12.11 : Aldehídos y cetonas con agua: formación de hidratos

Un nucleófilo a base de oxígeno, como el agua, puede sufrir reacciones de adición con aldehídos y cetonas. La reacción conduce a la formación de hidratos, también denominados 1,1-dioles o dioles geminales.

La formación de hidratos es una reacción reversible. La formación de hidratos está influenciada por factores estéricos y electrónicos que acompañan a los sustituyentes alquilo en el grupo carbonilo: la velocidad de formación de hidratos aumenta con una disminución en el número de grupos alquilo unidos al carbono carbonilo. Por lo tanto, con aldehídos más simples, como el formaldehído, casi todos los aldehídos dan el hidrato correspondiente. La formación de hidratos se ve muy favorecida cuando grupos aceptores de electrones están unidos al carbono carbonilo.

La adición nucleofílica de agua al carbono carbonilo es muy lenta en condiciones normales. Sin embargo, la velocidad se puede mejorar significativamente acidificando o alcalinizando el medio de reacción. Un catalizador ácido protona el oxígeno del carbonilo, aumentando así la electrofilia del carbono del carbonilo. La adición nucleofílica de agua conduce a la formación de un catión oxonio, que pierde un protón para formar el producto diol geminal.

Por otro lado, el carbono carbonilo es atacado directamente por el nucleófilo hidróxido utilizando un catalizador básico. Esta adición genera un ion alcóxido, que es protonado por una molécula de agua formando el producto de adición.