ما هو تفاعل كانيزارو

كتابة دعاء اشرف آخر تحديث: 28 يونيو 2020 , 23:13

تفاعل كانيزارو هو تفاعل كيميائي يحمل اسم ستانيسلاو كانيزارو ، ينطوي على عدم تناسق ناتج عن جزيئين من ألدهيد غير قابل للتحلل لإنتاج حمض كربوكسيلي وكحول أولي .

آلية تفاعل كانيزارو

آلية تفاعل كانيزارو هي  طريقة الحصول على جزيء واحد من الكحول وجزيء واحد من حمض الكربوكسيل من جزيئين من ألدهيد معين ، نجح العالم ستانيسلاو كانيزارو في عام ١٨٥٣ في الحصول على كحول بنزيل وبنزوات البوتاسيوم من بنزالدهيد ، يتم تنفيذ التفاعل عن طريق استبدال ألدهيد حيث تهاجم المجموعة المغادرة ألدهيد آخر ينتج وسيط رباعي السطوح من هجوم هيدروكسيد على كربونيل ينهار هذا الوسط رباعي السطوح وبالتالي إصلاح الكاربونيل ونقل هيدريد يهاجم مستعمرة أخرى [1] .

يتم تبادل البروتون بواسطة أيونات الحمض والألكوكسيد عندما يتم إدخال قاعدة عالية التركيز ، يشكل الألدهيد أنيون له شحنة يتم نقل أيون هيدريد إلى جزيء ثان من الألدهيد لتشكيل أيونات الكربوكسيل وألكوكسيد ، كما يحصل أيون الألكوكسيد على بروتون من المذيب للتفاعل .

ادوات تفاعل كانيزارو

  • الأجهزة: قنينة كواشف ، بيكر ، قمع فصل ، حمام مائي ، جهاز ترشيح .
  • المواد الكيميائية: هيدروكسيد الصوديوم ، بنزالديهايد ، ايثر، بيكبريتيت الصوديوم ، كربونات الصوديوم ، كبريتات الصوديوم اللامائية ، حامض الهيدروكلوريك المركز ، ثلج .

طريقة اتمام تفاعل كانيزارو

  1. يتم استخدام النيوكليوفيل مثل أيون هيدروكسيد لمهاجمة مجموعة الكربونيل من الألدهيد المعطى ، مما يتسبب في رد فعل غير متناسب ويؤدي إلى أنيون يحمل شحنتين سالبيتين .
  2.  يعمل هذا الوسيط الناتج الآن كعامل اختزال هيدريد بسبب طبيعته غير المستقرة يطلق الوسيط أنيون هيدريد يواصل أنيون الهيدريد مهاجمة جزيء ألدهيد آخر ، ثم الهيدريد مهاجمة جزيء ألدهيد آخر تم يتم تحويل الأنيون المشحون بشكل مزدوج إلى أنيون كربوكسيل ويتم تحويل الألدهيد إلى أنيون ألكوكسيد .
  3.  في هذه الخطوة الأخيرة يقدم الماء بروتون لأنيون الألكوكسيد الذي ينتج عنه منتج الكحول النهائي ، يمكن أن يستمر التفاعل لأن الألكوكسيد أكثر أساسية من الماء ، الآن يؤدي أيون الكربوكسيل إلى ظهور منتج حمض الكربوكسيل النهائي عند استخدام عمل الحمض ( يلزم عمل الحمض لأن الكربوكسيل أقل أساسية من الماء وبالتالي لا يمكنه الحصول على بروتون من الماء ) .

 رد فعل كانيزارو في التفاعل

تخضع الألدهيدات ذات ذرات ألفا الهيدروجين للتجزئة بسبب الظروف القلوية القوية للتفاعل مما يؤدي إلى انفصال تفاعلات الألدول لهذه المواد الانزلاقية ، حيث يتم الحصول على ألدهيدات أو كيتونات بيتا هيدروكسي ، لذلك ليس من المستغرب أن ينتج التفاعل ٥٠% فقط من الكحول وحمض الكربوكسيل فقط من الكحول وحمض الكربوكسيل المطلوب في ظروف مثالية .

هذا هو السبب في أن رد فعل كانيزارو المتقاطع يستخدم بشكل أكثر شيوعا ،  يتم دمج الألدهيد القرباني مع مادة كيميائية أكثر قيمة ويتم استخدام الفورمالديهايد كمخفف ، مما يؤدي إلى أكسده إلى فورمات الصوديوم .

يتم الحصول على الكحول المطلوب من اختزال مادة الألدهيد الكيميائية الأخرى ، نظرا لأنه يمكن تحويل ٢ ألدهيد مختلفين تماما إلى المنتج المطلوب يتم زيادة إنتاج المادة الكيميائية القيمة .

يمكن استخدام رد فعل كانيزارو للتأثير على عدم تناسق الألدهيد غير القابل للانقسام يتم استخدام التفاعل لزيادة إنتاج المادة الكيميائية القيمة [2] .

ملاحظات مهمة في تفاعل كانيزارو

  1. الالديهايدات المتفاعلة يجب ألا يكون بها ذرة هيدروجين مع ذرة الكربون المجاورة للكربونيل والالديهيدات ، التي تصلح للتفاعل هي: الفورمالديهيد، الالديهيدات الاروماتية ، الالديهايدات الاليفاتية المعوضة في الموقع الفا .
  2.  وذلك حيث أن الالديهايدات الاليفاتية غير المعوضة في المجموعة يحدث فيها تكاثف الالدول وليس تفاعل كانيزارو .
  3.  عند إجراء تفاعل كانيزارو بوجود الماء الناتج النهائي لا يحتوي هيدروجين ، وهذا يدل على أن ميكانيكية التفاعل تشمل انتقال أون الهيدريد وليس البروتون  .
  4. تفاعل الألدهيدات ليعطي أحماض كربوكسيلية وأنواع كحول أخرى ، يحدث هذا التفاعل في وجود قاعدة قوية مع ألدهيد لا يحتوي على ذرات هيدروجين ألفا .
  5. يمكن أن يتم تفاعل كانيزارو إجراء التفاعل في وجود ماء ، ويمكن أن يحدث تفاعل كانيزارو في وجود البنزالدهيد مع هيدروكسيد الصوديوم في الماء كمذيب .
  6. ويوجد تساؤل هو من أتت ذرة الهيدروجين الموجودة في التفاعل هل هي من الماء أو من أجراء التفاعل في ماء ثقيل فقد ، وجد أن المركب لايتكون وهذا دليل قاطع على أن ذرة الهيدروجين الثانية في مركب لم الماء المذيب هو سبب تواجدها ولكنها أنتقلت من جزيء آخر من المادة المتفاعلة .
  7. تفاعل كانيزارو هو من ضمن التفاعلات العضوية في تفاعلات الأكسدة والاختزال ، يحدث فيه غياب التناسب في جزيئين لإنتاج الكحول الأولي وحمض الكربوكسيل في رد الفعل ، هذا فإن التناسب هو تفاعل ناتج عن تواجد القاعدة في حيز التفاعل .

اسئلة متكررة في تفاعل كانيزارو

  • س١: ما هي المنتجات التي تشكلت في تفاعل كانيزارو؟
    ج : تشتمل المنتجات التي يتم تكوينها في تفاعل على الكحوليات الأولية والأحماض الكربوكسيلية ، ويكون أنيون الكربوكسيل هو بروتون لتوفير حمض الكربوكسيل ، في حين أن أنيون الكوكسيد بروتون بالماء لإنتاج الكحول .
  • س٢: ما هي مزايا رد فعل كانيزارو المتقاطع؟
    ج : هذا الاختلاف في التفاعل يحسن إنتاجية المنتج المطلوب كل من الألدهيدات المستخدمة ، يتم تحويلها بالكامل إلى منتجات والفاقد من المواد الكيميائية المتفاعلة قيمة وتجنبها اقتصاد ذرة العملية منخفض أيضا .
  • س٣: لماذا لا يشارك الأسيتالديهيد في تفاعل كانيزارو؟
    ج  في هذا يتم فصل الهيدروجين من ألفا بسبب البيئة القلوية ، بما أن الأسيتالديهيد يحتوي على 3 هيدروجينات ألفا ، فإنه يشكل بسهولة أيونات متفرقة عند إلغاء التقسيم وبالتالي لا يمكنه المشاركة في التفاعل .
  • س٤: ما هي المنتجات التي يتم الحصول عليها عند استخدام KOH أو NaOH؟
    ج : عند استخدام هيدروكسيد الصوديوم أو هيدروكسيد الصوديوم في عملية عدم التناسب المستحث بالقاعدة  ، يتم الحصول على ملح كربوكسيل البوتاسيوم أو ملح كربوكسيل الصوديوم حمض الكربوكسيل المقابل .
  • س٥: لماذا يعد تفاعل كانيزارو عملية اختزال؟
    ج : في هذا التفاعل يتأكسد أحد الألدهيد ليعطي حمض الكربوكسيل ، بينما يخضع الألدهيد الآخر للإنتاج لإنتاج الكحول بما أن كلًا من الأكسدة والاختزال يحدثان في نقل الهيدريد ، فيقال أن التفاعل هو عملية اختزال .

خلفية تفاعل كانيزارو

من المثير للدهشة أن ملابسك المصنوعة من البوليستر وقنبلة النتروجليسرين مشتركة k كلاهما يعتمد على رد فعل كانيزارو  وتفاعل كانيزارو هو عندما يتفاعل ألدهيد غير قابل للتحلل مع نفسه في قاعدة قوية ، مثل هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) ، لتشكيل حمض كربوكسيل وكحول الألدهيد غير القابل للتحلل هو الذي لا يحتوي على هيدروجين ألفا متاح للألدهيد لتشكيل إنول ، تذكر أن enol هو عندما يكون للكربون الموجود بجانب الألدهيد ، ألفا كربون ، شحنة سالبة.

تحتوي العديد من الألدهيدات على كربون بجوارها يحتوي على هيدروجين متصل ، هذا هو ألفا الهيدروجين ويمكن إزالة هذا الهيدروجين بسهولة إلى حد ما ، بسبب استقرار الرنين وهو الوقت الذي يمكن فيه تقاسم الشحنة بين الذرات ، لتشكيل enol ومع ذلك ، إذا لم يتم إرفاق هيدروجينات ألفا ، فلن يتشكل إنول  ويحدث التفاعل بشكل مختلف هذا هو الحال بالنسبة لرد فعل كانيزارو.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق