Grupo carbonilo
En química orgánica , un grupo carbonilo es un grupo funcional con la fórmula C=O , compuesto por un átomo de carbono unido por un doble enlace a un átomo de oxígeno , y es divalente en el átomo de C. Es común a varias clases de compuestos orgánicos (como aldehídos , cetonas y ácidos carboxílicos ), como parte de muchos grupos funcionales más grandes. Un compuesto que contiene un grupo carbonilo se suele denominar compuesto carbonílico. [1]
El término carbonilo también puede referirse al monóxido de carbono como ligando en un complejo inorgánico u organometálico (un carbonilo metálico , por ejemplo, carbonilo de níquel ).
El resto de este artículo se ocupa de la definición de química orgánica del carbonilo, de modo que el carbono y el oxígeno comparten un doble enlace.
Compuestos carbonílicos
En química orgánica, un grupo carbonilo caracteriza los siguientes tipos de compuestos:
| Compuesto | Aldehído | Cetona | Ácido carboxílico | Éster carboxilato | Amida |
|---|---|---|---|---|---|
| Estructura |  | |  |  | .svg/1280px-Amide-(tertiary).svg.png) |
| Fórmula general | OCHO | RCO' | RCOOH | COORDINADOR | RCONR'R'' |
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| Compuesto | Enone | Haluro de acilo | Anhídrido de ácido | Imida |
|---|---|---|---|---|
| Estructura |  |  |  |  |
| Fórmula general | RC(O)C(R')CR''R''' | RCOX | (RCO) 2 O | RC(O)N(R')C(O)R'' |
Otros carbonilos orgánicos son la urea y los carbamatos , los derivados de cloruros de acilo, cloroformiatos y fosgeno , ésteres de carbonato , tioésteres , lactonas , lactamas , hidroxamatos e isocianatos . Ejemplos de compuestos carbonílicos inorgánicos son el dióxido de carbono y el sulfuro de carbonilo . [ cita requerida ]
Un grupo especial de compuestos carbonílicos son los compuestos dicarbonílicos , que pueden presentar propiedades especiales.
Estructura y reactividad
En los compuestos orgánicos, la longitud del enlace CO no varía mucho de 120 picómetros . Los carbonilos inorgánicos tienen distancias CO más cortas: CO , 113; CO 2 , 116; y COCl 2 , 116 pm. [2]
El carbono carbonílico es típicamente electrofílico . Un orden cualitativo de electrofilicidad es RCHO (aldehídos) > R 2 CO (cetonas) > RCO 2 R' (ésteres) > RCONH 2 (amidas). Una variedad de nucleófilos atacan, rompiendo el doble enlace carbono-oxígeno .
En un estudio del colágeno se encontraron interacciones entre grupos carbonilo y otros sustituyentes . [3] Los sustituyentes pueden afectar a los grupos carbonilo mediante la adición o sustracción de densidad electrónica por medio de un enlace sigma . [4] Los valores de Δ H σ son mucho mayores cuando los sustituyentes en el grupo carbonilo son más electronegativos que el carbono. [4]
La polaridad del enlace C=O también mejora la acidez de cualquier enlace CH adyacente. Debido a la carga positiva del carbono y la carga negativa del oxígeno, los grupos carbonilo están sujetos a adiciones y/o ataques nucleofílicos. Una variedad de nucleófilos atacan, rompiendo el doble enlace carbono-oxígeno y dando lugar a reacciones de adición-eliminación . La reactividad nucleofílica suele ser proporcional a la basicidad del nucleófilo y, a medida que aumenta la nucleofilia, disminuye la estabilidad dentro de un compuesto carbonílico. [5] Los valores de pKa del acetaldehído y la acetona son 16,7 y 19 respectivamente, [6]
Espectroscopia
- Espectroscopia infrarroja : el doble enlace C=O absorbe luz infrarroja en números de onda de entre aproximadamente 1600 y 1900 cm −1 (5263 nm a 6250 nm). La ubicación exacta de la absorción se entiende bien con respecto a la geometría de la molécula. Esta absorción se conoce como el "estiramiento del carbonilo" cuando se muestra en un espectro de absorción infrarroja. [7] Además, los espectros ultravioleta-visibles de la propanona en agua dan una absorción del carbonilo a 257 nm. [8]
- Resonancia magnética nuclear : el doble enlace C=O muestra diferentes resonancias según los átomos circundantes, generalmente un desplazamiento hacia abajo. El RMN de 13 C de un carbono carbonílico está en el rango de 160 a 220 ppm. [9]
Véase también
Referencias
- ^ Saul Patai, ed. (1966). El grupo carbonilo . PATAI'S Chemistry of Functional Groups. Vol. 1. John Wiley & Sons. doi :10.1002/9780470771051. ISBN 9780470771051.Jacob Zabicky, ed. (1970). El grupo carbonilo . PATAI'S Chemistry of Functional Groups. Vol. 2. John Wiley & Sons. doi :10.1002/9780470771228. ISBN 9780470771228.
- ^ G. Berthier, J. Serre (1966). "Aspectos generales y teóricos del grupo carbonilo". En Saul Patai (ed.). El grupo carbonilo . PATAI'S Chemistry of Functional Groups. Vol. 1. John Wiley & Sons. págs. 1–77. doi :10.1002/9780470771051.ch1. ISBN 9780470771051.
- ^ Newberry, Robert W.; Raines, Ronald T. (15 de agosto de 2017). "La interacción n→π*". Accounts of Chemical Research . 50 (8): 1838–1846. doi :10.1021/acs.accounts.7b00121. ISSN 0001-4842. PMC 5559721 . PMID 28735540.
- ^ ab Wiberg, Kenneth B. (1999-11-01). "La interacción de los grupos carbonilo con sustituyentes". Accounts of Chemical Research . 32 (11): 922–929. doi :10.1021/ar990008h. ISSN 0001-4842.
- ^ Lienhard, Gustav E.; Jencks, William P. (septiembre de 1966). "Adición de tiol al grupo carbonilo. Equilibrios y cinética1". Revista de la Sociedad Química Americana . 88 (17): 3982–3995. doi :10.1021/ja00969a017. ISSN 0002-7863. PMID 5915153.
- ^ Ouellette, RJ y Rawn, JD "Química orgánica", 1.ª edición. Prentice-Hall, Inc., 1996: Nueva Jersey. ISBN 0-02-390171-3
- ^ Mayo DW, Miller FA y Hannah RW “Notas del curso sobre la interpretación de espectros infrarrojos y Raman” 1.ª ed. John Wiley & Sons Inc, 2004: Nueva Jersey. ISBN 0-471-24823-1 .
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 24 de agosto de 2015. Consultado el 11 de julio de 2015 .
{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ) - ^ "Espectroscopia de RMN. RMN de 13C". organicchemistrydata.org . 20 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 6 de enero de 2024 . Consultado el 6 de enero de 2024 .
Lectura adicional
- LG Wade, Jr. Química orgánica, 5.ª ed. Prentice Hall , 2002. ISBN 0-13-033832-X
- Departamento de Química de la Universidad Estatal de Frostburg . Ayuda con la química orgánica (2000).
- Desarrollo de Química Avanzada, Inc. Nomenclatura IUPAC de Química Orgánica (1997).
- William Reusch. tara VirtualText de Química Orgánica (2004).
- Departamento de Química de Purdue [1] (consultado en septiembre de 2006). Incluye datos de solubilidad en agua.
- William Reusch. (2004) Aldehídos y cetonas. Consultado el 23 de mayo de 2005.
- ILPI. (2005) El hiperglosario de MSDS: Anhídrido.
