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Organic Chemistry II

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還元剤

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カルボニル化合物の還元は、有機化学における一般的なタスクです。化学者はプロシージャの結果を慎重に制御するのに別の還元剤を使用します。

カルボニル化合物は、酸素に二重結合炭素原子と機能グループです。カルボニル基は、化合物の多くの種類に表示されます。カルボニル化合物が減少すると場合、製品が一部化合物の正確な化学組成に依存します。さらに、特定の反応は異なる還元があります。異なる還元剤を使用すると、化学者は、これらの製品を制御かどうか反応がすべてで起こるか。

このビデオは、カルボニル化合物を発生するさまざまな製品および 2 つの異なる還元剤の反応を示しています。

炭素は求電子的、部分的な正電荷が、カルボニルと同様に、債券を共有するとき、炭素が少ない酸素よりも電気陰性。これは順番によりほとんどのカルボニルの削減を開始する水素移動のように、求核攻撃を受けやすい。この正電荷を増加することで、炭素の反応性の増加、有する。電荷を小さくと、炭素、反応が弱い

アシル ハロゲン化物はある塩素、炭素、炭素上の正電荷の増加にバインドされているなどの別の強く陰性原子です。したがって、このグループはケトンやアルデヒドよりも反応です。その一方で、エステル、アミド、カルボン酸はすべて正にくく、その炭素上に負電荷を追加を広める共鳴構造であります。したがって、これらの化合物、ケトンとアルデヒドに比べて反応が弱い。

異なる水素ドナーがあるだけでなく、異なる反応性を抑えるが、カルボニル化合物に影響を与えます。リチウム アルミニウム水素化合物は、反応性の高い、ほとんどのカルボニル化合物を減らすことです。一方、水素化ホウ素ナトリウムは比較的低い反応性を持っています。それはアシル ハロゲン化物やアルデヒド、ケトン、減らすことができますが、反応が弱いエステルやアミド、カルボン酸を減らすことができません。トライ-tert-butoxyaluminum 水素化リチウム反応性は中間的とも異なる還元になります

化学者は、製品に起因する還元反応のコントロールに反応性のこれらの原則を使用します。たとえば、アセト酢酸エチル、2 ユニークなカルボニル グループ: ケトン、エステル。それは、水素化ホウ素ナトリウムの減少は、ケトンだけが影響をエチル 3-hydroxybutarate を生産します。しかし、それを水素化アルミニウム リチウムで縮小した場合両方のカルボニルを受けます、1, 3-ブタンジ オールを生産します。

カルボニルの還元のこれらの原則を示すためには、アセト酢酸エチルと両方の還元反応を実施します。薄層クロマトグラフィーと赤外線分光学、慎重にそれぞれのカルボニルの運命を調べる製品も調査します。

最初の反応は、反応が弱い水素化ホウ素ナトリウムを使用します。まず、stirplate 追加、stirbar とこのフラスコにアセト酢酸エチルの 0.127 mL 丸底フラスコを設定します。エタノール 5 mL を追加し、攪拌を開始します。

次に、水素化ホウ素ナトリウム 74 mg を重量を量る。小さな部分でフラスコを追加します。還元反応は、白とバブルになります。すべての水素化ホウ素を追加すると、数分ごとに移動相として酢酸エチル 40% と 60% ヘキサンを用いた薄層クロマトグラフィーの反応を監視します。予想される製品はアセト酢酸エチル開始より若干低い保持値を持ちます。

反応が終わったら、急冷反応混合物に 10 mL の水を追加します。漏斗で酢酸エチル 30 mL で 2 回水から製品を抽出します。この手順の詳細については、抽出の私たちのビデオを参照してください。

漏斗ソリューション 30 mL の塩水を混ぜます。2 つの層に分割することができますソリューションをミックスし、有機相を収集します。これに硫酸ナトリウム粉末は、それがもはや塊まで、任意の残りの水を吸収するを追加します。

丸底フラスコにソリューションをフィルタ リングし、ロータリーエバポレーター、または rotovap に溶媒を蒸発させます。

次に、TLC を使用して、製品の純度をチェックします。赤外分光法と製品を分析します。詳細については、IR に私たちのビデオを参照してください。

次より反応性のリチウム アルミニウム水素化合物を用いた反応を見てみましょう。Stirbar, 中隔, 窒素入口と出口の線と丸底フラスコを設定します。76 mg のリチウム アルミニウム水素化合物をフラスコに追加しすぐに鼻中隔と要約し、数分間、窒素でフラスコをパージします。パージ後乾燥テトラヒドロ フランの 10 mL を注入し、フラスコを氷浴に下げる

その他の準備が完了したら、0.127 mL アセト酢酸エチル、3 mL 乾燥 THF 溶液を作ります。フラスコにこの溶液を滴下注入します。反応は積極的にバブルされます。以前のように、TLC との反応を監視します。予想される製品-1, 3 ブタンジ オールはまた元アセト酢酸エチルより低い保持値があります。

反応が完了したときは、すべてのリチウム アルミニウム水素化物は消費され、ソリューションは、バブリングを停止するまでに 1 M 塩酸を滴下し、追加しています。隔壁を削除し、40 mL の酢酸エチルと 1 M 塩酸 20 mL を追加します。

今、以前と同じ手順を使用して、製品を浄化します。酢酸エチル 50 mL で 3 回製品を抽出します。30 ml の生理食塩水、硫酸ナトリウム、フィルター、エチル酢酸溶液を乾燥し、rotovap で溶剤を蒸発させます。

製品があるので、我々 は TLC と前に、として IR 分析できます。

まず、TLC の結果を見てみましょう。アセト酢酸エチルは、高い非極性、TLC プレートに、溶媒フロント近くに旅行します。エチル 3-hydroxybutarate、水素化ホウ素ナトリウムで、その製品は、わずかにより極 won't 限り旅行します。一方、水素化リチウム アルミニウム製品 1, 3-ブタンジ オールはさらにもっと極、プレートを最低の旅行にそれを引き起こしています。

今、IR の結果を見てみましょう。アセト酢酸エチルは、カルボニル結合の伸縮に対応する 2 つのピークです。ケトンは、1,650 波数の周り、1 つ、他、約 1,730 エステル。最初の製品のスペクトルは同様に、のみ 1 つのカルボニルのピークがあり、約 3,200 波数で広範なアルコール O H ストレッチ ピークを得ています。2 番目の製品はリチウム アルミニウム水素化合物の高い反応性を示す両方のカルボニルのピークの損失を示しています。

選択性と反応性のコントロールは重要であり、多くの有機反応のバランスする必要があります。これは、いくつかの方法を見てみましょう。

官能基の選択的に削減、に加えて還元剤反応する合成素子、異なる立体構造を持った製品に 。たとえば、4-tert-ブチル-cyclohexanoneto 4-tert-ブチル-シクロヘキサノールの削減からカルボニルを攻撃する方向、水素によって 2 つの異なる立体異性体を生成します。リチウム アルミニウム水素化合物は、トランス製品を生産、軸側から攻撃します。他の還元剤、L selectride、赤道側には、cis の生産からの攻撃します。

最後に、我々 は選択的に分子、蛋白質などの他の種類を変更できます。例えば、マレイミド類は特にチオール グループ、しかしない他の求核剤と結合を形成します。タンパク質、唯一のチオール グループが存在は、マレイミド、分子のそれらの部分でのみフォーム社債アミノ酸システインにあります。生化学はタンパク質の特定の領域を照らすに接続されている染料でこれらの化合物を使用できます。

還元反応における担体のゼウスの概要を見てきただけ。どのように異なる還元剤を理解する必要があります今カルボニル化合物との反応、さまざまな製品を作り出すことができます。見てくれてありがとう!

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