Grupo Carbonilo
Páginas: 42 (10474 palabras)
Publicado: 8 de diciembre de 2014
Compuestos carbonílicos: aldehídos y cetonas. Estructura.
Los aldehídos y cetonas, junto con los ácidos carboxílicos, los ésteres, las
amidas y los cloruros de ácido, se caracterizan por contener en su estructura el grupo
funcional carbonilo (C=O).
Clase
Fórmula general
O
aldehído
R C
H
O
cetona
R C
R´
O
ácido carboxílico
R C
OH
O
éster
R C
OR´
Oamida
anhidrido de ácido
R
C
NHR´
O
O
R C
O C
R
O
cloruro de ácido
R C
Cl
El átomo de carbono y el átomo de oxígeno que forman el grupo carbonilo se
encuentran unidos mediante dos enlaces: uno σ y otro π. El átomo de carbono del
grupo carbonilo presenta hibridación sp2 y está enlazado al átomo de oxígeno y a otros
Química Orgánica
2
Tema 10.Aldehidos y cetonas
www.sinorg.uji.es
dos átomos mediante tres enlaces σ coplanares, separados entre sí 120°. El segundo
enlace entre el carbono y el oxígeno, el enlace π, se forma por solapamiento del orbital
p no hibridizado del carbono con un orbital p del átomo de oxígeno.
El doble enlace entre el carbono y el oxígeno es semejante en su estructura
orbitálica al doble enlace de losalquenos, aunque el doble enlace del grupo carbonilo
es un poco más corto y fuerte.
longitud
enlace C=O de cetona
1.23 A
enlace C=C de alqueno
1.34 A
R
o
C
120o
R
o
O
energía
178 Kcal/mol
146 Kcal/mol
120o
Como se acaba de explicar, el enlace π del grupo carbonilo se forma por
combinación de un orbital 2p del carbono con un orbital 2p del oxígeno. Silos orbitales
interaccionan de forma constructiva se forma un orbital molecular π enlazante y si la
interacción es destructiva se forma un orbital molecular π* antienlazante. El oxígeno es
más electronegativo que el carbono y su orbital 2p es de menor energía que el orbital
2p del carbono, por tanto el orbital molecular π enlazante se formará con más de un
50% del orbital atómico 2p deloxígeno y con menos del 50% del orbital atómico 2p del
carbono. De igual forma, el orbital molecular π* antienlazante se formará con menos
de un 50% del orbital atómico 2p del oxígeno y con más del 50% del orbital atómico 2p
del carbono.
Orbitales moleculares π y π* del grupo carbonilo
π*
energía
C
O
2p del C
2p del O
π
C
O
Química Orgánica
Tema 10. Aldehidos ycetonas
3
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Los orbitales π y π* del grupo carbonilo C=O se parecen a los orbitales π y π* del
doble enlace C=C, con la diferencia de que son menos simétricos. Los dos electrones
del enlace π ocupan el orbital molecular π enlazante y debido a la forma de este orbital
existe más probabilidad de encontrar un electrón en la proximidad del átomo de
oxígeno electronegativo queen la proximidad del átomo de carbono más
electropositivo.
Como el oxígeno es más electronegativo que el carbono la densidad electrónica
está desigualmente compartida y este efecto se pone de manifiesto al escribir las dos
estructuras de resonancia de un grupo carbonilo.
estructuras resonantes del grupo carbonilo
R
R
C
C
O
R
R
O
II
I
La primera estructura resonantees la más importante porque implica más
enlaces y menor separación de cargas. Sin embargo, la segunda estructura resonante,
aunque menos importante que la primera, es la que explica el relativamente elevado
momento dipolar de los compuestos carbonílicos, como se pone de manifiesto en el
esquema que se da a continuación:
Momentos dipolares de aldehídos, cetonas, halogenuros y éteres
OCl
O
H
H3C
H
µ = 2.7 D
acetaldehído
H3C
CH3
µ = 2.9 D
acetona
C
H
O
H3C
CH3
H
µ = 1.9 D
µ =1.30 D
clorometano
éter metílico
La polarización del grupo carbonilo también explica la reactividad de los
aldehídos y las cetonas. La segunda estructura resonante del grupo carbonilo pone de
manifiesto que el átomo de carbono actuará como centro...
Los aldehídos y cetonas, junto con los ácidos carboxílicos, los ésteres, las
amidas y los cloruros de ácido, se caracterizan por contener en su estructura el grupo
funcional carbonilo (C=O).
Clase
Fórmula general
O
aldehído
R C
H
O
cetona
R C
R´
O
ácido carboxílico
R C
OH
O
éster
R C
OR´
Oamida
anhidrido de ácido
R
C
NHR´
O
O
R C
O C
R
O
cloruro de ácido
R C
Cl
El átomo de carbono y el átomo de oxígeno que forman el grupo carbonilo se
encuentran unidos mediante dos enlaces: uno σ y otro π. El átomo de carbono del
grupo carbonilo presenta hibridación sp2 y está enlazado al átomo de oxígeno y a otros
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dos átomos mediante tres enlaces σ coplanares, separados entre sí 120°. El segundo
enlace entre el carbono y el oxígeno, el enlace π, se forma por solapamiento del orbital
p no hibridizado del carbono con un orbital p del átomo de oxígeno.
El doble enlace entre el carbono y el oxígeno es semejante en su estructura
orbitálica al doble enlace de losalquenos, aunque el doble enlace del grupo carbonilo
es un poco más corto y fuerte.
longitud
enlace C=O de cetona
1.23 A
enlace C=C de alqueno
1.34 A
R
o
C
120o
R
o
O
energía
178 Kcal/mol
146 Kcal/mol
120o
Como se acaba de explicar, el enlace π del grupo carbonilo se forma por
combinación de un orbital 2p del carbono con un orbital 2p del oxígeno. Silos orbitales
interaccionan de forma constructiva se forma un orbital molecular π enlazante y si la
interacción es destructiva se forma un orbital molecular π* antienlazante. El oxígeno es
más electronegativo que el carbono y su orbital 2p es de menor energía que el orbital
2p del carbono, por tanto el orbital molecular π enlazante se formará con más de un
50% del orbital atómico 2p deloxígeno y con menos del 50% del orbital atómico 2p del
carbono. De igual forma, el orbital molecular π* antienlazante se formará con menos
de un 50% del orbital atómico 2p del oxígeno y con más del 50% del orbital atómico 2p
del carbono.
Orbitales moleculares π y π* del grupo carbonilo
π*
energía
C
O
2p del C
2p del O
π
C
O
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Tema 10. Aldehidos ycetonas
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Los orbitales π y π* del grupo carbonilo C=O se parecen a los orbitales π y π* del
doble enlace C=C, con la diferencia de que son menos simétricos. Los dos electrones
del enlace π ocupan el orbital molecular π enlazante y debido a la forma de este orbital
existe más probabilidad de encontrar un electrón en la proximidad del átomo de
oxígeno electronegativo queen la proximidad del átomo de carbono más
electropositivo.
Como el oxígeno es más electronegativo que el carbono la densidad electrónica
está desigualmente compartida y este efecto se pone de manifiesto al escribir las dos
estructuras de resonancia de un grupo carbonilo.
estructuras resonantes del grupo carbonilo
R
R
C
C
O
R
R
O
II
I
La primera estructura resonantees la más importante porque implica más
enlaces y menor separación de cargas. Sin embargo, la segunda estructura resonante,
aunque menos importante que la primera, es la que explica el relativamente elevado
momento dipolar de los compuestos carbonílicos, como se pone de manifiesto en el
esquema que se da a continuación:
Momentos dipolares de aldehídos, cetonas, halogenuros y éteres
OCl
O
H
H3C
H
µ = 2.7 D
acetaldehído
H3C
CH3
µ = 2.9 D
acetona
C
H
O
H3C
CH3
H
µ = 1.9 D
µ =1.30 D
clorometano
éter metílico
La polarización del grupo carbonilo también explica la reactividad de los
aldehídos y las cetonas. La segunda estructura resonante del grupo carbonilo pone de
manifiesto que el átomo de carbono actuará como centro...
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