Reacción redox orgánica
Las reducciones orgánicas u oxidaciones orgánicas o reacciones redox orgánicas son reacciones redox que tienen lugar con compuestos orgánicos . En química orgánica, las oxidaciones y reducciones son diferentes de las reacciones redox ordinarias, porque muchas reacciones llevan el nombre pero en realidad no implican transferencia de electrones . [1] En cambio, el criterio relevante para la oxidación orgánica es la ganancia de oxígeno y/o la pérdida de hidrógeno. [2] Los grupos funcionales simples se pueden ordenar en orden de estado de oxidación creciente . Los números de oxidación son solo una aproximación: [1]
| número de oxidación | compuestos |
|---|---|
| -4 | metano |
| -3 | alcanos |
| -2, -1 | alcanos , alquenos , alcoholes , haluros de alquilo , aminas |
| 0 | alquinos , dioles geminales |
| +1 | aldehídos |
| +2 | cloroformo , cianuro de hidrógeno , cetonas |
| +3 | ácidos carboxílicos , amidas , nitrilos (cianuros de alquilo) |
| +4 | dióxido de carbono , tetraclorometano |
Cuando el metano se oxida a dióxido de carbono, su número de oxidación cambia de −4 a +4. Las reducciones clásicas incluyen la reducción de alquenos a alcanos y las oxidaciones clásicas incluyen la oxidación de alcoholes a aldehídos . En las oxidaciones se eliminan electrones y se reduce la densidad electrónica de una molécula. En las reducciones, la densidad electrónica aumenta cuando se añaden electrones a la molécula. Esta terminología siempre se centra en el compuesto orgánico. Por ejemplo, es habitual referirse a la reducción de una cetona por hidruro de litio y aluminio , pero no a la oxidación de hidruro de litio y aluminio por una cetona. Muchas oxidaciones implican la eliminación de átomos de hidrógeno de la molécula orgánica, y la reducción añade hidrógenos a una molécula orgánica.
Muchas reacciones clasificadas como reducciones también aparecen en otras clases. Por ejemplo, la conversión de la cetona en un alcohol por hidruro de litio y aluminio puede considerarse una reducción, pero el hidruro también es un buen nucleófilo en la sustitución nucleofílica . Muchas reacciones redox en química orgánica tienen un mecanismo de reacción de acoplamiento que involucra intermediarios de radicales libres . La verdadera química redox orgánica se puede encontrar en la síntesis orgánica electroquímica o electrosíntesis . Ejemplos de reacciones orgánicas que pueden tener lugar en una celda electroquímica son la electrólisis de Kolbe . [3]
En las reacciones de desproporción, el reactivo se oxida y se reduce en la misma reacción química, formándose dos compuestos separados.
Las reducciones catalíticas asimétricas y las oxidaciones catalíticas asimétricas son importantes en la síntesis asimétrica .
Oxidaciones orgánicas
La mayoría de las oxidaciones se llevan a cabo con aire u oxígeno , especialmente en la industria. Estas oxidaciones incluyen rutas hacia compuestos químicos, remediación de contaminantes y combustión . Se enumeran algunas oxidaciones comercialmente importantes:
| producto | escala (millones de toneladas/año en la década de 1990) [4] |
|---|---|
| ácido tereftálico y ésteres | 15 |
| hidroperóxido de cumilo | 6.5 |
| ácido benzoico | 0,28 |
| ácido adípico | 2.2 |
| óxido de propileno | 4 |
| ácido adípico | 2.2 |
Se han inventado muchos reactivos para las oxidaciones orgánicas. Los reactivos para oxidaciones orgánicas se suelen clasificar según el grupo funcional atacado por el oxidante:
- Oxidación de enlaces CH:
- R3CH + O → R3COH
- R2CH2 +O → R2CH ( OH )
- R2CH ( OH ) + O → R2CO + H2O
- RCH3 +O → RCH2 ( OH )
- RCH 2 (OH) + O → RCHO + H 2 O
- RCHO+O → RCO2H
- Oxidación de enlaces CC, C=C y C≡C
- Oxidación de alcoholes y diversos carbonilos.
A menudo, el sustrato que se va a oxidar presenta más de un grupo funcional. En estos casos, las oxidaciones selectivas cobran importancia.
Reducciones orgánicas
En química orgánica, la reducción es equivalente a la adición de átomos de hidrógeno, generalmente en pares. La reacción de compuestos orgánicos insaturados con gas hidrógeno se llama hidrogenación . La reacción de compuestos orgánicos saturados con gas hidrógeno se llama hidrogenólisis . La hidrogenólisis necesariamente escinde enlaces CX (X = C, O, N, etc.). Las reducciones también se pueden efectuar añadiendo fuentes de hidruro y protones, la llamada vía heterolítica. Tales reacciones se efectúan a menudo utilizando reactivos de hidruro estequiométricos como el borohidruro de sodio o el hidruro de litio y aluminio . [5]
Véase también
Oxidaciones de grupos funcionales
- Oxidación del alcohol
- Oxidación de oximas y aminas primarias a compuestos nitrados
- Escisión del glicol
- Escisión oxidativa de α-hidroxiácidos
- Oxidaciones de alquenos
- Oxidación de aminas primarias a nitrilos
- Oxidación de tioles a ácidos sulfónicos
- Oxidación de hidrazinas a compuestos azoicos
Reducciones de grupos funcionales
- Reducción de carbonilo
- Reducción de amida
- Reducción de nitrilo
- Reducción de compuestos nitrosos
- Reducción de iminas y bases de Schiff
- Reducción de compuestos aromáticos a anillos saturados
Referencias
- ^ ab March Jerry; (1985). Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (3.ª ed.). Nueva York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-85472-7
- ^ Sistemas orgánicos redox: síntesis, propiedades y aplicaciones , Tohru Nishinaga 2016
- ^ http://www.electrosynthesis.com Enlace archivado el 15 de mayo de 2008 en Wayback Machine
- ^ Recupero, Francesco; Punta, Carlo (2007). "Funcionalización de radicales libres de compuestos orgánicos catalizada por N- hidroxiftalimida". Chemical Reviews . 107 (9): 3800–3842. doi :10.1021/cr040170k. PMID 17848093.
- ^ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (6.ª ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
