Karbonylová skupina
Karbonylová skupina[1] alebo oxoskupina[1] je funkčná skupina, pozostávajúca z uhlíka a kyslíka spojených dvojitou väzbou.[2] Patrí medzi kyslíkaté deriváty. Nachádza sa v aldehydoch, ketónoch, karboxylových kyselinách a ich derivátoch ako súčasť väčších funkčných skupín. Látky s karbonylovou skupinou sa označujú ako karbonylové zlúčeniny.[3]
Názov "karbonyl" sa takisto používa pre názov oxidu uhoľnatého ako ligandu v anorganických alebo organokovových komplexoch (vtedy ide o karbonyly kovov, napr. karbonyl niklu). Tento článok sa však zaoberá organickými zlúčeninami s karbonylovou skupinou ako je uvedené vyššie.
Karbonylové zlúčeniny
[upraviť | upraviť zdroj]V organickej chémii patria medzi karbonylové zlúčeniny nasledujúce druhy zlúčenín:
| Zlúčenina | Aldehyd | Ketón | Karboxylová kyselina | Ester karboxylovej kyseliny | Amid |
| Štruktúra | 
|
|
|
|
|
| Všeobecný vzorec | RCHO | RCOR' | RCOOH | RCOOR' | RCONR'R'' |
| Zlúčenina | Enón | Acylhalogenid | Anhydrid karboxylovej kyseliny | Imid |
| Štruktúra | 
|
|
|
|
| Všeobecný vzorec | RC(O)C(R')CR''R''' | RCOX | (RCO)2O | RC(O)N(R')C(O)R'' |
Medzi ďalšie organické zlúčeniny obsahujúce karbonylovú zlúčeninu patria močovina a karbamáty, deriváty acylchloridov (napr. chlórmravčany alebo fosgén), estery kyseliny uhličitej, tioestery, laktóny, laktámy, hydroxamáty a izokyanáty. Špeciálnou skupinou karbonylových zlúčenín sú dikarbonylové zlúčeniny, ktoré niekedy majú špeciálne vlastnosti.
Za anorganické karbonylové zlúčeniny možno pokladať oxidy uhoľnatý a uhličitý.
Štruktúra a reaktivita
[upraviť | upraviť zdroj]
U organických zlúčenín je dĺžka dvojitej väzby C-O zvyčajne okolo 120 pikometrov. V anorganických karbonyloch môžu tieto vzdialenosti byť kratšie (CO, 113 pm, CO2, 116 pm, COCl2, 116 pm).[4]
Karbonylový uhlík je zvyčajne elektrofilný. Atóm kyslíka totižto odťahuje elektrónovú hustotu, takže na uhlíku vzniká parciálny kladný náboj. Elektrofilita klesá v poradí RCHO (aldehydy) > R2CO (ketóny) > RCO2R' (estery) > RCONH2 (amidy). Mnohé nukleofily môžu atakovať tento uhlík, čím dochádza k zániku dvojitej väzby.
Interakcie medzi karbonylovou skupinou a inými skupinami boli objavené pri štúdiách kolagénu.[5] Rôzne substituenty môžu ovplyvniť karbonylovú skupinu dodaním alebo odobraním elektrónovej hustoty po sigma väzbách.[6] Hodnoty ΔHσ sú výrazne vyššie na karbonylových skupinách, ktoré majú na uhlík naviazané atómy, ktoré sú viac elektronegatívne než uhlík.[6]
Polarita väzby C=O takisto zvyšuje kyslosť blízkych C-H väzieb. Vďaka kladnému náboju na uhlíku a zápornému náboju na kyslíku podliehajú karbonylové zlúčniny adícii alebo nukleofilným atakom. Mnohé nukleofilné ataky vedú k zániku dvojitej väzby a adične-eliminačným reakciám. Nukleofilná reaktivita je často úmerná zásaditosti nukleofilu a so zvyšovaním nukleofility klesá stabilita karbonylovej zlúčeniny.[7] pKa hodnoty acetaldehydu a acetónu sú 16,7 a 19.[8]
Spektroskopia
[upraviť | upraviť zdroj]- Infračervená spektroskopia: dvojitá väzba C=O absorbuje infračervené žiarenie pri vlnočtoch okolo 1600–1900 cm−1(5263 nm až 6250 nm). Presný poloha maxima absorpcie je daná geometriou molekuly.
- UV-Vis spektroskopia: Absorpcia karbonylovej skupiny propanónu vo vode sa nachádza pri 257 nm.[9]
- Nukleárna magnetická rezonancia: Dvojitá väzba C=O má rôzne rezonancie podľa okolitých atómov. Pri 13C NMR sa karbonylový kyslík nachádza v rozmedzí 160-220 ppm.[chýba zdroj]
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ a b KMEŤOVÁ, Jarmila. Chémia. [s.l.] : [s.n.]. ISBN 9788080915858.
- ↑ FILIT – zdroj, z ktorého pôvodne čerpal tento článok.
- ↑ The Carbonyl Group. Ed. Saul Patai. [s.l.] : John Wiley & Sons, 1966. ISBN 9780470771051. DOI:10.1002/9780470771051 The Carbonyl Group. Ed. Jacob Zabicky. [s.l.] : John Wiley & Sons, 1970. ISBN 9780470771228. DOI:10.1002/9780470771228
- ↑ G. Berthier, J. Serre. The Carbonyl Group. Ed. Saul Patai. [s.l.] : John Wiley & Sons, 1966. ISBN 9780470771051. DOI:10.1002/9780470771051.ch1 General and Theoretical Aspects of the Carbonyl Group, s. 1–77.
- ↑ The n→π* Interaction. Accounts of Chemical Research, 2017-08-15, s. 1838–1846. ISSN 0001-4842. DOI: 10.1021/acs.accounts.7b00121. PMID 28735540.
- ↑ a b WIBERG, Kenneth B.. The Interaction of Carbonyl Groups with Substituents. Accounts of Chemical Research, 1999-11-01, s. 922–929. Dostupné online. ISSN 0001-4842. DOI: 10.1021/ar990008h. (po anglicky)
- ↑ Thiol Addition to the Carbonyl Group. Equilibria and Kinetics1. Journal of the American Chemical Society, September 1966, s. 3982–3995. Dostupné online. ISSN 0002-7863. DOI: 10.1021/ja00969a017. PMID 5915153.
- ↑ Ouellette, R.J. and Rawn, J.D. "Organic Chemistry" 1st Ed. Prentice-Hall, Inc., 1996: New Jersey. ISBN 0-02-390171-3
- ↑ Archived copy [online]. . Dostupné online. Archivované 2015-08-24 z originálu.
Pozri aj
[upraviť | upraviť zdroj]Zdroj
[upraviť | upraviť zdroj]Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Carbonyl group na anglickej Wikipédii.
Ďalšie zdroje
[upraviť | upraviť zdroj]- L.G. Wade, Jr. Organic Chemistry, 5th ed. Prentice Hall, 2002. ISBN 0-13-033832-X
- The Frostburg State University Chemistry Department. Organic Chemistry Help Archivované 2020-02-03 na Wayback Machine (2000).
- Advanced Chemistry Development, Inc. IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry (1997).
- William Reusch. VirtualText of Organic Chemistry (2004).
- Purdue Chemistry Department [1] (retrieved Sep 2006).
- William Reusch. (2004) Aldehydes and Ketones Retrieved 23 May 2005.
- ILPI. (2005) The MSDS Hyperglossary- Anhydride
