If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Pokud používáš webový filtr, ujisti se, že domény: *.kastatic.org and *.kasandbox.org jsou vyloučeny z filtrování.

Hlavní obsah
Aktuální čas:0:00Celková doba trvání:14:15

Transkript

Pokud zreagujeme aldehyd nebo keton v přebytku alkoholu a v kyselém prostředí, vytvoříme acetal. Takže, tady napravo je náš acetal, a je tu vidět dvakrát OR, neboli OR (se dvěmi čárkami) z alkoholu, A OR se dvěma (v reaktatntech R s jednou pozn. překl.) čárkou Při této reakci nám ještě vzniká voda, a reakce je v rovnováze, takže ji můžeme různými způsoby posouvat, abychom vytvořili více acetalu jako reakčního produktu (dále RP). Jedním způsobem by mohlo být odstranění vody, tedy pokud snížíte koncentaci tohoto RP, rovnováha se posune, aby se ho vytvořilo více, a tím pádem vznikne i víc acetalu. Další věc, kterou můžete udělat, abyste posunuli rovnováhu vpravo, je zvýšení koncentrace jednoho z reaktantů. Tedy, pokud přidáte aldehyd, také se posune rovnováha doprava, a zase vznikne víc acetalu. Takže, v laboratoři máte spoustu způsobů, jak zvýšit výnos. Reakce probíhá v kyselém prostředí, tedy máme na výběr z několika různých zdrojů protonů. Můžete použít třeba kyselinu sírovou (H2SO4), nebo kyselinu toluensulfonovou, TsOH, tedy dva nejčastější katalyzátory, co se používají k tvorbě acetalu. Podívejme se na naši reakci, tedy na její mechanismus, zblízka. Je to tedy dost dlouhý mechanismus, Myslím, že je jednodušší ji pochopit, pokud si jí vysvětlíme na příkladu. Takže, tady nám cyklohexanon reaguje s přebytkem ethanolu, a s kyselinou sírovou jako katalyzátorem. Jen od pohledu, a souhrnné reakce, kterou vidíme výše, můžeme předpovídat strukturu acetalu. Napadne nás vzít tuhle část molekuly a přidat jí k cyklické sloučenině. Takže,tady bude cyklická sloučenina, pak zůstává kyslík, jedna uhlovodíková skupina, pak další kyslík a R skupina bude vypadat takto. Náš reakční produkt, je taková legrační molekula, a také acetal, který bychom vyrobili. Zamysleme se nad mechanismem pro tuto reakci. Když k sobě dáte alkohol a kyselinu sírovou, jedna z věcí, co se může stát je protonace (přidání H+) alkoholu. Nakreslíme si protonovaný iont: Je to tedy jedna z možností, co by se mohlo stát nejdřív. Takže, tady je protonovaný alkohol, a pak si ukážeme, že se chová jako kyselina, a reaguje s cyklohexanonem. Takže, tady je cyklohexanon, a nevazebný elektronový pár z cyklohexanonu přitáhne proton, jakýkoli proton, třeba právě z této kyseliny nalevo. Elektrony z cyklohexanonu se přesunou, vytvoří ethanol, a karbonyl se protonuje. Pojďme si to ukázat. Takže, prvním krokem bude protonace uhlíku - ten se hodí nejlépe, protože potom, po protonaci, bude elektrofilnější. Nakreslíme si to: Takže, teď máme proton navázaný na kyslík - na kyslíku ale stále zůstává jeden nevazebný elektronový pár, Protože, sledujte purpurové elektrony, ty si přitáhly tento proton a vytvořily tak tuto vazbu, na kyslíku tak vzniká +1 náboj. A víme, že tím pádem bude uhlík více elektrofilní, takže uhlík se bude chovat jako elektrofil. a tím pádem může reagovat s nukleofilem. Nukleofil nám plave opodál, je to samozřejmě ethanol. Takže molekula ethanolu se přiblíží, zachová se jako nukleofil, a nevazebný elektronový pár atakuje elektrofil, vyrazí pí-elektrony, že dopadnou na kyslík: To je už druhý krok, nukleofilní atak. Takže, pojďme si je sepsat: V prvním kroce jsme protonovali kyslík, teď druhý krok, nukleofilní atak. A když nukleofil atakuje elektrofil, bude pak mít tento kyslík dva nevazebné elektronové páry na valenční slupce, ty si zvýrazníme třeba modře. Tedy, tyto elektrony se přesunuly na kyslík, jak vidíte na prostředním obrázku, a vznikla nám vazba mezi kyslíkem na ethanolu a uhlíkem na karbonylové skupině, takže tady bude vazba, a stále na něm zůstává navázaný vodík, jako i ethylová skupina, s +1 nábojem. Teď si tu uděláme trošku prostoru, Třetí krok bude deprotonace. Napíšeme si krok 3, deprotonace. Takže, plave tu další molekula ethanolu, a ta se bude chovat jako zásada, nevazebný elektronový pár na ethanolu si přitáhne tento proton, takže elektrony na našem kyslíku zůstanou. Ukážeme si to. Tedy, dále si nakreslíme kruh, tady bude OH, nalevo, také tu budou elektrony, a pak napravo budeme mít, tentokrát dva nevazebné elektronové páry na kyslíku. Ty si nakreslíme zeleně, Tyto elektrony napravo tedy zůstaly na kyslíku - a když se pozorně podíváte na tuto strukturu, zjistíte, že nám vznikl poloacetal. Takže deprotonací vzniká poloacetal, což je přechodný produkt naší reakce. Další krok bude protonace, označíme si ji jako krok 4. Tentokrát budeme protonovat OH nalevo. A tak jeden z reaktantů může být právě tento protonovaný ethanol, fungující jako kyselina-- --nakreslíme si ho. Náboj +1 bude na tomto kyslíku, a nevazebný elektronový pár na něm naváže proton a nechá elektrony na alkoholu. Nakreslíme si to: Protonujeme OH, a důvod, proč je protonace OH dobrá, je, že nám tak vznikne voda. Takže, nakreslíme si elektrony znovu: zase purpurově. Tyto elektrony si přitáhly proton, tentokrát budou tvořit vazbu. A pak tady napravo máme, znovu, náš kyslík s navázaným ethylem, dva nevazebné elektronové páry, -- tento pár, který necháme zelený. A pak, protože jsme protonovali OH, dostaneme +1 náboj na kyslíku, a když se podíváte zblízka použiji na to červenou, když se podíváte pořádně, uvidíte, že se nám tu schovává voda, že? Víme, že voda je moc ráda sama, takže pokud se zelené elektrony vrátí zpátky, vytvoří zase dvojnou vazby, pak by přesunuly tyto elektrony na kyslík, a vznikla by nám voda. Takže, toto je dehydratační část reakce, kdy nám vzniká voda. Takže, pokračujme - toto byl další krok, tedy krok, kdy se tyto elektrony přesunuly sem, tedy pátý krok, ztratíme H20, takže dehydratační krok. A zůstane nám zase náš kruh, a tentokrát dvojná vazba na tento kyslík, s navázaným ethylem, a nesmíme zapomenout na nevazebný elektronový pár na tomto kyslíku, a +1 náboj, pak zelené elektrony, které se přesunuly sem, aby nám vytvořily zase dvojnou vazbu. A znovu, máme +1 náboj tady na kyslíku, takže zobrazený rezonanční strukturou by byl tento uhlík velmi elektrofilní. Tedy znovu nám našeho elektrofila atakuje nukleofil, to bude další krok, tedy krok 6. Krok 6 bude nukleofilní atak. Takže, v kroku 6 se do reakce nachomýtne nukleofil. Nukleofilem bude opět ethanol, a tady ho máme, takže si nakreslíme náš ethanol s nevazebnými elektronovými páry. A jeden z těch nevazebných elektronových párů, samozřejmě, atakuje našeho elektrofila, takže nukleofil atakuje elektrofila. Tím vytlačí tyto elektrony na náš kyslík. Nakreslíme si to: Tady máme kyslík se stále ještě navázaným vodíkem, a ethyl zde, nevazebný elektronový pár, a náboj +1 na tomto kyslíku. Takže, zvýrazníme si tyto elektrony: purpurové elektrony vytvořily vazbu, takže kyslík je teď navázaný k uhlíku. A tady napravo budeme mít kyslík s ethylovou skupinou, a tyto dva nevazebné elektronové páry budou na tomto kyslíku. Skoro jsme hotovi, zbývá nám poslední krok. Krok číslo 7 bude deprotonizace. Tedy, v sedmém kroku bude potřeba jen odebrat tento proton, a vznikne nám acetal. Tedy znovu, připlave molekula ethanolu, zachová se jako zásada, a volný elektronový pár naváže tento proton a nechává elektrony na kyslíku, potom jsme konečně schopni nakreslit naše acetalové produkty. Tedy budeme mít, (pokud nakreslím ten úhel o trošku ostřejší) tedy budeme mít kyslík nalevo, s ethylovou skupinou, a pak uhlík, který se také váže k dalšímu kyslíku, a zároveň váže teké ethyl. A tak si konečně ukážeme elektrony v produktu, na kyslících. Zase si zvýrazníme: tyto dva elektrony pocházejí z kyslíku, jak vidíte na obrázku. Takže, vytvořili jsme acetal. Je to velmi dlouhý mechanismus, a trošku obtížnější, myslím, že je lépe si projít skutečnou, ne obecnou reakci, ač dlouhou. Nyní nám vyvstávají dvě otázky ohledně našeho acetalu. Podíváme se na jiný případ. Vezmeme acetaldehyd a butanol. Tentokrát použijeme jako katalyzátor kyselinu toluensulfonovou, a ještě bychom mohli zvýšit koncentraci jednoho z reaktantů, tedy zvýšíme koncentraci acetaldehydu, a reakci dovedeme do konce. Ale neznáme strukturu reakčního produktu, víme, že budeme připojovat tuto část alkoholu k tomuto uhlíku, a to se stane dvakrát. Tím pádem musíme zajistit, že budeme mít dva uhlíky, toto jsou dva uhlíky, a tento máme navázaný ke kyslíku. Zbytek na kyslíku bude mít čtyři uhlíky: 1,2,3,4 A víme, že bude vázaný ještě k jednomu kyslíku, Tedy, jedna, dva, tři, čtyři. To by byl náš acetal - reakční produkt. Označíme si ale uhlíky, které budeme sledovat: Takže, tento bude napravo zde a pův. uhlík karbonylu bude tady. Teď vyměníme barvy pro molekulu butanolu. Kyslík na něm bude v acetalu zde, tento bude tady, a pak 1,2,3,4, 1,2,3,4, 1,2,3,4. Počítáním uhlíků můžete zjistit, jak bude vypadat váš konečný produkt. Pak si uděláme ještě jednu reakci. Toto je keton, čtyřuhlíkatý, takže butanon, a zreaguje nám s ethylenglykolem (fridexem). Jako katalyzátor zase použijeme kyselinu toluensulfonovou. Tato reakce bude trošku odlišná, protože reaktantem je diol. Tady nahoře jsme měli jen butanol, jen jedno OH, ale ethylenglykol má dvě. Zajímá nás opět, co vznikne, vyplatí se projet si v rychlosti mechanismus reakce, a kyselina toluensulfonová nám pomůže protonovat uhlík na karbonylu - pak jedna z OH skupin atakuje nukleofilně náš keton zde. A tak, aniž byste museli znovu procházet všechny kroky mechanismu, a že je celkem komplikovaný, přeskočím k jednomu z posledních kroků, kdy už nemáme vodu, takže mínus H2O, jsme za dehydratačním krokem, a tím nám vznikne tento meziprodukt, a na kyslíku tak vznikne +1 náboj. Pak budeme mít dva uhlíky, další OH skupinu na této straně, a zase si pomocí barev přiřadíme některé atomy na obou stranách. Tedy, tento kyslík je už navázaný, už jsme odstranili vodu, takže tento kyslík je tento, pak máme na této molekule ještě jednu OH skupinu. a to je tato. Pokud se dostaneme k tomuto kroku, odehraje se nám intramolekulární, nukleofilní atak. Takže, tyto elektrony budou atakovat tento uhlík, a vystrnadí tyto elektrony na kyslík. A tím pádem jako konečný produkt dostaneme cyklickou sloučeninu, cyklický aceton. Tady budeme tedy mít čtyři uhlíky, pak tento kyslík, dva uhlíky, další kyslík, a ty oba jsou navázány na uhlík mezi nimi. A zase budeme sledovat, jak se nám uhlíky přeskupily: tento uhlík je tady, tento zde, (zvýrazňování) a náš produkt bude vypadat takto. Je to cyklický acetal, tedy trošku zrádnější oproti předchozím reakcím. Takže v dalším videu se podíváme na využití acetalů jako protektivní skupiny.