Dlaczego głównym produktem redukcji chalkonów jest keton, a nie monoalkohol? Innymi słowy, dlaczego głównym produktem nie jest alkohol benzylowy?

Z tego, co rozumiem , katalityczne uwodornienie może być stosowane do redukcji karbonyli, jak również alkenów.

Mój asystent powiedział mi, że do redukcji karbonyli preferowane są nukleofilowe wodorki. Dlaczego uwodornianie również nie miałoby działać? Czy ma to związek z rezonansem związanym z karbonylem, skoro w chalkonie karbonyl sąsiaduje z pierścieniem aromatycznym i jest również sprzężony z alkenem? Czy powodem, dla którego uwodornianie katalityczne nie może skutecznie dotknąć α, β-nienasyconego karbonylu, może być ten sam powód, dla którego uwodornienie katalityczne nie może skutecznie redukować kwasów karboksylowych, estrów i amidów – z których wszystkie są również stabilizowane rezonansowo?

Moja pierwsza myśl dotyczyła ciepła uwodornienia i tego, jak stabilizacja rezonansu w kwasach karboksylowych i ich pochodnych zmniejsza ciepło uwodornienia. Później jednak znalazłem w Internecie źródło sugerujące, że wszystkie wiązania pi – nawet te zdelokalizowane, stabilizowane rezonansem występujące w benzenie – można zredukować poprzez uwodornienie katalityczne w odpowiednim czasie.

tutaj wprowadź opis obrazu

Ponadto gdzie indziej zauważono, że chalkony można całkowicie zredukować do alkoholu benzylowego, chociaż nie jest to łatwe.

To prowadzi mnie do przekonania, że istnieje bariera energii aktywacji, która utrudnia uwodornianie niektórych substratów w ramach 3-godzinnego okresu studiów licencjackich… czy jestem na dobrej drodze? Zauważono, że im silniej podstawiony alken, tym wolniej jest on redukowany z powodu trudności w uzyskaniu przez silnie podstawiony alken zbliżenia się do powierzchni katalizatora z wiązaniami $ \ ce {MH} $ w odpowiedni sposób.

Komentarze

  • Czy w swoim pytaniu masz na myśli redukcję do alkoholu allilowego czy nasyconego?
  • @Beerhunter – alkohol allilowy.
  • rozważasz rozbicie chalkonów na dwie części, tworząc alkohol allilowy jako jeden produkt czy coś innego? enlighten me
  • Rozważam ” całkowitą ” redukcję chalkonu. Innymi słowy, dlaczego produkt nie ' nie jest alkoholem allilowym bez podwójnego wiązania?
  • Teraz są wakacje i nie mam dostępu do mojej biblioteki uniwersyteckiej – jednak w marcu ' s Organic Chemistry 6-te wydanie zawiera tabelę zawierającą tę samą kolejność reaktywności, którą podałeś powyżej w odniesieniu do uwodornienia katalitycznego (z wyjątkiem aldehydu i alkenu zamienione). Podane odniesienie to House, Modern Synthetic Reactions , wyd. 2 – więc mogą tam być informacje – i jeśli nikt nie zajmie się tym, spróbuję przeprowadzić pewne badania, gdy wrócę do UK. Hudlicky, M., J. Chem. Educ. , 1977 , 54 , 100 zawiera również wiele linków do literatury.

Odpowiedz

Uderzyłeś prosto w nos. Prawdziwą kluczową informacją jest to, że przy wystarczającej ilości czasu wszystkie nienasycone obligacje zostaną zredukowane. Oznacza to, że chociaż redukcja jest korzystna termodynamicznie, to różnica w barierach energetycznych ($ \ ce {\ Delta \ mathrm {G ^ {‡}}} $) uniemożliwia redukcję karbonyli z taką samą szybkością jak redukcja alkenu. Oznacza to, że aby szybciej wytwarzać alkohol, musimy manipulować kinetyką reakcji.

