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还原剂

Overview

资料来源: 加州大学欧文分校化学系 Vy 先生和丹尼尔. 金

在分子合成过程中, 控制反应性和选择性是化学家非常重要的标准。这导致了许多试剂的开发, 使化学家可以选择适合某一特定任务的试剂。通常, 需要在反应性和选择性之间取得平衡。本实验将利用红外光谱对反应进行监测, 了解羰基化合物的活性以及氢化物还原试剂的活性。

Principles

在了解氢化物-施主试剂之前, 需要了解羰基化合物的反应性。羰基化合物对羰基碳有轻微的正电荷, 使其具有亲性质。因此, 具有正电荷的羰基化合物对不同的核, 如氢化物供体, 具有更大的反应性。酰基氯化物有一个良好的离开组 (Cl-), 使它也非常亲。由于羰基的第二杂的强共振结构, 酯类和酰胺更稳定。

大多数羰基化合物的减少是用试剂从硼或铝中转移氢化物来完成的。这两种常见的试剂是硼氢化钠和锂铝氢化物。硼氢化钠是一种反应性较差的供体试剂, 但能有效地将醛和酮还原为醇类。然而, 锂铝氢化物是更有反应性, 可以减少酮和醛的醇, 但也减少酯类, 酰胺, 和羧酸。

为了证明反应性的不同程度, 与两个羰基官能团将受到两套条件与氢化物-捐赠还原试剂。

Procedure

1. 乙酰乙酸乙酯的测量性能

  1. 采取 IR 的起始材料 (乙基乙酰乙酸)。
  2. 用40% 乙酸乙酯在 60% hexanes 进行 TLC。

2. 氢化钠还原乙酰乙酸乙酯

  1. 将乙酰乙酸乙酯加1摩尔到圆底烧瓶中。
  2. 加入5毫升的乙醇和旋流完全混合。
  3. 将烧杯放入冰水浴中。
  4. 重1摩尔的硼氢化钠, 并慢慢加入乙酰乙酸乙酯的搅拌溶液中。
    1. 添加小部分。反应是放热和强烈气泡。
  5. 紧接着, 每隔几分钟对反应进行 TLC 监测, 直到反应完成。
  6. 一旦完成, 加入10毫升的水的反应混合物。
  7. 转移到一个分漏斗和提取与乙酸乙酯 (2x 30 毫升)。
  8. 用 DI 水 (1x 30 毫升) 和盐水 (1x 30 毫升) 干。
  9. 将硫酸钠干燥, 过滤成圆底烧瓶。
  10. 在旋转蒸发器上蒸发溶剂。
  11. 以薄层色谱和 IR 为还原产物。

3. 用氢化锂铝还原乙酰乙酸乙酯

  1. 将1摩尔的锂铝氢化物转化为干燥的圆底烧瓶, 并盖上隔膜。
  2. 用氮气进口线清洗烧瓶。确保有一个出口阀门。
  3. 加入10毫升的干呋喃。
  4. 将圆底烧瓶放入冰浴中。
  5. 将乙酰乙酸乙酯的1摩尔溶液转化为3毫升的干呋喃, 并在反应瓶中慢慢加入滴。
  6. 反应将大力气泡, 直到所有的试剂添加。
  7. 紧接着, 每隔几分钟对反应进行 TLC 监测, 直到反应完成。
  8. 完成后, 添加1米盐酸滴。在所有 LiAlH4被消耗之前, 反应将会很剧烈地冒泡。
  9. 一旦消耗 (不再起泡), 隔膜可以被去除和稀释与乙酸乙酯 (40 毫升) 和 1 M HCl (20 毫升)。
  10. 转移到一个分漏斗。
  11. 乙酸乙酯萃取物 (3x 50 毫升)。
  12. 盐水干燥 (1x 50 毫升)。
  13. 将硫酸钠干燥, 过滤成圆底烧瓶。
  14. 在旋转蒸发器上蒸发溶剂。
  15. 以薄层色谱和 IR 为还原产物。

Results

Figure 1
图 1。3-丁乙酯的代表性 IR 结果。

Application and Summary

综述了羰基反应性和氢化物供能能力的发展趋势。两种常用试剂的视觉反应是明显的, 可以欣赏。

对试剂和官能团的反应性的理解在开发新的减少方法或任何其他种类的反应时具有重要意义。控制任何反应的选择性和反应性是一个重要的因素, 以考虑在决定使用试剂的化学步骤。这促使化学家开发新的试剂和新的方法。

周期性趋势的回顾在有机化学中仍然很重要。例如, 当将钾金属添加到水中时, 比在水中添加金属钠更猛烈的爆炸。因此, 我们可以将这个类比扩展到比较和推理, 为什么 LiAlH4比 NaBH4更具反应性。

在核和试剂的整个光谱中, 反应性很重要。软弱的核不会与软弱的亲起反应;但是, 一个更具反应性的亲可能与同样的弱核反应。这取决于它们的反应性和条件。

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0:04

Overview

1:00

Principles of Carbonyl Reduction

3:37

Reducing Ethyl Acetoacetate with Sodium Borohydride

5:34

Reducing Ethyl Acetoacetate with Lithium Aluminum Hydride

7:20

Results

8:36

Applications

9:58

Summary

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