有機酸化還元反応
有機酸化還元反応：バーチ還元

有機還元反応、有機酸化反応、あるいは有機酸化還元反応は、有機化合物で起こる酸化還元反応です。有機化学において、酸化と還元は通常の酸化還元反応とは異なります。なぜなら、多くの反応は酸化還元反応という名称ですが、実際には電子移動を伴わないからです。[ 1 ]有機酸化の重要な基準は、酸素の獲得および／または水素の喪失です。[ 2 ]単純な官能基は、酸化数の昇順に並べることができます。酸化数は近似値に過ぎません。[ 1 ]

酸化数 化合物
−4 メタン
−3 アルカン
−2、−1 アルカン、 アルケン、アルコール、アルキルハライド、アミン
0 アルキン、ジェミナルジオール
+1 アルデヒド
+2 クロロホルム、シアン化水素、ケトン
+3 カルボン酸、アミド、ニトリル（アルキルシアニド）
+4 二酸化炭素、テトラクロロメタン

メタンが二酸化炭素に酸化されると、その酸化数は -4 から +4 に変化します。古典的な還元にはアルケンのアルカ​​ンへの還元が含まれ、古典的な酸化にはアルコールのアルデヒドへの酸化が含まれます。酸化では電子が除去され、分子の電子密度が低下します。還元では、分子に電子が追加されると電子密度が増加します。この用語は常に有機化合物を中心に使用されます。たとえば、通常は水素化アルミニウムリチウムによるケトンの還元について言及しますが、ケトンによる水素化アルミニウムリチウムの酸化については言及しません。多くの酸化では有機分子から水素原子が除去され、還元では有機分子に水素が追加されます。

還元反応に分類される多くの反応は、他の反応にも見られます。例えば、水素化アルミニウムリチウムによるケトンからアルコールへの変換は還元反応とみなすことができますが、この水素化物は求核置換反応においても優れた求核剤です。有機化学における多くの酸化還元反応は、フリーラジカル中間体を含むカップリング反応機構を有しています。真の有機酸化還元化学は、電気化学的有機合成、すなわち電気合成に見られます。電気化学セルで起こり得る有機反応の例としては、コルベ電気分解が挙げられます。[ 3 ]

不均化反応では、反応物は同一の化学反応で酸化と還元の両方を受け、2 つの別々の化合物が形成されます。

不斉触媒還元と不斉触媒酸化は不斉合成において重要である。

有機酸化

ほとんどの酸化は、特に産業分野において、空気または酸素を用いて行われます。これらの酸化には、化合物の生成、汚染物質の浄化、燃焼などが含まれます。商業的に重要な酸化には、以下のようなものがあります。

有機化合物の工業的酸化
製品規模（1990年代には年間数百万トン）[ 4 ]
テレフタル酸およびエステル15
クミルヒドロペルオキシド6.5
安息香酸0.28
アジピン酸2.2
プロピレンオキシド4
アジピン酸2.2

有機化合物の酸化反応には多くの試薬が開発されています。有機化合物の酸化反応試薬は、通常、酸化剤が攻撃する官能基によって分類されます。

  • CH結合の酸化：
R 3 CH + O → R 3 COH
R 2 CH 2 + O → R 2 CH(OH)
R 2 CH(OH) + O → R 2 CO + H 2 O
RCH 3 + O → RCH 2 (OH)
RCH 2 (OH) + O → RCHO + H 2 O
RCHO + O → RCO 2 H
  • CC、C=C、C≡C結合の酸化
  • アルコールおよび各種カルボニルの酸化

酸化される基質は、多くの場合、複数の官能基を有します。そのような場合、選択的な酸化が重要になります。

有機的な削減

有機化学において、還元は水素原子（通常は2つ）の付加と等価である。不飽和有機化合物と水素ガスの反応は水素化と呼ばれる。飽和有機化合物と水素ガスの反応は水素化分解と呼ばれる。水素化分解は必然的にCX結合（X = C、O、Nなど）を切断する。還元は、水素化物とプロトン源を添加することによっても可能であり、いわゆるヘテロリシス経路と呼ばれる。このような反応は、しばしば水素化ホウ素ナトリウムや水素化アルミニウムリチウムなどの化学量論的水素化物試薬を用いて行われる。[ 5 ]

参照

官能基の酸化

官能基の減少

参考文献

  1. ^ a bマーチ・ジェリー (1985). 『Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanics and Structure』（第3版）. ニューヨーク: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-85472-7
  2. ^有機酸化還元システム：合成、性質、応用、西永徹 2016
  3. ^ http://www.electrosynthesis.comリンクアーカイブ2008-05-15 at the Wayback Machine
  4. ^ Recupero, Francesco; Punta, Carlo (2007). 「 N-ヒドロキシフタルイミド触媒による有機化合物のフリーラジカル官能基化」. Chemical Reviews . 107 (9): 3800– 3842. doi : 10.1021/cr040170k . PMID 17848093 . 
  5. ^スミス、マイケル・B.;マーチ、ジェリー（2007年）、上級有機化学：反応、メカニズム、構造（第6版）、ニューヨーク：ワイリー・インターサイエンス、ISBN 978-0-471-72091-1
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