Agentes de reducción

Fuente: Vy M. Dong y Daniel Kim, Departamento de química, Universidad de California, Irvine, CA

Controlar la reactividad y la selectividad durante la síntesis de una molécula es muy importante criterios para químicos. Esto ha llevado al desarrollo de muchos reactivos que permiten químicos seleccionar reactivos adecuados para una tarea dada. Muy a menudo, un equilibrio entre reactividad y selectividad debe conseguirse. Este experimento utilizará la espectroscopia IR para controlar la reacción y para comprender la reactividad de compuestos de carbonyl, así como la reactividad del hidruro reductor reactivos.

Antes de entender reactivos hidruro y los donantes, la reactividad del carbonyl compuestos deben entenderse. Compuestos carbonílicos tienen una ligera carga positiva sobre el carbono carbonilo dándole un carácter electrofílico. Así, compuestos carbonílicos que tienen una carga positiva son más reactivos a diferentes nucleófilos como un donante de hidruro. Cloruros de acilo tienen un buen grupo dejando (Cl^–) lo que es también muy electrofílico. Ésteres y amidas son más estables debido a la estructura de resonancia fuerte desde el segundo heteroatom en el carbonilo.

Mayoría de las reducciones de compuestos carbonílicos se realiza con reactivos que la transferencia de un hidruro de boro o aluminio. Dos reactivos comunes de este tipo son el hidruro del aluminio del litio y borohidruro de sodio. Borohidruro de sodio es un reactivo de donantes menos reactivo pero es eficiente para la reducción de aldehídos y cetonas a alcoholes. Hidruro de litio y aluminio es más reactivo y puede reducir cetonas y aldehídos a alcoholes pero también reducir ésteres, amidas y ácidos carboxílicos.

Para demostrar los diversos grados de reactividad, una reacción con dos grupos de carbonilo funcionales estará sujetos a dos conjuntos de condiciones con los reactivos reductores hidruro-donar.

1. medición de propiedades de acetoacetato de etilo

1. Tener un IR del material de partida (acetoacetato de etilo).
2. Tomar un TLC en acetato de etilo 40% 60% hexanes.

2. reducción de acetoacetato de etilo con borohidruro de sodio

1. Añadir 1 mmol de acetoacetato de etilo a un matraz de fondo redondo.
2. Añadir 5 mL de etanol y agitar para mezclar completamente.
3. Baje el vaso en un baño de agua helada.
4. Pesan 1 mmol de borohidruro de sodio y agregue lentamente la solución agitada de acetoacetato de etilo.
   1. Añadir en pequeñas porciones. La reacción es exotérmica y burbujas vigorosamente.
5. Inmediatamente después, controle la reacción por el TLC cada pocos minutos hasta que la reacción se complete.
6. Una vez completa, añadir 10 mL de agua a la mezcla de reacción.
7. Transferir a un matraz y extraer con acetato de etilo (2 x 30 mL).
8. Seco con agua desionizada (1 x 30 mL) y salmuera (1 x 30 mL).
9. Seca sobre sulfato de sodio y filtrar en un matraz de fondo redondo.
10. Evaporar el disolvente en un rotavapor.
11. Toma un TLC y IR del producto de reducción.

3. reducción de acetoacetato de etilo con hidruro del aluminio del litio

1. Añadir 1 mmol de hidruro del aluminio del litio en un matraz de fondo redondo seco y tapa con un tabique.
2. Purgar el frasco con gas de nitrógeno con una línea de entrada de nitrógeno. Asegúrese de tener una válvula de salida.
3. Añadir 10 mL de THF seco.
4. Coloque el matraz de fondo redondo en un baño de hielo.
5. Hacer una solución de 1 mmol de acetoacetato de etilo en 3 mL de THF seco y agregue lentamente gota a gota al matraz de reacción.
6. La reacción comenzará a burbujear vigorosamente hasta que todo el reactivo se agrega.
7. Inmediatamente después, controle la reacción por el TLC cada pocos minutos hasta que la reacción se complete.
8. Una vez completa, añadir 1 M HCl gota a gota. La reacción comenzará a burbujear vigorosamente hasta que se consume todo el LiAlH₄ .
9. Una vez consumido (no más burbujas), el tabique se puede quitar y diluir con acetato de etilo (40 mL) y 1 M HCl (20 mL).
10. Transferir a un matraz de filtración.
11. Extraer con acetato de etilo (3 x 50 mL).
12. Seco con salmuera (1 x 50 mL).
13. Seca sobre sulfato de sodio y filtrar en un matraz de fondo redondo.
14. Evaporar el disolvente en un rotavapor.
15. Toma un TLC y IR del producto de reducción.

Figura 1. IR representante resulta para el 3-hidroxibutirato de etilo.

Las tendencias del carbonilo reactividad e hidruro donantes de capacidad han sido revisadas y demostrado. El visual además de los dos reactivos utilizados es evidente y se aprecia.

La comprensión de la reactividad de los reactivos y grupos funcionales es de gran importancia en el desarrollo de nuevos métodos para reducciones o cualquier otro tipo de reacción. Control de la selectividad y reactividad de cualquier reacción es un factor importante a considerar al decidir sobre los reactivos usados para un paso químico. Esto conduce químicos para desarrollar nuevos métodos y nuevos reactivos.

La revisión de las tendencias periódicas es todavía importante en química orgánica. Por ejemplo, al añadir metal del potasio al agua, hay una explosión más violenta que cuando metal de sodio se añade al agua. Por ello, podríamos extender esta analogía a la comparación y el razonamiento de por qué es más reactivo que NaBH₄LiAlH₄ .

En todo el espectro de nucleófilos y electrophiles, reactividad importante. Un nucleófilo débil no reaccionará con un electrófilo débil; pero un más reactivo electrófilo puede reaccionar con el mismo nucleófilo débil. Todo depende de su reactividad y las condiciones.