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

Vznik oximů a hydrazonů

Aldehydy a ketony reagují s hydroxylaminem za vzniku oximů a s hydrazinem za vzniku hydrazonů. Tvůrce: Jay.

Chceš se zapojit do diskuze?

Zatím žádné příspěvky.
Umíš anglicky? Kliknutím zobrazíš diskuzi anglické verze Khan Academy.

Transkript

V předchozím videu jsme viděli mechanismus vzniku iminů. Při tvorbě iminu jsme vycházeli z aldehydu nebo ketonu, přidávali jsme za kyselé katalýzy amin a docházelo ke vzniku iminu. Pokud toto Y je atom vodíku nebo alkylový substituent, nazýváme tuto molekulu iminem. Pokud Y je OH skupina, pak nazýváme tuto molekulu oximem. Napíšeme sem, že jsme získali oxim. Slovo oxim představuje kombinaci slova "oxygen", což je kyslík, a slova "imin". Dalším možným derivátem je hydrazon, což je případ, když Y je buď NH₂ nebo NH s nějakým alkylovým substituentem. Hydrazon vzniká stejným mechanismem, který jsme probírali předtím. Pokud máme vzniklý produkt, jako je imin, oxim nebo hydrazon, a chceme z toho produktu získat zpět výchozí aldehyd nebo keton, potřebujeme jenom zvýšit koncentraci vody. Přebytek vody v této kysele katalyzované reakci posune rovnováhu směrem doleva, a získáme zpět výchozí amin a aldehyd nebo keton. Podíváme se na příklad. Máme zde imin, ke kterému přidáváme kyselinu ve vodě, takže zde máme velký přebytek vody. Tímto získáme zpět výchozí aldehyd nebo keton. Podíváme se na tento produkt, ve kterém máme dvojnou vazbu mezi dusíkem a uhlíkem a alkylový substituent R a druhý substituent R. Takže máme dvojnou vazbu dusík-uhlík, R a znovu R. Zde je substituent R a R'. Jdeme směrem zpět, takže zde získáme keton, bude to cyklohexanon. Pojďme nakreslit cyklohexanon jako jeden z produktů reakce. Hydrolýzou iminu získáme cyklohexanon a druhý produkt vznikne z této části molekuly a získáme zpět výchozí amin. Takže budeme mít tento dusík, který během mechanismu ztratil dva protony, takže přidáme dva protony, a získáme znovu primární amin. Tento typ reakcí samozřejmě funguje i pro oximy a hydrazony. Pojďme se teď podívat na tvorbu oximů a hydrazonů. Podíváme se na další reakci. Znovu začneme cyklohexanonem, ale tentokrát si vezmeme hydroxylamin za kyselé katalýzy. Tentokrát Y je hydroxylovou skupinou, zvýrazníme to pomocí jiné barvy. Jelikož v této části molekuly Y je OH, napíšeme OH na dusík, který má dvojnou vazbu s uhlíkem. Pojďme nakreslit výsledný oxim. Začneme kruhem. Máme tu kruh, dále dvojnou vazbu mezi uhlíkem a dusíkem a tentokrát tu místo atomu vodíku nebo alkylového substituentu máme hydroxylovou skupinu. Pojďme si na toto OH zakreslit volné elektronové páry. Ukázali jsme si příklad vzniku oximu. Tohle je oxim. Oximy jsou stabilnější, než iminy z toho důvodu, že zde máme kyslík, na kterém je volný elektronový pár. Můžeme přesunout tento elektronový pár sem a přemístit tyto elektrony na tento uhlík. Nakreslíme tuto rezonanční strukturu. Máme zde kruh, zde máme uhlík, vázaný na dusík, zde máme dvojnou vazbu mezi dusíkem a uhlíkem, a tento kyslík pořád má svůj volný elektronový pár, čímž získává formální náboj o velikosti plus jedna. Tento dusík má volný elektronový pár. Tyto elektrony můžeme přemístit na tento uhlík, a proto na tomto uhlíku vznikne náboj minus jedna. Ukážeme tyto elektrony. Tyto elektrony na kyslíku se přemístily sem, tyto elektrony se přemístily sem na tento uhlík a došlo ke vzniku rezonanční struktury ve formě karbaniontu. Můžeme delokalizovat tyto elektrony, takže tato rezonanční struktura se záporným nábojem pomáhá stabilizovat tento uhlík, který je částečně kladně nabitý. Je částečně kladně nabitý zde vlevo, proto tato elektronová hustota z této rezonanční struktury umožňuje stabilizovat tuto strukturu. To vysvětluje, proč jsou oximy stabilnější než iminy. Pojďme na další reakci, podíváme se na tento keton. Doteď jsme řešili jen příklady se symetrickými ketony, ve kterých jsou substituenty R stejné na obou stranách. Ale tentokrát si vezmeme nesymetrický keton, ke kterému přidáme hydroxylamin, a tím získáme oxim. Teď ale máme dvá možné produkty. Začínáme tímto nesymetrickým ketonem, nakreslíme volný elektronový pár na dusíku na jednu stranu a OH skupinu na druhou stranu. Je to jeden z možných produktů. Dále můžeme ukázat druhý možný stereoizomer, můžeme nakreslit volný elektronový pár na levou stranu a OH skupinu na pravou stranu. Jsou to stereoizomery. Pokud se na ně podíváme pozorněji, vidíme, že OH je na opačnou stranu od této části molekuly. Vzhledem k dvojné vazbě je OH skupina na stejné straně s tímto zbytkem molekuly. Pokud vycházíme z nesymetrického ketonu, dochází ke vzniku stereoizomerů. Stejná věc platí i pro iminy, i když oximy jsou stabilnější než iminy, a proto je jednodušší izolovat jednotlivé izomery oximů. Na to je třeba dávat pozor. Podíváme se na další reakci, která už bude trochu jiná. Tentokrát budeme mít místo OH skupiny NH₂ skupinu. Vrátíme se nahoru a podíváme se na původní obecnou reakci. Y je v tomto případě NH₂ skupina. V této reakci tedy budeme pracovat s hydrazonem. Jedná se o stejný mechanismus, jen musíme zjistit, jaký bude produkt přesně vypadat. Reakcí hydrazinu... Tato molekula se nazývá hydrazin. ... s cyklohexanonem získáme kruh, na kterém bude dvojná vazba s dusíkem. Tentokrát Y je NH₂ skupina, a proto napíšeme NH₂ skupinu, vycházející z tohoto dusíku. Do hydrazonu zakreslíme volné elektronové páry. A stejně jako oximy, hydrazony jsou stabilnější než iminy. Zvýšená stabilita je způsobená přítomností dusíku s volným elektronovým párem. Můžeme udělat stejnou věc, kterou jsme dělali předtím. Napíšeme, že jsme získali hydrazon. Uděláme teď jiný příklad na vznik hydrazonu. Podíváme se na tuto trochu složitější molekulu. Vidíme zde NH₂ skupinu a velký zbytek molekuly, který během reakce zůstane stejný. Jenom NH₂ skupina bude za kyselé katalýzy reagovat s karbonylem. Vypadá to trochu děsivě, ale v podstatě jde jenom o vznik hydrazonu reakcí karbonylu s NH₂ skupinou. Pokud chcete, můžete se na to dívat jako na substituent R". Nakreslíme produkt reakce. Máme tu kruh, na kterém máme dvojnou vazbu s dusíkem, a dále dokreslíme ten velký zbytek molekuly. Jelikož máme symetrickou výchozí látku, nehraje roli, na kterou stranu nakreslíme ten zbytek molekuly. Dusík vázaný s vodíkem, dále tu máme benzenové jádro. Dokreslíme to a přidáme nitro skupiny, které vychází z aromatického jádra. Tato reakce je historicky významná. Tato látka, která reaguje s cyklohexanonem, je 2,4 - DNP, neboli 2,4-dinitrofenylhydrazin. Zde je 2-nitro, 4-nitro, dinitrofenylhydrazin, což je derivát hydrazinu. Důvodem, proč je tato reakce historicky významná je to, že se používala jako důkaz přítomnosti aldehydů a ketonů, protože reakcí s aldehydem nebo ketonem se vytvářela červená či oranžová sraženina, která měla charakteristický bod tání, a tím umožňovala zjistit, o jaký aldehyd nebo keton se jedná. Než byly objeveny věci, jako je třeba NMR, široce se používal tento způsob zjištění struktury látek. Existovaly tabulky s dlouhými seznamy derivátů hydrazonů, proto jde o historickou reakci, která je ale beze sporu velmi zajímavá.