Cannizzaro -reactiekarakteristieken, mechanismen, voorbeelden

De Cannizzaro -reactie Het is de zelf-xidatie-reductie die wordt geleden door niet-verheerlijkbare aldehyden in een sterk basisomgeving. Men kan zeggen dat het de alternatieve reactie op aldolische condensatie is en meestal ongewenst is als het gaat om organische synthese waar de formaldehyde deelneemt.

Deze reactie werd ontdekt door de Italiaanse chemicus Stanislao Cannizzaro, die in 1853 benzaldehyde mengde met Potassa, K₂CO₃, Het verkrijgen van benzylalcohol en kaliumbenzoaat. Vervolgens werd dezelfde reactie herhaald, maar met nog meer basisstoffen, zoals natrium- en kaliumhydroxiden.

Vergelijking en mechanisme voor de cannizzaro -reactie van benzaldehyde. Bron: Krishnavedala / Public Domain

Het superieure beeld toont de cannizzaro -reactie voor benzaldehyde, de eenvoudigste van alle aromatische aldehyden. Twee benzaldehyde moleculen onevenredigheid, in een sterk basisomgeving, om een ​​mengsel van benzoaat en benzylalcoholionen te veroorzaken. Dat wil zeggen, de reactie resulteert in een mengsel van een carbonzuurzout en een primaire alcohol.

Daarom is de reactieopbrengst in principe 50%, omdat de helft uit één zout bestaat en de andere helft overeenkomt met alcohol. Deze 100% schaalopbrengst als het gaat om een ​​kruistocht Cannizzaro -reactie; Dit is, degene die plaatsvindt tussen twee verschillende aldehyden.

[TOC]

Kenmerken en voorwaarden

Afwezigheid van Alfas -hydrogenen

Zodat de cannizzaro -reactie mogelijk is, moet de betreffende aldehyde alfa -waterstof missen. Dit betekent dat de koolstofatoom grenzend aan de carbonylgroep geen link zou moeten hebben met een waterstofatoom: r₃C-C = O.

In het geval van benzaldehyde, als de C-christ-binding wordt waargenomen, zal de totale afwezigheid van deze waterstof van zuurzuur worden opgemerkt.

Kan u van dienst zijn: elastische materialen

Basiciteit

De Cannizzaro -reactie vindt plaats in sterk basismedia, meestal geleverd door natrium- en kaliumhydroxiden in waterige of alcoholische oplossingen.

Temperatuur

De Cannizzaro -reactie voor de formaldehyde vindt plaats bij kamertemperatuur. Voor alle andere aldehyden is het echter noodzakelijk om het reactiemengsel te verwarmen. Aldus kan de temperatuur variëren tussen 50-70 ° C, afhankelijk van de oplossing en de aldehyde.

Autoxidatiereductie

De aldehyde in de Cannizzaro -reactie lijdt aan een zelf -xidatie -reductie. Dit betekent dat een aldehyde -molecuul zichzelf oxideert en een ander buurmolecuul vermindert. Het resultaat is dat de aldehyde onevenredigheid zelf een zout van carbonylisch (geoxideerd) zuur en een primaire (verminderde) alcohol (gereduceerd) veroorzaakt.

Mechanismen

Algemeen mechanisme voor de cannizzaro -reactie. Bron: Roshan220195 bij het Engels Wikipedia / Public Domain

In het eerste beeld voor de cannizzaro -reactie van benzaldehyde bleek het mechanisme. Deze sectie zal de twee essentiële stappen van dit mechanisme verklaren op basis van een reactie voor alle aldehyden in het algemeen (Superior Image).

Stap 1

Oh ionen^- Uit de basisomgeving voeren ze een nucleofiele aanval uit op een aldehyde -molecuul. Daarbij wordt een tetraëdrische tussenpersoon (rechts van de eerste rij) gevormd. Deze eerste stap is omkeerbaar, dus de tussenpersoon kan de eerste reagentia opnieuw afdoen.

Stap 2

De tweede stap van het mechanisme omvat de zogenaamde autoxidatiereductie. In de tussenpersoon van stap 1 wordt de link C = O gevormd ten koste van de migratie van een hydride -ion, h^-, Naar een ander aldehyde -molecuul. Aldus oxideert het eerste molecuul, terwijl de tweede deze h wint^-, dat wil zeggen, het is verminderd.

Kan u van dienst zijn: wet van meerdere verhoudingen

Hier hebben we al carbonzuur en een alcoxide (op de tweede tweede rij). Onder hen een ionenuitwisseling hshes⁺, Carbonzuur en alcohol.

Daarom hebben we een carboxylaatanion aan het einde, dat interageert met de basiskationen om een ​​carbonzuurzout te vormen. En we hebben ook een primaire alcohol.

Kruistocht

Tot nu toe is er sprake van een cannizzaro -reactie tussen twee moleculen van dezelfde aldehyde. Deze reactie kan ook passeren tussen twee verschillende aldehydenmoleculen; vooral als een van hen uit de formaldehyde bestaat. We spreken dan over een reactie van Cruzada Cannizzaro, wiens algemene chemische vergelijking die van hieronder is:

Archo + Hcho → Arch₂OH + HCOO^-NA⁺

De Cruzada Cannizzaro -reactie ligt tussen een aromatisch aldehyde, Arch.

Hieronder is een voorbeeld voor de reactie van Cruzada Cruzada del Anisaldehyde:

Vergelijking voor de reactie van Cruzada Cruzada del Anisaldehyde. Bron: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Merk op dat het vormende ion altijd zal worden gevormd, omdat het afkomstig is van mierenzuur, HCOOH, het zwakste zuur en daarom degene die voornamelijk voorkomt. Deze reactie vertegenwoordigt een synthetische route om aromatische alcoholen uit aromatische aldehyden te synthetiseren zonder dat het moet worden gebruikt om reducerende middelen te gebruiken.

Voorbeelden

Vervolgens zullen er verschillende voorbeelden van de cannizzaro -reactie worden getoond.

voorbeeld 1

Chemische vergelijking voor cannizzaro -reactie van de formaldehyde. Bron: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Twee formaldehyde moleculen onevenredig zelf om vormend en methanolion te produceren. Deze reactie treedt op bij kamertemperatuur, dus de formaldehyde moet niet worden gemengd met een sterk basisoplossing als deze bedoeld is om te worden gebruikt voor een synthese.

Kan u van dienst zijn: 10 voorbeelden van niet -polaire covalente links

Voorbeeld 2

Vergelijking voor de cannizzaro-reactie van de M-Clorobenzaldehyde. Bron: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

In deze reactie twee moleculen van M-Chloorbenzaldehyde zijn onevenredig in een mengsel van M-chloorbenzoaat, carbonzuurzout en alcohol M-Chloorbenzeen, primaire alcohol.

Verwacht wordt dat deze reactie meer temperatuur vereist en iets langer duurt omdat ze grotere moleculen zijn dan die van de formaldehyde.

Voorbeeld 3

Vergelijking voor de cannizzaro-reactie van 3,4-dimetoxibenzaldehyde. Bron: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Een 3.4-dimetoxibenzaldehyde. Merk op dat deze reactie een temperatuur van 65 ° C nodig heeft. Vergeet niet dat aromatische alcohol altijd zal worden gevormd in het geval van Cruzada Cannizzaro -reactie met formaldehyde.

Voorbeeld 4

Vergelijking voor de cannizzaro-reactie van de p-nitrobenzaldehyde. Bron: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Twee moleculen van P-Nitrobenzaldehyde is onevenredig om een ​​mengsel van alcohol te ontstaan P-nitrobentl en zout P-Natriumnitrobenzoaat. Nogmaals, deze reactie vertegenwoordigt een synthetische route om genoemde aromatische primaire alcohol te verkrijgen.

Het eerste voorbeeld, dat van Benzaldehyde, is de bekendste in de leerlaboratoria van organische chemie, omdat het wordt gebruikt om het concept van Cannizzaro's reactie op studenten te introduceren.

Het is echter te zien dat mogelijke voorbeelden ontelbaar kunnen zijn als er een aromatisch aldehyde wordt overwogen. Of een andere aldehyde zonder hydrogenen alfas.

Referenties

1. Morrison, r. T. en Boyd, R, n. (1987). Organische chemie. 5^ta Editie. Redactionele addison-wesley inter-Amerikaan.
2. Carey F. (2008). Organische chemie. (Zesde editie). MC Graw Hill.
3. Graham Solomons T.W., Craig B. Friteuse. (2011). Organische chemie. (10^eEditie.)). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Canizzaro -reactie. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
5. Laura Foist. (2020). Canizzaro -reactie: mechanisme en voorbeeld. Studie. Hersteld van: studie.com
6. Elsevier B.V. (2020). Canizzaro -reactie. Wetenschappelijk. Opgehaald uit: Scientedirect.com
7. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (11 februari 2020). Cannizzaro -reactie in de organische chemie. Hersteld van: Thoughtco.com