Lithium álhýdríð(LAH) er sterkur minnkandi sérfræðingur sem er hrósaður fyrir víðtæka viðbrögð sín í náttúruvísindum. Þrátt fyrir takmarkanir þess breytir það á áhrifaríkan hátt esterum, karboxýlsýrum og aldehýðum í alkóhól. Til dæmis er LAH að mestu ófullnægjandi fyrir sérstakar blöndur eins og alkana og arómatísk efni, sem þurfa gagnlegar samkomur sem eru viðkvæmar fyrir fækkun. Að auki koma sterkir rafeindadráttarhópar í veg fyrir að LAH dragi úr karbónýlsamböndum. Skilningur á þessum mörkum er lykilatriði til að uppfæra svörun og velja viðeigandi hvarfefni. Í þessari umfangsmiklu aðstoð munum við grafa ofan í þessar nauðsynjar og viðurkenna efni sem haldast óbreytt af LAH, og aðstoðum eðlisfræðinga við að taka upplýsta val í verkfræðilegum tilraunum sínum.
Skilningur á litíum álhýdríði: Stutt yfirlit
Áður en við förum yfir það sem hvarfast ekki við litíum álhýdríð skulum við rifja upp í stuttu máli hvað þetta efnasamband er og hvernig það hegðar sér venjulega í efnahvörfum.
Lithium Aluminum Hydride, með efnaformúlu LiAlH4, er sterkt afoxunarefni sem almennt er notað í lífrænni myndun. Það er sérstaklega áhrifaríkt við að minnka karbónýlsambönd, eins og aldehýð og ketón, í alkóhól. LAH getur einnig dregið úr karboxýlsýrum, esterum og jafnvel sumum kolefnis-köfnunarefnis þrítengi.
Hvarfgirni LAH stafar af getu þess til að flytja hýdríðjónir (H-) til rafeindasnauðra miðja í lífrænum sameindum. Þessi flutningur leiðir oft til fækkunar starfrænna hópa, sem gerir LAH að hvarfefni fyrir marga lífræna efnafræðinga.
|
|
|
Virkir hópar og efnasambönd ónæm fyrir LAH
MeðanLithium álhýdríð(LAH) er öflugur lækkandi sérfræðingur, það sýnir ekki útbreidda viðbrögð. Sú staðreynd að sum efnasambönd og virkir hópar standast LAH viðbrögð undirstrikar þörfina fyrir vandlega skipulagningu í gerviefnum. Vegna stöðugra tví- og þrítengja alkena og alkýna tekst LAH venjulega ekki að draga úr þeim. Þar að auki magnast eins og nítrósöfnun og peroxíð eru reglulega óvirk við LAH aðstæður. Skilningur á þessum undanþágum er grundvallaratriði fyrir vísindamenn að skipuleggja verkfræðinámskeið og ráða niðurstöður svörunar. Að skynja hvenær LAH virkar eða virkar ekki hjálpar til við að velja rétta hvarfefnið til að framkvæma þær breytingar sem óskað er eftir.
Hér eru nokkrir lykilvirkir hópar og efnasambönd sem venjulega hvarfast ekki við litíum álhýdríð:
Alkanar og alkenar
Mettuð og ómettuð kolvetni án skautaðra virkra hópa eru almennt óvirkir gagnvart LAH. Skortur á rafeindasnauðu miðstöðvum í þessum sameindum þýðir að það er engin staður fyrir hýdríðflutning.
01
Arómatísk efnasambönd
Stöðugleiki arómatískra hringa gerir þá ónæma fyrir minnkun með LAH. Bensen og afleiður þess, til dæmis, haldast óbreytt þegar það er útsett fyrir þessu afoxunarefni.
02
Eter
Einfaldir eter, eins og díetýleter eða tetrahýdrófúran (THF), eru oft notaðir sem leysiefni fyrir LAH viðbrögð vegna þess að þeir hvarfast ekki við efnasambandið.
03
Áfengi
Þó að LAH geti dregið úr aldehýðum og ketónum í alkóhól, dregur það ekki frekar úr alkóhólum í alkana við venjulegar aðstæður.
04
Amín
Aðal-, auka- og tertíer amín eru almennt ekki hvarfgjörn gagnvart LAH. Hins vegar er rétt að hafa í huga að LAH getur dregið úr tilteknum amínoxíðum.
05
Þættir sem hafa áhrif á viðbrögð LAH og undantekningar frá reglunni
Þó að listinn hér að ofan veiti almenna leiðbeiningar, er mikilvægt að hafa í huga að hvarfgirni getur stundum verið háð sérstökum aðstæðum eða sameindabyggingum. Við skulum kanna nokkra þætti sem geta haft áhrif á hvarfgirni LAH og ræða nokkrar undantekningar frá almennum reglum:
Sterísk hindrun
Í sumum tilfellum getur sterísk hindrun komið í veg fyrirLithium álhýdríðfrá því að bregðast við hópum sem hægt er að minnka að öðru leyti. Til dæmis gætu mjög hindraðir ketónar eða esterar sýnt minni hvarfgirni eða jafnvel fullkomið viðnám gegn LAH lækkun.
Viðbragðsskilyrði
Leysirinn, hitastigið og hvarftíminn geta allir haft áhrif á hvarfgirni LAH. Í sumum tilfellum gæti breyting á þessum skilyrðum gert LAH kleift að minnka venjulega óviðbragðshópa. Til dæmis, þó að alkóhól séu almennt ekki hvarfgjörn, getur langvarandi útsetning fyrir LAH við hærra hitastig stundum leitt til frekari lækkunar.
Byggingarsjónarmið
Heildarbygging sameindar getur stundum leitt til óvæntrar hvarfgirni. Til dæmis, þó að einfaldir etrar séu venjulega óhvarfðir, geta ákveðnir hringlaga eter gengist undir hringopnunarhvörf við LAH við sérstakar aðstæður.
Samkeppni viðbrögð
Í sameindum með marga virka hópa gæti tilvist mjög hvarfgjarns hóps leitt til óvæntra niðurstaðna. Til dæmis, á meðan amín eru almennt ekki hvarfgjörn, gæti sameind sem inniheldur bæði amín og afræðanlegan hóp (eins og ketón) gengist undir að hluta eða fulla minnkun.
Að skilja þessi blæbrigði er mikilvægt fyrir efnafræðinga sem vinna með flóknar lífrænar sameindir. Það er alltaf ráðlegt að huga að allri sameindabyggingu og hvarfskilyrðum þegar spáð er fyrir um LAH hvarfgirni.
Hagnýtar afleiðingar og önnur afoxunarefni
Að vita hvað bregst ekki viðLithium álhýdríðer jafn mikilvægt og að skilja afoxunargetu þess. Þessi þekking gerir efnafræðingum kleift að:
- Hannaðu skilvirkari gervileiðir
- Verndaðu ákveðna virka hópa meðan á minnkunarviðbrögðum stendur
- Veldu viðeigandi leysiefni fyrir LAH viðbrögð
- Spáðu fyrir um hugsanleg aukaverkanir eða óvæntar niðurstöður
Þegar LAH reynist óvirkt eða óhentugt, hafa efnafræðingar nokkur önnur afoxunarefni til umráða. Sumir algengir valkostir eru:
Natríumbórhýdríð (NaBH4)
Mildari afoxunarefni sem oft er notað til að draga úr karbónýl
01
Díísóbútýlálhýdríð (DIBAL-H)
Gagnlegt fyrir sértæka lækkun estera í aldehýð
02
Vetnisgas með málmhvata
Virkar til að draga úr alkenum og alkýnum
03
Að leysa upp málmskerðingu (td birkiskerðing)
Gagnlegt til að draga úr arómatískum efnasamböndum
04
Hver þessara valkosta hefur sitt eigið mengi hvarfgjarnra og óvirkra virkra hópa, sem gerir efnafræðingum kleift að sníða val sitt á afoxunarefni að sérstökum gerviþörfum.
Niðurstaða
Lithium álhýdríðer öflugt tæki í vopnabúr lífrænna efnafræðinga, en það er ekki án takmarkana. Að skilja hvað bregst ekki við LAH er mikilvægt fyrir árangursríka tilbúna skipulagningu og viðbragðsgreiningu. Allt frá óvirkum alkönum og arómatískum efnasamböndum yfir í venjulega ónæma etera og amín, þessi þekking hjálpar efnafræðingum að sigla um flókið landslag lífrænna efnahvarfa.
Mundu að þó almennar reglur séu gagnlegar geta undantekningar átt sér stað á grundvelli sérstakra sameindabygginga, hvarfskilyrða og samkeppnishæfni. Íhugaðu alltaf allt sameindasamhengið þegar spáð er fyrir um hvarfvirkni.
Hvort sem þú ert nemandi að læra lífræna efnafræði eða vanur vísindamaður sem ýtir á mörk nýmyndunar, mun ítarlegur skilningur á getu og takmörkunum LAH þjóna þér vel í efnafræðilegum viðleitni þinni.
Heimildir
Smith, MB og March, J. (2007). Háþróuð lífræn efnafræði mars: viðbrögð, aðferðir og uppbygging. John Wiley og synir.
Carey, FA og Sundberg, RJ (2007). Háþróuð lífræn efnafræði: B-hluti: Viðbrögð og myndun. Springer Science & Business Media.
Clayden, J., Greeves, N. og Warren, S. (2012). Lífræn efnafræði. Oxford University Press.
Kürti, L. og Czakó, B. (2005). Stefnumótandi beitingar nafngreindra efnahvarfa í lífrænni myndun. Elsevier.
Vollhardt, KPC og Schore, NE (2014). Lífræn efnafræði: uppbygging og virkni. WH Freeman og félagar.