Органические восстановления или органические окисления или органические окислительно-восстановительные реакции являются окислительно-восстановительными реакциями , которые происходят с органическими соединениями . В органической химии окисления и восстановления отличаются от обычных окислительно-восстановительных реакций, потому что многие реакции носят название, но на самом деле не включают перенос электронов . [1] Вместо этого соответствующим критерием органического окисления является присоединение кислорода и/или потеря водорода. [2] Простые функциональные группы могут быть расположены в порядке увеличения степени окисления . Степени окисления являются лишь приблизительными: [1]
Когда метан окисляется до углекислого газа, его степень окисления изменяется от −4 до +4. Классические восстановления включают восстановление алкенов до алканов , а классические окисления включают окисление спиртов до альдегидов . При окислении электроны удаляются, и электронная плотность молекулы уменьшается. При восстановлении электронная плотность увеличивается, когда электроны добавляются к молекуле. Эта терминология всегда сосредоточена на органическом соединении. Например, обычно ссылаются на восстановление кетона алюмогидридом лития , но не на окисление алюмогидрида лития кетоном. Многие окисления включают удаление атомов водорода из органической молекулы, а восстановление добавляет водороды к органической молекуле.
Многие реакции, классифицированные как восстановления, также появляются в других классах. Например, превращение кетона в спирт с помощью литийалюминийгидрида можно считать восстановлением, но гидрид также является хорошим нуклеофилом в нуклеофильном замещении . Многие окислительно-восстановительные реакции в органической химии имеют механизм реакции сочетания с участием промежуточных продуктов свободных радикалов . Истинную органическую окислительно-восстановительную химию можно найти в электрохимическом органическом синтезе или электросинтезе . Примерами органических реакций, которые могут иметь место в электрохимической ячейке, являются электролиз Кольбе . [3]
В реакциях диспропорционирования реагент одновременно окисляется и восстанавливается в одной и той же химической реакции, образуя два отдельных соединения.
Асимметричное каталитическое восстановление и асимметричное каталитическое окисление играют важную роль в асимметричном синтезе .
Большинство окислений проводятся с воздухом или кислородом , особенно в промышленности. Эти окисления включают пути к химическим соединениям, очистке от загрязняющих веществ и сжиганию . Перечислены некоторые коммерчески важные окисления:
Для органических окислений изобретено много реагентов. Реагенты органических окислений обычно классифицируются по функциональной группе, атакуемой окислителем:
Часто окисляемый субстрат имеет более одной функциональной группы. В таких случаях селективное окисление становится важным.
В органической химии восстановление эквивалентно присоединению атомов водорода, обычно парами. Реакция ненасыщенных органических соединений с газообразным водородом называется гидрогенизацией . Реакция насыщенных органических соединений с газообразным водородом называется гидрогенолизом . Гидрогенолиз обязательно расщепляет связи CX (X = C, O, N и т. д.). Восстановление также может быть осуществлено путем добавления источников гидрида и протона, так называемый гетеролитический путь. Такие реакции часто осуществляются с использованием стехиометрических гидридных реагентов, таких как борогидрид натрия или алюмогидрид лития . [5]