alkanonitril
(cijanohidrin)
O
CH
KCN
3
C
H C
H 3
C CH 3
C OH
H 2 O/H 2 SO 4
3
CN
2-propanon
(aceton)
2-hidroksi-2-metilpropanonitril
(aceton-cijanohidrin)
O
CH 2
CH
2-feniletanal
(fenilacetaldehid)
KCN
H 2
O/H 2
SO 4
CH 2
H
C
CN
OH
3-fenil-2-hidroksipropanonitril
(fenilacetaldehid-cijanohidrin)
Adicija cijanovodonika (cijanhidrinska
reakcija)
Cijanohidrini su veoma korisni intermedijari u sintezi:
2-hidroksikarboksilnih kiselina (α-hidroksikiseline)
nezasićenih karboksilnih kiselina (α,β-nezasićene kiseline).
O
C
H 3
C H
etanal
(acetaldehid)
KCN
H 2 O/H 2 SO 4
C H 3
H
C
CN
OH
2-hidroksipropanonitril
(acetaldehid-cijanohidrin)
HCl, H 2 O
∆
H 3
C
H
C OH
COOH
2-hidroksipropanska
kiselina
(mlecna kiselina;
α-hidroksipropionska
kiselina)
konc. H 2 SO 4
∆
C H 3
H
C OH
COOH
(dehidratacija)
-H 2 O
CH 2
CH COOH
2-propenska kiselina
(akrilna kiselina)
41

Adicija cijanovodonika (cijanhidrinska
reakcija)
O
CH CH
3
3
KCN
konc. H
C
H C
H 2
SO 4
C C CN
H C
3
3
CH 3
C COOH
3 H 2
O/H 2
SO 4
∆
OH
OH
2-propanon
(aceton)
2-hidroksi-2-metilpropanonitril
(dehidratacija) -H 2
O
(aceton-cijanohidrin)
CH 3
H 2
C C COOH
2-metil-2-propenska kiselina
(metakrilna kis.; α-metilakrilna kis.)
Adicija cijanovodonika (cijanhidrinska
reakcija)
O
C
H 3
C H
acetaldehid
ahiralan
H
H
KCN
+
H , H
* 2 O
*
H 3
C C OH
H 3
C C OH
H 2 O/H 2 SO 4
( + - )-acetaldehid-cijanohidrin ( + - )-mlecna k.
CN
COOH
H 3
C
C
H
ahiralan
O
_
:CN
Prilaz cijanidnog jona
(nukleofila)
je moguc sa bilo koje
strane molekula!!
H + H +
CN
C *
H 3
C OH H
(R)-acetaldehid-cijanohidrin
hiralan
H 3
C
H
*
C
OH
CN
(S)-acetaldehid-cijanohidrin
hiralan
42

Adicija cijanovodonika (cijanhidrinska
reakcija)
CN
C*
H 3
C OH H
(R)-acetaldehid-cijanohidrin
+
H , H 2
O
hiralan
H 3
C
H
*
C
CN
OH
(S)-acetaldehid-cijanohidrin
+
H , H 2
O
hiralan
COOH
H 3
C
H * OH
C*
C
H 3
C OH
H
COOH
(R)-mlecna k. (S)-mlecna k.
hiralan
hiralan
Adicija amonijaka i njegovih derivata
Adicija amonijaka i 1°amina
Adicija hidroksilamina (NH 2 OH), hidrazina
(H 2 NNH 2 ), fenilhidrazina (H 2 NNHC 6 H 5 ) i
semikarbazida (H 2 NNHCONH 2 )
Adicija 2°amina
43

Adicija amonijaka i 1° amina
Amonijak i 1°amini se adiraju na aldehide i ketone na analogan
način kao voda i alkoholi.
Meñutim, nastali proizvodi gube vodu pa nastaju IMINI.
Ukupna reakcija je kondenzacija.
..
NH
C
..
O..
+ : NH 3
C
karbonilno
jedinjenje
(aldehid ili keton)
nukleofil
amonijak
imin
+ H 2
O
(nestabilan)
(pri stajanju polimerizuju)
..
NR'
C
..
O..
+ : NH 2 R' C
karbonilno
jedinjenje
(aldehid ili keton)
nukleofil
1 o amin
N-supstituisani
imin
Schiff-ova baza
(stabilan imin)
+ H 2 O
Asimetrična kataliza
Sinteza jedinjenja metodom koji favorizuje nastajanje odreñenog
enantiomera ili diastereomera.
Asimetrična kataliza ili enantioselektivna kataliza/sinteza je veoma
važna u modernoj hemiji – posebno u farmaceutskoj hemiji.
Enantioselektivno formiranje ciklopropana - Noyori (1968) je koristio
kompleks Cu - hiralna Schiff-ova baza kao katalizator.
COOCH 2
CH 3
N 2 CH 2 COOCH 2 CH 3
60 o C, 6 h
+
Ph
N *
O
Cu O
N
katalizator * Ph 0,01 ekv.
cis:trans=1:2,3
72 %
COOCH 2
CH 3
44

Adicija amonijaka i 1° amina
Mehanizam nastajanja IMINA iz 1°amina
H H
+
1 N
..
.. -
C O..
+ : NH 2
R' R' C O..
:
nukleofil
karbonilno 1 o amin
jedinjenje
(aldehid ili keton)
deprotonovanje na N
protonovanje na O
R'
.. N
H
C
..
OH ..
2
- H 2
O
+ H 2
O
C
..
N
R'
1 napad NH 2
R' (nukleofila)
2
eliminacija H 2
O
(dehidratacija)
hemiaminal
N-supstituisani
imin
Schiff-ova baza
Adicija amonijaka i 1° amina
Dehidratacija hemiaminala:
R' .. H
N
C ..
OH ..
hemiaminal
+
+ H
- H +
R'
..
N
C
H
+
..
OH
H
- H 2
O
+ H 2
O
R'
..
N
C
+
H
iminijum-jon
+
+ H - H +
R'
+
N
C
H
N-supstituisani
imin
Schiff-ova baza
R'
. .
N
C
45

