Zijn ketonen zuur: 9 feiten die u moet weten?

In dit artikel, “zijn ketonen zuur”, wordt kort ingegaan op de zuurgraad van ketonen en de vergelijking van de zuurgraad met andere verbindingen.

ketonen zijn die verbindingen, waarin twee alkyl- of arylgroepen zijn bevestigd aan de carbonylkoolstof. De waterstofatomen bevestigd aan de alkyl- of arylgroep zijn zuur. Door de aanwezigheid van deze zure waterstof zijn ketonen zuur van aard. Maar de zuurgraad van keton is niet zo veel als in alle zuren (pk_a van keton is 17 tot 21).

Laten we ons concentreren op de volgende onderwerpen over de zuurgraad van keton.

Waarom zijn ketonen zuur?

Ketonen zijn zure verbindingen (pk_a =20). Om de zuurgraad van keton te verklaren, zal de definitie van zuur-base (Bronsted-Lowry-schema) worden onthouden dat een zuur een protondonor is en een base een protonacceptor. Na dissociatie van een zuur, geconjugeerde base en H⁺ ion zal worden gegenereerd.

Uit het bovenstaande diagram is te zien dat keton zijn ene waterstof afstaat en CH . vormt₃ –CO-CH₂^- (enolaat-ion). Dit is de geconjugeerde base van keton (aceton). In het bovenstaande voorbeeld hydride-ion (H^-) fungeert als basis. Het accepteert de waterstof die aceton in de bovenstaande reactie afstaat. Het resulterende enolaat-ion krijgt de stabilisatie als gevolg van delokalisatie van negatieve lading van een minder elektronegatief koolstofatoom naar een meer elektronegatief zuurstofatoom. Dubbele binding zal na de delokalisatie worden vervangen van CO-binding naar CC enkele binding.

Maar het enolaat-ion is niet zo stabiel als keton. De enol en keton zijn in a chemisch equilibrium wat de enol helpt om één waterstof vrij te maken voor het omzetten van de enol in een enolaat.

Zijn ketonen zuur in water?

de pk_a waarde van water en keton is respectievelijk 16 en 20. Pk_a waarde geeft aan dat water zuurder is dan keton (stof met lagere pk_a is zuurder).

Keton reageert met water in aanwezigheid van een zuur. Keton is ook oplosbaar in water door vorming van waterstofbruggen met water. Na reactie met water in aanwezigheid van zuur vormt keton geminal-diol en ontstaat er een evenwicht tussen het keton en het product (geminal-diol).

De stappen van de bovenstaande reactie worden hieronder beschreven-

1. Protonering van de carbonylgroep: carbonylgroep (C=O) wordt geprotoneerd door het waterstofatoom van H₃O⁺ (gevormd door de reactie tussen water en zuur).
2. Nucleofiele aanval door water: In de tweede stap valt het eenzame paar zuurstof aan in het geprotoneerde carbonylcentrum.
3. deprotonering:  Een van de waterstofatomen van het watermolecuul (toegevoegd aan het carbonylcentrum) wordt geëlimineerd en het gewenste product geminal-diol wordt gevormd.

Zijn ketonen zuurder dan carbonzuren?

Nee, ketonen zijn niet zuurder dan carbonzuur. de pk_a waarde van keton en carbonzuur is respectievelijk 20 en 3-5.

De reden van meer zuurgraad van carbonzuur is de stabilisatie van de geconjugeerde base. De geconjugeerde base van carbonzuur (carboxylaat-ion) wordt gestabiliseerd door twee equivalente resonantie. Maar de geconjugeerde bas van keton (enolaat-ion) krijgt de stabilisatie door slechts één resonantie. Daarnaast is in carbonzuur de OH-groep direct verbonden met het carbonylkoolstofcentrum. Door de elektrofiliciteit van dit centrum wordt de OH-binding van carbonzuur polair en zal de eliminatie van waterstofionen gemakkelijker zijn.

In keton is zo'n OH-groep niet aanwezig. Alkyl- of arylgroepen zijn direct bevestigd aan het carbonylkoolstofcentrum. De protonenoverdracht zal dus niet zo gunstig zijn ten opzichte van carbonzuren.

Er zijn enkele reagentia (nucleofielen) zoals organometaalreagentia, acetyliden, nitrillen, aminen die carbonyladditie met keton veroorzaken, maar een carbonzuur deprotoneren. Dit is ook een bewijs dat de zuurgraad van carbonzuren groter is dan die van keton.

Zijn ketonen zuurder dan esters?

Ja, ketonen zijn zuurder dan esters. Pk_a waarde bevestigt de meer zure aard van keton met betrekking tot ester. de pk_a waarde van keton en ester is bijna gelijk aan respectievelijk 20 en 25.

 In de bovenstaande afbeelding wordt de resonantiestructuur van het enolaation van zowel het keton als de ester beschreven. In het geval van ester is er een extra conjugatiestructuur (V). In deze structuur doneert de alkoxygroep (OR-groep) elektronen aan de carbonylkoolstof (C=O).

Deze elektronendonatie destabiliseert deze resonantiestructuur omdat de vorming van negatieve lading op koolstof verbonden met de andere kant van carbonylkoolstof ongunstig zal zijn. De resonantiestructuur IV draagt ​​minder bij ten opzichte van V. Zo wordt het enolaation van ester gedestabiliseerd dan het enolaation van keton omdat in keton niet zo'n ongunstige resonantiestructuur wordt gevormd.

De minder stabiele geconjugeerde base verlaagt de zuurgraad van de ester in vergelijking met keton.

Zijn ketonen zuurder dan aldehyden?

Nee, ketonen zijn minder zuur dan een aldehyde. Pka van an aldehyde en keton is respectievelijk 17 en 20. Omdat een lagere pka-waarde een hogere zuurgraad aangeeft, is aldehyde zuurder met betrekking tot keton.

Het fundamentele verschil tussen aldehyde en keton is de vervanging van één alkylgroep van keton door waterstof in aldehyde. Alkylgroepen zijn over het algemeen een zwakke elektronendonor vanwege het +I-effect. Deze eigenschap van elektronendonatie destabiliseert het anion omdat de alkylgroep de elektronendichtheid duwt om de elektronenrijke soorten (carbanion) af te weren.

Maar in aldehyde is niet zo'n alkylgroep aanwezig die de elektronendichtheid naar het carbanion kan duwen en het enolaat-ion destabiliseert.

De geconjugeerde base van aldehyde is dus stabieler vanwege de afwezigheid van het bovenstaande destabiliserende effect in vergelijking met de geconjugeerde base van keton.

Waarom zijn ketonen zuurder dan alkanen?

De CH binding van een keton is zuurder dan de CH binding van een alkaan omdat de pk_a waarde van keton en alkeen is respectievelijk ongeveer 20 en 50.

Dit verschil in pk_a toonde aan dat de stabilisatie van geconjugeerde base als gevolg van elektronendelokalisatie in keton. Het enolaat-ion van keton is resonantie gestabiliseerd. Maar deze resonantie is afwezig in alkaan. Vanwege de C=O-groep kan het waterstofion van één alkylgroep gemakkelijk worden geëlimineerd. Omdat de C=O-groep elektrofiel van aard is. Het trekt de elektronendichtheid naar zich toe en de eliminatie van waterstofionen zal gemakkelijk zijn.

Maar in alkaan is zo'n carbonylgroep niet aanwezig en kan de resonantie van enolaat niet plaatsvinden. De geconjugeerde base van alkaan heeft dus geen stabilisatiefactor. Het vertoont dus minder zuurgraad dan keton.