Гидраты и полуацетали

8 заданий

Гидраты

Вода — слабый нуклеофил, но с активным карбонилом равновесие сдвигается к гидрату.

Как предсказать гидратацию

\(\ce{R2C=O + H2O <=> R2C(OH)2}\) — катализ кислотой или основанием.
Равновесие сдвинуто к гидрату у формальдегида (больше 99 %), хлораля, гексафторацетона; у ацетона — почти нет.
Гидраты обычно не выделяют: при удалении воды равновесие возвращается к карбонилу; исключение — хлоральгидрат (кристаллы).
Метка \(\ce{^{18}O}\) из воды переходит в карбонил — доказательство обратимой гидратации.

Примеры

1. Формалин — 37 %-ный раствор формальдегида, почти полностью в виде \(\ce{CH2(OH)2}\).

2. Хлоральгидрат \(\ce{Cl3CCH(OH)2}\) — устойчивые кристаллы.

errorГидрат — ступенька к кислоте

Альдегид в воде окисляется до кислоты через гидрат — поэтому реактив Джонса не останавливается на альдегиде.

edit_noteПопробуйте сами

Появится ли метка \(\ce{^{18}O}\) в ацетоне после стояния в \(\ce{H2^{18}O}\) с каплей кислоты?

expand_moreПоказать решение

Да: гидратация обратима, и при отщеплении воды может уйти немеченый кислород.

Полуацетали

Спирт присоединяется к C=O так же, как вода.

Как образуется полуацеталь

\(\ce{RCHO + R1OH <=> RCH(OH)OR1}\) — полуацеталь.
Межмолекулярные полуацетали неустойчивы; внутримолекулярные (пяти- и шестичленные циклы) — устойчивы.
4- и 5-гидроксиальдегиды существуют почти полностью в циклической форме — так устроены сахара.
При циклизации карбонильный атом становится стереоцентром.

Примеры

1. 5-Гидроксипентаналь → оксан-2-ол (тетрагидропиран-2-ол) — шестичленный циклический полуацеталь.

2. Глюкоза в растворе — в основном шестичленная циклическая форма.

errorПолуацеталь — не ацеталь

У полуацеталя при одном атоме C — OH и OR; он легко отдаёт спирт обратно. У ацеталя — две группы OR, он устойчив в щёлочи.

edit_noteПопробуйте сами

Какой циклический полуацеталь даст 4-гидроксибутаналь?

expand_moreПоказать решение

Оксолан-2-ол (тетрагидрофуран-2-ол).

push_pinГлавное

Вода присоединяется к C=O обратимо (кислотный или основной катализ). Равновесие сдвинуто к гидрату у формальдегида, хлораля, гексафторацетона и почти не сдвинуто у ацетона; гидраты обычно не выделяются (исключение — хлоральгидрат). Спирт присоединяется так же — полуацеталь: межмолекулярные неустойчивы, а 5- и 6-членные циклические устойчивы — так устроены сахара.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.