Органическое восстановление или органическое окисление или органические окислительно-восстановительные реакции - это окислительно-восстановительные реакции, которые происходят с органическими соединениями . В органической химии окисление и восстановление отличаются от обычных окислительно-восстановительных реакций, потому что многие реакции носят такое название, но на самом деле не включают перенос электронов в электрохимическом смысле этого слова. [1] Вместо этого релевантным критерием окисления органических веществ является увеличение количества кислорода и / или потеря водорода, соответственно. [2]
Простые функциональные группы могут быть расположены в порядке увеличения степени окисления . Эти цифры окисления являются лишь приближением: [1]
| степень окисления | соединения |
|---|---|
| −4 | метан |
| −3 | алканы |
| −2, −1 | алканы , алкены , спирты , алкилгалогениды , амины |
| 0 | алкины , геминальные диолы |
| +1 | альдегиды |
| +2 | хлороформ , цианистый водород , кетоны |
| +3 | карбоновые кислоты , амиды , нитрилы (алкилцианиды) |
| +4 | диоксид углерода , тетрахлорметан |
Когда метан окисляется до диоксида углерода, его степень окисления изменяется от -4 до +4. Классическое восстановление включает восстановление алкена до алканов, а классическое окисление включает окисление спиртов до альдегидов . В процессе окисления электроны удаляются, и электронная плотность молекулы уменьшается. При сокращении электронная плотность увеличивается, когда к молекуле добавляются электроны. Эта терминология всегда сосредоточена на органическом соединении. Так , например, обычно для обозначения восстановлени кетона с помощью литийалюминийгидрида, но не к окислению алюмогидрида лития кетоном. Многие окисления включают удаление атомов водорода из органической молекулы, и наоборот, восстановление добавляет атомы водорода к органической молекуле.
Многие реакции, классифицируемые как редукции, также относятся к другим классам. Например, преобразование кетона в спирт литийалюмогидридом можно рассматривать как восстановление, но гидрид также является хорошим нуклеофилом для нуклеофильного замещения . Многие окислительно-восстановительные реакции в органической химии имеют механизм реакции сочетания с участием свободнорадикальных промежуточных продуктов. Настоящую органическую окислительно-восстановительную химию можно найти в электрохимическом органическом синтезе или электросинтезе . Примерами органических реакций, которые могут происходить в электрохимической ячейке, являются электролиз Кольбе . [3]
В реакциях диспропорционирования реагент окисляется и восстанавливается в одной и той же химической реакции, образуя два отдельных соединения.
Асимметричное каталитическое восстановление и асимметричное каталитическое окисление важны в асимметричном синтезе .
Органическое окисление [ править ]
Большинство окислений проводится воздухом или кислородом . Эти окисления включают пути к химическим соединениям, устранение загрязняющих веществ и сжигание . Для органических окислений существует несколько механизмов реакции:
- Перенос одного электрона
- Окисление через сложноэфирные промежуточные соединения хромовой кислотой или диоксидом марганца
- Перенос атома водорода, как при свободнорадикальном галогенировании
- Окисление с участием озона при озонолизе или пероксидов (например, пероксикислоты )
- Окислениях с участием в реакцию элиминирования механизма , такие как Сверно окисление , в окислении Корнблюма и с такими реагентами, как IBX кислота и Дессами-Мартин .
- Окисление нитроксильными радикалами соль Фреми или ТЕМПО
Органические сокращения [ править ]
Для органических восстановлений существует несколько механизмов реакции:
- Прямой перенос электронов (например, восстановление по Березе ).
- Гидридный перевод в сокращениях при помощи , например алюмогидрида лития или гидрид сдвига , как в сокращении Меервейно-Ponndorf-Верлея [4]
- Гидрирование с использованием различных катализаторов (например, никель Ренея или диоксида платины ) или конкретных восстановлений (например, названных реакций, таких как восстановление Розенмунда ).
- Реакция диспропорционирования, такая как реакция Канниццаро
Восстановление, которое не вписывается ни в какой механизм реакции восстановления и в котором отражается только изменение степени окисления, включает реакцию Вольфа-Кишнера .
См. Также [ править ]
- Окислитель
- Восстановитель
- Передача гидрогенизации
- Электросинтез
Окисления функциональных групп [ править ]
- Окисление первичных спиртов до альдегидов
- Окисление первичных спиртов до карбоновых кислот
- Окисление вторичных спиртов до кетонов
- Окисление оксимов и первичных аминов до нитросоединений
- Расщепление гликоля
- Окислительное расщепление α-гидроксикислот
- Окисление алкенов
- Окисление первичных аминов до нитрилов
- Окисление тиолов до сульфоновых кислот
- Окисление гидразинов до азосоединений
Сокращения функциональных групп [ править ]
- Восстановление карбонила
- Восстановление амида
- Восстановление нитрила
- Восстановление нитросоединений
- Редукция иминов и базисов Шиффа
- Восстановление ароматических соединений до насыщенных колец
Ссылки [ править ]
- ^ а б Марш Джерри; (1985). Продвинутая органическая химия реакции, механизмы и структура (3-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, inc. ISBN 0-471-85472-7
- ^ Органические окислительно-восстановительные системы: синтез, свойства и приложения , Тору Нишинага, 2016
- ^ http://www.electrosynthesis.com Ссылка, заархивированная 15 мая 2008 г., на Wayback Machine
- ^ Wilds, AL (1944). «Восстановление с помощью алкоксидов алюминия (восстановление Меервейна-Понндорфа-Верли)». Орг. Реагировать. 2 (5): 178–223. DOI : 10.1002 / 0471264180.or002.05 .
