Hydratace alkynů

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.