Organinėje chemijoje redukcijos reakcijos atlieka lemiamą vaidmenį kuriant ir modifikuojant daugybę junginių. Vienas iš stipriausių redukuojančių agentų rinkoje yra ličio aliuminio hidratsikratytie(LAH). Jis garsėja savo gebėjimu sumažinti karbonilo turinčius mišinius, tokius kaip aldehidai, ketonai, esteriai ir karboksirūgštys, palyginti su jų alkoholiais. Tačiau jis taip pat veiksmingas prieš amidus.
Taip, LAH gali paversti amidus į atitinkamus aminus. Šis atsakas apima karbonilo kaupimosi amide sumažėjimą iki amino grupės. Visų pirma, LAH suardo C=O ryšį amide, galiausiai paverčiant jį aminu, supažindindamas vandenilį su karbonilo anglimi. Šis atsakas yra labai naudingas inžineriniam gamtos mokslui, nes joje atsižvelgiama į amidų, kurie dažnai naudojami kaip tarpiniai junginiai arba praktiniai sudėtinių dalelių susibūrimai, pakeitimas aminais, kurie turi daug pritaikymų vaistų ir medžiagų moksle.
Vadinasi, LAH, kaip mažinimo specialisto, lankstumą dar labiau iliustruoja jos gebėjimas iš tikrųjų susidoroti su amidais, o tai rodo savo platų naudingumą natūralioje jungtyje.
Ličio aliuminio hidrido supratimas: galingas reduktorius
Nuo pat jo pristatymo 1940-aisiais tvirtas neorganinis junginys ličio aliuminio hidridas (LAH), taip pat žinomas kaip AlLiH4, padarė didelę įtaką organinės sintezės sričiai. Dėl savo stiprių redukuojančių savybių ši balta kristalinė kieta medžiaga yra labai naudingas reagentas chemijos laboratorijose. Aldehidai, ketonai, esteriai, karboksirūgštys ir amidai yra tik keletas funkcinių grupių, kurias LAH gali redukuoti į alkoholius arba aminus. Dėl didelio jo reaktyvumo ir pritaikomumo LAH tapo esminiu gamybos mokslo aparatu, suteikiančiu galimybę tiksliai valdyti ir gaminti gluminančius atomus įvairioms reikmėms.
LAH struktūra susideda iš neigiamo krūvio [AlH4]-jonas, subalansuotas teigiamai įkrautu Li+jonų. Ši unikali kompozicija suteikia galimybę paaukoti hidrido jonus (H-) įvairiems organiniams junginiams.
Veiksmingai juos sumažinant. Kai kurios pagrindinės ličio aliuminio hidrido savybės:
Didelis reaktyvumas su vandeniu ir oru
Stiprios mažinimo galimybės
Organinės sintezės universalumas
Galimybė sumažinti platų funkcinių grupių spektrą
Dėl savo galingo pobūdžio LAH dažniausiai naudojamas karboksirūgštims, esteriams, aldehidams ir ketonams redukuoti į atitinkamus alkoholius. Bet kaip dėl amidų? Panagrinėkime tai toliau.
iššūkis redukuoti amidus ličio aliuminio hidridu
Amidai yra organiniai junginiai, turintys karbonilo grupę (C=O), prijungtą prie azoto atomo. Jie žinomi dėl savo stabilumo ir atsparumo redukcijai, todėl daugeliui redukuojančių medžiagų yra sudėtingas tikslas. Klausimas toks: galiLičio aliuminio hidridasįveikti šį iššūkį?
Atsakymas yra taip, bet su tam tikromis išlygomis. Ličio aliuminio hidridas iš tikrųjų gali redukuoti amidus, tačiau procesas yra sudėtingesnis nei naudojant kitas funkcines grupes. Štai kodėl:
Ryšio stiprumas
CN ryšys amiduose yra ypač stiprus, jam nutraukti reikia daugiau energijos, palyginti su kitais karbonilo junginiais.
Rezonanso stabilizavimas
Amidams naudingas rezonanso stabilizavimas, kuris dar labiau padidina jų atsparumą redukcijai.
Reakcijos sąlygos
Norint redukuoti amidus LAH, dažnai reikia griežtesnių sąlygų, tokių kaip aukštesnė temperatūra arba ilgesnis reakcijos laikas.
Nepaisant šių iššūkių, ličio aliuminio hidridas gali veiksmingai redukuoti amidus į atitinkamus aminus. Reakcija paprastai vyksta šiais etapais:
Pradinis hidrido ataka prieš karbonilo anglį
Tarpinio komplekso susidarymas
Tolesnis sumažinimas, siekiant nutraukti CN ryšį
Galutinio amino produkto susidarymas
Verta paminėti, kad amidų redukcija LAH dažnai yra ne tokia paprasta, kaip kitos funkcinės grupės, o chemikai turi atidžiai apsvarstyti tokius veiksnius kaip substrato struktūra, reakcijos sąlygos ir galimos pašalinės reakcijos.
Praktiniai svarstymai ir amidų redukavimo alternatyvos
Nors ličio aliuminio hidridas iš tikrųjų gali sumažinti amidus, tai ne visada yra praktiškiausias ar efektyviausias pasirinkimas.
Rinkdamiesi amidus redukuojančius agentus, chemikai dažnai atsižvelgia į kelis veiksnius:
Selektyvumas
LAH yra galingas reduktorius, kuris taip pat gali sumažinti kitas molekulėje esančias funkcines grupes.
Susirūpinimas dėl saugos
Dėl didelio reaktyvumo su vandeniu ir oru, naudojant LAH, reikia imtis griežtų saugos priemonių.
Didinimo iššūkiai
Didesnio masto LAH naudojimas gali būti problemiškas dėl jo egzoterminio pobūdžio ir galimų bėgančių reakcijų.
Išlaidų svarstymai
LAH gali būti brangesnis nei kai kurios alternatyvios redukuojančios medžiagos.
Atsižvelgdami į šiuos veiksnius, chemikai dažnai tiria alternatyvius amidų mažinimo metodus. Kai kurios populiarios alternatyvos:
Boranas (BH3) ir jo dariniai
Šie junginiai gali veiksmingai redukuoti amidus švelnesnėmis sąlygomis.
Katalizinis hidrinimas
Naudojant vandenilio dujas su metaliniu katalizatoriumi amidus galima redukuoti selektyviai.
Natrio borohidridas (NaBH4)
Nors ir mažiau galingas nei LAH, jis gali būti veiksmingas tam tikram amidų mažinimui.
Tirpimo metalo redukcijos
Tokie metodai kaip beržo redukcija gali būti naudingi tam tikriems amido substratams.
Specifinis amido substratas, papildomų funkcinių grupių buvimas ir norimas reakcijos rezultatas turi įtakos redukuojančio agento parinkimui.
išvada
Atsižvelgiant į viską, tuo tarpuLičio aliuminio hidridasbe jokios abejonės, gali sumažinti amidų kiekį, paprastai tai nėra geriausias pasirinkimas šiam konkrečiam pakeitimui. Dėl stipriai mažėjančių pajėgumų jis yra reikšmingas natūralaus mišinio aparatas, tačiau fizikai turėtų atsargiai atsižvelgti į teigiamas ir neigiamas puses, taikydami jį amidų mažinimui. Chemikai galės pasirinkti geriausią strategiją pagal savo konkrečius sintetinius reikalavimus, jei žinos apie LAH reaktyvumą ir ištirs kitus metodus.
Organinės chemijos sritis ir toliau kelia įdomių iššūkių ir naujovių galimybių, nesvarbu, ar esate studentas, besimokantis redukcinių reakcijų, ar patyręs chemikas, norintis patobulinti savo sintetinį būdą. Ličio aliuminio hidrido gebėjimas sumažinti amidus yra tik viena įspūdingų junginių konstrukcijos, reaktyvumo ir sukurtos sistemos kaitos iliustracijų.
nuorodos
Seyden-Penne, J. (1997). Aliuminio ir borohidridų redukcija organinėje sintezėje. Wiley-VCH.
Clayden, J., Greeves, N. ir Warren, S. (2012). Organinė chemija. Oksfordo universiteto leidykla.
Carey, FA ir Sundberg, RJ (2007). Pažangioji organinė chemija: B dalis: reakcija ir sintezė. Springeris.
Kürti, L. ir Czakó, B. (2005). Įvardytų reakcijų strateginiai pritaikymai organinėje sintezėje. Elsevier Academic Press.
Smith, MB ir March, J. (2007). Kovo pažangioji organinė chemija: reakcijos, mechanizmai ir struktūra. Johnas Wiley ir sūnūs.