Dalam kimia organik, tindak balas pengurangan memainkan peranan penting dalam pembinaan dan pengubahsuaian banyak sebatian. Salah satu agen pengurangan yang paling mujarab di pasaran ialah litium aluminium hidmenyingkirkane(LAH). Ia terkenal dengan keupayaannya untuk mengurangkan campuran yang mengandungi karbonil seperti aldehid, keton, ester, dan asid karboksilik kepada alkohol perbandingannya. Walau bagaimanapun, ia juga berkesan terhadap amida.
Ya, LAH boleh menukar amida kepada amina yang sepadan. Tindak balas ini termasuk pengurangan pengumpulan karbonil dalam amida kepada tandan amina. Khususnya, LAH memecahkan ikatan C=O dalam amida, akhirnya mengubahnya menjadi amina dengan membiasakan hidrogen dengan karbon karbonil. Tindak balas ini sangat membantu dalam sains semula jadi yang direka bentuk, kerana ia mempertimbangkan perubahan amida, yang kerap digunakan sebagai perantaraan atau perhimpunan praktikal dalam zarah kompleks, kepada amina, yang mempunyai banyak kegunaan dalam sains ubat dan bahan.
Oleh itu, fleksibiliti LAH sebagai pakar pengurangan juga ditunjukkan oleh keupayaannya untuk benar-benar menangani amida, memaparkan kegunaannya yang luas dalam kesatuan semula jadi.
memahami litium aluminium hidrida: agen pengurangan yang kuat
Sejak diperkenalkan pada tahun 1940-an, sebatian tak organik Lithium Aluminium Hydride (LAH) yang teguh, juga dikenali sebagai AlLiH4, telah memberi kesan yang ketara ke atas bidang sintesis organik. Kerana sifat pengurangan yang kuat, pepejal kristal putih ini adalah reagen yang sangat berguna dalam makmal kimia. Aldehid, keton, ester, asid karboksilik, dan amida hanyalah beberapa kumpulan berfungsi yang boleh dikurangkan kepada alkohol atau amina mereka oleh LAH. Kereaktifan dan kebolehsuaian yang tinggi telah meletakkan LAH sebagai alat asas dalam sains perkilangan, memperkasakan kawalan tepat dan penghasilan atom yang membingungkan untuk aplikasi yang berbeza.
Struktur LAH terdiri daripada bercas negatif [AlH4]-ion diseimbangkan oleh Li bercas positif+ion. Komposisi unik ini memberikannya keupayaan untuk menderma ion hidrida (H-) kepada pelbagai sebatian organik.
Berkesan mengurangkan mereka. Beberapa ciri utama Lithium Aluminium Hydride termasuk:
Kereaktifan tinggi dengan air dan udara
Keupayaan mengurangkan yang kuat
Serbaguna dalam sintesis organik
Keupayaan untuk mengurangkan pelbagai kumpulan berfungsi
Memandangkan sifatnya yang kuat, LAH biasanya digunakan untuk mengurangkan asid karboksilik, ester, aldehid, dan keton kepada alkohol yang sepadan. Tetapi bagaimana dengan amida? Mari kita terokai ini dengan lebih lanjut.
cabaran untuk mengurangkan amida dengan litium aluminium hidrida
Amida ialah sebatian organik yang mengandungi kumpulan karbonil (C=O) yang terikat pada atom nitrogen. Mereka terkenal dengan kestabilan dan ketahanan terhadap pengurangan, menjadikannya sasaran yang mencabar untuk banyak agen pengurangan. Persoalannya ialah: bolehLitium Aluminium Hidridamengatasi cabaran ini?
Jawapannya ya, tetapi dengan beberapa kaveat. Lithium Aluminium Hydride sememangnya mampu mengurangkan amida, tetapi prosesnya lebih kompleks berbanding dengan kumpulan berfungsi lain. Inilah sebabnya:
Kekuatan ikatan
Ikatan CN dalam amida sangat kuat, memerlukan lebih banyak tenaga untuk pecah berbanding sebatian karbonil yang lain.
Penstabilan resonans
Amida mendapat manfaat daripada penstabilan resonans, yang meningkatkan lagi rintangannya terhadap pengurangan.
Keadaan tindak balas
Mengurangkan amida dengan LAH selalunya memerlukan keadaan yang lebih kuat, seperti suhu yang lebih tinggi atau masa tindak balas yang lebih lama.
