Reduktionsmittel

Quelle: Vy M. Dong und Daniel Kim, Department of Chemistry, University of California, Irvine, CA

Controlling der Reaktivität und Selektivität bei der Synthese eines Moleküls ist sehr wichtige Kriterien für Chemiker. Dies führte zur Entwicklung der viele Reagenzien, die Chemiker Reagenzien geeignet für eine bestimmte Aufgabe auswählen können. Nicht selten muss ein Gleichgewicht zwischen Reaktivität und Selektivität erreicht werden. Dieses Experiment wird IR-Spektroskopie verwenden, um die Reaktion zu überwachen und zu verstehen, die Reaktivität der Carbonylverbindungen sowie die Reaktivität des Hydrid-reduzierenden Reagenzien.

Die Reaktivität des Carbonyl Verbindungen vor Hydrid-Spender Reagenzien zu verstehen, muss verstanden werden. Carbonylverbindungen haben eine leichte positive Ladung auf die Carbonyl-Kohlenstoff ein elektrophiler-Charakter. So sind Carbonylverbindungen, die eine positive Ladung reaktiver zu verschiedenen nukleophile wie ein Hydrid-Spender. Acyl-Chloride haben eine gute verlassen Gruppe (Cl^–) macht es auch sehr elektrophiler. Ester und Amide sind aufgrund der starken Resonanz-Struktur aus der zweiten Heteroatom auf die Carbonyl stabiler.

Die meisten Kürzungen von Carbonylverbindungen erfolgen mit Reagenzien, die ein Hydrid von Bor oder Aluminium zu übertragen. Zwei gemeinsame Reagenzien dieses Typs sind Natrium Natriumborhydrid und Lithium-Aluminium-Hydrid. Natriumborohydrid ist eine weniger reaktiv Spender-Reagenz ist aber effizient zur Reduzierung der Aldehyde und Ketone, Alkohole. Lithium-Aluminium-Hydrid kann ist viel reaktiver und reduzieren Ketone und Aldehyde, Alkohole aber auch reduzieren, Ester, Amide und Carbonsäuren.

Um das unterschiedliche Ausmaß in Reaktivität zu demonstrieren, wird eine Reaktion mit zwei funktionellen Carbonylgruppen zwei Sätze von Bedingungen mit Hydrid-Spenden reduzierenden Reagenzien unterzogen werden.

1. Messung der Eigenschaften von Ethyl Acetate

1. Nehmen Sie eine IR des Ausgangsmaterials (Ethyl Acetate).
2. Nehmen Sie eine TLC 40 % Ethylacetat in 60 % Hexanes verwenden.

2. Reduzierung der Ethyl Acetate mit Natriumborohydrid

1. Hinzu kommt ein Rundboden-Fläschchen 1 Mmol Ethyl Acetate.
2. Fügen Sie 5 mL Ethanol und schwenken Sie, um vollständig zu mischen.
3. Senken Sie den Becher in ein Eis-Wasserbad.
4. 1 Mmol Natriumborohydrid wiegen und der gerührten Lösung von Ethyl Acetate langsam hinzufügen.
   1. Fügen Sie in kleinen Portionen. Die Reaktion ist exotherm und kräftig sprudelt.
5. Überwachen Sie unmittelbar nach der Reaktion von TLC alle paar Minuten, bis die Reaktion abgeschlossen ist.
6. Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, fügen Sie 10 mL Wasser zum Reaktionsgemisch.
7. Transfer in ein separatory Trichter und extrahieren mit Ethylacetat (2 x 30 mL).
8. Trocken mit VE-Wasser (1 x 30 mL) und mit Sole (1 x 30 mL).
9. Über Natriumsulfat getrocknet und filter in einem Rundboden-Kolben.
10. Verdampfen des Lösungsmittels auf einen Drehverdampfer.
11. Nehmen Sie eine TLC und IR des Messguts Reduktion.

3. Reduzierung des Ethyl Acetate mit Lithium Aluminium Hydrid

1. Fügen Sie 1 Mmol Lithium-Aluminium-Hydrid in einem trockenen Rundboden-Kolben und verschließen Sie es mit einem Septum.
2. Bereinigen Sie den Kolben mit Stickstoffgas mit einem Stickstoff-Saugleitung. Achten Sie darauf, eine Ausfahrt Ventil haben.
3. 10 mL trockenem THF hinzugeben.
4. Ort der Rundboden-Kolben in ein Eisbad.
5. Machen Sie eine Lösung aus 1 Mmol Ethyl Acetate in 3 mL trockenem THF und langsam tropfenweise in die Reaktionskolben.
6. Die Reaktion wird kräftig Blase, bis alle das Reagenz hinzugefügt wird.
7. Überwachen Sie unmittelbar nach der Reaktion von TLC alle paar Minuten, bis die Reaktion abgeschlossen ist.
8. Fügen Sie nach Abschluss 1 M HCl tropfenweise hinzu. Die Reaktion wird kräftig sprudeln, bis alle LiAlH₄ verbraucht ist.
9. (Nicht mehr sprudeln) verbraucht, kann das Septum entfernt und mit Ethylacetat (40 mL) und 1 M HCl (20 mL) verdünnt werden.
10. Übertragen Sie auf einen separatory Trichter.
11. Auszug mit Ethylacetat (3 x 50 mL).
12. Trocken mit Sole (1 x 50 mL).
13. Über Natriumsulfat getrocknet und filter in einem Rundboden-Kolben.
14. Verdampfen des Lösungsmittels auf einen Drehverdampfer.
15. Nehmen Sie eine TLC und IR des Messguts Reduktion.

Abbildung 1. Vertreter IR ergibt sich für Ethyl-3-Hydroxybutyrat.

Die Trends der Carbonyl-Reaktivität und Hydrid-Spender-Fähigkeit haben überprüft und nachgewiesen. Die visuelle Reaktivität der beiden häufigsten verwendeten Reagenzien ist offensichtlich und kann geschätzt werden.

Das Verständnis der Reaktivität von Reagenzien und funktionellen Gruppen ist von großer Bedeutung bei der Entwicklung von neuer Methoden zur Verringerung oder jede andere Art von Reaktion. Kontrolle der Selektivität und Reaktivität von jeder Reaktion ist ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung über die Reagenzien für einen chemischen Schritt. Dies treibt Chemiker neue Reagenzien und neue Methoden zu entwickeln.

Die Überprüfung der periodischen Tendenzen ist noch wichtig in der organischen Chemie. Zum Beispiel, wenn Kalium Metall Wasser hinzufügen, gibt es eine mehr heftige Explosion als wenn Natrium Metall Wasser hinzugefügt wird. Aus diesem Grund konnten wir erweitern diese Analogie zum Vergleich und Argumentation, warum LiAlH₄ reaktiver als NaBH₄ist.

Das gesamte Spektrum der nukleophile und Electrophiles Faktoren Reaktivität. Ein schwaches nucleophil reagieren nicht mit einer schwachen Elektrophil; aber ein reaktiver Elektrophil könnte mit der gleichen schwache nucleophil reagieren. Alles hängt von ihrer Reaktivität und die Bedingungen.