O Définitions et conventions : Liaison : mise en commun de 2

DEUG II : Cours de Chimie Organique (Prof. M. W. Hosseini)
O
Définitions et conventions :
Liaison : mise en commun de 2 éléctrons ( ..)
Ordre de grandeur de longueur d'une
Déplacement de deux électrons
liaison : Å = 10
Déplacement d'un électron
Å = Angström)
Transformation non réversible
nm = nanomètre (1 nm = 10
Equilibre (processus réversible)
-10
m
-9
m)
Ordre de grandeur de l' énergie d'une
liaison : 100 Kcal/mol ou 100x4.18
Mésomérie (délocallisation d'électrons)
Kj/mol
-
Nucléophile = Nu : centre riche en électrons (anionique ou neutre) : réaction avec un centre
pauvre en électrons (électrophile)
+
Electrophile = E : centre pauvre en électrons (cationic ou neutre) : réaction avec un centre riche en
électrons (nucléophile)
Acide/Base :
Brönsted-Lowry :
Acide = donneur de H +
Base = accepteur de H +
Lewis :
Acide = possède une lacune électronique (pauvre en
électron)
Base = possède un doublet (riche en électron)
Remarque I : un nucléophile est souvent
également une base. Cependant, en modulant
l'entourage du centre riche en électrons (en
créant de l'encombrement stérique) on peut
obtenir un centre fortement basique mais
faiblement nucléophile.
Remarque II : le proton (H +) est un acide de
Lewis par excellence, il possède une orbitale
s vide.
Effets Inductifs et Mésomères :
Inductif : lié à la polarisation de liaison (moment dipôlaire : entité vectorielle donc
directionnelle résultant de la différence d'électronégativité entre deux atomes formant la
liaison), portée faible.
Mésomère : lié à la conjuguaison (recouvrement latérale d'orbitales p), effet à longue portée, en
terme d'énergie plus forte que l'effet inductif.
Solvant* : liquide (gamme de température) non réactif (doit être compatible avec la réaction
envisagée) capable de dissoudre (solvater) un composé (soluté). Il est caractérisé par sa constante
diélectrique (ε), sa température d'ébulition : Téb(passage à l'état gaz) et congélation
(solidification), sa viscosité ainsi que par son mode d'interaction avec le soluté : Solvants :
protique ou aprotique.
Solvant aprotique (ne possède pas d'hydrogènes polarisés ou "acide"), peut être faiblement (ε
faible) ou fortement polaire (ε élevée): incapable de donner de liaisons Hydrogène. Exemples:
alkanes (peu polaires), Dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-diméthyleformamide (DMF), éthers tous
polaires.
Solvant protique (protonique, possède au moins un hydrogène polarisé ou "acide"),
habituellement est polaire (ε élevée) : capable de former des liaisons hydrogène. Exemples : H2O,
R-OH.
* Compléter la liste.
DEUG II Chimie Organique
I
Résumé par fonction
I) Les ALKANES : RH : Fonction peu réactive, souvent utilisé comme solvant, inflamable
*Hallogénation : Substitution Radicalaire(SR) : Souvent photochimique
hν
R-H + X 2
R-X
Dérivé halogéné
*Stabilité du radical : R . (3>2>1)
*Position allylique (conjugaison)
!
II) Les ALCENES : C=C : Fonction riche en électron et réactive
*Addition :
σ
C
π
+ A-B
C
CA
σ
CB
!
C
!
Addition Cis ou Trans
Stéréochimie
-Hydrogénation (H-H)
σ
C
π
C
+ H2
Catalyseur
C
σ
H
Addition Cis (catalyseur)
Stéréochimie, chiralité
H
-Hydrohalogénation (H-X)
σ
C
π
C
+ H+
CH
σ
C
+ X-
CH
Carbocation intermédiaire
σ
CX
Dérivé halogéné
Réaction en deux étapes, passage par un carbocation
* Stabilité de carbocation : C + : 3>2>1
*Réaction non-stéréospécifique
*Réaction régiospécifique (Markownikov)
Effet Karasch (présence de peroxide) : Passage par un radical
régioséléctivité inversée car stabilité pour un radical est : 3>2>1 et l'attaque se fait par Br
!
.
.
-Hydratation (H-OH)
σ
C
π
!