Adicija amonijaka i 1° amina
Imini mogu da se izoluju kao čista jedinjenja u visokom prinosu
(kontinualnim uklanjanjem H 2 O)
Imini nastali kondenzacijom 1°amina sa aldehidima i ketonima
su veoma korisni intermedijari u sintezi amina kompleksnije
strukture (reakcija reduktivne aminacije):
O
C
- H H C
2
O 3
H 3
C CH 3
+
NH 2 C N
+ H 2
O H 3
C
keton
1 o amin
imin
(redukcija)
H 2
/Ni ili Pt
ili
NaBH 4
CH 3
H 3
C C N
H H
2 o amin
cikloheksilizopropilamin
Adicija amonijaka i 1° amina
Reduktivna aminacija ketona daje amine koji sadrže sek-alkilgrupe
Takve amine je teško dobiti amonolizom zbog reakcije
eliminacije kod sek-alkil-halogenida
K 2
Cr 2
O 7
H 2
SO 4
O
NH 3
, H 2
, Ni
NH 2
OH
PBr 3
Br
NH3
46

Adicija hidroksilamina, hidrazina,
fenilhidrazina i semikarbazida
+ H 2
O
OH
H 2
N OH N
(hidroksilamin)
C
C
hidrazon
.. + H + O..
NHC 6
H 5
oksim
NH 2
H 2
N NH 2
(hidrazin)
N
C + H 2
O
karbonilno
jedinjenje
(aldehid ili keton)
H 2
N NHC 6
H 5
(fenilhidrazin)
N
C + H 2
O
H
G
N
C
OH
N
C
G
+ H 2 O
O
H 2
N N C H
NH 2
(semikarbazid)
fenilhidrazon
N
C
H
N
semikarbazon
C
O
NH 2
+ H 2
O
Kondenzacijom sa aldehidima i
ketonima daju kristalinične
proizvode, često oštrih tt –
koriste se za identifikaciju
(dokazivanje) strukture
karbonilnih jedinjenja.
Adicija hidroksilamina, hidrazina,
fenilhidrazina i semikarbazida
OH
N
H 2 N OH C
CH3
acetofenon-oksim
NH 2
N
H 2 N NH 2
C
CH3
C H 3
C
acetofenon
O
- H 2 O
acetofenon-hidrazon
NHC 6 H 5
N
H 2 N NHC 6 H 5
C
CH3
O
H 2 N N C
H
NH 2
acetofenon-fenilhidrazon
N
H
N
C
CH3
C
O
NH 2
acetofenon-semikarbazon
47

Adicija hidroksilamina, hidrazina,
fenilhidrazina i semikarbazida
Reakcije kondenzacije aldehida i ketona sa:
1°aminima (NH 2 R)
hidroksilaminom (NH 2 OH)
hidrazinom (H 2 NNH 2 )
fenilhidrazinom (H 2 NNHC 6 H 5 )
semikarbazidom (H 2 NNHCONH 2 )
odigravaju se često u slabo kiseloj sredini!
Adicija hidroksilamina, hidrazina,
fenilhidrazina i semikarbazida
C
+ H +
..
..
+ ..
+ H 2
N G +
O..
C OH .. C OH ..
C NH 2
- H + OH
protonovana karbonilna grupa
elektrofil
(olakšan napad nukleofila)
+ H + - H +
G
C
OH
NH
G
sredina ne sme biti previše kisela:
.. + H + +
H 2
N G H 3
N G
- H +
nukleofil
(slobodna baza)
nije nukleofil
(so)
- H 2
O
C N G
48

Adicija 2° amina
Kondenzacijom aldehida i ketona sa 2°aminima
dobijaju se ENAMINI.
RCH 2
C
..
O..
(aldehid ili keton)
+ : NHR' 2
nukleofil
2 o amin
RCH
C
enamin : NR' 2
(enska funkcija alkena i
amino-grupa amina)
+ H 2 O
O
..
CH 3
CH 2
CCH 2
CH 3
+ HN(CH 3
) 2
CH 3
CH 2
C CHCH 3 + H 2 O
3-pentanon dimetilamin
N(CH 3
) 2
enamin
CA: N,N-dimetil-2-penten-3-amin
triv.: 1-etilpropenildimetilamin
1 2 3 4 5
3 2 1
3 2 1
CH 3 CHCH CHCH 3 CH 3 CH CH
CH 3 C CH 2
N(CH 3 ) N(CH 2 3 ) 2 N(CH 3 ) 2
CA: N,N-dimetil-3-penten-2-amin
triv.: dimetil(1-metil-3-pentenil)amin
CA: N,N-dimetil-1-propen-1-amin
triv.: dimetilpropenilamin
CA: N,N-dimetil-1-propen-2-amin
triv.: N,N,1-trimetilvinilamin
Adicija 2° amina
Mehanizam
R
..
C O
α ..
CH 2
karbonilno
jedinjenje
(aldehid ili keton)
+
: NHR' 2
nukleofil
2 o amin
1
α .. -
R CH 2
C O..
:
+ N
R' H
R'
deprotonovanje na N
protonovanje na O
2
R
α
CH
H
..
C OH ..
: NR' 2
- H 2
O
+ H 2
O
α
R CH
enamin
C
: NR' 2
hemiaminalni
intermedijer
N-atom nema H-atom koji bi otpustio!
Dehidratacija se odvija alternativno:
deprotonovanjem sa α-C-atoma!
1 napad NHR' 2
(nukleofila)
2
eliminacija H 2
O
(dehidratacija)
49

Redukcija
Redukcija do alkohola
Redukcija do ugljovodonika
Redukcija ketona magnezijum-amalgamom
pinakolonsko premeštanje
Redukcija do alkohola
R
R, R' = alkilaril-grupa
R
O
C
O
C
H
R'
[H]
[H]
R
R
H
C
H
R'
C
H
OH
1 o alkohol
OH
2 o alkohol
[H] = (a) 1) LiAlH 4 /aps. etar
2) H + , H 2
O
(b) NaBH 4 /CH 3 CH 2 OH
(redukcija hidridnim reagensima)
(c) H 2
/Pt, Pd ili Ni (kataliticko hidrogenovanje)
50

Redukcija do alkohola
Redukcija hidridnim reagensima je nukleofilna
adicija vodonika (nukleofil je hidridni jon H: – )!
Li
+ -
..
H 3
Al H + C O..
H C O
nukleofilni
reagens
litijum-
-aluminijumhidrid
H C O
karbonilno
jedinjenje
- +
Al Li
4
litijum-tetraalkoksi-aluminat
- +
AlH 3
Li
litijum-
-alkoksialuminijumhidrid
ponavlja se još 3 puta:
reaguje sa još 3 mol
C
O
H + ,
H 2
O
4
H C OH
+ Al(OH) 3
+ LiOH
LiAlH 4 je izvor
nukleofilnog H-atoma
tj. hidridnog jona (H:-
)
alkohol
Redukcija do alkohola
Hidridni reagensi LiAlH 4 i NaBH 4 su selektivni – redukuju
karbonilnu grupu ali ne i nezasićene C–C veze!
Transformišu nezasićene aldehide i ketone u nezasićene
alkohole!!!
1) LiAlH 4
/aps. etar
2) H
+
, H 2
O
O CH 3
CH CHCH 2
OH
NaBH 4
/CH 3
CH 2
OH 2-buten-1-ol
CH 3
CH CHCH
H 2
/Pt
2-butenal
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH
(krotonaldehid)
1-butanol
51

Redukcija do alkohola
1) LiAlH 4
/aps. etar
2) H + , H 2
O
CH
O
CHCH
3-fenilpropenal
(cimetaldehid)
NaBH 4
/CH 3
CH 2
OH
H 2
/Pt
CH CHCH 2
OH
3-fenil-2-propen-1-ol
CH 2 CH 2 CH 2 OH
3-fenil-1-propanol
Redukcija do alkohola
O
[H]
H
OH
[H] = (a) 1) LiAlH 4
/aps. etar
2) H
+
, H 2
O
(b) NaBH 4
/CH 3
CH 2
OH
ciklopentanon
ciklopentanol
(c) H 2
/Pt, Pd ili Ni
C H 3
O
C
CH 2
O
C
OC 2
H 5
1) LiAlH 4
/aps. etar
2) H
+
, H 2
O
NaBH 4
/CH 3
CH 2
OH
C H 3
C H 3
H
C CH 2
OH
H
C CH 2
CH 2
OH
O
C OC 2
H 5
OH
52

Redukcija do ugljovodonika
R
R
O
C
O
C
H
R'
R, R' = alkilaril-grupa
Zn(Hg)
+
H , ∆
(kisela sredina)
(Clemmensen-ova
redukcija)
H 2
N NH 2
-
OH , ∆
(bazna sredina)
(Wolff-Kishner-ova
redukcija)
R
H
C H
H
R
R'
C H
H
ugljovodonik
Redukcija do ugljovodonika
CH 3
CH
O
CHCH
2-butenal
(krotonaldehid)
+
Zn(Hg), H ; ∆
ili
H 2
NNH 2
, OH
-
; ∆
(HOCH 2
CH 2
) 2
O
CH 3
CH CHCH 3
2-buten
CH
O
CHCH
3-fenilpropenal
(cimetaldehid)
+
Zn(Hg), H ; ∆
H 2
NNH 2
, OH ; ∆
-
ili
(HOCH 2
CH 2
) 2
O
CH CHCH 3
1-fenil-1-propen
53

Redukcija do ugljovodonika
O
O
1,3-ciklopentandion
+
Zn(Hg), H ; ∆
ili
H 2
NNH 2
, OH
-
; ∆
(HOCH 2
CH 2
) 2
O
ciklopentan
O
CCH 3
O 2
N
1-(3-nitrofenil)etanon
+
Zn(Hg), H ; ∆
-
H 2
NNH 2
, OH ; ∆
(HOCH 2
CH 2
) 2
O
N H 2
CH 2
CH 3
3-etilfenilamin
CH 2
CH 3
O 2
N
1-etil-3-nitrobenzen
Redukcija ketona magnezijumamalgamom
O
1) Mg(Hg), C 6
H 6
, ∆
2 C
H C
H 3
C CH 2) H 2
O
3
3
aceton
CH 3
CH 3
C C CH 3
OH OH
pinakol
2,3-dimetil-2,3-butandiol
O
R R
1) Mg(Hg), C 6
H 6
, ∆
2 C
R C C R
R R 2) H 2
O
keton
OH OH
R= alkil- ili aril-grupa 1,2-diol
tzv. pinakol
54

Pinakolonsko premeštanje
U kiseloj sredini pinakol podleže dehidrataciji koja je praćena
1,2-premeštanjem alkil-, aril-grupe ili hidrida.
Kao proizvod nastaje keton ili aldehid u zavisnosti od strukture
polaznog 1,2-diola tzv. pinakola.
C H 3
CH 3
CH 3
C C CH 3
OH OH
pinakol
2,3-dimetil-2,3-butandiol
+
H
(- H 2
O)
CH 3
H 3
C C C CH 3
O CH 3
pinakolon
3,3-dimetil-2-butanon
C H 3
1,2-pomak
alkil-grupe
CH 3
CH 3
C C CH 3
: OH .. : OH ..
+ CH 3
CH
+ H
3
H 3
C C C CH 3
- H 2 O
: OH .. O..
H + H
H 3
C
+
C C(CH 3
) 3
H 3
C C C(CH 3
) 3
: O.. H
: O
+
H
(katjon stabilizovan rezonancijom)
C H 3
+
- H
CH 3
CH 3
C C CH
+ 3
: OH .. 3 o
CH 3
H 3
C C C CH 3
: O:
CH 3
Oksidacija aldehida
aldehidi se lako oksidišu za razliku od ketona
Kao oksidaciona sredstva koriste se
KMnO 4
ili K 2
Cr 2
O 7
u kiseloj sredini
Tolensov (Tollens) reagens
Felingov (Fehling) reagens
Oksidacija sa Ag 2
O
55

Oksidacija aldehida
Sa KMnO 4 ili K 2 Cr 2 O 7 u kiseloj sredini
O
KMnO 4
/H 2
SO 4
C
R H ili
K 2
Cr 2
O 7
/H 2
SO 4
R = alkil- ili aril-grupa
aldehid
RCOOH
karb. kiselina
O
CH 3
CH
acetaldehid
KMnO 4
/H 2
SO 4
ili
K 2
Cr 2
O 7
/H 2
SO 4
CH 3
COOH
sircetna kiselina
O
C
benzaldehid
H
KMnO 4
/H 2
SO 4
ili
K 2
Cr 2
O 7
/H 2
SO 4
COOH
benzoeva kiselina
Tollens–ov test
R
O
C
H
R = alkil- ili aril-grupa
aldehid
Tollens-ov rastvor
+ Ag + NH 3 , H 2 O srebrno
ogledalo
Ag 0 + RCOOH
amonijačni rastvor srebro-hidroksida
NH 4
OH
AgNO 3 AgOH
NH 3 [Ag(NH3 ) 2
]
+ -
OH
Dokazna reakcija za aldehide!
56

Fehling–ov test
Fehling-ov rastvor
R
O
C
H
R = alkil- ili aril-grupa
aldehid
+ Cu 2+ K,Na-tartarat
H 2
O
NaOH
tartarati - soli vinske kiseline
OH OH
HO 2
C
C
H
C
H
CO 2
H
Cu 2 O + RCOOH
cigla-crveni
talog
Felingov reagens A – plavi vodeni rastvor CuSO 4
Felingov reagens B – bezbojni rastvor K,Na-tartarata i NaOH
K,Na-tartaratni joni grade kompleks sa Cu 2+ i sprečavaju stvaranje Cu(OH) 2
Dokazna reakcija za aldehide!
Takoñe reaguju i α-hidroksi-ketoni!
Aromatični aldehidi ne reaguju pa treba koristiti Tolensov test.
Oksidacija sa vlažnim Ag 2 O
Ag + jon je blago i selektivno oksidaciono sredstvo!
O
Ag
C
2
O / H 2
O
RCOOH
R H
R = alkil- ili aril-grupa
aldehid
karb. kiselina
O
CH 3
CH CHCH
2-butenal
(krotonaldehid)
Ag 2
O / H 2
O
CH 3
CH CHCOOH
2-butenska kiselina
CHO
Ag 2
O / H 2
O
COOH
3-cikloheksenkarbaldehid
3-cikloheksenkarboksilna
kiselina
57

Oksidacija ketona
Ketoni se oksidišu mnogo teže nego aldehidi
– mora doći do raskidanja veze izmeñu 2 C–
atoma!
Pod blagim uslovima se mogu oksidisati jedino
metil-ketoni.
Oksidacije ketona:
Oksidacija metil-ketona – HALOFORMSKA
REAKCIJA
Energična oksidacija ketona
Oksidacija metil-ketona
Bazno–katalizovano α–halogenovanje metil-ketona
vrši se do potpunog halogenovanja metil-grupe.
Reakcija služi za identifikaciju metil-ketona!
O
O
X 2
, NaOH/H 2
O
C
C
(bazna sredina)
R CH 3 R CX 3
R = alkil- ili aril-grupa
metil-keton
NaOH/H 2
O
-
RCOO + Na + CHX 3
haloform
(talog)
58

Oksidacija metil-ketona
Mehanizam haloformske reakcije:
..
.. -
O:
: O :
: O:
- ..
.. -
RCCX 3 + : OH .. R C CX 3
RC O H + :
..
CX 3
baza : OH
katalizator ..
trihalogenmetidni
O
jon
RCO - + CHX 3
so karboksilne
kiseline
haloform
Oksidacija metil-ketona
Jodoformska reakcija
O
I 2
, NaOH -
C
RCOO
+
Na
R CH 3
R = alkil- ili aril-grupa
metil-keton
Umesto I 2
mogu se koristiti Cl 2
i Br 2
.
+ CHI 3
jodoform
(žuti talog)
H
O
C
O
O
1) I
1) I 2 , NaOH
2 , NaOH
CH
CH 3 + H C OH
H C
+ CHI 3
CH 2
OH +
2) H , H 2 O
3 2) H , H 2 O
Prvo se oksidiše
OH + CHI 3
do acetaldehida!!!
CH 3
CHO – jedini aldehid koji daje pozitivan jodoform test!
59

Oksidacija metil-ketona
O
CH 3 CH 2 CCH 3
-
CH 3
CH 2
COO
+
Na + CHI 3
2-butanon
CH 3 CH 2 COOH + CHI 3
CH 3
O
CH 3
1) I 2
, NaOH
CH 3
C CHCCH 3
CH 3
C CHCOOH + CHI 3
2) H 3
O +
4-metil-3-penten-2-on
Cl 2
, KOH
H 2
SO 4
CHCl
60 o C
3
+
OK
OH
O
O
O
4-metil-3-penten-2-on 3-metil-2-butenska k.
Energična oksidacija ketona
RCH 2
O
C
CH 2
R'
HNO 3
, ∆
RCOOH + R'CH 2
COOH + RCH 2
COOH + R'COOH
a
b
a
b
R
RCH
O
C
R'
CHR'
HNO 3
, ∆
R
R
C
O
+ R' 2 CHCOOH + R 2 CHCOOH +
R'
R'
C
O
a
b
a
b
60

