المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
النقل البحري
2024-11-06
النظام الإقليمي العربي
2024-11-06
تربية الماشية في جمهورية كوريا الشعبية الديمقراطية
2024-11-06
تقييم الموارد المائية في الوطن العربي
2024-11-06
تقسيم الامطار في الوطن العربي
2024-11-06
تربية الماشية في الهند
2024-11-06


Hydration of Alkynes and Tautomerism  
  
1877   08:38 مساءً   date: 18-9-2018
Author : William Reusch
Book or Source : Virtual Textbook of Organic Chemistry
Page and Part : ............

Hydration of Alkynes and Tautomerism

As with alkenes, the addition of water to alkynes requires a strong acid, usually sulfuric acid, and is facilitated by mercuric sulfate. However, unlike the additions to double bonds which give alcohol products, addition of water to alkynes gives ketone products ( except for acetylene which yields acetaldehyde ). The explanation for this deviation lies in enol-keto tautomerization, illustrated by the following equation. The initial product from the addition of water to an alkyne is an enol (a compound having a hydroxyl substituent attached to a double-bond), and this immediately rearranges to the more stable keto tautomer.

Tautomers are defined as rapidly interconverted constitutional isomers, usually distinguished by a different bonding location for a labile hydrogen atom (colored red here) and a differently located double bond. The equilibrium between tautomers is not only rapid under normal conditions, but it often strongly favors one of the isomers ( acetone, for example, is 99.999% keto tautomer ). Even in such one-sided equilibria, evidence for the presence of the minor tautomer comes from the chemical behavior of the compound. Tautomeric equilibria are catalyzed by traces of acids or bases that are generally present in most chemical samples. The three examples shown below illustrate these reactions for different substitutions of the triple-bond. The tautomerization step is indicated by a red arrow. For terminal alkynes the addition of water follows the Markovnikov rule, as in the second example below, and the final product ia a methyl ketone ( except for acetylene, shown in the first example ). For internal alkynes ( the triple-bond is within a longer chain ) the addition of water is not regioselective. If the triple-bond is not symmetrically located ( i.e. if R & R' in the third equation are not the same ) two isomeric ketones will be formed.

HC≡CH   +   H2O   +   HgSO4 & H2SO4   ——>  [ H2C=CHOH ]   ——>   H3C-CH=O
RC≡CH   +   H2O   +   HgSO4 & H2SO4   ——>  [ RC(OH)=CH2 ]   ——>   RC(=O)CH3
RC≡CR'   +   H2O   +   HgSO4 & H2SO4   ——>  [ RHC=C(OH)R'   +   RC(OH)=CHR' ]   ——>   RCH2-C(=O)R'   +   RC(=O)-CH2R'

Two factors have an important influence on the enol-keto tautomerizations described here. The first is the potential energy difference between the tautomeric isomers. This factor determines the position of the equilibrium state. The second factor is the activation energy for the interconversion of one tautomer to the other. This factor determines the rate of rearrangement. Since the potential energy or stability of a compound is in large part a function of its covalent bond energies, we can estimate the relative energy of keto and enol tautomers by considering the bonds that are changed in the rearrangement. From the following diagram, we see that only three significant changes occur, and the standard bond energies for those changes are given to the right of the equation. The keto tautomer has a 17.5 kcal/mole advantage in bond energy, so its predominance at equilibrium is expected.

The rapidity with which enol-keto tautomerization occurs suggests that the activation energy for this process is low. We have noted that the rearrangement is acid & base catalyzed, and very careful experiments have shown that interconversion of tautomers is much slower if such catalysts are absent. A striking example of the influence of activation energy on such transformations may be seen in the following hypothetical rearrangement. Here we have substituted a methyl group (colored maroon) for the proton of a conventional tautomerism, and the methyl shifts from oxygen to carbon just as the proton does in going from an enol to a ketone.

H2C=CH-O-CH3   –X–>   CH3-CH2-CH=O

The potential energy change for this rearrangement is even more advantageous than for enol-keto tautomerism, being estimated at over 25 kcal/mole from bond energy changes. Despite this thermodynamic driving force, the enol ether described above is completely stable to base treatment, and undergoes rapid acid-catalyzed hydrolysis with loss of methanol, rather than rearrangement. The controlling difference in this case must be a prohibitively high activation energy for the described rearrangement, combined with lower energy alternative reaction paths.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .