Reakcie na zníženie sú v prírodných vedách zásadné pre kombináciu a úpravu rôznych zmesí.Lítium-hlinitý hydrid(LAH) je známy svojou schopnosťou redukovať široké spektrum funkčných skupín a je vysoko účinným redukčným činidlom. LAH sa však zriedkavo zapája do priamych redukčných reakcií, pokiaľ ide o alkény.
S alkénmi, ktoré majú dvojité väzby medzi uhlíkom a uhlíkom, sa pracuje ťažšie ako so zlúčeninami s karbonylmi. LAH je v podstate známy svojou reaktivitou voči karbonylovým zhlukom, ako sú tie, ktoré sa vyskytujú v aldehydoch, ketónoch, esteroch a karboxylových kyselinách, kde úspešne pridáva častice hydridu k elektrofilnému karbonylovému uhlíku. Povaha dvojitých väzieb uhlíka v alkénoch bohatá na elektróny nekomunikuje okamžite s LAH, pretože im chýba stopa základného elektrofilného charakteru pre presvedčivý nukleofilný útok.
|
|
|
Namiesto toho katalytická hydrogenácia, pri ktorej sa používa molekulárny vodík (H2) a kovové katalyzátory ako paládium, platina alebo nikel, redukuje alkény častejšie. Táto technika pridáva vodík cez dvojitú väzbu, čím sa alkén úplne prepne na alkán. Zatiaľ čo LAH je flexibilný a silný špecialista na znižovanie, jeho aplikácia sa netýka okamžitého poklesu alkénov.
pochopenie lítiumalumíniumhydridu: silné redukčné činidlo
Anorganická zlúčenina lítiumalumíniumhydrid, tiež známy ako LiAlH4, sa často používa v organickej syntéze. Je známy pre svoje silné oblasti, vďaka čomu je vhodný pre niektorých vedeckých odborníkov, keď potrebujú obmedziť špecifické praktické stretnutia.
LAH je vyrobený z molekúl lítia a hliníka pripojených k vodíku. Vďaka svojej jedinečnej štruktúre sa výrazne znižuje. Aldehydy a ketóny, karbonylové zlúčeniny, sú obzvlášť vhodné na redukciu alkoholu. Môže tiež znižovať karboxylové kyseliny, estery a prekvapivo niektoré zlúčeniny obsahujúce dusík.
Nech je to akokoľvek, čo by sa dalo povedať o alkénoch? Poďme si stručne prejsť, čo sú to alkény a ako redukcia zvyčajne funguje s týmito zlúčeninami predtým, ako odpovieme na túto otázku.
alkény a redukcia: čo potrebujete vedieť
Nenasýtené uhľovodíky s aspoň jednou dvojitou väzbou uhlík-uhlík sú známe ako alkény. Tieto dvojité väzby sú životne dôležitým prvkom alkénov a zohrávajú veľkú úlohu pri ich reaktivite. Keď hovoríme o redukcii alkénov, zvyčajne máme na mysli premenu dvojitej väzby uhlík-uhlík na jednoduchú väzbu pridaním atómov vodíka.
Táto interakcia, známa ako hydrogenácia, skutočne premieňa alkén na alkán. Je to bežná reakcia v organickej chémii a používa sa pri výrobe potravín, ako aj pri rafinácii ropy.
Vo väčšine prípadov sa na hydrogenizáciu alkénov v prítomnosti plynného vodíka používajú katalyzátory ako paládium alebo platina. Netreba však o niečom hovoriťLítium-hlinitý hydrid? Mohlo by to niekedy spôsobiť tento pokles?
o lítiumalumíniumhydride a alkénoch
Tu je úžasná pravda: Za normálnych podmienok lítiumalumíniumhydrid neredukuje alkény. LAH účinne nepridáva vodík cez dvojitú väzbu uhlík-uhlík alkénov, napriek svojej silnej redukčnej sile.
Vzhľadom na povesť LAH ako silného redukčného činidla sa to môže zdať kontraintuitívne. Je však dôležité vedieť, že rôzne redukčné činidlá sú účinné pre rôzne druhy zlúčenín a pôsobia rôznymi mechanizmami.
Zníženie polárnych väzieb, ako sú tie v karbonylových zlúčeninách, je miesto, kde lítiumalumíniumhydrid žiari najjasnejšie. Dvojitá väzba uhlík-uhlík alkénov je však nepolárna. Alkény nie je možné účinne redukovať LAH z veľkej časti kvôli tomuto rozdielu v polarite.
Ak teda dúfate, že sa vám podarí zredukovať alkén na alkán, budete sa musieť poobzerať okolo lítium-hlinitého hydridu. Lepšou možnosťou by bola katalytická hydrogenácia plynným vodíkom a kovovým katalyzátorom, ako je paládium alebo platina.
keď lítiumalumíniumhydrid svieti: jeho skutočné prednosti
Aj keď LAH nemusí byť vhodným činidlom na redukciu alkénov, vyniká v mnohých iných redukčných reakciách.
Poďme preskúmať niektoré oblasti, kde lítium-hlinitý hydrid skutočne žiari:
Redukcia karbonylu
LAH je vynikajúci pri redukcii aldehydov a ketónov na primárne a sekundárne alkoholy. Vďaka tomu je neoceniteľný pri syntéze rôznych zlúčenín obsahujúcich alkohol.
Deriváty karboxylových kyselín
Môže redukovať karboxylové kyseliny, estery a chloridy kyselín na primárne alkoholy. To je obzvlášť užitočné pri syntéze komplexných organických molekúl.
Redukcia nitrilov
LAH môže redukovať nitrily na primárne amíny, čo je transformácia, ktorá je dôležitá pri výrobe rôznych liečiv a iných zlúčenín obsahujúcich dusík.
Redukcia amidov
Môže redukovať amidy na amíny, čo je ďalšia cenná transformácia v organickej syntéze.
Tieto reakcie ukazujú skutočnú silu lítium-hlinitého hydridu. Jeho schopnosť redukovať široké spektrum funkčných skupín z neho robí nepostrádateľný nástroj v súprave organických chemikov.
bezpečnostné úvahy s lítiumalumíniumhydridom
Keď už sme pri téme LAH, je dôležité poukázať na jej zaobchádzanie a úvahy o blahobyte. Lítium-hlinitý hydrid je hlboko citlivá zlúčenina a môže byť riskantná v prípade, že sa o ňu nedostatočne postaráme.
LAH brutálne reaguje s vodou a dodáva horľavý vodíkový plyn. Je tiež samozápalný, čo znamená, že sa môže vo vzduchu neočakávane rozsvietiť. Týmto spôsobom by sa mal riešiť za nečinných podmienok, normálne s použitím suchých, bez kyslíkových rozpúšťadiel a v prostredí dusíka alebo argónu.
Pri práci s LAH neustále dodržiavajte legitímne bezpečnostné konvencie, nezabúdajte na nosenie vhodného individuálneho obranného vybavenia a prácu vo veľmi vetranej oblasti alebo dymovej kukle.
záver
Celkovo vzaté, zatiaľ čo lítium-hlinitý hydrid je silným a flexibilným špecialistom na znižovanie, za typických okolností nedokáže znížiť množstvo alkénov. Napriek tomuto obmedzeniu však jeho význam v organickej syntéze neklesá. LAH je naďalej naliehavým činidlom na zníženie veľkého počtu iných užitočných zhromaždení.
Každý, kto pracuje v organickej chémii, si musí byť vedomý možností a obmedzení činidiel LAH. Umožňuje chemikom vybrať si vhodné nástroje pre konkrétne reakcie, výsledkom čoho sú syntézy, ktoré sú produktívnejšie a úspešnejšie.
Či už ste stredoškolák, ktorý zisťuje reakcie na pokles, alebo starostlivo pripravený fyzik, ktorý dúfa, že upgraduje svoje vyrobené kurzy, pričom viete, kedy a ako ich použiťLítium-hlinitý hydridmôže mať obrovský vplyv na vašu prácu.
Majte na pamäti, že v oblasti vedy má každé činidlo svoje výhody a nedostatky. Kľúčom je vedieť, ako použiť tieto vlastnosti na úspešné a bezpečné dosiahnutie vašich vyrobených cieľov.
referencie
Smith, MB a March, J. (2007). Marchova pokročilá organická chémia: reakcie, mechanizmy a štruktúra. John Wiley & Sons.
Carey, FA a Sundberg, RJ (2007). Pokročilá organická chémia: Časť A: Štruktúra a mechanizmy. Springer Science & Business Media.
Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Organická chémia. Oxford University Press.
Kürti, L., & Czakó, B. (2005). Strategické aplikácie pomenovaných reakcií v organickej syntéze. Elsevier.
Wiberg, KB (1965). Oxidácia v organickej chémii. Academic Press.