Energična oksidacija ketona
O
CH 3
CH 2
CCH 2
CH 3
3-pentanon
HNO 3
, ∆
CH 3
COOH + CH 3
CH 2
COOH
O CH 3
HNO 3
, ∆
(CH 3
) 2
CHCCH(CH 3
) 2
H 3
C C O
2,4-dimetilpentanon
+ (CH 3
) 2
CHCOOH
O
HNO 3
, ∆
HOOC
(CH 2
) 4
COOH
cikloheksanon
Kiselost aldehida i ketona
Karbonilna grupa je
polarizovana.
Elektrofilni karbonilni C–atom
povlači elektrone duž σ–veze
(–I efekat) – veza C α –H je
oslabljena
α-H–atomi su kiseli usled
prisustva karbonilne grupe.
Jake baze mogu ukloniti α-H–
atom.
kiseo
α H-atom
. .
β O
δ -
C
+
δδ C
δ+
C α
H
R
-I efekat
karbonilne grupe
61

Kiselost aldehida i ketona
Anjoni koji nastaju deprotonovanjem zovu se
ENOLATNI JONI ili ENOLATI:
C
H
C
..
O. .
pKa oko 16-18 (aldehidi)
19-21 (ketoni)
+ B:
- -
C..
C
.. .. -
O. .
: O:
C C
enolatni jon
jaka baza
jak nukleofil
rezonancioni hibrid
+ HB
Kiselost aldehida i ketona
Nastali enolatni jon, konjugovana baza aldehida i
ketona, je stabilizovan rezonancijom:
-
C..
.. .. -
O. .
: O:
C
C C
enolatni jon
rezonancioni hibrid
δ
- -
O
O
- ...
...
δ .. ..... .
C C ili ..... ...
C C
Elektrofil može napasti C δ– ili O δ– (ambidentni jon).
62

KETO–ENOLNA tautomerija aldehida i
ketona
O
R CH 2
C H (R')
R CH C
keto-oblik
keto-tautomer
OH
Keto– i enol–izomer su dva različita hemijska
jedinjenja (strukturni izomeri), tautomeri koji
gubitkom protona daju isti anjon koji je rezonancioni
hibrid 2 granične strukture.
Tautomeri se nalaze u termodinamičkoj ravnoteži
koja je pomerena ka jednom ili drugom tautomeru.
Keto–enolna tautomerija tj. pretvaranje jednog oblika
u drugi je kiselo ili bazno katalizovana reakcija.
H
enolni-oblik
enol-tautomer
(R')
KETO–ENOLNA tautomerija aldehida i
ketona
Bazno-katalizovana keto-enolna tautomerija
C
C
..
O. .
+ B:
- -
C..
C
.. .. -
O. .
: O:
C C
+
H
B
H
keto-oblik
keto-tautomer
T.D. stabilniji
enolatni jon
C
C
..
: O
H
+ B: -
enolni-oblik
enol-tautomer
kiseliji - lakše otpušta proton
63

KETO–ENOLNA tautomerija aldehida i
ketona
Kiselo-katalizovana keto-enolna tautomerija
H ..
O .
C C
keto-tautomer
+
H
B
kiselina
H
C
..+
H ..
O H
O
+ ..
C
C C
protonovani karbonilni sistem
H
+ : B
-
konj.
baza
kiseline
C
C
..
O..
H
+
H
B
enol-tautomer
KETO–ENOLNA tautomerija aldehida i
ketona
Položaj ravnoteže zavisi od strukture molekula!
Kod prostih aldehida i ketona ravnoteža je pomerena ka keto–
tautomeru:
H 3
C
C H 3
O
C
100%
O
C
H
CH 3
C H 2
C H 2
OH
C
C
H
OH
CH 3
Postoje karbonilna jedinjenja kod kojih je ravnoteža pomerena
ka enol–tautomeru!!!
O
O
OH
H 3
C C CH 2
C CH 3
H 3
C C CH C
cista supstanca (tecnost)
1
2
16% 84%
konjugovani sistem
dvostrukih veza
mogucnost uspostavljanja
intramolekulske vodonicne veze
(šestoclana prstenasta struktura)
H 3
C
O
C
C
O
H .....
.
O
.
H
C
CH 3
CH 3
64

KETO–ENOLNA tautomerija aldehida i
ketona
U vodenom rastvoru enol–tautomer je nestabilan jer
je znatno smanjena mogućnost obrazovanja
intramolekulske vodonične veze – jače je
intermolekulsko vodonično vezivanje sa molekulima
vode!
u vodi
O
O
OH
H 3
C C CH 2
C CH 3
H 3
C C CH C
85% 15%
H . .
O
.
O H
.. .
O
H H .
H
..
.. H
.
O
. .
O
. .
Intermolekulsko vezivanje
sa molekulima vode!
C C
CH
H C C
3
3
H
O
CH 3
H
REAKCIJE IZAZVANE
KISELOŠĆU α-H–ATOMA
Aldolna kondenzacija
Ukrštena aldolna kondenzacija
Cannizzaro–va reakcija
Ukrštena Cannizzaro–va reakcija
Halogenovanje aldehida i ketona
65

Aldolna kondenzacija
U razblaženom
vodenom rastvoru baze
(ili kiseline) mogu se
meñusobno vezati 2 2
molekula aldehida
(dimerizacija) koji u
svojoj strukturi imaju bar
1 α–H–atom!
Kao proizvod aldolne
reakcije nastaje β-
hidroksi-aldehid tzv.
ALDOL koji zagrevanjem
podleže dehidrataciji
dajući α,β-nezasićeni
aldehid.
1
O
OH H O
α
OH
-
(ili H
+
)
β α
R CH 2
C H
R CH 2
C C C H
H 2
O
aldehid (niska t)
H R
1
Intramolekulska dehidratacija
je favorizovana jer nastaje
α,β-nezasiceno karbonilno jedinjenje
(konjugovani sistem dvostrukih veza)
aldolna reakcija
2 dehidratacija
1 + 2 = aldolna kondenzacija
R
aldol
β-hidroksi-aldehid
2
∆
(- H 2
O)
O
β α
CH 2
C C C H
H R
α,β-nezasiceni aldehid
Aldolna kondenzacija
O
OH O
O
NaOH/H α
2
O
β
∆
β α
2 CH 3
CH
H 3
C C CHCH CH 3
CH CHCH + H 2
O
etanal
H H
2-butenal
(acetaldehid)
3-hidroksibutanal
(krotonaldehid)
aldol
66

Aldolna kondenzacija
Analogno se mogu meñusobno vezati 2 molekula (veoma
reaktivnog) ketona koji u svojoj strukturi imaju bar 1 α–H–
atom!
Kao proizvod aldolne reakcije nastaje β-hidroksi-keton
(aldol) koji zagrevanjem podleže dehidrataciji dajući α,βnezasićeni
keton.
1
O
OH O 2
O
NaOH/H β α
2
O
∆
β α
2 CH 3
CCH 3
H 3
C C CHCCH 3
H 3
C C CHCCH 3
+ H 2
O
propanon
CH 3
H
CH
(aceton)
3
4-hidroksi-4-metil-2-pentanon
4-metil-3-penten-2-on
aldol
(α,β-nezasiceni keton)
(β-hidroksi-keton)
1
aldolna reakcija
2 dehidratacija
1 + 2 = aldolna kondenzacija
Aldolna reakcija kod ketona je reverzibilan proces –
ravnoteža je pomerena ka ketonu!
Ravnotežu u desno pomera:
►uklanjanje aldola iz reakcione smeše,
►dehidratacija i uklanjanje vode iz reakcione smeše.
Mehanizam nastajanja ALDOLA (bazna
kataliza)
Faza 1: nastajanje ENOLATA (enolatnog jona)
: O:
.. .. -
.. -
O
O
CH 2
H + : OH
-
..
CH .. . .
α : :
HC
2
C H C
H
2
C
α
α
H
katalizator
enolatni jon
(hidroksilni jon)
+ H 2
O
Faza 2: nukleofilni napad (adicija)
: O:
CH 3 CH
elektrofil
+
-
CH ..
2
C
nukleofil
O
H 2
C
H
enolatni jon
.. - : O :
C
H
.. -
: O:
: O:
CH 3
C CH 2
CH
H
alkoksidni jon
nukleofilni centar je α-C-atom enolatnog jona
enolatni jon napada kao karbanjon
67

Mehanizam nastajanja ALDOLA (bazna
kataliza)
Faza 3: protonovanje
.. -
: O:
: O:
CH 3
C CH 2
CH
H
alkoksidni jon
+ H
: OH
: O:
..
β α
OH .. CH 3
C CH 2
CH
H
aldol
3-hidroksibutanal
.. -
+ : OH ..
regenerisani
katalizator
Faze 2 i 3 ove reakcije pomeraju, u početku nepovoljnu ravnotežu (Faza 1),
prema proizvodu, aldolu.
Aldolna kondenzacija
Na povišenoj temperaturi, aldol lako podleže
dehidrataciji i nastaje proizvod aldolne kondenzacije.
Eliminacija vode je naročito olakšana zato što kao
proizvod nastaje stabilan konjugovani sistem.
: OH
..
HO
β α
CH 3
C CCH
H H
3-hidroksibutanal
aldol
..
:
-
OH .. , H 2
O
∆
β
CH 3
CH
2-butenal
O
α
CHCH
(krotonaldehid)
α,β-nezasiceni aldehid
+ H 2
O
68

Aldolna kondenzacija
Proizvodi aldolne reakcije mogu se izolovati
samo ako su reaktanti jednostavni aldehidi ili
ketoni!
može se izolovati
na niskoj T.
O
2 CH 3 CH 2 CH
propanal
NaOH/H 2
O
CH 3
CH 2
OH O
β α
C CHCH
H CH 3
3-hidroksi-2-metilpentanal
..
:
-
OH .. , H 2
O
∆
(- H 2
O)
O
β α
CH 3
CH 2
CH CCH
CH 3
2-metil-2-pentenal
Aldolna kondenzacija
Ako je α,β-nezasićeni proizvod naročito stabilan (npr.
benzenski prsten deo konjugovanog sistema) može
se izolovati isključivo nezasićeno jedinjenje.
Pažnja:
2
H 3
CH OH CH
3
O CH 3
3
α NaOH/H 2
O β α
C C CH
CH 3
CH C CCHO
H
H CH
2-metilpropanal
3
3-hidroksi-2,2,4-trimetilpentanal
..
:
-
OH .. , H 2
O
∆
(- H 2
O)
dehidratacija
nije moguca
α,β-nezasićeni aldehid ne može nastati jer na
α–C–atomu nema više H–atoma, pa ne može doći do dehidratacije!
69

Aldolna kondenzacija
Aldoli (ukoliko
se mogu
izolovati) i α,βnezasićena
karbonilna
jedinjenja
često se
koriste kao
intermedijari u
organskoj
sintezi:
C H 3 C H
O H
O
2 C H 3 C H
a ld o l
∆
-
O H /H 2 O
- H 2 O
O
O
C H 3 C H C H 2 C H
C H C H
α , β - n e z a s ic e n i a ld e h id
A g 2 O
1 ) L iA lH 4 /a p s . e ta r
2 ) H + , H 2 O
ili
N a B H 4 /C H 3 O H
ili
H 2 /P t
A g 2 O
H 2 /P t
1 ) L iA lH 4 /a p s . e ta r
2 ) H
+
, H 2 O
ili
N a B H 4 /C H 3 O H
O H
C H 3 C H C H 2 C O O H
3 - h id r o k s ik a rb o k s iln a k is .
O H
C H 3 C H C H 2 C H 2 O H
1 ,3 -d io l
C H 3 C H C H C O O H
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 O H
C H 3 C H C H C H 2 O H
Ukrštena aldolna kondenzacija
Neselektivna ukrštena aldolna reakcija!
CH 3
CHO + CH 3
CH 2
CHO
etanal propanal
NaOH/H 2
O
C H 3
OH
C
H
CHCHO
.. -
-
:Nu je CHCHO
CH 3
CH 3
Kada reaguju 2
različita karbonilna
jedinjenja nastaje
složena smesa
aldolnih proizvoda:
OH
+ CH 3
CH 2
C CH 2
CHO
.. -
:
-
Nu je CH 2
CHO
+
C H 3
OH
C
H
H
CH 2
CHO
OH
.. -
-
+ CH 3
CH 2
C CHCHO : Nu je CHCHO
H
.. -
-
:Nu je CH 2
CHO
CH 3
CH 3
70

Ukrštena aldolna kondenzacija
Selektivna ukrštena aldolna kondenzacija!
O
HCH +
nema
α-H-atome
Meñutim, moguće je
dobiti 1 aldolni
proizvod ukoliko samo
1 karbonilno jedinjenje
ima α–H–atome!
O
CH 3
C
α
CH 2
H
ima α-H-atome
-
enolizuje dajuci :Nu
. .
O
-
. .
: CH 2
C
CH 3
enolatni jon
NaOH/H 2
O
OH
O
H C CH 2
C
H
4-hidroksi-2-butanon
- H 2
O
∆
O
CH 3
H 2
C CH 2
CCH 3
3-buten-2-on
Ukrštena aldolna kondenzacija
Selektivna ukrštena aldolna kondenzacija!
O
C H
benzaldehid
+
: O:
α
HC CH 2
acetaldehid
H
NaOH/H 2
O
OH
C CH 2
H
nije izolovan
O
C
H
C
H
CH
O
C
H
3-fenilpropenal
(cimetaldehid)
- H 2
O
71

Cannizzaro–va reakcija
Aldehidi koji nemaju α–H–atom u prisustvu
koncentrovanih rastvora (vodenih ili alkoholnih) baze
podležu oksido–redukcionoj reakciji.
Nastaje smesa alkohola i soli karboksilne kiseline.
O
konc. NaOH
2 HCH
metanal
(formaldehid)
-
CH 3 OH + HCOO Na+
metanol
natrijum-metanoat
(natrijum-formijat)
2
-
CHO CH 2
OH COO Na
+
konc. NaOH
+
benzenkarbaldehid
(benzaldehid)
fenilmetanol
(benzil-alkohol)
natrijum-benzoat
Mehanizam Cannizzaro–ve reakcije
H
H
.. -
.. -
C O:
+ : OH
C O:
.. ..
..
: OH
nukleofil
..
(pocetni)
intermedijar
H
oksidise se
.
.
.
.. -
. O O
: O:
..
H
H
C
:
..
C O:
H C OH
C O
.. .. +
:
-
.. +
..
H
alkoksidni jon
jaka baza
karboksilna
kiselina
redukuje se
nukleofil
hidridni jon : H
-
"-" šarža na O pomaze otcepljenje
hidridnog jona
-
CH 2
OH
COO
+
72

Ukrštena Cannizzaro–va reakcija
Reaguju dva različita aldehida bez α–H–atoma –
jedna komponenta se uvek uzima u višku.
Formaldehid se lako oksidiše (veoma reaktivan, lakše
će ga napasti nukleofil) – uzima se kao komponenta
u višku.
CHO
O
+ HCH
formaldehid
OCH 3
4-metoksibenzenkarbaldehid
(p-metoksibenzaldehid)
(anisaldehid)
konc. NaOH
CH 2
OH
+
OCH 3
(4-metoksifenil)metanol
(p-metoksibenzil-alkohol)
- +
HCOO Na
natrijum-formijat
Halogenovanje aldehida i ketona
Halogeni reaguju sa ugljenikom u susedstvu
karbonilne grupe (α–C–atom) aldehida i ketona.
Halogenovanje može da se vrši u kiseloj ili baznoj
sredini – obim halogenovanja zavisi od toga da li
je sredina kisela i li bazna.
H O
α
C C
X 2
= Cl 2
, Br 2
, I 2
X O
kiselina ili baza α
R + X 2 C C
(H + ili OH - )
R
α-halogen
karbonilno
jedinjenje
+ HX
73

