Podíváme se na hydrataci alkynů.
Začneme s alkynem s koncovou trojnou vazbou.
Vidíme, že na jedné straně našeho alkynu je vodík.
Na druhé straně našeho alkynu je alkylová skupina navázaná na uhlík vpravo.
K alkynu přidáme vodu, kyselinu sírovou a síran rtuťnatý
Budeme ho hydratovat.
S hydratací už jsme se setkali.
Ukazovali jsme si hydratační reakci alkenů,
kde jsme přidali H⁺ a ⁻OH napříč na dvojnou vazbu.
To samé uděláme tady.
Přidáme H⁺ a ⁻OH, tentokrát napříč na naši trojnou vazbu.
⁻OH se vždy naváže na více substituovaný uhlík.
To už jsme viděli v dřívějším videu.
Regioselektivita reakce se řídí Markovnikovovým pravidlem.
Napíšeme si ho sem.
S Markovnikovovým pravidlem už jsme strávili hodně času v minulých videích.
Proto se ⁻OH tady napravo naváže na více substituovaný uhlík,
což je ten vpravo, jelikož je navázán na alkylovou skupinu.
H⁺ se naváže na uhlík nalevo.
Teď máme nalevo dva uhlíky.
Přidali jsme H⁺ a ⁻OH.
Vlastně jsme navázali vodu na trojnou vazbu.
Tato molekula je náš meziprodukt a má vlastní jméno, říkáme jí enol.
EN, protože je v molekule dvojná vazba a OL, protože je tu alkohol.
Tahle OH skupina.
Tento enol je meziproduktem této reakce,
ale není to nejstabilnější forma této molekuly.
Dojde proto k přesmyku a my dostaneme keton jako finální produkt.
Mechanismus tohoto přesmyku si ukážeme za pár minut.
Z koncového alkynu dostaneme methylketon.
Tato reakce se nejvíce používá,
pokud chceme vytvořit methylketon a začínáme s trojnou vazbou.
Podívejme se na reakci.
Začneme s terminálním alkynem.
Na tuto stranu dáme methylovou skupinu.
Terminální alkyn bude reagovat s vodou, kyselinou sírovou a síranem rtuťnatým.
Zamyslíme se, co se stane.
Přidáme H⁺ a ⁻OH napříč na naši trojnou vazbu.
⁻OH navážeme na nejvíce substituovaný uhlík, čili ten vpravo.
Máme uhlík spojený dvojnou vazbou s dalším uhlíkem.
⁻OH skupinu přidáváme na uhlík napravo.
H⁺ přidáme na uhlík nalevo,
takže jsme navázali vodu na naši trojnou vazbu.
Tady máme stále vodík na uhlíku vlevo, a methylovou skupinu je tady napravo.
Toto je náš enolový intermediát.
Překreslíme si tuto molekulu.
Tato molekula je stejná jako tahle.
Odteď ji budeme kreslit v tomto tvaru.
Toto je naše enolová forma.
Dojde k přesmyku našeho enolu.
Toto není nejstabilnější forma naší molekuly.
Podíváme se na mechanismus přesmyku enolu.
Překreslíme si enol sem dolů, abychom měli místo.
Tohle je náš enol.
Dvojná vazba, volné elektronové páry.
Tento enol je přítomný v kyselém prostředí.
H₂O a H₂SO₄ nám dávají roztok hydroniových iontů, H₃O⁺.
V roztoku okolo plave H₃O⁺, takže tady je naše hydronium.
To je samozřejmě schopné darovat proton.
Tyto pí elektronu se přesunou sem a vezmou si proton, takhle.
Tyto elektrony přeskočí na kyslík.
Tohle je tedy první krok, acidobazická reakce.
Proto sem musíme nakreslit rovnovážnou šipku.
Podívejme se na to, co se stane.
Tohle je naše kostra, OH ještě nic neudělalo.
Přidáme proton na tento uhlík nalevo od dvojné vazby.
Ukážeme si, jaké elektrony se pohybují.
Elektrony z pí vazby...
Jedna z těchto dvou je naše pí vazba.
Tyto elektrony se přesunou a vytvoří vazbu s tímto protonem.
Nakonec tedy vezmeme jednu vazbu z uhlíku.
Měli jsme dvojnou vazbu a odebrali jsme od uhlíku jednu vazbu.
Díky tomu bude na uhlíku kladný náboj.
Na tomto uhlíku je tedy kladný náboj +1.
Nakreslíme si rezonanční strukturu tohoto meziproduktu.
Nakreslíme si závorky a šipky pro rezonanční struktury.
Co můžeme udělat s volnými elektrony, abychom rozprostřeli kladný náboj?
Můžeme vzít jeden z těchto volných elektronových párů a přesunout je sem,
aby vznikla dvojná vazba mezi kyslíkem a uhlíkem.
Tak to zkusme.
Dvojná vazba mezi kyslíkem a uhlíkem.
Nyní tady máme jen jeden volný elekronový pár na kyslíku.
Pokud zapřemýšlíme nad tím, kam se poděl formální kladný náboj,
zjistíme, že se přesunul na kyslík.
Tento kyslík má teď tedy formální kladný náboj +1.
Toto je rezonanční struktura.
Necháme si tady ten vodík.
Tohle je rezonanční struktura pro molekulu nalevo.
Kyslíku se taky nelíbí mít kladný náboj +1.
Je nějaká možnost, jak zbavit kyslík kladného náboje +1?
Samozřejmě, že je.
Tady okolo plave voda.
Voda se bude chovat jako báze,
takže volný elektronový pár vody si vezme tenhle proton, pouze ten proton,
a nechá za sebou dva elektrony na kyslíku.
Máme tu další acidobazickou reakci.
Nakreslíme si tuto reakci jako rovnováhu.
Nakreslíme si rovnovážné šipky.
Takže tady máme kyslík.
Měl jeden volný elektronový pár a teď má dva volné elektronové páry,
Jsme hotovi.
Vytvořili jsme keton.
Tohle je aceton, nejjednodušší keton.
Získali jsme keto-formu produktu.
Tohle je keto-forma produktu, čili keton.
A potom je tu náš enol.
Keto- a enolforma jsou navzájem tautomery a jsou v rovnováze.
Můžou se měnit tam a zpět.
V tomto případě používáme pro katalýzu této přeměny kyselinu.
Říkáme tomu proto kysele katalyzovaná tautomerizace.
Přecházíme tam a zpět mezi keto- a enol-formou
Můžeme se také setkat s termínem keto-enol tautomerizace.
Keto- a enol-forma tady jsou v rovnováze.
Rovnováha je ve skutečnosti posunutá ke ketonu, který je tedy stabilnější formou.
Tohle je stabilnější.
Uhlík navázaný dvojnou vazbou na kyslík, keto-forma, je stabilnější
než uhlík navázaný dvojnou vazbou na jiný uhlík, enol-forma.
Ve skutečnosti v této rovnováze přesouváme jeden proton a jednu pí vazbu.
Toto je kysele katalyzovaná varianta tohoto mechanismu.
V dalším videu uvidíme velmi podobnou reakci.
Ukážeme si bazicky katalyzovanou tautomerizaci.