Редукция на алкини

В това видео ще разгледаме два начина за редуциране на алкини. Първият начин вече сме го виждали. Това е реакция на хидрогениране. Виждали сме вече хидрогениране на алкени до алкани. Тук ще хидрогенираме алкин до алкен. За да протече хидрогенирането, ни е нужен газообразен водород, Н2. Трябва ни и метален катализатор, ще използваме катализатор на Линдлар, паладий, това е специален вид катализатор. Той ще катализира редукцията на алкина отляво до алкена отдясно. Редукцията на алкен до алкан протича бавно. Толкова бавно, че можем да я прекъснем, ако целта ни е просто да получим алкен. При тази реакция се получава цис-алкен. Това е син присъединяване на водородните атоми. Два водородни атома ще се присъединят от една и съща страна и това е свързано с механизма на реакцията на хидрогениране. Можеш да прегледаш предишните видеа за хидрогениране на алкени, за да видиш повече подробности. Катализаторът на Линлар (паладий), който е токсичен, ще редуцира алкина до алкен. Ще се получи цис-алкен. Ето така можем да получим цис-алкен. Да видим как можем да получим транс-алкен. Как ще редуцираме един алкин, за да получим транс-алкен. Тук е нашият алкин и това е тройната връзка. Добавяме метален натрий, също добавяме течен амоняк. Ще се получи транс-алкен. Ще сложа... този път двата водорода ще са на противоположните страни. Получава се транс алкен. Това става с анти присъединяване на водородните атоми, нали? Те се присъединяват към срещуположните страни. Сега да разгледаме механизма на получаване на транс алкен. Започвам с алкин. Тук слагам въглеродните атоми и отляво една R група. Ще направя това R', за да се различава от това R. Започваме с натрий, за който знаем, че е в първа група и има един валентен електрон. В първата стъпка на механизма този натриев атом ще отдаде своя валентен електрон на алкина. Когато показвам движението на един електрон, използвам "половин" стрелка. Ще покажа как този електрон се премества ето тук, но това е само един електрон, така че ще използвам половин стрелка, не пълна стрелка. Една от тези връзки тук между въглеродите ще се разкъса. Един от електроните ще се премести ето тук при този въглерод. Един от електроните ще се премести при въглерода отляво. Ще напиша сега резултата от това придвижване на електрони. Тук имаме R група. Имахме тройна връзка, но сега имаме само двойна връзка между тези два въглерода и после имаме R' ето тук. Въглеродът отдясно взе този електрон от натрия и също така този електрон тук от разкъсването на една от тези връзки тук. Сега той има два електрона, ето така, заради което има формален заряд –1. Това е карбанион. Това е анинон тук. Въглеродът отляво взе един електрон при разкъсването на тази връзка. Това е радикал, нещо, за което не сме говорили досега. Тук се получава т.нар. анион - радикал. Ще го запиша. Това е анион-радикал, защото има несдвоен електрон. После в същата молекула има карбанион. Имаме тези електрони, които са много близо помежду си, или поне аз така съм го написал. Знаем, че електроните са заредени отрицателно, така че тези електрони ще се отблъскват взаимно. Така че това не е най-стабилното състояние за тази молекула от гледна точка на конформацията. Тези електрони ще се отблъскват, ще се опитват да се отдалечат колкото е възможно повече. Сега тук имаме тези два въглерода. Да кажем, че тези електрони останат тук от тази страна. този електрон ще отиде от обратната страна. Ще се опитат да се отдалечат максимално един от друг. Същото става и с тази R група. Тази R група се опитва да се отдалечи максимално от тази R' група. Тази транс-конформация е най-стабилната. Това тук е отрицателно зареденият карбанион. В следващата стъпка на механизма си спомняме, че имаме и амоняк. Тук ще напиша молекула амоняк, която плува наоколо. Значи това е амонячната молекула. Карбанионът ще действа като основа, той ще отнеме този протон от амонячната молекула. Тази несподелена електронна двойка ще образува нова връзка с този протон, а тези електрони ще отидат при азота. Ще напиша резултата от тази реакция между киселина и основа. Сега имаме двата въглерода, една R група тук и R' ето тук. Сега този въглерод отдясно е свързан с протон. Той е свързан с водород ето така. После тук все още имаме нашия радикал, значи тук има един електрон при този въглерод. Коя е следващата стъпка на механизма? Тук има голямо количество натрий. Тук има натриев атом с един валентен електрон. Натрият ще отдаде този електрон на този въглерод. Използвам половин стрелка, за да покажа движението на един електрон. Ако натрият отдаде този един валентен електрон на този въглерод, ще получим следния продукт. Имаме два въглерода, свързани с двойна връзка, една R група, водород и R'. Този въглерод имаше един електрон. Той току-що взе още един от натрия. От това той ще придобие формален заряд –1. Значи този въглерод има формален заряд –1. Ще покажа този отрицателен заряд. Това е карбанион. Отново, наоколо плува амоняк, ще напиша тук една амонячна молекула, NH3. Ще се случи същото като преди, нали? Този отрицателен заряд ще привлече един протон. Ще действа като основа. Тези електрони ще се преместят при този азот тук. Присъединяваме протон към нашия карбанион, с което завършваме механизма и сега имаме две R групи на срещуположните страни помежду си. Присъединихме два водорода един срещу друг, ето така. Получихме транс-алкен. Това е механизмът за получаване на транс-алкени. Сега да разгледаме няколко примера. Да започнем с този алкин. Въглеродът е свързан с тройна връзка с друг въглерод, и от двете страни имаме метилови групи. Сега да видим няколко различни реакции с този субстрат. Първата реакция е нормално хидрогениране с газообразен водород и катализатор платина. Този катализатор не е токсичен. Това е нормален катализатор. Тук първо ще редуцираме алкина до алкен. После, понеже няма начин да спрем реакцията, той ще редуцира алкена да алкан. Значи ще редуцираме алкин чак до алкан. Ако се върнем тук в началото, казахме, че с токсичния катализатор ще спрем при алкен, но сега имаме нетоксичният катализатор, който ще хидрогенира нашия алкин до алкан. При тази реакция ще получим алкан. Ще напиша продукта. Тук имаме четири въглерода в изходното съединение. Отново ще имаме четири въглерода накрая, тези два въглерода в центъра ще се превърнат в СН2. От другата страна все още имаме СН3. Тук ще получим бутан. Сега ще използваме газообразен водород и катализатор на Линдлар (паладий). Това беше токсичният катализатор. Той ще редуцира нашия алкин до алкен и после ще спре. Сега помисли: какъв алкен ще получим? Това ще бъде цис-алкен. Ако напишем тук двата водорода, които се присъединяват от едната страна, сега метиловите групи ще бъдат разположени ето така. Значи метиловите групи ще бъдат... това е нашият продукт – цис-алкен. Да видим още един пример със същото изходно вещество. Това тук, само че този път ще добавим натрий и ще използваме амоняк като разтворител. Спомни си, че това ще редуцира нашия алкин до алкен, но сега ще получим транс-алкен. Така че, когато записваме продукта, трябва да се уверим, че двата водорода са в транс положение помежду си. Те се присъединяват в реакцията и после двете метилови групи също ще бъдат на срещуположните страни, ето така. Гледай много внимателно с какво реагират нещата. Това обичайната реакция на хидрогениране ли е? Това хидрогениране с токсичния катализатор ли е, при което се получава цис-алкен? Или е редукция с натрий и амоняк, при която се получава транс-алкен.