Adición de nucleófilos de carbono
Una amplia variedad de nucleófilos de carbono se agrega a los aldehídos, y tales reacciones son de importancia primordial en la química orgánica sintética porque el producto es una combinación de dos esqueletos de carbono. Los químicos orgánicos han sido capaces de ensamblar casi cualquier esqueleto de carbono, sin importar cuán complicado sea, mediante el uso ingenioso de estas reacciones. Uno de los más antiguos e importantes es la adición de reactivos de Grignard (RMgX, donde X es un átomo de halógeno). El químico francés Victor Grignard ganó el Premio Nobel de Química en 1912 por el descubrimiento de estos reactivos y sus reacciones.
La adición de un reactivo de Grignard a un aldehído seguido de acidificación en ácido acuoso da un alcohol. La adición al formaldehído da un alcohol primario. La adición a un aldehído que no sea formaldehído da un alcohol secundario.
Otro nucleófilo de carbono es el ion cianuro, CN -, que reacciona con los aldehídos para dar, después de la acidificación, cianohidrinas, compuestos que contienen un grupo OH y CN en el mismo átomo de carbono.
La cianohidrina de benzaldehído (mandelonitrilo) proporciona un ejemplo interesante de un mecanismo de defensa química en el mundo biológico. Esta sustancia es sintetizada por milpiés (Apheloria corrugata) y almacenada en glándulas especiales. Cuando un milpiés está amenazado, la cianohidrina se secreta de su glándula de almacenamiento y sufre una disociación catalizada por enzimas para producir cianuro de hidrógeno (HCN). El milpiés luego libera el gas HCN en su entorno para alejar a los depredadores. La cantidad de HCN emitida por un solo milpiés es suficiente para matar a un ratón pequeño. El mandelonitrilo también se encuentra en las almendras amargas y los huesos de durazno. Su función allí es desconocida.
Otras reacciones importantes en esta categoría incluyen la reacción de Knoevenagel, en la que el nucleófilo de carbono es un éster con al menos un α-hidrógeno. En presencia de una base fuerte, el éster pierde un α-hidrógeno para dar un carbono cargado negativamente que luego se agrega al carbono carbonílico de un aldehído. La acidificación seguida de la pérdida de una molécula de agua da un éster α, β-insaturado.
Otra reacción de adición que involucra un nucleófilo de carbono es la reacción de Wittig, en la que un aldehído reacciona con un fosforano (también llamado iluro de fósforo), para dar un compuesto que contiene un doble enlace carbono-carbono. El resultado de una reacción de Wittig es la sustitución del oxígeno del carbonilo de un aldehído por el grupo de carbono unido al fósforo. El químico alemán Georg Wittig compartió el Premio Nobel de química de 1979 por el descubrimiento de esta reacción y el desarrollo de su uso en química orgánica sintética.
Los compuestos que contienen un grupo trimetilsililo (―SiMe 3, donde Me es el grupo metilo, ―CH 3) y un átomo de litio (Li) en el mismo átomo de carbono reaccionan con aldehídos en la llamada reacción de Peterson para dar los mismos productos que ser obtenido por una reacción de Wittig correspondiente.
Desplazamiento en el carbono α
α-halogenación
Un α-hidrógeno de un aldehído puede reemplazarse por un átomo de cloro (Cl), bromo (Br) o yodo (I) cuando el compuesto se trata con Cl 2, Br 2 o I 2, respectivamente, sin catalizador o en presencia de un catalizador ácido.
La reacción se puede detener fácilmente después de agregar un solo átomo de halógeno. La α-halogenación en realidad tiene lugar en la forma enólica (ver arriba Propiedades de los aldehídos: tautomerismo) del aldehído en lugar de en el aldehído mismo. La misma reacción ocurre si se agrega una base, pero luego no se puede detener hasta que todos los α-halógenos unidos al mismo carbono hayan sido reemplazados por átomos de halógeno. Si hay tres alfa-hidrógenos en el mismo carbono, la reacción da un paso más, dando como resultado la escisión de un X 3 C - ion (donde X es un halógeno) y la formación de la sal de un ácido carboxílico.
Esta reacción se llama reacción de haloformo, porque los iones X 3 C - reaccionan con agua u otro ácido presente en el sistema para producir compuestos de la forma X 3 CH, que se llaman haloformas (por ejemplo, CHCl 3 se llama cloroformo).