C
H+
CH
σ
C
+ H 2O
Catalyse
acide
Carbocation intermédiaire
CH
σ
C
-H +
CH
σ
COH
Alcool
O2 H
Réaction catalysée par proton, en deux étapes, passage par un carbocation
* Stabilité de carbocation : C + : 3>2>1 (Réaction régiospécifique : Markownikov)
II
-Halogénation (X-X)
X
σ
C
C
π
+ X-X
C
σ
+ X-
C
C
X
σ
C
X
Dérivé dihalogéné
Halonium intermédiaire
Réaction en deux étapes, passage par un halonoium
* Attaque du côté opposé (Trans addition), deux possibilités
*Réaction stéréospécifique : si alcène substitué (prochiral) : chiralité (stéréochimie)
!
-Oxidation
H
Peracide
(RC(O)OOH)
1) H - (Hydrure)
2) H + (H 2O)
O
π
+ R
C
σ
C
OH
σ
C
C
OOH
Peracide
C
σ
Alcool
C
O
H2O
OH
Epoxide
C
σ
C
OH
Diol (glycol)
Epoxide: cycle à 3 atomes tendu et réactif
* Attaque de H - ou H 2O du côté opposé (Trans addition), deux possibilités
*Réaction stéréospécifique : si alcène substitué (prochiral) : chiralité (stéréochimie)
!
KMnO 4 dillué
σ
C
π
C
+
KMnO 4
Permanganate de
Pottasium
C
OH
σ
C
OH
Diol (glycol)
!
Cis-Addition
*Réaction stéréospécifique : si alcène substitué (prochiral) : chiralité (stéréochimie)
III
K 2Cr20 7 ou KMnO 4 concentré
σ
R1
C
R3
π
R2
R1
R3
K2Cr 20 7
+
C
R4
C
O
+
O
C
R2
Bichromate de
Pottasium
R4
Deux dérivés carbonylés
Si Ri (i = 1-4) différent de H : deux cétones
Si l'un des quatre substituants Ri = H : formation d'un aldehyde qui est oxidé en acide
!
III) Les ALCYNES : C=C : Fonction riche en électrons et réactive
*Addition
-Hydrogénation (H-H)
σ
C
π
C
σ
CH
π
CH2 CH2
σ
CX
π
CX2
+ H2
CH
+ X2
CX
σ
-Halogénation
σ
C
C
π
Alcyne
CX2
σ
Alkane
Alcène
-Hydrohalogénation (H-X)
σ
C
π
σ
CX
π
+ H-X
C
CH
CH2 CX2
σ
Régiosélectivité : Produit Markownikov
!
-Hydratation (H-OH)
H+
σ
C
π
C
+ H-OH
CH
σ
COH
π
CH2
σ
CO
cétone
Enol
Régiosélectivité : Produit Markownikov : passage par l'énol le plus stable
!
-Métallation (BM)
σ
C
π
CH + B -, M +
!
H
+
σ
C
C
π
Alcyne métallé
M
Alcyne métallé = Nucléophile
puissant ("équivalent d'un C -")
Remarques : Voir également : -CYCLOALKANES, CYCLOALCENES, Petits cycles (très réactifs)
IV) Les DERIVES HALOGENES : C-X : Centre électrophile donc Fonction réactive
!
IV
Réactions de Substitution Nuclépphile (SN 1 : monomoléculaire; SN 2 Bimoléculaire)
SN 1 : passage par un intermédiaire carbocationique (état plan), comme l'attaque peut se
faire sur les deux faces, si un centre chiral est présent alors il y aura racémisation .
SN 2 : Passage par un complexe activé (état de transition), l'attaque se fait du côté opposé
au nucléofuge (groupe partant : halogénure), si centre chiral est présent alors il y aura une
inversion de configuration.
Réactions d' Elimination (E1 : monomoléculaire; E 2 Bimoléculaire)
E 1 : passage par un intermédiaire cationique (état plan), l'attaque par la base (pour arracher
un proton) peut se faire sur les deux faces.
E 2 : Passage par un complexe activé (état de transition), le proton à éliminer et le
nucléofuge doivent être antipériplanaire.
