Определение карбонильной группы

Кар��онильная группа представляет собой функциональную группу, характеризующуюся атомом углерода, двойно связанным с кислородом, который находится в более крупной углеродной основе. молекула, Электроотрицательность кислорода создает резонансную гибридную структуру, в которой электроны непрерывно перераспределяются. Это позволяет молекуле участвовать в большем количестве реакций.

Обзор карбонильной группы

Мощность карбонильной группы обусловлена ​​разницей в электроотрицательности между углеродом и кислородом. Кислород является гораздо более электроотрицательным, что означает, что он имеет тенденцию оттягивать электроны от углерода. Как таковой, углерод имеет больше места для электронов от других атомов в пределах молекула, Это позволяет всей молекуле принимать несколько различных структур, известных как резонансные гибридные структуры.

Поскольку молекула взаимодействует с огромным разнообразием других молекул в своем окружении, резонансные структуры молекулы могут взаимодействовать с широким разнообразием других присутствующих молекул. Без нарушения электронной структуры, вызванного карбонильной группой, молекула, состоящая в основном из углерода, не могла бы взаимодействовать со многими другими молекулами.

В биологии карбонильная группа в молекуле позволяет ей проходить множество реакций, необходимых для поддержания жизни. Многие распространенные биологические молекулы содержат карбонильную группу, которая позволяет клетка способность создавать новые молекулы и модифицировать молекулу с рядом других функциональных групп.

Структура карбонильной группы

На изображении ниже видна карбонильная группа, где R и R ’представляют больше атомов углерода в большей цепи, к которой присоединена центральная карбонильная группа. Карбонильная группа может быть присоединена к большему количеству атомов углерода, как на изображении ниже. Или карбонильная группа может иметь присоединенные отдельные атомы, как в случае с диоксидом углерода.

Хотя это относительно простая структура, она может привести к ряду химических реакций, которые могут иметь место. Это в значительной степени связано со склонностью атома кислорода к полчищам электронов внутри связей. Это создает точку полярности, которая может взаимодействовать с рядом других атомов и молекул.

Функция карбонильной группы

Дестабилизирующие связи в молекуле

Карбонильная группа выполняет функциональную роль в дестабилизации связей в углеродной цепи. электроотрицательный атом кислорода имеет тенденцию привлекать больше электронов, чем углерод, с которым он связан внутри карбонильной группы. Таким образом, углерод в карбонильной группе станет более положительным, так как он теряет электрическое влияние отрицательных электронов, которые притягиваются к кислороду. Углерод теперь называют карбокатионом, потому что он имеет небольшой положительный заряд. Этот слегка положительный заряд на углероде карбонильной группы вызывает множество возможных реакций, которые возникают в результате изменения распределения электронов.

Карбонильная группа как электронный приемник

Помимо создания слегка положительного карбокатиона внутри карбонильной группы, влияние атома кислорода и получающегося карбокатиона может стабилизировать образование промежуточного карбаниона в одном из соседних атомов углерода. Карбонильная группа неофициально известна как сток электронов, который способен «впитывать» лишние электроны в молекуле. Эти дополнительные электроны будут течь между углеродом и кислородом, временно создавая двойные связи, которые исчезают в более электрически отрицательные и положительные области.

Эта дестабилизация допускает ряд важных реакций. Многие реакции, которые образуют углерод-углеродные связи, начинаются с создания нуклеофилов и электрофилов с карбонильными группами. Углерод карбонильной группы способен принимать электроны с образованием углерод-углеродных связей в качестве электрофилов, в то время как карбанионный промежуточный продукт (созданный другой карбонильной группой) может служить нуклеофилом и отдавать электроны.

Утилизация через катализаторы

Биохимические процессы в организмах манипулируют активностью карбонильной группы через металлы и кислоты, в окружающей среде будут происходить реакции. Различные кислоты и металлы будут реагировать с кислородом, снижая его электроотрицательность. В свою очередь, кислород будет забирать меньше электронов из молекулы углерода, к которой он присоединен. Это способствует образованию отрицательного карбанионного промежуточного соединения вместо углерод-углеродной двойной связи и приводит к образованию новых углерод-углеродных связей. Аналогичным образом, иминные группы вызывают сходную делокализацию отрицательных зарядов на атомах углерода и могут способствовать реакциям одного и того же типа.

Общие химические вещества с карбонильной группой

Несколько обычно встречающихся химических веществ образуются с карбонильными группами. Альдегиды и кетоны, например, оба имеют карбонильную группу. Альдегиды имеют карбонильную группу в конце ряда связанных углеродов. Кетоны, с другой стороны, имеют карбонильную группу в середине нескольких связанных атомов углерода. Это различие создает сильно изменяющиеся условия связи внутри молекул, которые влияют на то, как они взаимодействуют с другими веществами.

Кроме того, общий компонент, используемый для создания аминокислоты карбоновая кислота. Это химическое вещество имеет карбонильную группу, присоединенную непосредственно к гидроксильной группе, что позволяет образовывать белки. Карбонильная группа создает необходимые условия для замены гидроксидной группы связью с N-концом другой аминокислоты. Это создает Ковалентная связь между двумя аминокислотами, которые очень трудно сломать.

Простейшей карбонильной группой является, вероятно, диоксид углерода, который представляет собой просто карбонильную группу с замещенным атомом кислорода. Эта молекула создается как побочный продукт клеточное дыхание и он активно участвует в цикл углерода.

викторина

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *