Органическая окислительно-восстановительная реакция

Органические окислительно-восстановительные реакции: восстановление Берча

Органические восстановления или органические окисления 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, поскольку многие реакции носят это название, но на самом деле не связаны с переносом электрона . ^{[ 1 ]} Вместо этого важным критерием органического окисления является прирост кислорода и/или потеря водорода. ^{[ 2 ]} Простые функциональные группы можно расположить в порядке возрастания степени окисления . Степени окисления являются лишь приблизительными: ^{[ 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	углекислый газ , тетрахлорметан

Когда метан окисляется до углекислого газа, его степень окисления меняется от -4 до +4. Классические восстановления включают восстановление алкенов до алканов , а классические окисления включают окисление спиртов до альдегидов . При окислении электроны удаляются, и электронная плотность молекулы снижается. При восстановлении электронная плотность увеличивается, когда электроны добавляются к молекуле. Эта терминология всегда сосредоточена на органических соединениях. Например, обычно подразумевают восстановление кетона литийалюминийгидридом , . а не окисление литийалюминийгидрида кетоном Многие окисления включают удаление атомов водорода из органической молекулы, а восстановление добавляет водороды к органической молекуле.

Многие реакции, классифицируемые как редукции, встречаются и в других классах. Например, превращение кетона в спирт с помощью алюмогидрида лития можно считать восстановлением, но гидрид также является хорошим нуклеофилом при нуклеофильном замещении . Многие окислительно-восстановительные реакции в органической химии имеют реакции сочетания механизм с участием промежуточных соединений свободных радикалов . Истинную органическую окислительно-восстановительную химию можно найти в электрохимическом органическом синтезе или электросинтезе . Примерами органических реакций, которые могут протекать в электрохимической ячейке, является электролиз Кольбе . ^{[ 3 ]}

В реакциях диспропорционирования реагент одновременно окисляется и восстанавливается в одной и той же химической реакции с образованием двух отдельных соединений.

Асимметричное каталитическое восстановление и асимметричное каталитическое окисление играют важную роль в асимметричном синтезе .

Органические окисления

Большинство окислений проводится воздухом или кислородом , особенно в промышленности. Эти окисления включают в себя пути к химическим соединениям, очистку от загрязняющих веществ и сжигание . Перечислены некоторые коммерчески важные окисления:

Промышленное окисление органических соединений
продукт	масштаб (миллионы тонн/год в 1990-е годы) ^{[ 4 ]}
терефталевая кислота и ее эфиры	15
кумилгидропероксид	6.5
бензойная кислота	0.28
адипиновая кислота	2.2
оксид пропилена	4
адипиновая кислота	2.2

Для окисления органических веществ было изобретено множество реагентов. Реагенты для органических окислений обычно классифицируют в зависимости от функциональной группы, атакуемой окислителем:

Окисление связей CH:

Р ₃ СН + О → Р ₃ COH

Р ₂ СН ₂ + О → Р ₂ СН(ОН)

Р ₂ СН(ОН) + О → Р ₂ СО + Н ₂ О

РСН ₃ + О → РСН ₂ (ОН)

RCH ₂ (OH) + O → RCHO + H ₂ O

RCHO + O → RCO ₂ H

Окисление CC, C=C и C≡C облигации
Окисление спиртов и различных карбонилов.

Часто окисляемый субстрат содержит более одной функциональной группы. В таких случаях важное значение приобретают селективные окисления.

Органические сокращения

В органической химии восстановление эквивалентно присоединению атомов водорода, обычно попарно. Реакция ненасыщенных органических соединений с газообразным водородом называется гидрированием . Реакция насыщенных органических соединений с газообразным водородом называется гидрогенолизом . При гидрогенолизе обязательно расщепляются связи СХ (X = C, O, N и т. д.). Восстановление также можно осуществить путем добавления источников гидрида и протонов, так называемый гетеролитический путь . Такие реакции часто осуществляют с использованием стехиометрических гидридных реагентов, таких как боргидрид натрия или алюмогидрид лития . ^{[ 5 ]}

См. также

Окисление функциональных групп

Сокращение функциональных групп

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Марч Джерри; (1985). Реакции, механизмы и структура продвинутой органической химии (3-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-85472-7
^ Органические окислительно-восстановительные системы: синтез, свойства и применение , Тору Нишинага, 2016 г.
^ http://www.electrosynthesis.com Ссылка. Архивировано 15 мая 2008 г. на Wayback Machine.
^ Рекуперо, Франческо; Пунта, Карло (2007). «Свободнорадикальная функционализация органических соединений, катализируемая N- гидроксифталимидом». Химические обзоры . 107 (9): 3800–3842. дои : 10.1021/cr040170k . ПМИД 17848093 .
^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1

[March-1] Jump up to: ^а ^б Марч Джерри; (1985). Реакции, механизмы и структура продвинутой органической химии (3-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-85472-7

[Nishinaga-2] Органические окислительно-восстановительные системы: синтез, свойства и применение , Тору Нишинага, 2016 г.

[3] ttp://www.electrosynthesis.com Ссылка. Архивировано 15 мая 2008 г. на Wayback Machine.

[4] Рекуперо, Франческо; Пунта, Карло (2007). «Свободнорадикальная функционализация органических соединений, катализируемая N- гидроксифталимидом». Химические обзоры . 107 (9): 3800–3842. дои : 10.1021/cr040170k . ПМИД 17848093 .

[5] Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]