JoVE Logo

Sign In

12.10 : Nucleophilic Addition to the Carbonyl Group: General Mechanism

The carbonyl carbon in an aldehyde or ketone is the site of a nucleophilic attack due to its electron-deficient nature. Depending on the strength of the incoming nucleophile, the reaction occurs via different mechanistic pathways.

A stronger nucleophile can directly attack the electrophilic center, the carbonyl carbon. The HOMO orbital of the nucleophile interacts with the LUMO (π* antibonding) orbital present on the carbonyl carbon. This interaction breaks the π bond and shifts the π bonding electrons onto the carbonyl oxygen, forming a basic alkoxide anion. The basic alkoxide ion intermediateabstracts a proton, forming the addition product as depicted in the following figure.

Figure1

On the other hand, a weak nucleophile cannot directly attack the electrophilic carbonyl carbon. For the weak nucleophile to react, the electrophilicity of the carbonyl carbon needs to be enhanced substantially. Thus, the aldehyde or ketone is treated with an acid catalyst to improve the electrophilicity of carbonyl carbon. As shown in the figure below,the acid catalyst protonates the carbonyl oxygen forming an oxonium cation. The oxonium cation is resonance stabilized by delocalizing the positive charge onto the adjacent carbonyl carbon atom. This delocalization of the positive charge increases the electrophilicity of the carbonyl carbon, leading to the attack of the weak nucleophile.

Figure2

Tags

Nucleophilic AdditionCarbonyl GroupAldehydeKetoneNucleophileCarbonyl CarbonHOMOLUMOBondAlkoxide AnionAcid CatalystOxonium CationElectrophilicity

From Chapter 12:

article

Now Playing

12.10 : Nucleophilic Addition to the Carbonyl Group: General Mechanism

Aldehydes and Ketones

5.0K Views

article

12.1 : هياكل الألدهيدات والكيتونات

Aldehydes and Ketones

8.4K Views

article

12.2 : تسمية IUPAC للألدهيدات

Aldehydes and Ketones

5.4K Views

article

12.3 : تسمية IUPAC للكيتونات

Aldehydes and Ketones

5.5K Views

article

12.4 : الأسماء الشائعة للألدهيدات والكيتونات

Aldehydes and Ketones

3.4K Views

article

12.5 : التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والبصرية للألدهيدات والكيتونات

Aldehydes and Ketones

5.2K Views

article

12.6 : التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي وقياس الطيف الكتلي للألدهيدات والكيتونات

Aldehydes and Ketones

3.7K Views

article

12.7 : تحضير الألدهيدات والكيتونات من الكحول والألكينات والألكينات

Aldehydes and Ketones

3.5K Views

article

12.8 : تحضير الألدهيدات والكيتونات من النتريل والأحماض الكربوكسيلية

Aldehydes and Ketones

3.3K Views

article

12.9 : تحضير الألدهيدات والكيتونات من مشتقات حمض الكربوكسيليك

Aldehydes and Ketones

2.5K Views

article

12.11 : الألدهيدات والكيتونات بالماء: تكوين الهيدرات

Aldehydes and Ketones

3.0K Views

article

12.12 : الألدهيدات والكيتونات مع الكحول: تكوين هيميا سيتال

Aldehydes and Ketones

5.7K Views

article

12.13 : مجموعات حماية الألدهيدات والكيتونات: مقدمة

Aldehydes and Ketones

6.6K Views

article

12.14 : الأسيتال والثيوأسيتال كمجموعات حماية للألدهيدات والكيتونات

Aldehydes and Ketones

4.0K Views

article

12.15 : الألدهيدات والكيتونات مع HCN: نظرة عامة على تكوين السيانوهيدريين

Aldehydes and Ketones

2.6K Views

See More

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved