Cannizzaro -reaktionsegenskaper, mekanismer, exempel

De Cannizzaro -reaktion Det är själv-xidation-reduktionen som lidit av icke-utbredda aldehyder i en starkt grundläggande miljö. Det kan sägas att det är den alternativa reaktionen på aldolisk kondensation och är vanligtvis oönskat när det gäller organisk syntes där formaldehyden deltar.

Denna reaktion upptäcktes av den italienska kemisten Stanislao Cannizzaro, som 1853 blandade bensaldehyd med potassa, k₂Co₃, Att få bensylalkohol och kaliumbensoat. Sedan upprepades samma reaktion, men med hjälp av ännu mer grundläggande ämnen, såsom natrium och kaliumhydroxider.

Ekvation och mekanism för cannizzaro -reaktionen hos bensaldehyd. Källa: Krishnavedala / allmän domän

Den överlägsna bilden visar cannizzaro -reaktionen för bensaldehyd, den enklaste av alla aromatiska aldehyder. Två bensaldehydmolekyler oproportionerlig, i en starkt grundläggande miljö, för att orsaka en blandning av bensoat- och bensylalkoholjoner. Det vill säga reaktionen resulterar i en blandning av ett karboxylsyratalt och en primär alkohol.

I princip är reaktionsutbytet i princip 50%, eftersom hälften består av ett salt, och den andra hälften motsvarar alkohol. Men denna 100% skalautbyte när det gäller en korståg Cannizzaro -reaktion; Detta är den som förekommer mellan två olika aldehyder.

[TOC]

Egenskaper och förhållanden

Frånvaro av Alfas -hydrogener

Så att cannizzaro -reaktionen är möjlig måste aldehyden i fråga sakna alfa -väte. Detta innebär att kolatomen intill karbonylgruppen inte bör ha någon koppling till en väteatom: r₃C-C = O.

När det gäller bensaldehyd, om C-Christ-bindningen observeras, kommer den totala frånvaron av detta väte av sur syra att märkas.

Kan tjäna dig: elastiska material

Basicitet

Cannizzaro -reaktionen sker i starkt grundläggande media, vanligtvis tillhandahålls av natrium- och kaliumhydroxider i vattenhaltiga eller alkoholhaltiga lösningar.

Temperatur

Cannizzaro -reaktionen för formaldehyden äger rum vid rumstemperatur. Men för alla andra aldehyder är det nödvändigt att värma reaktionsblandningen. Således kan temperaturen variera mellan 50-70 ° C, beroende på lösningen och aldehyden.

Autoxideringsreduktion

Aldehyden i Cannizzaro -reaktionen lider av en själv -xidation -reduktion. Detta innebär att en aldehydmolekyl oxiderar sig samtidigt som den minskar en annan grannmolekyl. Resultatet är att aldehyden är oproportioner att orsaka ett salt av karboxylsyra (oxiderad) syra och en primär (reducerad) alkohol (reducerad).

Mekanismer

Allmän mekanism för Cannizzaro -reaktionen. Källa: Roshan220195 på English Wikipedia / Public Domain

I den första bilden för cannizzaro -reaktionen av bensaldehyd, visade dess mekanism. Detta avsnitt kommer att förklara de två väsentliga stegen i denna mekanism baserat på en reaktion för alla aldehyder i allmänhet (överlägsen bild).

Steg 1

Åh joner^- Från den grundläggande miljön utför de en nukleofil attack på en aldehydmolekyl. På så sätt bildas en tetraedral mellanhand (till höger om den första raden). Detta första steg är reversibelt, så mellanhanden kan bli av med de första reagensen igen.

Steg 2

Det andra steget i mekanismen involverar den så kallade autoxidationsminskningen. I mellanhand av steg 1 bildas länken C = O till en kostnad för migrationen av en hydridjon, h^-, Till en annan aldehydmolekyl. Således oxiderar den första molekylen, medan den andra vinner detta^-, det vill säga det reduceras.

Kan tjäna dig: lag om flera proportioner

Här har vi redan karboxylsyra och en alkoxid (höger andra rad). Bland dem en jonbyte hshes⁺, Karboxylsyra och alkohol.

Således har vi en karboxylatanjon i slutändan, som interagerar med baskatjonerna för att bilda ett karboxylsyrasalt. Och vi har också en primär alkohol.

Korståg

Hittills har det talats om en Cannizzaro -reaktion mellan två molekyler av samma aldehyd. Denna reaktion kan också passera mellan två olika aldehydermolekyler; särskilt om en av dem består av formaldehyden. Vi talar då om en reaktion från Cruzada Cannizzaro, vars allmänna kemiska ekvation är den nedan:

Archo + hcho → båge₂Oh + hcoo^-Na⁺

Cruzada Cannizzaro -reaktionen är mellan en aromatisk aldehyd, båge.

Nedan följer ett exempel för reaktionen från Cruzada Cruzada del Anisaldehyd:

Ekvation för reaktionen av Cruzada Cruzada del Anisaldehyd. Källa: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Observera att bildningsjonen alltid kommer att bildas, eftersom den härrör från myrsyra, HCOOH, den svagaste syran och därför den som inträffar främst. Denna reaktion representerar en syntetisk väg för att syntetisera aromatiska alkoholer från aromatiska aldehyder utan att behöva använda reducerande medel.

Exempel

Nästa och slutligen kommer flera exempel på Cannizzaro -reaktionen att visas.

Exempel 1

Kemisk ekvation för Cannizzaro -reaktion av formaldehyden. Källa: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Två formaldehydmolekyler är oproportionerliga för att producera formning och metanoljon. Denna reaktion inträffar vid rumstemperatur, så formaldehyden bör inte blandas med en starkt grundläggande lösning om den är avsedd att användas för en syntes.

Kan tjäna dig: 10 exempel på icke -polära kovalenta länkar

Exempel 2

Ekvation för Cannizzaro-reaktionen av M-klorobensaldehyden. Källa: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

I denna reaktion m-Klorbensaldehyd är oproportioner i en blandning av m-Klorbensoat, karboxylsyrasalt och alkohol m-Klorbensen, primär alkohol.

Det förväntas att denna reaktion kräver mer temperatur och tar lite längre tid eftersom de är större molekyler än formaldehyden.

Exempel 3

Ekvation för cannizzaro-reaktionen av 3,4-dimetoxibenzaldehyd. Källa: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

En 3,4-dimetoxibensaldehyd. Observera att denna reaktion behöver en temperatur på 65 ° C. Kom ihåg att aromatisk alkohol alltid kommer att bildas i fallet med Cruzada Cannizzaro -reaktion med formaldehyd.

Exempel 4

Ekvation för Cannizzaro-reaktionen av p-nitrobenzaldehyden. Källa: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Två molekyler av p-Nitrobensaldehyd är oproportionerliga för att komma från en blandning av alkohol p-nitrobensyl och salt p-Natriumnitrobensoat. Återigen representerar denna reaktion en syntetisk väg för att få nämnda aromatisk primär alkohol.

Det första exemplet, Benzaldehyd, är det mest kända i lärarlaboratorierna för organisk kemi, eftersom det används för att introducera begreppet Cannizzaros reaktion på studenter.

Det kan emellertid ses att möjliga exempel kan vara otaliga om någon aromatisk aldehyd övervägs. Eller någon annan aldehyd utan hydrogener alfas.

Referenser

1. Morrison, r. T. och Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5^ta Utgåva. Redaktör Addison-Wesley Inter-American.
2. Carey f. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). MC Graw Hill.
3. Graham solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10^thUtgåva.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Canizzaro -reaktion. Hämtad från: i.Wikipedia.org
5. Laura Foist. (2020). Canizzaro -reaktion: Mekanism och exempel. Studie. Återhämtat sig från: studie.com
6. Elsevier b.V. (2020). Canizzaro -reaktion. Vetenskaplig. Hämtad från: Scientedirect.com
7. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (11 februari 2020). Cannizzaro -reaktion i organisk kemi. Återhämtat sig från: tankco.com