• ベストアンサー

1,4-還元について

α,β-不飽和カルボニル化合物を通常NaBH4にさらにNi2+、Co2+の金属塩を添加すると、1,4-還元体が良く得られるらしいのですがこれは金属が何をしているのでしょうか?カルボニルの酸素に配位して何かしているのでしょうか?還元に詳しい方教えてください。よろしくお願いします。

  • 化学
  • 回答数2
  • ありがとう数1

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#116453
noname#116453
回答No.2

選択的な1,4-還元に関して多くの方法が報告されており、反応機構としても何種類かあるでしょうから、それらを統一的に説明することは困難でしょう。まして、原著論文で何も言及されていないとすれば何かを語るのは難しいと思います。 ただし、それでは回答になっていませんので、一つの見解を述べます。一般にα,β-不飽和カルボニル化合物と求核剤の反応において、Hardな塩基(求核剤)はカルボニル炭素を攻撃し、softな求核剤はβ-位を攻撃します。還元を単純にヒドリドの求核攻撃と考えるのであれば、そのヒドリドのhard-softが選択性に関与すると考えるのは常識的なところでしょう。NiやCoを使う場合にも、それらのヒドリドが関与している可能性があり、そうなればそれらがsoftであるがためにβ-位への攻撃が優位になり、1,4-還元が優先されているということかもしれません。 なお、hard-softに関しては軌道(HOMO,LUMO)のエネルギー準位も関連づけて説明されます。これは、カルボニル炭素がhardでβ-位がsoftであるということに関しても同様です。なので、この辺りがきっちりわからなければ十分に理解することは難しいと思います。 それと、金属は基本的にLewis酸ですから、それにカルボニル酸素が配位することは十分に考えられますし、それが反応の選択性に影響を及ぼすこともあるでしょう。なので、議論は一筋縄ではいきません。 以上、ぐだぐだと書きましたが、私自身、軌道のことをよく理解できているわけではありませんので明快な説明は出来ません。悪しからず。

yuu007
質問者

お礼

分かりやすい説明誠にありがとうございます。確かに論文にはどういう風に反応するかなどまるで書いてありませんでした。HSAB則で考えるのが一番手っ取り早いと思ってみましたが、これも怪しい。しかしやはりそう考えるのが一番妥当そうですね。ありがとうございました。

その他の回答 (1)

noname#160321
noname#160321
回答No.1

定番の「ODOOS」chem-stationにお任せします、↓ http://www.chem-station.com/yukitopics/1-2-1-4.htm

yuu007
質問者

補足

返信ありがとうございます。しかし残念ながらそれは質問する前に読みました。で、僕が聞きたいのはもっと突っ込んだ話です。金属の反応時の動きや、何故そうなるのか?ということです。これには答えのみでその過程が抜けているのでそれを知りたいのです。

関連するQ&A

  • α,β不飽和カルボニルの還元

    α,β不飽和カルボニルを還元するとき、なぜLAHやred-alだと1,2還元で、NaBH4だと1,4還元が起こるのでしょうか。

  • 還元環境について

    こんにちわ。 基本的質問かもしれないのですが、調べてもよくわかりませんでした。 是非、ご指導お願いいたします。 還元環境下である試料Aを還元させたいとします。 この際、いろいろな還元ガスがあると思います。たとえば、一酸化炭素を用いた場合、よく本には、 2CO + O2 → 2CO2 という反応が生じて還元される、云々とあります。 しかし、ここで疑問があるのですが、 試料に酸素がない場合どうなるのでしょうか? 上記の反応は、試料に含まれる酸素を引っこ抜いて、還元させてると思うんですが、違うのでしょうか? また、もし、還元ガスに水素を用いた場合、試料が水素から電子を奪うわけですよね。それは、水素化合物という形となって、電気陰性度が水素原子は非常に小さいから、水素化合物の中における電子対を試料側が引っ張ることで、水素とくっつく前に比べて電子をもらっているということだと思うんです。 つまり、水素ガス雰囲気による還元の結果は、試料は水素化合物になるのでしょうか? 以上の説明だけではわかりにくいと思いますので(酸化還元にかんして、自分の勝手な解釈な部分が多々ありそうだから)、いくらでも補足説明をいたします。

  • LiAlH4とNaBH4の使い分け

    有機化学でよく還元剤としてよくLiAlH4とNaBH4を使うみたいなのですが、これらの使い分けについて・・・ LiAlH4の方がNaBH4より還元力が強いというのは聞いているんですが、具体的に、「この化合物の還元では、どっちを使うかでどう違う!またはどういうものにはこっちを使う!」っていう具体例とかがあれば教えてもらいたいです・・ あと、4-オキソプロパン酸メチルにLiAlH4又はNaBH4を使った時のそれぞれの生成物について何ができるのか教えてもらいたいです・・同じでしょうか?? よろしくおねがいします。

  • 過酸化物の酸化還元電位について

    初めて質問致します。対応に不慣れたこともあるかもしれませんがご容赦ください。 さて、仕事上で過酸化物やラジカルの酸化力を活用したいと考えています。下記の化合物等について、酸化力の強さ、および各々の酸化還元電位についてお教え願えれば幸いです。私は化学の専門家ではなく、また書籍等で読んでもよく分からないことも多いのでここで質問させて頂きました。 化合物など 活性酸素、ヒドロキシラジカル、フェノキシラジカル、過酸化水素、過マンガン酸塩、過硫酸塩、有機過酸化物 その他により強力なもの、あるいは取扱い上有用なものがあれば、合わせてご教示頂ければ幸いです。 以上

  • 触媒先駆体としての硫酸塩の不適切性について

    触媒先駆体としての硫酸塩の不適切性について ブドワー反応(C+CO2→2CO)のコークスの反応性に関する研究を行っているものです。 固体金属触媒をコークスに担持しようと考えていて、金属の単体では担持が難しいため、金属化合物を用いて調整し、後に熱分解して酸化物として担持する予定です。 その金属化合物として、硝酸塩や炭酸塩が適していて、硫酸塩が敵していないことの理由がわかりません。 調べたところ、硫黄を含む化合物は触媒毒となり、反応系原子の活性サイトを減少させると書いてあったのですが、その意味がよくわかりません。 説明をいただけないでしょうか。

  • 錯体の定義

    とある化合物Xが与えられた時、それを錯体と呼べるか否かの判断基準が分かりません。 「金属と非金属が結合したもの」という区分に該当する化合物はいろいろと考えられますが、 [Cr(NH3)6](NO3)3 、K2[PtCl6]等は、大体の人が錯体と呼ぶ一方、 FeCl3やNaClあたりは一般的に錯体とは呼ばれません。 単に塩だとか、それより大きな区分の化合物と呼ばれるケースが大半です。 今まで、「錯体」と単なる「化合物」の呼び分けの条件は、 「水に溶けた際、錯イオンを形成するものは錯体と呼べる」であると思い込んでいました。(なぜか) 例えば[Cr(NH3)6](NO3)3→[Cr(NH3)6]3+  K2[PtCl6]→[PtCl6]2- と錯イオン化し、 水中でも金属-配位子の関係性は保たれている一方で、 FeCl3→Fe3+ NaCl→Na+ と金属-配位子の関係は崩れます。 しかし、あくまでこれは私の作った勝手な定義です。 科学的、権威的な根拠はありませんし、他所で聞いたこともありません。 さらにNi(CO)4が錯体と呼ばれることを最近知り、私の分類が的外れなことに気づきました。 化合物Xを錯体と呼ぶために必要な条件は何なのでしょうか? 教えていただけると幸いです。

  • 酸化還元反応を極めたい

    CuO+H2→Cu+H2O の反応において >水素はこのとき、H^{0}→H^{+}と変化していますね。 ということが言えるためには酸化数の考え方が必要なのです。 もしH^{+}が酸化数ではなくてイオンの価数のことを表しているのであれば「H2Oは共有結合なのになぜイオンの価数が決まるのか」ということになります。 酸化数の考え方を使わないのであれば酸素の移動、水素の移動、電子の移動はどれも十分ではありません。うまく説明できる反応もあればそうでない反応もあります。酸化・還元が同時に起こっているということを示すにはどこか具合の悪いところが出てきます。 逆だろうと思います。 酸化・還元が同時に起こるということははじめから意識されていたことではありません。反応の積み重ねでだんだんと意識されるようになってきたものです。 そうすると酸素の移動、水素の移動、電子の移動のどれもが十分ではないということになり、それに対する解決策として「酸化数」の考えが提出されてきたのです。(これは#3に書いたことの繰り返しです。) イオン結合でないものをイオン結合であるかのように扱うというのは酸化数の立場です。酸化数と関係なしに「H2Oはイオン結合です」なんて言えばセンター入試のレベルでアウトです。 酸素の移動、水素の移動は元素についての判断ではありません。化合物についての判断です。「酸化銅が銅に還元された」という表現のはずです。 元素について言うのは電子の移動です。単原子イオンについて言う表現になります。それをさらに多原子イオン、分子にまで当てはめようとしたものが酸化数です。 酸化数を習っていない段階での高校生が酸素の移動、水素の移動、電子の移動の考えで酸化・還元が同時に起こっていることを示すのは難しいことです。私は無理だと考えています。 上の反応を電子の移動で言うと Cu^(2+)+2e^(-)→Cu O^(2-)+2H2→2H2O+2e^(-) ということしかわかりません。 この式からでは電子がどこから出てきたのかがわかるはずがありません。 銅については還元されたということがはっきりいえます。結合している酸素が取れたということでも、電子が入ってきたということでもいえます。相手の変化ははっきりしません。 お示しの反応式 >2CuO + C → 2Cu + CO2 吹管反応で酸化銅の還元 では酸素の移動の判断ではうまくいきます。 電子の移動では 2O^(2-)+C→CO2+2e^(-) ということしかわかりません。 これ以上進む(元素の酸化状態にまで考えを進める)ためには「酸化数」の考え方が必要なのです。 「酸化数」はこういう目的だけに限定した約束事です。 電気陰性度を手がかりにして電荷を割り振るということをやっています。 >イオン結合でないものをイオン結合であるかのように扱うというのは この説明について言っていると解釈します。 Hで判断すると、CuOはH2と結びついて、H2Oになり、 H2はH2を失っていると解釈してしまいした。 酸素の移動、水素の移動は元素についての判断ではありません。化合物についての判断です。「酸化銅が銅に還元された」という表現のはずです。 この化合物の判断が何か曖昧な表現と感じて、理解に苦しんでいます。 例えば、銅は酸素と結びついて酸化銅に酸化したといいますよね。 この部分を少し砕いて教えてくれませんか?? CuOはH2と結びついて、この部分をイオン結合のように扱っているとおっしゃる理由を教えて下さい。 すいません。 教えて下さい。

  • 炭素のガス化反応の機構

    こんにちは。 炭素のガス化反応の機構について質問したいことがあります。 炭素のCO2ガス化の例が本に書いてありましたがよくその反応機構がわかりません。 本には以下のように書いてありました。 まず、エッジ面の不飽和な結合の手があるフリーな炭素上にCO2が解離吸着し、COを放出するとともに炭素表面上に含酸素化合物を作る。次にその含酸素化合物がCOとして脱離し、その結果として再びフリーな炭素を残す。これを繰り返すことで炭素がガス化されていく。 C_f + CO2 → C(O)+CO C(O)+CO → CO +C_f ここでいうC(O)は含酸素化合物(ベンゼン環に酸素原子がついたもの)、C_fはフリーな炭素である。 私がわからなくて困っているところは、 (1)CO2ガスのどの原子(炭素?酸素?)がベンゼン環と結合するのか。(電子の移動含む) (2)CO2ガスから、COに解離するときの電子の動き。 (3)含酸素化合物から、CO2が抜ける時の機構。(電子の移動含む) です。誰か説明できるかた、教えてください。よろしくお願いします。

  • アルケンの水素付加とclemmensen還元について

    有機化学の教科書としてボルハルトショアーを使っています。 アルケンの水素化に用いられる試薬と clemmensen還元に用いられる試薬との違いがわかりません。 どちらもPd、H2、EtOHとなっています。(p529,p772) アルケンの方に関しては 「パラジウム(例えばPd-Cなど)」という記述があるのですが 本質的にただのPdと違うのでしょうか。 p843の問題にカルボニルと二重結合をもつ化合物の二重結合部分だけを 水素化する問題があるのですが解答では 「H2,Pd-C,EtOH」となっています。 やはりPd-Cを用いるとclemmensen還元は起こらないということなのでしょうか? よろしくおねがいします。

  • 金属酸化物結晶の構造について

    より大きな金属イオンを取り込むためには酸素の配位数は多い方がいいのか、少ない方がいいのかどちらなのでしょうか? ご解答お願いします。