Reakcije na smanjenje su glavne u prirodnim znanostima za kombiniranje i podešavanje različitih smjesa.Litij aluminij hidrid(LAH) poznat je po svojoj sposobnosti redukcije širokog raspona funkcionalnih skupina i vrlo je učinkovito redukcijsko sredstvo. Međutim, LAH rijetko sudjeluje u reakcijama izravne redukcije kada su u pitanju alkeni.
S alkenima, koji imaju dvostruke veze između ugljika i ugljika, teže je raditi nego sa spojevima s karbonilima. LAH je u osnovi poznat po svojoj reaktivnosti prema karbonilnim skupovima, poput onih pronađenih u aldehidima, ketonima, esterima i karboksilnim kiselinama, gdje uspješno dodaje hidridne čestice elektrofilnom karbonilnom ugljiku. Priroda dvostrukih veza ugljika u alkenima bogata elektronima ne komunicira odmah s LAH-om, budući da im nedostaje temeljni elektrofilni karakter za uvjerljiv nukleofilni napad.
|
|
|
Umjesto toga, katalitička hidrogenacija, u kojoj se koriste molekularni vodik (H2) i metalni katalizatori poput paladija, platine ili nikla, češće reducira alkene. Ova tehnika dodaje vodik preko dvostruke veze, prebacujući alken u potpunosti u alkan. Stoga, dok je LAH fleksibilan i snažan stručnjak za smanjenje, njegova se primjena ne proteže na trenutačno smanjenje alkena.
razumijevanje litij aluminij hidrida: snažno redukcijsko sredstvo
Anorganski spoj litij aluminij hidrid, također poznat kao LiAlH4, često se koristi u organskoj sintezi. Poznato je po područjima snage zbog svojih svojstava, što ga čini reagensom za neke znanstvene stručnjake kada trebaju smanjiti određena praktična okupljanja.
LAH se sastoji od molekula litija i aluminija povezanih s vodikom. Snažno reducira zahvaljujući svojoj jedinstvenoj strukturi. Aldehidi i ketoni, karbonilni spojevi, posebno su pogodni za njegovu redukciju alkohola. Može također smanjiti karboksilne kiseline, estere i, iznenađujuće, neke spojeve koji sadrže dušik.
Bilo kako bilo, što bi se moglo reći o alkenima? Idemo ukratko proučiti što su alkeni i kako redukcija obično funkcionira s tim spojevima prije nego što odgovorimo na to pitanje.
alkeni i redukcija: što trebate znati
Nezasićeni ugljikovodici s najmanje jednom dvostrukom vezom ugljik-ugljik poznati su kao alkeni. Ove dvostruke veze vitalni su element alkena i imaju veliku ulogu u njihovoj reaktivnosti. Kada govorimo o redukciji alkena, obično mislimo na pretvaranje dvostruke veze ugljik-ugljik u jednostruku vezu dodavanjem vodikovih atoma.
Ova interakcija, poznata kao hidrogenacija, stvarno pretvara alken u alkan. To je uobičajena reakcija u organskoj kemiji i koristi se u proizvodnji hrane, kao iu rafiniranju nafte.
U većini slučajeva, katalizatori poput paladija ili platine koriste se za hidrogenizaciju alkena u prisutnosti plinovitog vodika. Ipak, zar ne treba nešto reći oLitij aluminij hidrid? Može li u bilo kojem trenutku odigrati ovo smanjenje?
trush o litij aluminij hidridu i alkenima
Ovo je nevjerojatna istina: U normalnim uvjetima, litij aluminij hidrid ne reducira alkene. LAH ne dodaje učinkovito vodik preko dvostruke veze ugljik-ugljik alkena, unatoč svojoj snažnoj redukcijskoj moći.
S obzirom na reputaciju LAH-a kao moćnog redukcijskog sredstva, ovo se može činiti kontraintuitivnim. Ali važno je znati da su različiti redukcijski agensi učinkoviti za različite vrste spojeva i djeluju kroz različite mehanizme.
Reduciranje polarnih veza, poput onih u karbonilnim spojevima, mjesto je gdje litij aluminij hidrid najsjajnije sija. Međutim, alkenska dvostruka veza ugljik-ugljik je nepolarna. Alkeni se ne mogu učinkovito reducirati LAH-om velikim dijelom zbog te razlike u polarnosti.
Stoga, u slučaju da se nadate smanjiti alken na alkan, morat ćete se osvrnuti na litij aluminij hidrid. Bolja opcija bila bi katalitička hidrogenacija s vodikovim plinom i metalnim katalizatorom poput paladija ili platine.
kada litij aluminij hidrid zasja: njegove prave snage
Iako LAH možda nije glavni reagens za redukciju alkena, on se ističe u mnogim drugim reakcijama redukcije.
Istražimo neka od područja u kojima litij aluminij hidrid uistinu blista:
Karbonilna redukcija
LAH je izvrstan u redukciji aldehida i ketona u primarne, odnosno sekundarne alkohole. To ga čini neprocjenjivim u sintezi raznih spojeva koji sadrže alkohol.
Derivati karboksilne kiseline
Može reducirati karboksilne kiseline, estere i kiselinske kloride u primarne alkohole. Ovo je osobito korisno u sintezi složenih organskih molekula.
Redukcija nitrila
LAH može reducirati nitrile u primarne amine, transformacija koja je važna u proizvodnji raznih lijekova i drugih spojeva koji sadrže dušik.
Redukcija amida
Može reducirati amide u amine, još jednu vrijednu transformaciju u organskoj sintezi.
Ove reakcije pokazuju pravu snagu litij aluminij hidrida. Njegova sposobnost redukcije širokog raspona funkcionalnih skupina čini ga nezamjenjivim alatom u oruđu organskih kemičara.
sigurnosna razmatranja s litij aluminij hidridom
Dok smo na temi LAH-a, važno je spomenuti njegovo postupanje i dobrobit. Litij-aluminijev hidrid vrlo je osjetljiv spoj i može biti rizičan u slučaju da se ne zbrine na odgovarajući način.
LAH divljački reagira vodom, ispuštajući zapaljivi plin vodik. Isto je tako piroforan, što znači da može neočekivano zasvijetliti u zraku. Na ovaj način, s njim treba postupati u uvjetima mirovanja, obično koristeći suha otapala bez kisika i u okruženju dušika ili argona.
Neprestano se pridržavajte legitimnih sigurnosnih konvencija dok radite s LAH-om, ne zaboravite da nosite odgovarajuću individualnu obrambenu opremu i radite na vrlo prozračenom području ili dimovodnoj haubi.
zaključak
Sve u svemu, dok je litij aluminij hidrid jak i fleksibilan stručnjak za smanjenje, on ne može smanjiti alkene u tipičnim okolnostima. Međutim, unatoč tom ograničenju, njegovo značenje u organskoj sintezi ne jenjava. LAH je i dalje hitan reagens za smanjenje velikog broja drugih korisnih skupova.
Svatko tko radi u organskoj kemiji mora biti svjestan mogućnosti i ograničenja LAH reagensa. Omogućuje kemičarima odabir odgovarajućih instrumenata za određene reakcije, što rezultira produktivnijim i uspješnijim sintezama.
Bilo da ste zamenik koji saznaje o smanjenim odgovorima ili pažljivo pripremljeni fizičar koji se nada da će nadograditi svoje proizvedene tečajeve, znajući kada i kako iskoristitiLitij aluminij hidridmože imati ogroman učinak u vašem radu.
Imajte na umu da u području znanosti svaki reagens ima svoje prednosti i nedostatke. Ključ je znati kako koristiti ta svojstva za uspješno i sigurno postizanje vaših proizvedenih ciljeva.
reference
Smith, MB, & March, J. (2007). Marchova napredna organska kemija: reakcije, mehanizmi i struktura. John Wiley & sinovi.
Carey, FA i Sundberg, RJ (2007). Napredna organska kemija: Dio A: Struktura i mehanizmi. Springer Science & Business Media.
Clayden, J., Greeves, N. i Warren, S. (2012.). Organska kemija. Oxford University Press.
Kürti, L. i Czakó, B. (2005). Strateške primjene navedenih reakcija u organskoj sintezi. Elsevier.
Wiberg, KB (1965). Oksidacija u organskoj kemiji. Akademski tisak.