Vazba uhlík–kyslík

kovalentní vazba mezi uhlíkem a kyslíkem

Vazba uhlík–kyslík (C–O) je kovalentní vazba mezi atomy uhlíku a kyslíku.[1][2][3] Kyslík má 6 valenčních elektronů a upřednostňuje buď sdílení dvou elektronů s uhlíkovým atomem, kdy zbylé čtyři nevazebné elektrony utvoří dva volné elektronové páry :O:, nebo sdílení dvou párů elektronů za tvorby karbonylové skupiny. =O: Příklady sloučenin mohou být _OH u alkoholů, například ethanolu, a C=O u ketonů (a dalších karbonylových sloučenin).[4]

Elektronegativity a délky vazebEditovat

Vazby C–O jsou silně polarizovány směrem ke kyslíku (elektronegativita uhlíku je C 2,55 a u kyslíku 3,44). Délky jednoduchých vazeb C–O se pohybují okolo 143 pm a jsou tak kratší než odpovídající vazby C–N a C–C. O něco kratší jsou jednoduché vazby v karboxylových kyselinách (136 pm) kvůli částečné povaze dvojné vazby, delší jsou v epoxidech (147 pm).[5] Vazebné energie jsou u vazeb C–O rovněž vyšší než u C–N a C–C, například vazby C–O v molekule methanolu mají (při 298 K) energii přibližně 380 kJ/mol, u methylaminu jde přibližně o 360 kJ/mol a u ethanu 370 kJ/mol.[5]

Koncové dvojné vazby mezi uhlíkovými a kyslíkovými atomy se vyskytují v karbonylových sloučeninách, jako jsou ketony, estery a karboxylové kyseliny. Vnitřní vazby C=O se nacházejí u oxoniových kationtů. Ve furanech se kyslíkový atom podílí na delokalizaci pí elektronů svým zaplněným p orbitalem a furany jsou tak aromatické. Délky vazeb C=O se u karbonylových sloučenin pohybují okolo 123 pm, v oxidu uhličitém je vazba C=O 116 pm dlouhá. U acylhalogenidů mají vazby C=O částečný charakter trojné vazby a jsou tak krátké (117 pm). Sloučeniny s formálně trojnými vazbami C O nejsou známy, s výjimkou oxidu uhelnatého (délka 112,8 pm). Tyto trojné vazby mají vysoké energie, ještě vyšší než u trojné vazby N–N.[6]

Kyslík může být také trojvazný, jako příklad sloučeniny lze použít triethyloxoniumtetrafluoroborát.

TvorbaEditovat

K reakcím vytvářejícím vazby uhlík–kyslík patří Williamsonova syntéza etherů, nukleofilní acylová substituce a elektrofilní adice na alkeny. Karbonylové sloučeniny se při tvorbě vazeb C–O využívají například v Paternòvě–Büchiově reakci.

Příklady funkčních skupinEditovat

Vazby mezi atomy uhlíku a kyslíku se vyskytují v těchto funkčních skupinách:

Skupina sloučenin Řád vazby Molekulový vzorec Strukturní vzorec Příklad sloučeniny
Alkoholy 1 R3C–OH    
Ethanol
Ethery 1 R3C–O–CR3    
Diethylether
Peroxidy 1 R3C–O–O–CR3    
Di-terc-butylperoxid
Karboxylové kyseliny 1 a 2 R3C–CO–OH    
Kyselina octová
Estery karboxylových kyselin 1 a 2 R3C–CO–O–CR3    
Ethylakrylát
Estery kyseliny uhličité 1 a 2 R3C–O–CO–O–CR3    
Ethylenkarbonát
Ketony 2 R3C–CO–CR3    
Aceton
Aldehydy 2 R3C–CHO    
Akrolein
Furany 1,5    
Furfural
Pyryliové soli 1,5    
Anthokyaniny

ReferenceEditovat

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Carbon–oxygen bond na anglické Wikipedii.

  1. Organic Chemistry John McMurry 2nd Ed.
  2. March, J.; Smith, D. (2001). Advanced Organic Chemistry, 5th ed. New York: Wiley.
  3. Advanced Organic Chemistry Carey, Francis A., Sundberg, Richard J. 5th ed. 2007
  4. Jim Clark. Bonding in Carbonyl Compounds [online]. ChemGuide, 2000 [cit. 2014-06-12]. Dostupné online. 
  5. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics 65Th Ed.
  6. Standard Bond Energies [online]. Department of Chemistry, Michigan State University. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2016-08-29.