有机反应的基础知识
有机氧化还原反应指有机反应中的氧化还原反应,是有机氧化反应和有机还原反应的统称。在很多有机氧化还原反应中,电子转移并不实际发生,不同于电化学中的概念。
常以氧化数或氧化态作为碳原子氧化程度的判断:
烷烃:-4 烯烃、醇、卤代烃、胺:-2 炔烃、酮、醛、偕二醇:0 羧酸、酰胺、氯仿:+2 二氧化碳、四氯甲烷:+4 氧化数升高的反应称为氧化反应,分子中电子云密度降低,氧化数降低称为还原反应,既有升高也有降低的反应称为歧化反应。例如,烷烃中的甲烷燃烧氧化,可得到二氧化碳,氧化数由-4升高到+4。常见的官能团氧化还原反应包括:炔烃到烯烃、烯烃再到烷烃的还原;及醇到醛,醛再到羧酸的氧化。
很多有机氧化还原偶联反应常涉及自由基中间体。真正的有机物氧化还原反应存在于一些电化学合成反应中,例如Kolbe电解。
不对称催化还原反应及不对称催化氧化反应是不对称合成中的重要内容。
1.有机还原反应
有机还原反应有以下几种主要机理:
直接电子转移—单电子还原,如Birch还原
氢负离子转移,如Meerwein-Ponndorf-Verley还原反应和氢化铝锂参与的还原反应
加氢还原,比如Rosenmund还原反应,催化剂如Lindlar催化剂、Adkins催化剂
歧化反应,如Cannizzaro反应
不符合以上机理的还原反应如Wolff-Kishner反应。
2.有机氧化反应
有机氧化反应有以下几种主要机理:
单电子转移
经由酸酯中间体,如铬酸、四氧化锇、高锰酸钾
氢原子转移,如自由基卤化反应
氧气氧化,如燃烧反应
臭氧或过氧化物氧化,如臭氧化反应
机理涉及消除反应,如Swern氧化反应、Kornblum氧化反应,及IBX酸和Dess-Martin氧化剂参与的反应
由Fremy盐或TEMPO等亚硝基自由基氧化 涉及杂环化合物的有机反应常以杂环的元数及杂原子类型分类。此外,也可以反应物含有的碳-元素键类型来对有机反应进行分类,由此衍生出的有机化学重要分支如有机硫化学、有机硅化学、有机磷化学和有机氟化学。由此得到的很多内容与有机金属化学有相当程度的重叠。 CH He CLi CBe CB CC CN CO CF NeCNa CMg CAl CSi CP CS CCl ArCK CCa CSc CTi CV CCr CMn CFe CCo CNi CCu CZn CGa CGe CAs CSe CBr KrCRb CSr CY CZr CNb CMo CTc CRu CRh CPd CAg CCd CIn CSn CSb CTe CI XeCCs CBaCHf CTa CW CRe COs CIr CPt CAu CHg CTl CPb CBi CPo CAt RnFr RaRf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo ↓ La CCe Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa CU Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 含碳的化合物应用广泛 应用较多 仅限学术研究 尚未发现
反应类型是多种多样的,有多种分类标准以反应机理为例亲电反应:[碳碳重建的亲电加成反应,芳环上的亲电取代反应,亲电重排反应(法沃斯基重排,斯蒂文斯重排,维蒂希重排,弗瑞斯重排),芳香族亲电取代反应] 亲核反应:[碳碳重建的亲核加成反应(碳碳重建的亲核加成,迈克尔加成),碳氧双键的亲核加成反应,亲核加成反应,亲核重排反应,消除反应] 游离基反应:(游离基加成反应,游离基取代反应,游离基氧化反应,游离基重排反应)
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