Alkoholer fra karbonylforbindelser Oksidasjoner og reduksjoner Kap 12SolomonFryhle
Alkoholer fra karbonylforbindelser Oksidasjoner og reduksjoner Kap 12/Solomon/Fryhle Hele kapitlet viktig i farmasien 11/29/2020 1
Karbonylforbindelser Karbonyforbindelser er en stor gruppe forbindelser: 11/29/2020 2
Karbonylforbindelser Karbonylbindingen er svært polarisert: 11/29/2020 3
Karbonylforbindelser Polariseringen gir følgende reaksjonsmåte (nukleofil addisjon): Reaksjonen gir • Forandring i geometrien rundt karbonyl-karbonatomet (sp 2 til sp 3) • Reaksjonen innebærer en reduksjon (motsatt reaksjon: oksidasjon) 11/29/2020 4
Reduksjon/oksidasjon karbonylforbindelser Hydridioner (H -) er en viktig nukleofil i reduksjonsreaksjoner med karbonylforbindelser Viktig: • Hydridreagenser : Na. BH 4 (mildt reduksjonsmiddel), boraner: RBH 2 (milde reduksjonsmidler), Li. Al. H 4 (kraftig reduksjonsmiddel) • Karbanioner: RLi og RMg. X, 11/29/2020 5
Reduksjon karbonylforbindelser • Litt mer om Hydridioner (H -) de viktigste nukleofilene i reduksjonsreaksjoner med karbonylforbindelser: • Hydrid: hydridet tar med seg elektronparet i den kovalente bindingen over til det som reduseres • Proton: har ikke noe elektroner, er svært lit elektronegativt, og koordinerer seg med basiske grupper • Sånn sett er på en måte protonet og hydridjonet motsatte grupper • Det er derfor hydridet reagerer kraftig med protoner (for eksempel vann) og gir hydrogengass 11/29/2020 6
NAD-systemet et viktig biologisk eksempel på et biologisk ”redoks” system • Repetisjon fra kap. 14 • Struktur: 11/29/2020 7
NAD-systemet • Virkemåtetil å oksidere alkoholer til aldehyder • Derved lagres energi i NADH som brukes i kroppens energimetabolisme • Energien er lagret i NADH formen som bindingselektroner til hydridet som kom over fra alkoholen Nytt eletronpar = binding 11/29/2020 8
Reduksjon/oksidasjon karbonylforbindelser • Legg merke til at det er et minkende oksygeninnhold ved reduksjon og økende oksygeninnhold ved oksidasjon • Mer generelt • Ved oksidasjon: innholdet av atomer som er mer elektronegative enn karbon øker • Ved reduksjon: innholdet av atomer som er mer elektronegative enn karbon minker 11/29/2020 9
Reduksjon karbonylforbindelser • Generelle reaksjonsveier: Det kan være vanskelig å stoppe en reduksjon på dette trinnet 11/29/2020 10
Reduksjon karbonylforbindelser • Generelle reaksjonsveier: 11/29/2020 11
Reduksjon karbonylforbindelser Noen eksempler • Tre sentrale eksempler på reduksjonsmidler • Litiumaluminiumhydrid Li. Al. H 4 , natriumborhydrid Na. BH 4 og katalytisk hydrogenering • Li. Al. H 4 reagerer kraftig med vann (brann, danner H 2). Na. BH 4 kan brukes i vann/metanol 11/29/2020 12
Kirale reduksjonsmidler Letthet av reduksjonen 11/29/2020 13
Oksidasjon karbonylforbindelser Alle forbindelsene som er beskrevet i reduksjonene kan også inngå i oksidasjoner: Dette trinnet går lettere enn Osidasjonstall: (R = C) 11/29/2020 3 dette 1 -1 -3 14
Oksidasjon av karbonylforbindelser Viktige oksidasjonsmidler • Pyridinium klorokromat – hovedfordeler: • Stopper på aldehyd • PCC er løselig i organiske løsningsmidler 11/29/2020 15
Oksidasjon av karbonylforbindelser Viktige oksidasjonsmidler • Kaliumpermanganat – ”storslegge” 11/29/2020 16
Oksidasjon av karbonylforbindelser Viktige oksidasjonsmidler • Hva med ketoner? Vi kan lage ketoner fra sekundære alkoholer med ”storslegge” fordi videre” oksidasjon krever at det brytes en C-C binding • En annen ”storslegge”: Kromsvovelsyre, H 2 Cr. O 4 11/29/2020 17
Oksidasjon av karbonylforbindelser Mekanisme ketondannelse Fargetest på primære og sekundære alkoholer 11/29/2020 18
Organometalliske forbindelser • Forbindelser som inneholder en karbon-metallbinding (fra ionisk til kovalent) kalles organometalliske • Organometalliske forbindelser med elementer i første og (Na, K, Mg) andre kolonne i det p. system er vanligvis ioniske (meget reaktive eller eksplosive) • Mer elektronegative metaller danner kovalente bindinger med karbon (mer stabile, ofte lettfordampelige) • De viktigste i organometallisk syntese er Lithium (Li) kg Magnesium (Mg) 11/29/2020 19
Organometalliske forbindelser • Organolithiumforbindelser og organomagnesiumforbindelser • Nyttige når man trenger svært sterke baser (C-) som er løselige i organiske løsemidler • Nyttige hvis man trenger kraftige karbon-nukleofiler for substitusjonsreaksjoner og en del andre reaksjoner • Fremstilling: felles for begge klasser er at de lages fra alkyl- og aryl-halogenider 11/29/2020 20
Organometalliske forbindelser Organolithiumforbindelser og organomagnesiumforbindelser som baser: 11/29/2020 21
Organometalliske forbindelser • Reaksjoner organomagnesiumforbindelser med epoksider: 11/29/2020 22
Organometalliske forbindelser • Reaksjoner med organomagnesiumforbindelser • Generell reaksjonsmåte: 11/29/2020 23
Organometalliske forbindelser • Reaksjoner med organomagnesiumforbindelser • Noen eksempler 11/29/2020 24
Organometalliske forbindelser • Hva med estere? 11/29/2020 25
Organometalliske forbindelser • Lithium-dialkylkuprater (Corey-Posner, eller Whitesides-Hous syntesen): • Fremstilling og generell reaksjonsmåte: 11/29/2020 26
- Slides: 26