Organická redoxní reakce

Technology

12 hours ago

Author

Birchova redukce

Organické redoxní reakce jsou redoxní reakce probíhající u organických sloučenin. Organické oxidace a redukce se liší od běžných redoxních reakcí, protože u mnoha z nich ve skutečnosti nedochází k přenosu elektronu v elektrochemickém smyslu slova. +more Mezi organické oxidace se místo toho řadí reakce, kdy dochází k navázání kyslíku a/nebo odštěpení vodíku.

Jednotlivé funkční skupiny lze seřadit podle rostoucích oxidačních čísel atomů uhlíku:

oxidační číslo	sloučeniny
−4	methan
−3	alkany
−2, −1	alkany, alkeny, alkoholy, halogenalkany, aminy
0	alkyny, geminální dioly
+1	aldehydy
+2	chloroform, kyanovodík, ketony
+3	karboxylové kyseliny, amidy, nitrily
+4	oxid uhličitý, tetrachlormethan

Při oxidaci methanu na oxid uhličitý se oxidační číslo uhlíku zvýší z −4 na +4.

K častým redukcím patří například přeměny alkenů na alkany, z oxidací jsou časté například oxidace alkoholů na aldehydy. Při oxidacích se ze substrátů odstraňují elektrony, tím se snižuje elektronová hustota na molekule. +more U redukcí nastává zvýšení elektronové hustoty po dodání elektronů na molekulu. Uvedená označení se vždy vztahují k organické sloučenině, například reakce ketonu s hydridem lithnohlinitým se popisuje jako redukce ketonu, ovšem ne jako oxidace hydridu. Při řadě oxidací se z organických molekul odštěpují atomy vodíku, podobně bývají při redukcích často navazovány.

Mnoho reakcí označovaných jako redukce se objevuje i v jiných skupinách, například přeměny ketonů na alkoholy hydridem lithnohlinitým lze popsat jako redukce, ovšem hydrid je také dobrým nukleofilem a tak tyto reakce rovněž patří mezi nukleofilní substituce. Mnoho redoxních organických reakcí má mechanismus odpovídající párovacím reakcím, s radikálovými meziprodukty. +more Pravé redoxní organické reakce se objevují při elektrochemických organických syntézách; v elektrochemických článcích probíhá například Kolbeho elektrolýza.

Při disproporcionacích se substrát zároveň oxiduje a redukuje za vzniku dvou různých sloučenin.

Asymetrické redukce a asymetrické oxidace mají velký význam v asymetrické syntéze.

Příklady

Organické oxidace

Nejčastějšími oxidačními činidly u organických reakcí jsou vzduch a kyslík. Patří sem například syntézy významných sloučenin, zneškodňování znečišťujících látek a hoření.

Organické oxidace mohou probíhat jedním z těchto mechanismů: * Přenos elektronu * Oxidace kyselinou chromovou nebo oxidem manganičitým přes esterové meziprodukty * Přesuny atomů vodíku, jako při radikálových halogenacích * Oxidace pomocí ozonu (ozonolýzy) nebo peroxosloučenin, jako jsou peroxokyseliny * Eliminační oxidace, například Swernova a Kornblumova oxidace a reaktanty, jako například kyselina jodoxybenzoová a Dessův-Martinův perjodinan * Oxidace nitroxidovými radikály Frémyovou solí nebo 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl)oxidanylem (TEMPO)

Organické redukce

Organické redukce mají také několik možných mechanismů: * Jednoelektronové redukce, například Birchova redukce. * Přesun hydridových iontů, sem patří mimo jiné reakce s hydridem lithnohlinitým a Meerweinovy-Ponndorfovy-Verleyovy redukce.

* Hydrogenace, katalyzované například Raneyovým niklem nebo oxidem platiničitým a jiné podobné redukce, například Rosemundova. * Disproporcionace, sem patří kromě jiných Cannizzarova reakce

Existují také redukce neprobíhající žádným z uvedených mechanismů, jako je Wolffova-Kižněrova redukce.