المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11882 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية



Nucleophilic attack by ‘hydride’ on aldehydes and ketones  
  
48   08:47 صباحاً   التاريخ: 2025-04-30
المؤلف : Jonathan Clayden , Nick Greeves , Stuart Warren
الكتاب أو المصدر : ORGANIC CHEMISTRY
الجزء والصفحة : ص131-132
القسم : علم الكيمياء / الكيمياء العضوية / مواضيع عامة في الكيمياء العضوية /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 2024-04-23 1043
التاريخ: 27-9-2019 1752
التاريخ: 6-10-2020 1739
التاريخ: 21-11-2019 1494

Nucleophilic attack by the hydride ion, H, is an almost unknown reaction. This species, which is present in the salt sodium hydride, NaH, has such a high charge density that it only ever reacts as a base. The reason is that its fi lled 1s orbital is of an ideal size to interact with the hydrogen atom’s contribution to the σ* orbital of an H–X bond (X can be any atom), but much too small to interact easily with carbon’s more diffuse 2p orbital contribution to the LUMO (π*) of the C=O group.

Nevertheless, adding H to the carbon atom of a C=O group would be a very useful reaction, as the result would be the formation of an alcohol. This process would involve going down from the aldehyde or ketone oxidation level to the alcohol oxidation level (Chapter 2, p. 32) and would therefore be a reduction. It cannot be done with NaH, but it can be done with some other compounds containing nucleophilic hydrogen atoms.

The most important of these compounds is sodium borohydride, NaBH4. This is a water-soluble salt containing the tetrahedral BH4 − anion, which is isoelectronic with methane but has a negative charge since boron has one less proton in the nucleus than does carbon.

In Chapter 4 we looked at isoelectronic borane BH3 and the cation CH3+. Here we have effectively added a hydride ion to each of them. But beware! Remember (p. 115) there is no lone pair on boron: you must not draw an arrow coming out of this negative charge to form another bond. If you did, you would get a Penta covalent B(V) compound, which would have ten electrons in its outer shell. Such a thing is impossible with a first-row element as there are only four available orbitals (1 × 2s and 3 × 2p). Instead, since all of the electrons (including those represented by the negative charge) are in B–H σ orbitals, it is from a B–H bond that we must start any arrow to indicate reaction of BH4 as a nucleophile. By transferring this pair of electrons, we make the boron atom neutral—it is now trivalent with just six electrons.

What happens when we carry out this reaction using a carbonyl compound as the electro phile? The hydrogen atom, together with the pair of electrons from the B–H bond, will be transferred to the carbon atom of the C=O group. Although no hydride ion, H−, is actually involved in the reaction, the transfer of a hydrogen atom with an attached pair of electrons can be regarded as a ‘hydride transfer’. You will often see it described this way in books. But be careful not to confuse BH4 − with the hydride ion itself. To make it quite clear that it is the hydrogen atom that is forming the new bond to C, this reaction may also be helpfully repre sented with a curly arrow passing through the hydrogen atom.

You met this reaction in Chapter 5 but there is more to say about it. The oxyanion produced in the first step can help stabilize the electron-deficient BH3 molecule by adding to its empty p orbital. Now we have a tetravalent boron anion again, which could transfer a second hydro gen atom (with its pair of electrons) to another molecule of aldehyde.

This process can continue so that, in principle, all four hydrogen atoms could be transferred to molecules of aldehyde. In practice the reaction is rarely as efficient as that, but aldehydes and ketones are usually reduced in good yield to the corresponding alcohol by sodium boro hydride in water or alcoholic solution. The water or alcohol solvent provides the proton needed to form the alcohol from the alkoxide.

Sodium borohydride is one of the weaker hydride donors. The fact that it can be used in water is evidence of this: more powerful hydride donors such as lithium aluminium hydride, LiAlH4, react violently with water. Sodium borohydride reacts with both aldehydes and ketones, although the reaction with ketones is slower: for example, benzaldehyde is reduced about 400 times faster than acetophenone in isopropanol. This is because of steric hindrance (see above). Sodium borohydride does not react at all with less reactive carbonyl compounds such as esters or amides: if a molecule contains both an aldehyde and an ester, only the aldehyde will be reduced.

The next two examples illustrate the reduction of aldehydes and ketones in the presence of other reactive functional groups. No reaction occurs at the nitro group in the fi rst case or at the alkyl halide in the second.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .