Organiczna reakcja redoks - Organic redox reaction
Redukcji organicznych lub utleniania organicznych lub organiczne reakcje redoks są reakcje redoks , które mają miejsce w związkach organicznych . W chemii organicznej utlenianie i redukcje różnią się od zwykłych reakcji redoks, ponieważ wiele reakcji nosi nazwę, ale w rzeczywistości nie wiąże się z przeniesieniem elektronu w elektrochemicznym znaczeniu tego słowa. Zamiast tego istotnym kryterium organicznego utleniania jest odpowiednio zysk tlenu i/lub utrata wodoru.
Proste grupy funkcyjne można uporządkować według rosnącego stopnia utlenienia . Te numery utleniania są tylko przybliżeniem:
| liczba utlenienia | związki |
|---|---|
| -4 | metan |
| -3 | alkany |
| -2, -1 | alkany , alkeny , alkohole , halogenki alkilowe , aminy |
| 0 | alkiny , geminalne diole |
| +1 | aldehydy |
| +2 | chloroform , cyjanowodór , ketony |
| +3 | kwasy karboksylowe , amidy , nitryle (cyjanki alkilowe) |
| +4 | dwutlenek węgla , tetrachlorometan |
Gdy metan utlenia się do dwutlenku węgla, jego stopień utlenienia zmienia się od -4 do +4. Klasyczne redukcje obejmują redukcję alkenów do alkanów, a klasyczne utlenianie obejmują utlenianie alkoholi do aldehydów . W oksydacjach elektrony są usuwane, a gęstość elektronowa cząsteczki jest zmniejszona. W redukcjach gęstość elektronów wzrasta, gdy elektrony są dodawane do cząsteczki. Ta terminologia zawsze koncentruje się na związku organicznym. Na przykład zwykle odnosi się do redukcji ketonu przez wodorek litowo-glinowy , ale nie do utleniania wodorku litowo-glinowego przez keton. Wiele utleniań obejmuje usuwanie atomów wodoru z cząsteczki organicznej, a na odwrót, redukcja dodaje wodory do cząsteczki organicznej.
Wiele reakcji sklasyfikowanych jako redukcje pojawia się również w innych klasach. Na przykład konwersję ketonu do alkoholu przez wodorek litowo-glinowy można uznać za redukcję, ale wodorek jest również dobrym nukleofilem w podstawieniu nukleofilowym . Wiele reakcji redoks w chemii organicznej ma mechanizm reakcji sprzęgania z udziałem wolnych rodników pośrednich. Prawdziwą organiczną chemię redoks można znaleźć w elektrochemicznej syntezie organicznej lub elektrosyntezie . Przykładami reakcji organicznych, które mogą zachodzić w ogniwie elektrochemicznym, jest elektroliza Kolbego .
W reakcjach dysproporcjonowania reagent jest zarówno utleniany, jak i redukowany w tej samej reakcji chemicznej, tworząc dwa oddzielne związki.
Asymetryczne redukcje katalityczne i asymetryczne utlenianie katalityczne są ważne w syntezie asymetrycznej .
Utleniania organiczne
Większość utleniania prowadzi się powietrzem lub tlenem . Te utlenianie obejmują drogi do związków chemicznych, usuwanie zanieczyszczeń i spalanie . W przypadku utleniania organicznego istnieje kilka mechanizmów reakcji:
- Transfer pojedynczego elektronu
- Utlenianie przez półprodukty estrowe z kwasem chromowym lub dwutlenkiem manganu
- Transfer atomu wodoru jak w halogenowaniu wolnorodnikowym
- Utlenianie z udziałem ozonu w ozonolizie lub nadtlenkach (np. kwasy nadtlenowe )
- Utleniania obejmujące się reakcji eliminacji mechanizm takie jak utlenianie Swerna , na utlenianie Kornblum i z odczynnikami, takimi jak kwas IBX i odczynnika Dess-Martina .
- Utlenianie przez rodniki nitroksydowe Sól Fremy'ego lub TEMPO
Redukcje organiczne
W przypadku redukcji organicznych istnieje kilka mechanizmów reakcji:
- Bezpośrednie transfery elektronów (np. redukcja Bircha ).
- Wodorek przenoszenia w redukcjach za pomocą, na przykład wodorek litowo-glinowy lub wodorek zmiany jak w redukcji Meerweina-Ponndorf-Verley
- Uwodornienia przy użyciu różnych katalizatorów (np. nikiel Raneya lub dwutlenek platyny ) lub specyficzne redukcje (np. reakcje nazwane, takie jak redukcja Rosenmunda ).
- Reakcja dysproporcjonowania , taka jak reakcja Cannizzaro
Redukcje, które nie pasują do żadnego mechanizmu reakcji redukcji i w których odzwierciedla się tylko zmiana stopnia utlenienia, obejmują reakcję Wolffa-Kishnera .
Zobacz też
Utleniania grup funkcyjnych
- Utlenianie pierwszorzędowych alkoholi do aldehydów
- Utlenianie pierwszorzędowych alkoholi do kwasów karboksylowych
- Utlenianie drugorzędowych alkoholi do ketonów
- Utlenianie oksymów i amin pierwszorzędowych do związków nitrowych
- Rozszczepienie glikolu
- Rozszczepienie oksydacyjne kwasów α-hydroksylowych
- Utleniania alkenów
- Utlenianie amin pierwszorzędowych do nitryli
- Utlenianie tioli do kwasów sulfonowych
- Utlenianie hydrazyn do związków azowych
Funkcjonalne zniżki grupowe
- Redukcja karbonylowa
- Redukcja amidów
- Redukcja nitrylu
- Redukcja związku nitro
- Redukcja imin i zasad Schiffa
- Redukcja związków aromatycznych do pierścieni nasyconych