Hvorfor er det det største produkt af reduktionen af chalkoner ketonen og ikke monoalkoholen? Med andre ord, hvorfor er ikke det største produkt en benzylalkohol?
Fra hvad jeg forstår , kan katalytisk hydrogenering bruges til at reducere carbonyler såvel som alkener.
Min TA fortalte mig, at nukleofile hydrider foretrækkes til reduktion af carbonyler. Hvorfor ville ikke hydrogenering også fungere? Har det at gøre med resonans, der involverer carbonylet, da carbonylen i en chalkon støder op til en aromatisk ring og også er konjugeret med alkenen? Kunne årsagen til, at katalytisk hydrogenering ikke effektivt kan røre ved α, β-umættet carbonyl, være den samme grund, som katalytisk hydrogenering ikke effektivt kan reducere carboxylsyrer, estere og amider – som alle også er resonansstabiliserede?
Min første tanke havde at gøre med opvarmning af hydrogenering og hvordan resonansstabilisering, der findes i carboxylsyrer og dets derivater, reducerer hydrogeneringsvarmen. Senere fandt jeg imidlertid en ressource online, der antyder, at alle pi-bindinger – selv de delokaliserede, resonansstabiliserede, der findes i benzen – kunne reduceres gennem katalytisk hydrogenering med tilstrækkelig tid.
Derudover er det blev bemærket andetsteds, at chalkoner kunne reduceres fuldstændigt til benzylalkoholen, men ikke med lethed.
Dette får mig til at tro, at der er en aktiveringsenergibarriere, der “hæmmer hydrogeneringen af visse substrater inden for rammerne af en 3-timers bachelorstudieperiode … er jeg på den rigtige vej? Sterik, måske? Det blev bemærket, at jo mere stærkt substitueret en alken er, jo langsommere reduceres den på grund af vanskeligheden ved at få en stærkt substitueret alken til at nærme sig katalysatorens overflade med $ \ ce {MH} $ -bindingerne på en passende måde.
Kommentarer
- Mener du i dit spørgsmål reducere ned til den allyliske alkohol eller den mættede?
- @Beerhunter – den allyliske alkohol.
- overvejer du, at chalkoner skal nedbrydes i to dele, hvilket gør allylalkohol som et produkt eller noget andet? oplyst mig
- Jeg overvejer ” komplet ” reduktion af chalkonen. Med andre ord, hvorfor er ‘ ikke produktet en allylalkohol uden dobbeltbinding?
- Det er ferien nu, og jeg har ikke adgang til mit universitetsbibliotek – Marts ‘ s Organisk kemi 6. udgave har dog en tabel, der viser den samme reaktivitetsrækkefølge, som du har givet ovenfor mod katalytisk hydrogenering (undtagen aldehydet og alkenen er byttet rundt). Henvisningen er House, Moderne syntetiske reaktioner , 2. udgave – så der kan være info derinde – og hvis ingen kommer til at gøre det, vil jeg forsøge at undersøge, når jeg er tilbage i UK. Hudlicky, M., J. Chem. Educ. , 1977 , 54 , 100 indeholder også mange litteraturlinks.
Svar
Du rammer det lige på næsen. Den virkelige nøgleoplysning er, at hvis de får nok tid, reduceres alle umættede obligationer. Dette fortæller dig, at selvom reduktionen er termodynamisk gunstig, er det forskellen i energibarrierer ($ \ ce {\ Delta \ mathrm {G ^ {‡}}} $), der forhindrer carbonylreduktionen i at forekomme i samme hastighed som alkenreduktionen. Dette betyder at producere alkoholen hurtigere, vi skal manipulere reaktionens kinetik.
