Química Orgânica 1 · Ressonância e distribuição eletrônica
Acid switches on a carbonyl
Condições: Acetone in dilute aqueous acid, drawn as hydronium (counterion omitted). First protonate the carbonyl oxygen, then draw the second contributor of the protonated ketone. No nucleophile addition is requested.
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
O mecanismo, passo a passo
Próximo mostra as setas curvas de cada passo e as explica. Os passos escritos estão abaixo.
Ler todos os 4 passos escritos
Protonate the carbonyl oxygen
A ketone oxygen is only a weak base: protonated acetone (pKa approximately −7) is a stronger acid than hydronium (pKa approximately −1.7), so only a small fraction of acetone is protonated at any moment. That small fraction is enough for acid catalysis.
Nota: Any of the three equivalent hydronium hydrogens can be transferred.
As setas curvas
- A carbonyl oxygen lone pair forms the new O–H bond.
- The hydronium O–H bond pair stays on oxygen, which becomes neutral water.
Move the positive charge to carbon
This is a π bond between atoms of different electronegativity, next to a positive charge: one arrow moves the π pair onto the more electronegative oxygen. Oxygen goes from +1 with one lone pair to neutral with two.
As setas curvas
- The C2=O π pair moves onto oxygen, which becomes neutral; C2 is left with an empty p orbital and the positive charge.
Compare with the neutral ketone
Neutral acetone also has a C⁺–O⁻ contributor, but drawing it creates two separated charges. For the protonated ketone, the same arrow moves an existing charge instead.
Two contributors of protonated acetone
The two contributors side by side (water is left out of this summary). Left: an oxonium ion with every octet complete, the major contributor. Right: a carbocation next to a neutral OH group. The hybrid places a large share of positive charge on the carbonyl carbon, which is the reason acid-catalyzed additions to carbonyls begin by protonating oxygen.
O que você vai praticar
Protonate a ketone oxygen and draw the carbocation contributor that explains why acid makes the carbonyl carbon more electrophilic.
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