Halogenovanje aldehida i ketona
U baznoj sredini reakcija se vrši do potpunog halogenovanja α–
C–atoma – do zamene svih α–H–atoma halogenom.
U kiseloj sredini α–halogenovanje staje posle uvoñenja prvog
atoma halogena – nastaju monohalogenkarbonilna jedinjenja.
O
Cl 2 , NaOH/H 2 O
(bazna sredina)
Cl 2 , CH 3 COOH
C H 3
CH 3 CH 2 CCH 2 CH 3
CH 3 CHCCH 2 CH 3
Cl
C
Cl
O
O
C
CH 2
CH 3
(kisela sredina)
Cl
H
H
C
H
O
C
H
Br 2 , NaOH/H 2 O
(bazna sredina)
Br 2 , CH 3 COOH
(kisela sredina)
Br
Br
Br O
C C
Br
H
C
H
O
C
H
H
α,β-Nezasićeni aldehidi i ketoni
α,β-nezasićeni aldehidi i ketoni tzv. konjugovani
ENONI
α,β-nezasićeni aldehidi i ketoni su stabilniji od svojih
nekonjugovanih izomera
H 2
C CH CH
..
.. -
O: : O:
H 2
C CH CH
+
rezonanciona stabilizacija akroleina
.. -
: O:
+
H 2
C CH CH
4
+ H 2
O
Laboratorijska sinteza:
H 2
C OH
KHSO
O
HC
OH
∆
H 2
C CHCH
H C OH
akrolein
2glicerol
74

α,β-Nezasićeni aldehidi i ketoni
Adicione reakcije α,β-nezasićenih karbonilnih
jedinjenja se klasifikuju kao:
1,2-adicije (učestvuje samo jedna π–veza
konjugovanog sistema),
1,4-adicije (učestvuju obe π–veze
konjugovanog sistema).
α,β-Nezasićeni aldehidi i ketoni
1,2-Adicija polarnog reagensa A–B
O
C
C
C
C
C
O
C
+
δ+
A
elektrofilni
deo
δ _
B
nukleofilni
deo
B
C
A
1,2-adicija
na dvostruku C-C vezu
C
O
C
A
B
1,2-adicija
na karbonilnu grupu
75

α,β-Nezasićeni aldehidi i ketoni
1,4-Adicija polarnog reagensa A–B
β
C
A = H
α
C
1,4-adicija
β
C
B
O
C
α
C
O
C
enol-oblik
+
elektrofilni
deo
H
δ+
1,4-adicija
β
A B C
izomerizacija
δ _
nukleofilni
deo
C
B
C
H
keto-oblik
C
O
B
α
C
O
C
A
Čini se da je došlo
do 1,2-adicije NuH
na dvostruku vezu C-C!!!
α,β-Nezasićeni aldehidi i ketoni
Nukleofili koji mogu da stupe u 1,4-adiciju:
halogenovodonici,
Grignard-ov reagens,
voda (kisela– ili bazna–kataliza),
alkoholi (kisela– ili bazna–kataliza),
cijanovodonik (kisela–kataliza).
HX
(HX = HCl, HBr, HI)
O
β α
C C C
X H
β-halogen
karbonilno
jedinjenje
H 2 O
β α
C C
C
O
β-hidroksi
karb. jed.
β
C
α
C
O
C
1,4-adicija
ROH
OH H
O
β α
C C C
OR H
β-alkoksi
karb. jed.
HCN
O
β α
C C C
β-cijano
karb. jed.
CN H
76

α,β-Nezasićeni aldehidi i ketoni
O
H 2
C CH CH
propenal
(akrolein)
+ HBr
O
H 2
C CHCH
Br H
3-brompropanal
(β-brompropionaldehid)
O
H 2
C CH CCH 3
3-buten-2-on
+ H 2
O Ca(OH) 2
O
H 2
C CHCCH 3
OH H
4-hidroksi-2-butanon
O
H 3
C
C CH CCH
H 3
C
3
4-metil-3-penten-2-on
O
+ CH 3
OH H 2 SO 4
(CH 3 ) 2 C CHCCH 3
H 3
CO
H
4-metoksi-4-metil-2-pentanon
O
CCH CH 2
+ KCN
1-fenilpropenon
H 2 SO 4
O
CCH CH 2
H CN
4-okso-4-fenilbutanonitril
Mehanizam 1,4-adicije HBr
C
β
C
α
: O:
C
H
1
Br
+ ..
O
H
..
: O
H
..
: O
H
C
β
C
α
C
C
β
C
α
C
+
+
C
β
C
α
C
rezonancijom stabilizovan katjon
elektrofil
1 protonovanje
1
Elektrofilni deo reagensa, proton, se adira na kraj konjugovanog sistema
na karbonilni O (ne na β-C-atom) jer tako nastaje
najstabilniji intermedijarni katjon stabilizovan rezonancijom,
kod koga je "+" šarža na C-atomima.
77

Mehanizam 1,4-adicije HBr
- ..
: Br .. :
+
nukleofil
bromidni jon
+ ..
O
C
C C
β α
elektrofil
H
2
Br
β α
C C C
enol-oblik
..
O..
H
3
2
nukleofilni napad na β-C-atom
Br
H
β
C
α
C C
.. O .
3 tautomerizacija
keto-oblik
β-halogen karbonilno jedinjenje
2
Nukleofilni deo reagensa, negativni jon, napada β-C-atom
(ne karbonilni C) jer tako nastaje stabilniji proizvod.
Adicija Grignard-ovog reagensa
1,2-adicija
OH
CH 3
CH CH C
CH 3
O
CH 3
CH CH C
CH 3
1. CH 3
MgI
2. H 2 O/H+
-Mg(OH)I
CH 3
2-metil-3-penten-2-ol
(glavni proizvod)
1,4-adicija
O
CH 3
CH CH 2
C
CH 3
CH 3
4-metil-2-pentanon
(sporedni proizvod)
78

Adicija Grignard-ovog reagensa
Adicija Grignard-ovog reagensa kod α,β-nezasićenih
aldehida odigrava se generalno na karbonilnoj grupi
(1,2-adicija) pri čemu nastaje nezasićeni alkohol.
Adicija Grignard-ovog reagensa kod α,β-nezasićenih
ketona odigrava se i kao 1,4-adicija, pri čemu nastaje
i β-alkilovani keton kao sporedni proizvod.
Kod voluminoznijih i sterno zaštićenih α,βnezasićenih
ketona dominantna je 1,4-adicija pa je β-
alkilovani keton glavni proizvod.
79