For at forstå hvorfor carbonylreduktionsovergangstilstanden er højere i energi, bør vi overveje forskellene mellem carbonyl- og alkenbindingerne. Bindingerne er meget mere polariserede, og som sådan er carbonyl $ \ pi $ bindingen betydeligt stærkere end alken ($ 93 \ \ mathrm {kcal \ mol ^ {- 1}} $ vs. $ 63 \ \ mathrm {kcal \ mol ^ { -1}} $) $ ^ {\ mathrm {[1]}} $. Dette betyder, at kun en lille del af molekylerne ved lave temperaturer har nok energi til, at carbonylerne kan associeres med $ \ ce {Pd / C} $ overfladen. Katalytisk hydrogenering af carbonylforbindelser (aldehyder, ketoner og især estere) kræver høje temperaturer og tryk for at øge tilstedeværelsen af både substratet og brint på katalysatoren.
$ ^ {\ mathrm {[1]}} $ Fox, MA; Whitesell, J. K. Organisk kemi; Jones og Bartlett: Sudbury, MA, 1997.
Kommentarer
- Implikation er, adsorption kræver brud på pi bond?
- @orthocresol Jeg tror det. Under alle omstændigheder skal båndet brydes på et eller andet tidspunkt i reaktionen.
Svar
Dette spørgsmål diskuteres i følgende referencer:
Hydrogenering af chalkoner under anvendelse af hydrogen, der gennemtrænger gennem en Pd og palladiserede Pd-elektroder Electrochimica Acta vol. 55, side 5831–5839.
og
Om promotorernes rolle i hydrogeneringer på metaller; α, β-umættede aldehyder og ketoner Anvendt katalyse A: Generelt 149 (1997) 27-48
hvoraf sidstnævnte siger:
Palladium er en meget god katalysator for C = C- eller $ \ ce {C # C} $ -bindingshydrogeneringer, men en meget dårlig katalysator til hydrogenering af carbonylgrupper. Det er kendt, at dette skyldes en for svag adsorption af carbonyler under reaktionsbetingelser [reference 28]. Den nævnte svaghed ved adsorption gennem carbonylgruppen kan på sin side være forårsaget af ændringen i den elektroniske struktur af Pd-overfladeatomer ($ 4d ^ {9.7} $ $ 5s ^ {0.3} $ $ \ ce {- >} $ $ 4d ^ {10} $ $ 5s ^ 0 $) induceret af hydrogenatomerne i de mellemliggende positioner [reference 29].
Reference 28 er: Koncentrationsafhængighed af ketonhydrogenering katalyseret af Ru, Pd og Pt. Bevis for svag ketonadsorption på Pd Surface Bull. Chem. Soc. Japan, 55 (1982) 2275.
Reference 29 er: V. Ponec og G.C. Bond, Katalyse med metaller og legeringer, serie: Studies in Surface Science and Catalysis , bind. 95, Elsevier, Ansterdam, 1995. ( link til google bøger )
Svar
svaret på dit spørgsmål ligger i den anvendte katalysator !!
hvis vi kun bruger Pd, finder fuldstændig reduktion sted.
men hvis vi vil reducere reaktanten delvist dvs. reducerer kun en dobbeltbinding; vi bruger Pd sammen med C (kulstof), fordi “C” fungerer som en “gift” og påvirker reduktionsreaktionen til at blive afsluttet i delvis fase.
håber dette hjælper !!!
Kommentarer
- Ja, men hvordan sker dette?
- Carbon fungerer som en gift? Jeg troede, det var bare en støtte.
- Jeg ‘ Jeg er ganske sikker på, at den normale alkenhydreringsmekanisme har noget at gøre med palladium ‘ s pi-kompatible orbitaler, der overlapper hinanden med $ H_2 $ antibonding-gruppens orbital. 🙂
- Kulstof ‘ er ikke en gift. Du ‘ blander ting ‘ s op. Forgiftning af katalysatorer i hydrogenering er en ting. For eksempel CaCO3 i rosenmund reduktion, bly i Lindlar ‘ s katalysator eller stål i Raney nikkel, men kulstof i Pd / C er kun til støtte.
- H2, pd er et stærkt reduktionsmiddel end h2pd / c, det hjælper med selektivitet Jeg tror han mener dette