Отговорите на намаляване са основни в естествените науки за комбинирането и регулирането на различни смеси.Литиево-алуминиев хидрид(LAH) е известен със способността си да редуцира широк спектър от функционални групи и е високоефективен редуциращ агент. Въпреки това, LAH рядко участва в реакции на директна редукция, когато става дума за алкени.
Алкените, които имат двойни връзки между въглерод и въглерод, са по-трудни за работа от съединения с карбонили. LAH е известен по същество със своята реактивност към карбонилни събирания, като тези, открити в алдехиди, кетони, естери и карбоксилни киселини, където успешно добавя хидридни частици към електрофилния карбонил въглерод. Богатата на електрони природа на двойните въглеродни връзки в алкените не комуникира незабавно с LAH, тъй като те пропускат белега на фундаменталния електрофилен характер за убедителна нуклеофилна атака.
|
|
|
Вместо това каталитичното хидрогениране, при което се използват молекулярен водород (H2) и метални катализатори като паладий, платина или никел, редуцира алкените по-често. Тази техника добавя водород през двойната връзка, превключвайки изцяло алкена в алкан. Следователно, докато LAH е гъвкав и силен намаляващ специалист, приложението му не се простира до незабавното намаляване на алкените.
разбиране на литиево-алуминиев хидрид: мощен редуциращ агент
Неорганичното съединение литиево-алуминиев хидрид, известно още като LiAlH4, често се използва в органичния синтез. Той е известен със силни области на свойствата си, което го прави предпочитан реагент за някои научни експерти, когато трябва да намалят конкретни практически събирания.
LAH е направен от литиеви и алуминиеви молекули, свързани с водород. Той е силно редуциращ поради уникалната си структура. Алдехидите и кетоните, карбонилни съединения, са особено подходящи за неговото намаляване на алкохола. По същия начин може да намали карбоксилните киселини, естерите и, изненадващо, някои азотсъдържащи съединения.
Както и да е, какво може да се каже за алкените? Нека да разгледаме накратко какво представляват алкените и как редукцията обикновено работи с тези съединения, преди да отговорим на този въпрос.
алкени и редукция: какво трябва да знаете
Ненаситените въглеводороди с поне една двойна връзка въглерод-въглерод са известни като алкени. Тези двойни връзки са жизненоважен елемент на алкените и играят огромна роля в тяхната реактивност. Когато говорим за редуциране на алкени, обикновено имаме предвид превръщането на двойната връзка въглерод-въглерод в единична чрез добавяне на водородни атоми към нея.
Това взаимодействие, известно като хидрогениране, наистина трансформира алкен в алкан. Това е често срещана реакция в органичната химия и се използва в производството на храни, както и в рафинирането на петрол.
В повечето случаи катализатори като паладий или платина се използват за хидрогенизиране на алкени в присъствието на водороден газ. Не трябва ли обаче да се каже нещо заЛитиево-алуминиев хидрид? Може ли в даден момент да изиграе това намаление?
глупостите за литиево-алуминиев хидрид и алкени
Ето невероятната истина: при нормални условия литиево-алуминиевият хидрид не редуцира алкените. LAH не добавя ефективно водород през двойната връзка въглерод-въглерод на алкените, въпреки силната си редуцираща способност.
Като се има предвид репутацията на LAH като мощен редуциращ агент, това може да изглежда нелогично. Но е важно да знаете, че различните редуциращи агенти са ефективни за различни видове съединения и действат чрез различни механизми.
Намаляването на полярните връзки, като тези в карбонилните съединения, е мястото, където литиево-алуминиевият хидрид блести най-ярко. Двойната връзка въглерод-въглерод на алкените обаче е неполярна. Алкените не могат да бъдат ефективно редуцирани от LAH поради голяма част от тази разлика в полярността.
По този начин, при случай, че се надявате да намалите алкена до алкан, ще трябва да погледнете по-далече от литиево-алуминиев хидрид. По-добър вариант би бил каталитичното хидрогениране с водороден газ и метален катализатор като паладий или платина.
когато литиево-алуминиевият хидрид блести: истинските му силни страни
Докато LAH може да не е подходящият реагент за редуциране на алкени, той превъзхожда много други редукционни реакции.
Нека проучим някои от областите, в които литиево-алуминиевият хидрид наистина блести:
Карбонилна редукция
LAH е отличен при редуциране на алдехидите и кетоните съответно до първични и вторични алкохоли. Това го прави безценен при синтеза на различни алкохолосъдържащи съединения.
Производни на карбоксилна киселина
Може да редуцира карбоксилни киселини, естери и киселинни хлориди до първични алкохоли. Това е особено полезно при синтеза на сложни органични молекули.
Редукция на нитрил
LAH може да редуцира нитрилите до първични амини, трансформация, която е важна при производството на различни фармацевтични продукти и други азотсъдържащи съединения.
Амидна редукция
Може да редуцира амидите до амини, друга ценна трансформация в органичния синтез.
Тези реакции показват истинската сила на литиево-алуминиевия хидрид. Способността му да редуцира широк спектър от функционални групи го прави незаменим инструмент в инструментариума на органичния химик.
съображения за безопасност с литиево-алуминиев хидрид
Докато сме на тема LAH, позоваването на съображенията за справяне и благосъстояние е важно. Литиево-алуминиевият хидрид е силно реагиращо съединение и може да бъде рисковано, ако не се погрижите по подходящ начин.
LAH реагира жестоко с вода, доставяйки запалим водороден газ. По същия начин е пирофорен, което означава, че може да светне неочаквано във въздуха. По този начин с него трябва да се работи при празни условия, като обикновено се използват сухи разтворители без кислород и в среда с азот или аргон.
Непрекъснато спазвайте легитимните конвенции за сигурност, докато работите с LAH, като не забравяте да носите подходяща индивидуална защитна екипировка и да работите в много проветриво пространство или димна качулка.
заключение
Като цяло, докато литиево-алуминиевият хидрид е силен и гъвкав специалист по намаляване, той не може да намали алкените при типични обстоятелства. Но въпреки това ограничение, значението му в органичния синтез не намалява. LAH продължава да бъде спешен реагент за намаляване на голям брой други полезни събирания.
Всеки, който работи в областта на органичната химия, трябва да е наясно с възможностите и ограниченията на LAH реагентите. Той позволява на химиците да избират подходящите инструменти за конкретни реакции, което води до синтези, които са по-продуктивни и успешни.
Независимо дали сте дублер, който научава за реакциите на намаляване, или внимателно подготвен физик, който се надява да надстрои вашите произведени курсове, знаейки кога и как да използватеЛитиево-алуминиев хидридможе да има огромен ефект в работата ви.
Имайте предвид, че в сферата на науката всеки реактив има своите предимства и недостатъци. Ключът е да знаете как да използвате тези свойства, за да постигнете вашите производствени цели успешно и сигурно.
референции
Smith, MB, & March, J. (2007). Разширена органична химия на Март: реакции, механизми и структура. Джон Уайли и синове.
Carey, FA, & Sundberg, RJ (2007). Органична химия за напреднали: Част A: Структура и механизми. Springer Science & Business Media.
Клайдън, Дж., Грийвс, Н. и Уорън, С. (2012). Органична химия. Oxford University Press.
Kürti, L., & Czakó, B. (2005). Стратегически приложения на посочените реакции в органичния синтез. Elsevier.
Wiberg, KB (1965). Окисление в органичната химия. Академична преса.