Cannizzaro reaksjonsegenskaper, mekanismer, eksempler

De Cannizzaro -reaksjon Det er den selv-xidasjonsreduksjonen som ikke har lidende aldehyder i et sterkt grunnleggende miljø. Det kan sies at det er den alternative reaksjonen på aldolisk kondens, og er vanligvis uønsket når det gjelder organisk syntese der formaldehydet deltar.

Denne reaksjonen ble oppdaget av den italienske kjemikeren Stanislao Cannizzaro, som i 1853 blandet benzaldehyd med Potassa, K₂Co₃, Få benzylalkohol og kaliumbenzoate. Da ble den samme reaksjonen gjentatt, men ved bruk av enda mer grunnleggende stoffer, for eksempel natrium og kaliumhydroksider.

Ligning og mekanisme for cannizzaro -reaksjonen av benzaldehyd. Kilde: Krishnavedala / Public Domain

Det overordnede bildet viser Cannizzaro -reaksjonen for benzaldehyd, den enkleste av alle aromatiske aldehyder. To benzaldehydmolekyler uforholdsmessig, i et sterkt grunnleggende miljø, for å forårsake en blanding av benzoat- og benzylalkoholioner. Det vil si at reaksjonen resulterer i en blanding av et karboksylsyresalt og en primær alkohol.

Derfor er reaksjonsutbyttet i prinsippet 50%, fordi halvparten består av det ene saltet, og den andre halvparten tilsvarer alkohol. Imidlertid er dette 100% skalautbyttet når det gjelder en korstog Cannizzaro -reaksjon; Dette er den som oppstår mellom to forskjellige aldehyder.

[TOC]

Egenskaper og forhold

Fravær av alfas hydrogener

Slik at cannizzaro -reaksjonen er mulig aldehydet det gjelder må mangle alfa hydrogen. Dette betyr at karbonatomet ved siden av karbonylgruppen ikke skal ha noen kobling med et hydrogenatom: r₃C-C = O.

Når det.

Kan tjene deg: elastiske materialer

Grunnleggende

Cannizzaro -reaksjonen finner sted i sterkt grunnleggende medier, vanligvis gitt av natrium- og kaliumhydroksider i vandige eller alkoholiserte løsninger.

Temperatur

Cannizzaro -reaksjonen for formaldehyden finner sted ved romtemperatur. For alle andre aldehyder er det imidlertid nødvendig å varme opp reaksjonsblandingen. Dermed kan temperaturen variere mellom 50-70 ° C, avhengig av løsning og aldehyd.

Autoksidasjonsreduksjon

Aldehyden i Cannizzaro -reaksjonen lider en selv -xidasjonsreduksjon. Dette betyr at et aldehydmolekyl oksiderer seg selv mens de reduserer et annet nabomolekyl. Resultatet er at selve aldehydet i seg selv for å forårsake et salt av karboksylisk (oksidert) syre og en primær (redusert) alkohol (redusert).

Mekanismer

Generell mekanisme for cannizzaro -reaksjonen. Kilde: Roshan220195 på engelsk Wikipedia / Public Domain

I det første bildet for Cannizzaro -reaksjonen av benzaldehyd, viste mekanismen. Denne delen vil forklare de to viktige trinnene i denne mekanismen basert på en reaksjon for alle aldehyder generelt (overlegen bilde).

Trinn 1

Å ioner^- Fra det grunnleggende miljøet utfører de et nukleofilt angrep på et aldehydmolekyl. Ved å gjøre det dannes en tetrahedral mellomledd (til høyre for den første raden). Dette første trinnet er reversibelt, så formidleren kan bli kvitt de første reagensene igjen.

Steg 2

Det andre trinnet i mekanismen innebærer den såkalte autoksidasjonsreduksjonen. I formidleren av trinn 1 dannes koblingen C = O på bekostning av migrasjonen av et hydridion, h^-, Til et annet aldehydmolekyl. Dermed oksiderer det første molekylet, mens den andre vinner dette h^-, det vil si at det reduseres.

Kan tjene deg: lov med flere proporsjoner

Her har vi allerede karboksylsyre og et alcoxide (høyre andre rad). Blant dem en ionebytte hshes⁺, Karboksylsyre og alkohol.

Dermed har vi en karboksylatanion til slutt, som samhandler med basekationene for å danne et karboksylsyresalt. Og vi har også en primær alkohol.

Korstog

Så langt har det vært snakk om en cannizzaro -reaksjon mellom to molekyler av samme aldehyd. Denne reaksjonen kan også passere mellom to forskjellige aldehyder molekyler; Spesielt hvis en av dem består av formaldehyden. Vi snakker da om en reaksjon av Cruzada Cannizzaro, hvis generelle kjemiske ligning er den nedenfor:

Archo + HCHO → Arch₂OH + HCOO^-Na⁺

Cruzada Cannizzaro -reaksjonen er mellom en aromatisk aldehyd, bue.

Nedenfor er et eksempel for reaksjonen fra Cruzada Cruzada del Anisaldehyd:

Ligning for reaksjonen fra Cruzada Cruzada del Anisaldehyd. Kilde: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Legg merke til at det dannende ionet alltid vil bli dannet, siden det stammer fra maursyre, hcoOH, den svakeste syre og derfor den som oppstår hovedsakelig. Denne reaksjonen representerer en syntetisk rute for å syntetisere aromatiske alkoholer fra aromatiske aldehyder uten behov for å bruke reduksjonsmidler.

Eksempler

Neste og til slutt vil flere eksempler på cannizzaro -reaksjonen bli vist.

Eksempel 1

Kjemisk ligning for cannizzaro -reaksjon av formaldehyden. Kilde: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

To formaldehydmolekyler uforholdsmessige seg til å produsere forming og metanolion. Denne reaksjonen skjer ved romtemperatur, så formaldehyden skal ikke blandes med en sterkt grunnleggende løsning hvis den er ment å brukes til en syntese.

Kan tjene deg: 10 eksempler på ikke -polar kovalente lenker

Eksempel 2

Ligning for cannizzaro-reaksjonen av M-klorbenzaldehyden. Kilde: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

I denne reaksjonen to molekyler av m-Klorbenzaldehyd er uforholdsmessig i en blanding av m-Klorbenzoat, karboksylsyresalt og alkohol m-Klorbenzen, primær alkohol.

Det forventes at denne reaksjonen krever mer temperatur og tar litt lengre tid fordi de er større molekyler enn de for formaldehyden.

Eksempel 3

Ligning for cannizzaro-reaksjonen av 3,4-dimetoxibenzaldehyd. Kilde: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

Et 3,4-dimetoksibenzaldehyd. Merk at denne reaksjonen trenger en temperatur på 65 ° C. Husk at aromatisk alkohol alltid vil bli dannet i tilfelle Cruzada Cannizzaro -reaksjon med formaldehyd.

Eksempel 4

Ligning for cannizzaro-reaksjonen av p-nitrobenzaldehyden. Kilde: Gabriel Bolívar via Chemsketch.

To molekyler av p-Nitrobenzaldehyd er uforholdsmessig for å stamme en blanding av alkohol p-nitrobencl og salt p-Natriumnitrobenzoat. Igjen representerer denne reaksjonen en syntetisk rute for å oppnå nevnte aromatisk primær alkohol.

Det første eksemplet, det av benzaldehyd, er det mest kjente i undervisningslaboratoriene for organisk kjemi, ettersom det brukes til å introdusere konseptet Cannizzaros reaksjon på studentene.

Imidlertid kan det sees at mulige eksempler kan være utallige hvis noen aromatisk aldehyd vurderes. Eller noe annet aldehyd uten hydrogener alfas.

Referanser

1. Morrison, r. T. og Boyd, r, n. (1987). Organisk kjemi. 5^ta Utgave. Redaksjonell Addison-Wesley Inter-American.
2. Carey f. (2008). Organisk kjemi. (Sjette utgave). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons t.W., Craig f. Yngel. (2011). Organisk kjemi. (10^thUtgave.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Canizzaro -reaksjon. Hentet fra: i.Wikipedia.org
5. Laura Foist. (2020). Canizzaro -reaksjon: Mekanisme og eksempel. Studere. Gjenopprettet fra: Studie.com
6. Elsevier f.V. (2020). Canizzaro -reaksjon. Scientedirect. Hentet fra: Scientedirect.com
7. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (11. februar 2020). Cannizzaro -reaksjon i organisk kjemi. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com