Réactions de Substitution Nuclépphile ( SN) et Réactions d'Elémination ( E) peuvent être
en compétition . Attention à la nature nucléophile et / ou basique , attention à la nature
du solvant utilisé (solvants protiques ou aprotiques )
H
Attaque par les bases (fortes)
Réaction d' élimination
Centre électrophile
δ
C
C
β
α
Liaison polarisée
X
Nucléofuge
δ
Attaque par les Nucléophiles
Réaction de Substitution
V) Les ORGANOMAGNESIENS : R-MgX : R presente un caractère fortement nucléophile (il peut
être assimilé à un carbanion R -) :Centre nucléophile très réactif
R
Formation:
X + Mg 0
R
MgX
Préparation à partir d'un dérivé halogéné et du magnésium métallique (degrès d'oxidation zéro :
Mg 0). Dans le dérivé organomagnésien (RMgX), le magnésium est au degrès d'oxidation +2
(Mg II) (oxidation), par conséquant les deux charges négatives sont apportées par X - et R -.
Réaction :
R
MgX +
Electrophile
R
Electrophile
R présente un caractère fortement riche en électron (formellement il agit comme un carbanion
R -), de ce fait il présente à la fois un caractère fortement basique et nucléophile . Par conséquent,
il peut agir soit en tant que nucléophile dans des réactions de substitution ( SN) soit en tant que
base dans des réactions d'élimination ( E).
V
VI) Les ALCOOLS : R-OH : Centre acide, basique et nucléophile : Fonction relativement réactive
Centre électrophile
δ
Liaison polarisée
RC
α
O
H
Caractère acide
δ
H3C
OH
Alcool nullaire
RCH2
OH
Alcool primaire
R1R2 CH OH
Alcool secondaire
R1R2 R3 C OH
Alcool tertiaire
Caractère basique et faiblement nucléophile
Réactivité :
OH + B
R
*Acidité :
Alcool
Acide
R
Base
O
Alcoolate
Basique
+ BH
Acide
Le même type de réactivité est
envisageable pour les thiols (R-SH).
Cependant, les thiols sont plus acides et les
thiolates (R-S -) plus nucléophiles
OH + AH
R
*Basicité:
Alccol
Base
Acide
R
OH2 + A
Alcool protoné Base
Centre nucléofuge
Attention : basicité et nucléophilie
(encombrement : alcool tertiaire est basique
mais faiblement nucléophile)
!
R
O
R
OH2 +
+ Electrophile
*Réactivité :
Nucléophile
milieu basique
milieu acide
Un alcool est faiblement acide, en
présence d'une base relativement forte
il se déprotone (formation d'alcoolate
RO -). L'alcoolate est relativement
fortement basique (pK a entre 16-18
(dépendant de la nature (primaire,
secondaire ou tertiaire de l'alcool)) et
donc également nucléophile.
Un alcool est faiblement basique, en
présence d'un acide relativement fort il
se protone (formation d'alcoolate RO -).
L'alcoolate est relativement basique
(pK a entre 16-18 (dépendant de la
nature (primaire, secondaire ou
tertiaire de l'alcool)) et donc également
nucléophile.
R
O
Electrophile
R
Nucléophile + H 2O
-
!
Un alcoolate RO ne peut pas exister en milieu acide car il se sera protoné et donc sous
forme d'alcool.
+
Un alcool protoné ROH 2
déprotoné et donc sous forme d'alcool. OH d'un alcool n'est pas un bon nucléofuge
RO - présente un caractère fortement basique, de ce fait il présente à la fois un caractère basique et
nucléophile . Par conséquent, il peut agir soit en tant que nucléophile dans des réactions de substitution
(SN) soit en tant que base dans des réactions d'élimination ( E).
R-OH 2+
H 2O est un bon nucléofuge )
Attention à la stéréochimie de la réaction de deshydratation des alcools en milieu acide (régle de
Zaitsev).
* Oxidation :
Les alcools nullaires, primaires et secondaires peuvent être oxidés en
carbonylés (aldéhydes, cétones, acides carboxylique).
dérivés
VII) Les AMINES : R 1R2 R3N : Centre très légérement acide (R1 = H), basique et nucléophile :
Fonction réactive
Amine nullaire
NH 3
Géométrie
R1
Liaison polérisée
Amine primaire
tétraèdrique
RNH 2
δ
N
Amine secondaire
R 1R2NH
Centre Nucléophile
H
Caractère acide
R 1R2R 3N Amine tertiaire
δ R2
R 1R2R 3R 4N Ammonium quaternaire
Caractère basique et
accépteur de liaison H
R 1R2NH + B
*Acidité :
Amine
Acide
+ BH
R 2R2N
Base forte
Amidure
très Basique
Acide
Attention : basicité et nucléophilie
(encombrement :amine tertiaire (ex : Et3N)
est basique mais faiblement nucléophile)
!
R 1R2R 3N + AH
*Basicité:
Amine
Base
R 1R2R 3NH + A
Acide
VI
Amine protonée Base
Cation Ammonium
Une amine est très faiblement acide, en
présence d'une base très forte (R-Li
(organolithien ), R-MgX
(organomagnésien ) il se déprotone
(formation d' amidure N ). L'amidure est
très fortement basique (la basicité
dépendant de la nature (primaire,
secondaire ou tertiaire) de l'amine)) et
donc également nucléophile .
Une amine est basique (pKa entre 9-12
(dépendant de la nature (primaire,
secondaire ou tertiaire) de l'amine), en
présence d'un acide il se protone
(formation d' ammonium ).
*Réactivité :
H3N + R
H 3N
-Alkylation :
X
H 3N
R + H3N
RNH3 + R
H 2N
Attaque nucléophile
R + NH 4 + X
Equilibre acido-basique
Attaque nucléophile
R 2NH2 + X
X
R 2NH2 + H3N
!
R +X
R 2NH2 + NH 4 + X
Equilibre acido-basique
La réaction d'alkylation des amines n'est pas sélective. Souvent plusieurs produits sont
formés.
O
O
Attaque nucléophile
H3N + R
Cl
H 3N
O
-Acylation :
C
R + Cl
O
Equilibre acido-basique
H 3N
!
C
C
Acide
R + Cl + H3N
Base
H 2N
C
Base
R + NH 4 + Cl
Acide
La réaction d'une amine avec un chlorure d'acide conduit à la formation d'une jonction
amide ( liaison peptidique ). La fonction amide est planaire à cause de la conjuguaison du
doublet de l'azote sur la fonction carbonyle (C=O) . Possibilité d' isomérie cis/trans .
VII
VII) Les Aldéhydes et Cétones : R 1R 2C=O (Fonction carbonyle) : Centre électrophile, basique et
acide (si H présent en α) : Fonction réactive
O
O
La double liaison
Liaison polarisée
Caractère basique
δ
C
(π) donne des
C
R1
R2 R1
H
O
Géométrie
réactions d'addition
Double liaison π
σ π
Cétone Aldéhyde
trigonale plane
(type alcène)
δ
α C
caractère acide
La groupe carbonyle (C=O) de géométrie
Centre Electrophile
trigonale plane est l'une des fonctions les
H
plus importantes de la chimie organique. A
cause de la différence d'électronégativité
O
O
O
entre le carbone et l'oxygène la laison C-O
C +
C
C + BH est fortement polarisée. Ainsi le carbone
B
*Acidité :
Acide présente un caractère fortement
Base forte
H
électrophile .
Enolate
Carbonyle
Basique
Acide
L'anion énolate, formé en présence d'une
Attention : basicité et nucléophilie (encombrement
base forte lorsqu'un hydrogène est présent
!
:énolate secondaire est plus basique que nucléophile)
en α de C=O (équilibre acido-basique), est
un centre nucléophile ambident (densité de
H
H
charge à la fois sur le carbone et sur
O
O
O
l'oxygène (par mésomérie ). Il peut donner
C
+A
C + AH
C
*Basicité:
des réactions de C-alkylation (souvent) ou
Acide
Base de O-alkylation .
Carbonyle
Acide
Base
La protonation de C=O rend le carbone
très électrophile (déficient en électrons).
O
C
Equilibre céto-énolique:
OH
C
L'équilibre céto-énolique est une tautomérie
et non une mésomérie car un atome (H)
change de place. C'est un équilibre
H
Cétone (aldéhyde)
O
C
*Catalyse basique
+B
Enol
O
C
O
C
H
Base forte
Carbonyle
Acide
!
O
C
*Catalyse acide
H
Enolate
Basique
H
H
Carbonyle
Basique
*Réactivité :
-Hydrogénation:
R1
O
C
R2
Carbonyle
!
Acide
H
Catalyseur [Ni]
H2
+ BH
Acide
O
C
R1
R2
H
Alcool
Enol
H
O
C
O
C
+ AH
Acide
OH
C +B
A
Base
H
OH
C + AH
Enol
La présence de la double liaison π conduit,
comme pour les alcènes, à une réaction
d'addition d'hydrogène ( hydrogénation ). Le
produit de la réaction est un alcool. Si on part
d'une cétone, on obtient un alcool secondaire
tandis que si on part d'un aldéhyde il se forme
un alcool primaire (R2 = H)
La double liaison C=O est nettement moins réactive dans une réaction d'hydrogénation que
la double liaison C=C. Par conséquent il est possible d' hydrogéner sélectivement une
double liaison C=C en présence d'une double liaison C=O.
-Addition ionique :
δ
A
δ
δ
B
O
VIII
δ
A
A
B
O
B
O
-
* Addition d'hydrure (MH) : "H ")
En présence d'un réactif présentant un
centre électrophile et un centre nucléophile,
la fonction C=O, fortement polarisée, subit
une réaction d' addition (analogie avec les
alcènes C=C ).
Un organolithien (R-Li : Li I), un
O
O
O
H
H
organomagnésien (R-Mg-X : MgII) ou un
H2O
Hydrure
Alcoolate
Alcool
cuprate (R-Cu-R : Cu II) sont des donneurs
de lithium
de Lithium
de "carbanion " R -. En réalité leurs
structures peuvent être compliquées.
Le même type de réaction peut avoir lieu avec
!
l'hydrure de lithium et de l'aluminium (LiAlH 4). Cependant pour raisonner on peut les
assimiler à des R nucléophiles et basiques .
* Addition d'organométallique (RM) : "R ")
Alors que les R-Li sont très basiques et
Li
H
δ
δ
nucléophiles, les R-Mg-X et R-Cu-R sont
Li
O
O
O
R
R
H
fortement nucléophiles et basiques.
H2O
Alcoolate
Alcool
Organolithien
Le formaldéhyde (H 2C=O) donne par
de Lithium
l'attaque d'un organométallique un alcool
La réaction d'addition ionique peut se faire en milieu acide primaire . Les aldéhydes donnent des
alcools secondaires tandis que les cétones
conduisent aux alcools tertiaires .
H
H
H
O
O
O
Y ,H +
Y
O
La protonation de C=O rend le carbone
Acide
Y
très électrophile (déficient en électrons).
* Addition de cyanure d'hydrogène (acide cyanhydrique) H-CN:
H
H
H
O
O
O
CN , H +
NC
O
La réaction d' hydratation de la
δ
Li
δ
H
Li
H
Cyanhydrine
CN
Acide
Base
* Addition d'eau H 2O (hydratation) :
H
H
H
O +
O
O
H
H
Nucléophile Electrophile
* Addition d'alcool R- OH :
O
O
O
H
Hydrate de carbonyle
fonction carbonyle est réversible
(équilibre chimique). Sauf des cas
particuliers ( Formol (CH 2OH 2) =
forme hydratée du formaldéhyde
(méthanal : H 2C=OH)), l'équilibre
est largement déplacé vers la forme
carbonyle (C=O) .
+
La réaction catalysée par H d'addition d'alcool sur le C=O est également
réversible . Alors que les hémiacétals ne sont pas stables (équilibre déplacé vers la
forme C=O), les acétals , en particulier les acétals cycliques , sont plus stables .
+
*Catalyse acide (H ):
O
H
+H
R
R
HO
O
O
HO
O
H
-H
R
HO
H
Base
O
Hémiacétal
+H
R
R
O
R
O
O
-H
Acétal
R
H
R
O
R
O
H
H
R
O
C O
H
O
Réactivité des énolates: fonctionnalisation en α de C=O
O
C
O
C
+B
L'hydrogène en α de C=O est faiblement acide
(pKa 20-25). Pour arracher ce proton il faut une
base relativement forte (amidure : R 1R 2N ).
L'énolate est basique et nucléophile . Il réagit
avec des centres acides et électrophiles .
O
C
H
Base forte
Carbonyle
Acide
IX
Enolate
Basique
*Alkylation:
O
C
O
C
δ
+ R
δ
O
C
Alkylation
X
Nucléofuge
Enolate
nucléophile
!
R
Electrophile
Si plusieurs hydrogènes sont
présents en α de C=O, la réaction
se poursuit ( polyalkylation )
*Aldolisation: réaction entre fonctions carbonylez
O
C
R
R
δ
O
+ Cδ
O
C
R
O
C
H2O
R
O
C
O
Enolate
nucléophile
OH
R = H : Aldolate
R ° H : Cétolate
Basique
R = H : Aldol
R ° H : Cétol
La réaction d' aldolisation
peut avoir lieu entre deux
fonctions C=O identiques
ou différentes (aldolisation
croisée ). En générale on
obtient un mélange de
produits
*Halogénation:
O
C
R
R
O
C
+ X
X
R
O
C
Pour la réaction haloforme , le carbanion
CX 3- est stabilisé par les trois halogènes
attracteurs de la densité électronique.
Si X = Cl, il y a formation de chloroforme
(CHCl 3).
+X
X
Enolate
nucléophile
-Réaction haloforme:
O
C
R
OHCH 3
O
C
R
OH +
X 3C
OH+ X
O
C
R
X
R
X
X
X
CH2
X
O
C
O
+
C
HO
X +
X 2C
+X
CH2
X
O
C
R
O
C
R
O
C
HO
O
C
R
OH-
H2O
R
OH-
+ CHX 3
R
CHX
+ X
CHX2
+X
X
X
Les Arènes
Réactions de substitution (S AE):
Energie
A
-HB
Hδ δ
A B
A
H
Ea' 2
Ea 1
Ea 2
Substitution
A
H
H
AdditionB
B
Réactif polaire
Intermédiaire
A
H
+ A-B
A
B
A
Etape 2
Etape 1
Coordonnées de la réaction
Remarque : la réaction d'addition est défavorisée car le produit d'addition n'est plus aromatique
(perte d'une double liaison). L'énergie de résonance est ainsi perdue. Cette réaction est sous
contrôle cinétique car Ea2 <<Ea'2 (la deuxième étape élimination (élimination de H +) conduisant
!
à l'aromatisation) est plus rapide que l'addition de B- sur le carbocation.
Les arènes ne se comportent pas comme les alcènes. Ils sont moins réactifs. L'oxydation des
arènes est difficile à faire.
Réactivité : A cause de la faible réactivité de l'arène (peu nucléophile à cause de la délocalisation), la
réaction avec un réactif polaire A-B n' a pas lieu avec une vitesse acceptable. C'est pour cette raison
que l'on utilise un catalyseur (acide de Lewis) pour activer l'électrophile.
H
A
Electrophile
!
!
A
H
B
A
Activation par acide de Lewis AlX 3): A + = X +: Halogénation; A + = "R +":
Alkylation; A + = "RCO +": Acylation
A+ = NO 2 +: Nitration; A + = SO 3: Sulfonation;
Orientation : Pour le benzène les six positions (hydrogène substituable) sont équivalentes.
Cependant, lorsque l'un des hydrogènes est substitué, les cinq autres positions deviennent
différenciées (positions ortho, méta et para). Alors que pour la première substitution le problème
d'orientation ne se pose pas, pour la deuxième (voir troisième) substitution la structure
électronique du noyau benzénique étant changée, il se pose un problème d'orientation.
Comme il s'agit d'une réaction de type électrophile, la densité électronique sur le noyau
aromatique joue un rôle très important.
Si la densité électronique augmente la réactivité (la vitesse) augmente : groupes activants.
Si la densité électronique diminue la réactivité (la vitesse) diminue : groupes désactivants.
* Le substituant peut influencer la réaction:
par effet inductif (donneur ou attracteur )
par effet mésomère (donneur ou accepteur )
L'effet mésomère est à longue portée (délocallisation électronique par recouvrement orbitalaire)
et joue un rôle plus important que l'effet inductif (polarisation de liaison) qui est de faible portée
(distance courte)
Un groupe donneur oriente la réaction vers les positions ortho et para .
Un groupe accepteur oriente la réaction vers les positions méta.
Substituant o,p- orienteur
Donneur
Activant
Désactivant
Substituant m- orienteur
Accepteur
-OH, -NH 2, -R, -OR
-F, -Cl, -Br, -I
-NO 2, -SO 3H, -CO 2H, -C=O, -CN