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坎尼扎羅反應
來源:互聯網

坎尼扎羅反應(Cannizzaro反應),是無α活潑氫的醛在強堿作用下發生分子間氧化還原反應,生成一分子羧酸和一分子醇的有機歧化反應意大利化學家斯坦尼斯勞·坎尼扎羅在1895年通過用草木灰處理苯甲醛,得到了苯甲酸苯甲醇,首先發現了這個反應,由此而稱坎尼扎羅反應。不含α-氫原子的脂肪醛、芳醛或雜環化合物醛類在濃堿作用下醛分子自身同時發生氧化與還原反應,生成相應的羧酸(在堿溶液中生成羧酸鹽)和醇的有機歧化反應。

簡介

坎尼扎羅反應(Cannizzaro反應)也譯作康尼查羅反應、康尼扎羅反應、卡尼扎羅反應。意大利化學家斯塔尼斯奧拉。坎尼扎羅通過用草木灰處理苯甲醛,得到了苯甲酸和苯甲醇,首先發現了這個反應,反應名稱也由此得來。是無α氫的醛在強堿作用下發生分子間氧化還原反應,生成一分子羧酸和一分子醇的有機歧化反應

坎尼扎羅反應中常用的醛有芳香醛(如苯甲醛)和甲醛。對于有活潑氫的醛來說,堿會奪取活潑氫,從而發生羥醛反應,降低坎尼扎羅反應的收率。分子內的坎尼扎羅反應也是可以發生的,有時產物羥基酸可以進一步失水環化生成內酯

反應機理

首先發生堿對羰基的親核加成,四面體型中間體再與強堿作用,失去一個質子變為雙陰離子坎尼扎羅中間體)。由于氧原子帶有負電荷,具有供電性,使得鄰位排斥電子的能力大大增強。兩個負離子中間體都可與醛作用,碳上的氫帶著一對電子以氫負離子的形式轉移到醛的基碳上,形成一個醇鹽負離子和一個羧酸根負離子。坎尼扎羅反應中的水可以參與反應,生成氫氣,也證實了氫負轉移的過程。

該反應是一個動力學上的三級反應,對于醛是二級反應,而對于堿是一級反應

在高濃度堿性環境下,第二個反應機理變成主要的,此時對堿成了二級反應:

類型

交叉坎尼扎羅反應

交叉坎尼扎羅反應是坎尼扎羅反應的一種類型。混合兩個不同的不含α氫的醛,如甲醛和苯甲醛,使其在堿性條件下發生交叉氧化還原反應,稱為交叉坎尼扎羅反應。由于甲醛在醛類中的還原性最強,因此總是自身被氧化為甲酸,而另一個反應物被還原為醇。工業上制取季戊四醇就是用的這個方法。

化學反應

脂肪醛

1、無α氫原子的醛:甲醛產生甲醇和甲酸、乙醛酸產生乙醇酸草酸

2、有一個α氫原子的醛:該物質能在適當的條件下生成3-羥基丁醛。丁間醇醛與原來的醛能發生交叉坎尼扎羅反應,如下圖:

3、甲醛存在條件下,有α氫原子的醛:

產生的β-羥醛能繼續發生交叉坎尼扎羅反應:

芳香醛

1、單基取代苯甲醛

2、雙取代苯甲醛:

①甲基雙鄰位至少有一個無取代基時,進行正常的歧化反應

②甲酰基鄰位均為鹵族元素或者硝基時發生如下反應:

③三和四取代苯甲醛。

④生成解水酶和氫化北美黃連次堿。

實驗條件

1、堿的濃度、芳香醛。50%氫氧化鈉氫氧化鉀1-溴-2-硝基苯甲醛15~35%。

2、溶劑堿水溶劑。

3、溫度:醛堿混合升溫,溫和降溫,不需要嚴格的控制溫度。反應過慢時,可以水浴加熱直到反應結束。對于35%堿濃度下反應的硝基苯甲醛,需將溫度控制在45℃,否則產生硝基偶氮苯酸和羧酸

參考資料 >

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