Química Orgânica 2 · Adição a aldeídos e cetonas
Troca de oxigênio-18 da acetona via seu hidrato
Condições: H2¹⁸O (excess), H⁺ (cat.)
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 7 passos escritos
O hidrônio protona o oxigênio da carbonila
O ácido catalítico está presente como hidrônio formado a partir da água marcada. Ele protona o oxigênio da carbonila da acetona, o que torna o carbono da carbonila um eletrófilo muito melhor para a água, um nucleófilo fraco.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio da carbonila captura o próton do hidrônio.
- O par O–H fica no oxigênio marcado, gerando água neutra.
Água marcada se adiciona à carbonila protonada
Uma molécula de água com 18O ataca o carbono eletrofílico da cetona protonada. O par π da C=O vai para o oxigênio original, que mantém seu próton como um OH neutro.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio da água marcada forma a nova ligação C–O.
- O par π da C=O vai para o oxigênio original.
A água remove o próton do íon oxônio
O oxigênio recém-adicionado tem carga positiva. A água, a base presente, remove seu próton, gerando o gem-diol neutro (hidrato), que carrega um oxigênio comum e um oxigênio-18.
As setas curvas
- Um par isolado da água captura o próton do oxigênio do íon oxônio.
- O par O–H fica no oxigênio marcado como hidroxila.
O hidrônio protona a hidroxila não marcada
Os dois grupos OH do hidrato agora são equivalentes, exceto pela marcação, então qualquer um pode ser protonado. Protonar o OH original, não marcado, o transforma em um bom grupo abandonador, a água.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio da hidroxila não marcada captura o próton do hidrônio.
- O par O–H fica no oxigênio da água marcada.
A água comum sai
O par isolado do oxigênio marcado avança para formar uma ligação π C=O enquanto a ligação C–O com o oxigênio protonado se rompe. A água não marcada sai e resta uma cetona protonada no 18O.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio marcado forma a nova ligação π C=O.
- O par da ligação C–O sai com o oxigênio não marcado como água.
A água desprotona a carbonila marcada
A água remove o próton da carbonila protonada, regenerando o hidrônio, de modo que o ácido é apenas um catalisador. Repetir o ciclo em excesso de água marcada converte praticamente toda a acetona na forma com 18O.
As setas curvas
- Um par isolado da água remove o próton do oxigênio da carbonila protonada.
- O par O–H fica no oxigênio marcado como par isolado da C=O.
Acetona-18O
A acetona agora carrega a marcação 18O, e água comum foi liberada. Essa troca é evidência direta de que cetonas formam hidratos reversivelmente em água, embora o hidrato da acetona seja quase indetectável.
O que você vai praticar
Desenhe a adição de água marcada à acetona catalisada por ácido, as transferências de próton no gem-diol e a perda de água não marcada que geram acetona marcada com oxigênio-18.
Você acabou de desenhar cada seta deste problema.
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