Aby zrozumieć, dlaczego stan przejściowy redukcji karbonylu ma wyższą energię, powinniśmy rozważyć różnice między wiązaniami karbonylowymi i alkenowymi. Wiązania są znacznie bardziej spolaryzowane i jako takie wiązanie karbonylowe $ \ pi $ jest znacznie silniejsze niż alken (93 $ \ \ mathrm {kcal \ mol ^ {- 1}} $ vs. 63 $ \ \ mathrm {kcal \ mol ^ { -1}} $) $ ^ {\ mathrm {[1]}} $. Oznacza to, że w niskich temperaturach tylko niewielka część cząsteczek ma wystarczająco dużo energii, aby karbonylki związały się z powierzchnią $ \ ce {Pd / C} $. Katalityczne uwodornienie związków karbonylowych (aldehydów, ketonów, a zwłaszcza estrów) wymaga wysokich temperatur i ciśnień w celu zwiększenia obecności zarówno substratu, jak i wodoru na katalizatorze.


$ ^ {\ mathrm {[1]}} $ Fox, MA; Whitesell, J. K. Organic chemistry; Jones i Bartlett: Sudbury, MA, 1997.

Komentarze

  • Implikuje się, że adsorpcja wymaga zerwania pi bond?
  • @orthocresol Myślę, że tak. W każdym razie wiązanie musi zostać zerwane w pewnym momencie reakcji.

Odpowiedź

Ten problem jest omawiany w następujących źródłach:

Uwodornianie chalkonów przy użyciu wodoru przenikającego przez elektrody Pd i Pd na pallad Electrochimica Acta vol. 55, strony 5831–5839.

i

O roli promotorów w uwodornianiu metali; α, β-nienasycone aldehydy i ketony Applied Catalysis A: General 149 (1997) 27-48

ten ostatni mówi:

Pallad jest bardzo dobrym katalizatorem uwodornienia wiązań C = C lub $ \ ce {C # C} $, ale bardzo złym katalizatorem uwodornienia grup karbonylowych. Wiadomo, że jest to spowodowane zbyt słabą adsorpcją karbonyli w warunkach reakcji [odnośnik 28]. Wspomniana słabość adsorpcji przez grupę karbonylową może być z kolei spowodowana zmianą struktury elektronowej atomów powierzchniowych Pd (4d ^ {9,7} $ 5s ^ {0,3} $ \ ce {- >} $ 4d ^ {10} $ 5s ^ 0 $) indukowane przez atomy wodoru w pozycjach śródmiąższowych [odniesienie 29].

Odniesienie 28 to: Zależność stężenia uwodornienia ketonów katalizowanego przez Ru, Pd i Pt. Dowody na słabą adsorpcję ketonów na powierzchni Pd Bull. Chem. Soc. Japan, 55 (1982) 2275.

Odnośnik 29 to: V. Ponec i G.C. Bond, Catalysis by Metals and Alloys, Series: Studies in Surface Science and Catalysis , tom. 95, Elsevier, Amsterdam, 1995. ( link do książek google )

Odpowiedź

odpowiedź na twoje pytanie leży w zastosowanym katalizatorze !!

jeśli użyjemy tylko Pd, nastąpi całkowita redukcja.

ale jeśli chcemy zmniejszyć reagent częściowo, tj. zmniejsza tylko jedno wiązanie podwójne; używamy Pd razem z C (węglem), ponieważ „C” działa jak „trucizna” i wpływa na zakończenie reakcji redukcji na etapie częściowym.

Mam nadzieję, że to pomoże !!!

Komentarze

  • Tak, ale jak to się dzieje?
  • Węgiel działa jak trucizna? Myślałem, że to tylko pomoc.
  • Ja ' Jestem prawie pewien, że normalny mechanizm uwodornienia alkenu ma coś wspólnego z palladem ' s orbitale zgodne z pi nakładające się na orbitale grupy antypoślizgowej $ H_2 $. 🙂
  • Węgiel ' nie jest trucizną. ' miksujesz rzeczy '. Zatrucie katalizatorów podczas uwodornienia to rzecz. Na przykład CaCO3 w redukcji Rosenmunda, ołów w katalizatorze Lindlara ' lub stal w niklu Raneya, ale węgiel w Pd / C służy tylko jako wsparcie.
  • H2, pd jest silnym środkiem redukującym niż h2pd / c, pomaga w selektywności Myślę, że ma na myśli to

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *