EL-MO II Moleküle, Schulbuch

50 C O C O C C H O Carbonyl- verbindungen Aldol -ungesättigte Carbonyl- verbindung C C O α,β C C O C O H C C O C OH HOH OH HOH HOH 3 OrganIsCHe SauersToFFVerbIndungen 3.4 CarBoNYLVErBiNDuNgEN – ALDEhYDE uND KEToNE Reaktionen • Aldehyde • Ketone Die Carbonylgruppe C=O ist eine ungesättigte funktionelle Gruppe. Steht die Car - bonylgruppe endständig (–CHO), nennt man die Verbindungen Aldehyde (von Alko - hol dehydrogenatus) mit der systematischen Endung -al . Bei Ketonen befindet sich die Carbonylgruppe im „Inneren“ (–CO–). Ketone erhalten die Endung -on und die Stellung der funktionellen Gruppe muss, wenn nötig, mit einem Lokanten gekenn - zeichnet sein (Abb. 50.1). Carbonylverbindungen können untereinander keine Was - serstoffbrücken bilden und besitzen daher niedrigere Siedepunkte als die entspre - chenden Alkohole. Allerdings besitzen sie mit der C=O-Gruppe einen polaren Bereich und können mit Wassermolekülen H-Brücken bilden (Abb. 50.2). Kurzkettige Alde - hyde und Ketone sind daher wasserlöslich. Kurzkettige Verbindungen besitzen einen stechenden, teils unangenehmen Geruch, während die aromatischen Vertreter, insbesondere aromatische Aldehyde, sehr wohlriechende Verbindungen sind; sie werden vielfach auch als Aromastoffe eingesetzt (Vanillin, Zimtaldehyd). Reaktionen der Carbonylgruppe Additionsreaktionen: Carbonylverbindungen addieren bevorzugt Stoffe mit positiv polarisiertem Wasser - stoff („aktive H-Atome“, wie zB Alkohole). Dabei wird das Wasserstoff-Atom an den „Carbonylsauerstoff“, der Rest an den „Carbonylkohlenstoff“ gebunden. Die Reaktion erfolgt zumeist über zwei Teilschritte und wird durch Säuren kataly - siert. Die dazu analoge Verbindung der Ketone nennt man Ketale oder Ketonacetale. Aldoladdition – Addition von Carbonylverbindungen C-Atome, die direkt an das C-Atom neben einer funktionellen Gruppe gebunden sind, nennt man auch α -C-Atome und die dort gebundenen H-Atome dementsprechend α -H-Atome. Im stark basischen Milieu können α -H-Atome als Protonen abgespalten werden. Dies wird durch die hohe Elektronegativität des O-Atoms der Carbonylgrup - pe erleichtert. Das entstehende α -C-Atomanion greift nun an dem positiv polarisier - ten C-Atom einer weiteren Carbonylgruppe an und „addiert“ (Abb. 50.3). Durch diese Reaktion entstehen Verbindungen mit zwei funktionellen Gruppen, im Beispiel ein Hydroxyaldehyd (Aldehyd–Alkohol = Aldol). Die Aldoladdition kann zwi - schen gleichartigen und verschiedenen Molekülen erfolgen. Die Bezeichnung Aldo - laddition wird für diesen Reaktionstyp auch dann beibehalten, wenn Ketone an der Reaktion beteiligt sind. Da durch die Aldoladdition C–C-Bindungen geknüpft werden, kommt dieser Reaktion bei organischen Prozessen große Bedeutung zu. An die Al - doladdition kann sich eine Wasserabspaltung anschließen (Aldolkondensation), wo - bei eine α , β -ungesättigte Carbonylverbindung entsteht (Abb. 50.3). Acetal Halbacetal Carbonylverbindung [H + ] H 2 O C O H O R H O R O C O R H O C O R R 3-Hydroxy-butanal Ethanal H 3 C CHO + H 3 C CHO H 3 C CH CH 2 CHO OH Abb. 50.1: Molekülmodelle und Strukturformeln von einem Aldehyd und einem Keton Abb. 50.2: Die Polarität der Carbonyl-Gruppe Abb. 50.3: Aldoladdition und -kondensation C O C O R C H O R C R O Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv