Charakterystyka reakcji cannizzaro, mechanizmy, przykłady

Reakcja cannizzaro Jest to samookredycja samokillenia, której brakuje aldehydów niezapomnianych. Można powiedzieć, że jest to alternatywna reakcja na kondensację aldoliczną i jest zwykle niepożądana, jeśli chodzi o syntezę organiczną, w której uczestniczy formaldehyd.

Ta reakcja została odkryta przez włoskiego chemika Stanislao Cannizzaro, który w 1853 r. Mieszał benzaldehyd z potassem, k₂WSPÓŁ₃, Uzyskanie alkoholu benzylowego i benzoanu potasu. Następnie powtórzono tę samą reakcję, ale stosując jeszcze bardziej podstawowe substancje, takie jak wodorotlenki sodu i potasu.

Równanie i mechanizm reakcji cannizzaro benzaldehydu. Źródło: Krishnavedala / Public Domena

Najwyższy obraz pokazuje reakcję cannizzaro na benzaldehyd, najprostszy ze wszystkich aromatycznych aldehydów. Dwie dysproporcje cząsteczek benzaldehydu, w silnie podstawowym środowisku, powodując mieszaninę benzoesan i jonów alkoholu benzylowych. Oznacza to, że reakcja powoduje mieszankę soli kwasu karboksylowego i pierwotnego alkoholu.

Dlatego w zasadzie wydajność reakcji wynosi 50%, ponieważ połowa składa się z jednej soli, a druga połowa odpowiada alkoholu. Jednak ta 100% wydajność w skali, jeśli chodzi o reakcję krucjaty Cannizzaro; To jest ten, który występuje między dwoma różnymi aldehydami.

[TOC]

Cechy i warunki

Brak hydrogenów Alfas

Tak, że reakcja cannizzaro jest możliwa, aldehyd, o którym mowa, musi brakować wodoru alfa. Oznacza to, że atom węgla przylegający do grupy karbonylowej nie powinien mieć żadnego związku z atomem wodoru: R₃C-C = O.

W przypadku benzaldehydu, jeśli zaobserwowano wiązanie C-chryst.

Może ci służyć: elastyczne materiały

Zasadowość

Reakcja Cannizzaro odbywa się w silnie podstawowych pożywkach, zwykle zapewnianych przez wodorotlenki sodu i potasu w roztworach wodnych lub alkoholowych.

Temperatura

Reakcja cannizzaro dla formaldehydu odbywa się w temperaturze pokojowej. Jednak dla wszystkich innych aldehydów konieczne jest podgrzanie mieszaniny reakcyjnej. Zatem temperatura może wynosić między 50-70 ° C, w zależności od roztworu i aldehydu.

Redukcja autoksydacji

Aldehyd w reakcji cannizzaro cierpi na samokierbowanie. Oznacza to, że cząsteczka aldehydu utlenia się podczas redukującej inną cząsteczkę sąsiadów. W rezultacie sama dysproporcja aldehydowa powoduje sól kwasu karboksylowego (utlenionego) i pierwotnego (zredukowanego) alkoholu (zredukowanego).

Mechanizmy

Ogólny mechanizm reakcji cannizzaro. Źródło: Roshan220195 w angielskiej Wikipedii / domenie publicznej

Na pierwszym zdjęciu reakcji cannizzaro benzaldehydu, jego mechanizm pokazał. W tej sekcji wyjaśniono dwa istotne etapy tego mechanizmu oparte na reakcji dla wszystkich aldehydów w ogóle (obraz doskonały).

Krok 1

O, jony^- Z podstawowego środowiska wykonują atak nukleofilowy na cząsteczkę aldehydu. W ten sposób powstaje czworościenny pośrednik (prawo pierwszego rzędu). Ten pierwszy krok jest odwracalny, więc pośrednik może ponownie pozbyć się początkowych odczynników.

Krok 2

Drugi etap mechanizmu obejmuje tak zwane redukcja autoksydacji. W pośredniku kroku 1 link c = o powstaje przy koszcie migracji jonu wodordu, h, h^-, Do innej cząsteczki aldehydu. Zatem pierwsza cząsteczka utlenia się, podczas gdy druga wygrywa to H^-, to znaczy jest zmniejszone.

Może ci służyć: Prawo o wielu proporcjach

Tutaj mamy już kwas karboksylowy i alkolenek (w prawym drugim rzędzie). Wśród nich wymiana jonów⁺, Kwas karboksylowy i alkohol.

Tak więc w końcu mamy anion karboksylanowy, który oddziałuje z kationami podstawowymi, tworząc solę karboksylową. Mamy również podstawowy alkohol.

Krucjata

Do tej pory mówi się o reakcji cannizzaro między dwiema cząsteczkami tego samego aldehydu. Ta reakcja może również przechodzić między dwiema różnymi cząsteczkami aldehydów; zwłaszcza jeśli jeden z nich składa się z formaldehydu. Mówimy zatem o reakcji Cruzada Cannizzaro, którego ogólne równanie chemiczne znajduje się poniżej:

Archo + Hcho → Arch₂OH + HCOO^-Na⁺

Reakcja Cruzada Cannizzaro odbywa się między aromatycznym aldehydem, Arch.

Poniżej znajduje się przykład reakcji Cruzada Cruzada del Anisaldehyd:

Równanie reakcji Cruzada Cruzada del Anisaldehydu. Źródło: Gabriel Bolívar przez Chemsketch.

Zauważ, że jon tworzący. Ta reakcja reprezentuje syntetyczną drogę do syntezy aromatycznych alkoholi z aromatycznych aldehydów bez konieczności stosowania czynników redukujących.

Przykłady

Następnie i na koniec pokazano kilka przykładów reakcji Cannizzaro.

Przykład 1

Równanie chemiczne dla reakcji Cannizzaro formaldehydu. Źródło: Gabriel Bolívar przez Chemsketch.

Dwie cząsteczki formaldehydu same w samej dysproporcji w celu wytworzenia formowania i jonu metanolu. Ta reakcja występuje w temperaturze pokojowej, więc formaldehyd nie należy mieszać z silnie podstawowym rozwiązaniem, jeśli ma być stosowany do syntezy.

Może ci służyć: 10 przykładów niezolarnych kowalencyjnych linków

Przykład 2

Równanie reakcji cannizzaro m-clorobenzaldehydu. Źródło: Gabriel Bolívar przez Chemsketch.

W tej reakcji dwie cząsteczki M-Chlorobenzaldehydink są dysproporcja w mieszaninie M-chlorobenzoan, sól kwasu karboksylowego i alkohol M-Chlorobenzen, alkohol podstawowy.

Oczekuje się, że reakcja ta wymaga większej temperatury i trwa nieco dłużej, ponieważ są to większe cząsteczki niż w formaldehydzie.

Przykład 3

Równanie reakcji cannizzaro 3,4-dimetoksybenzaldehydu. Źródło: Gabriel Bolívar przez Chemsketch.

3,4-dimetoksybenzaldehyd. Zauważ, że ta reakcja wymaga temperatury 65 ° C. Pamiętaj, że alkohol aromatyczny zawsze powstanie w przypadku reakcji Cruzada Cannizzaro z formaldehydem.

Przykład 4

Równanie reakcji cannizzaro p-nitrobenzaldehydu. Źródło: Gabriel Bolívar przez Chemsketch.

Dwie cząsteczki P-Nitrobenzaldehydowy jest nieproporcjonalny, aby pochodzą mieszaninę alkoholu P-Nitrobencyl i sól P-Nitrobenzoan sodu. Ponownie reakcja ta stanowi syntetyczną drogę do uzyskania wspomnianego aromatycznego alkoholu pierwotnego.

Pierwszy przykład, benzaldehydu, jest najbardziej znany w laboratoriach dydaktycznych chemii organicznej, ponieważ służy do wprowadzenia koncepcji reakcji Cannizzaro na studentów.

Można jednak zauważyć, że możliwe przykłady mogą być niezliczone, jeśli uwzględniono jakikolwiek aromatyczny aldehyd. Lub jakikolwiek inny aldehyd bez hydrogenów alfas.

Bibliografia

1. Morrison, r. T. i Boyd, R, N. (1987). Chemia organiczna. 5^ta Wydanie. Redakcja Addison-Wesley Inter-American.
2. Carey f. (2008). Chemia organiczna. (Szósta edycja). MC Graw Hill.
3. Graham Solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. (10^thWydanie.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Reakcja Canizzaro. Źródło: w:.Wikipedia.org
5. Laura Foist. (2020). Reakcja Canizzaro: Mechanizm i przykład. Badanie. Odzyskane z: Study.com
6. Elsevier b.V. (2020). Reakcja Canizzaro. Scientedirect. Pobrano z: Scientedirect.com
7. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (11 lutego 2020). Reakcja cannizzaro w chemii organicznej. Odzyskane z: Thoughtco.com