Walaupun menghadapi cabaran ini, Lithium Aluminium Hydride boleh mengurangkan amida kepada amina yang sepadan dengan berkesan. Tindak balas biasanya diteruskan melalui langkah-langkah berikut:
Serangan awal hidrida pada karbon karbonil
Pembentukan kompleks perantaraan
Pengurangan selanjutnya untuk memecahkan ikatan CN
Pembentukan produk amina akhir
Perlu diingat bahawa pengurangan amida dengan LAH selalunya kurang mudah berbanding kumpulan berfungsi lain, dan ahli kimia mesti mempertimbangkan dengan teliti faktor-faktor seperti struktur substrat, keadaan tindak balas dan tindak balas sampingan yang berpotensi.
Pertimbangan praktikal dan alternatif untuk pengurangan amida
Walaupun Lithium Aluminium Hydride sememangnya boleh mengurangkan amida, ia bukanlah pilihan yang paling praktikal atau cekap.
Ahli kimia sering mempertimbangkan beberapa faktor apabila memilih agen pengurangan untuk amida:
Selektif
LAH ialah agen penurunan yang kuat yang mungkin juga mengurangkan kumpulan berfungsi lain yang terdapat dalam molekul.
Kebimbangan keselamatan
Oleh kerana kereaktifannya yang tinggi dengan air dan udara, pengendalian LAH memerlukan langkah berjaga-jaga keselamatan yang ketat.
Cabaran peningkatan skala
Menggunakan LAH pada skala yang lebih besar boleh menjadi masalah kerana sifat eksotermiknya dan potensi untuk tindak balas lari.
Pertimbangan kos
LAH boleh lebih mahal daripada beberapa agen pengurangan alternatif.
Memandangkan faktor ini, ahli kimia sering meneroka kaedah alternatif untuk mengurangkan amida. Beberapa alternatif popular termasuk:
Borane (BH3) dan derivatifnya
Sebatian ini boleh mengurangkan amida dengan berkesan dalam keadaan yang lebih ringan.
Penghidrogenan pemangkin
Menggunakan gas hidrogen dengan mangkin logam boleh mengurangkan amida secara selektif.
Natrium borohidrida (NaBH4)
Walaupun kurang berkuasa daripada LAH, ia boleh berkesan untuk pengurangan amida tertentu.
Melarutkan pengurangan logam
Kaedah seperti pengurangan Birch boleh berguna untuk substrat amida tertentu.
Substrat amida khusus, kehadiran kumpulan berfungsi tambahan, dan hasil tindak balas yang diingini semuanya memainkan peranan dalam pemilihan agen pengurangan.
kesimpulan
Mengambil kira segala-galanya, sementaraLitium Aluminium Hidridatanpa ragu boleh mengurangkan amida, secara amnya ia bukan pilihan terbaik untuk perubahan khusus ini. Kapasiti berkurangan yang kuat menjadikannya alat yang ketara dalam campuran semula jadi, namun ahli fizik harus berhati-hati mempertimbangkan kebaikan dan keburukan semasa menggunakan penurunan amida. Ahli kimia akan dapat memilih strategi terbaik untuk keperluan sintetik tertentu mereka jika mereka menyedari kereaktifan LAH dan menyiasat pendekatan lain.
Bidang kimia organik terus memberikan cabaran dan peluang yang menarik untuk inovasi, sama ada anda seorang pelajar yang belajar tentang tindak balas pengurangan atau ahli kimia berpengalaman yang ingin menambah baik laluan sintetik anda. Kapasiti Lithium Aluminium Hydride untuk mengurangkan amida hanyalah satu ilustrasi pertukaran yang menarik antara pembinaan kompaun, kereaktifan dan sistem kejuruteraan.
rujukan
Seyden-Penne, J. (1997). Pengurangan oleh Alumino- dan Borohidrida dalam Sintesis Organik. Wiley-VCH.
Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Kimia Organik. Oxford University Press.
Carey, FA, & Sundberg, RJ (2007). Kimia Organik Lanjutan: Bahagian B: Tindak Balas dan Sintesis. Springer.
Kürti, L., & Czakó, B. (2005). Aplikasi Strategik Tindak Balas Dinamakan dalam Sintesis Organik. Elsevier Academic Press.
Smith, MB, & March, J. (2007). Kimia Organik Lanjutan Mac: Reaksi, Mekanisme dan Struktur. John Wiley & Sons.