Aldehyde und Ketone

Nomenklatur:
Vorrang vor Hydroxy-, Alkenyl- und Alkinylgruppen
CHO-Substituent := Methanoyl oder Formyl, am Ring Carbaldehyd
R-CO- := Alkanoyl (auch Acyl)


Eigenschaften der Carbonylgruppe:
Carbonyl-Kohlenstoff und -Sauerstoff sind sp2-hybridisiert » planare Geometrie:  Carbonylgruppe
Carbonyl-Kohlenstoff ist elektrophil durch Resonanz:  Carbonyl-Resonanzstruktur
-C=O reagiert basisch
a-H ist sauer
    Grund: 1. induktiver Effekt des positivierten Carbonyl-Kohlenstoffs
2. (wesentlich:) Tautomerie über resonanzstabilisiertes Enolat-Ion zum Enol (mit Katalysator)
 Säurekatalyse:
säurekatalysierte Tautomerie
 Basenkatalyse:
basenkatalysierte Tautomerie
Siedepunkte entsprechen etwa denen der Halogenalkane


Darstellung

Oxidation von Alkoholen, z. B. CH3OH ---O2, 600-650 °C, Ag---> HCHO; allgemein mit CrO3
ACHTUNG: Überoxidation von primären Alkoholen über Aldehyde zu Carbonsäuren; vermeidbar mit Pyridin in wasserfreiem Medium
Oxidative Spaltung von Alkenen, z. B. mit Synthesegas: R-HC=CH2 + H2 + CO ---Druck etc.---> R-CH2-CH2-CHO (neues Kettenglied!)
Hydratisierung von Alkinen ---H+, Hg2+---> Enole ---Tautomerisierung---> Carbonylverbindungen
Schritt 1 nach Markovnikov!
Ozonolyse (Spaltung von Alkenen): >C=C< ---O3, Reduktionsmittel---> 2 >C=O


Reaktionen

Angriffspunkte der Carbonylgruppe

Protonierung erhöht Elektropositivität des Carbonyl-Kohlenstoffs » bessere Addition
Hydrierung zu Alkoholen besonders bei elektronenziehenden Substituenten
H2O hydratisiert >C=O zum geminalen Diol, säure- oder basenkatalysiert, Hydratanteil fällt bei Elektronenschub


Halbacetale:
  Halbacetal   (OR' aus Alkohol)
durch Addition von Alkohol an die Carbonylgruppe, Säurekatalyse
Gleichgewicht meist bei Carbonylen, bessere Reaktion bei intramolekularer Halbacetalbildung mit 5- oder 6-Ringschluß (Kohlenhydrate!)


Acetale:
  Acetal   (OR und OR' aus Alkoholen)
aus Halbacetalen durch nochmalige Addition von Alkohol an resonanzstabilisiertes Oxocarbeniumion, vorher Abspaltung der protonierten Hydroxygruppe (Säurekatalyse)
Ketone und kleine (1,2)-Diole geben cyclische Acetale (Schutzgruppe, auch nichtcyclisch)
Acetale sind säure-instabil, Gleichgewichtsreaktionen


Thiole analog: » Hemithioacetale » Thioacetale
  Schwefel ist nucleophiler als Sauerstoff » schnellere Reaktion
  relative Stabilität gegenüber verdünnten Säuren

 


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18. Oktober 1998 ALi