水素化アルミニウムリチウムはアルケンを還元できますか？

減少反応は、自然科学において、さまざまな混合物の組み合わせと調整において重要な役割を果たします。リチウムアルミニウム水素化物(LAH) は、広範囲の官能基を還元する能力があることで知られており、非常に効果的な還元剤です。ただし、LAH はアルケンに関しては直接還元反応を起こすことはほとんどありません。

炭素と炭素の間に二重結合を持つアルケンは、カルボニルを含む化合物よりも扱いが難しいです。LAH は主に、アルデヒド、ケトン、エステル、カルボン酸に見られるカルボニル結合に対する反応性で知られており、求電子性のカルボニル炭素に水素化物粒子を効果的に付加します。アルケンの炭素二重結合の電子豊富な性質は、LAH と直接関係しません。なぜなら、LAH は求核攻撃を強力にするために必要な求電子特性を満たしていないからです。

代わりに、分子状水素 (H2) とパラジウム、白金、ニッケルなどの金属触媒を使用する触媒水素化により、アルケンがより頻繁に還元されます。この方法では、二重結合に水素が加えられ、アルケンが完全にアルカンに変わります。したがって、LAH は柔軟で強力な還元剤ですが、その用途はアルケンの直接還元には及びません。

無機化合物リチウムアルミニウムヒドリド（LiAlH4 とも呼ばれる）は、有機合成で頻繁に使用されます。その特性の強みで知られており、特定の実用的なグループを減らす必要がある一部の科学者にとって頼りになる試薬となっています。

LAH は水素に結合したリチウムとアルミニウムの分子からできています。その独特な構造により、強力な還元力を発揮します。アルデヒドとケトン、カルボニル化合物は、特にアルコール還元に適しています。また、カルボン酸、エステル、そして驚くべきことに、窒素含有化合物も還元できます。

とはいえ、アルケンについては何が言えるでしょうか? その質問に答える前に、アルケンとは何か、そしてこれらの化合物で還元が一般的にどのように機能するかについて簡単に説明しましょう。

少なくとも 1 つの炭素-炭素二重結合を持つ不飽和炭化水素は、アルケンとして知られています。これらの二重結合はアルケンの重要な要素であり、アルケンの反応性において大きな役割を果たします。アルケンの還元について話すとき、通常は炭素-炭素二重結合に水素原子を追加して単結合にすることを意味します。

この反応は水素化と呼ばれ、アルケンをアルカンに変換します。これは有機化学でよく見られる反応で、食品製造や石油精製に利用されています。

ほとんどの場合、パラジウムや白金などの触媒は、水素ガスの存在下でアルケンを水素化するために使用されます。しかし、リチウムアルミニウム水素化物? この減少はいつまで続くのでしょうか?

驚くべき真実は、通常の条件下では、リチウムアルミニウム水素化物はアルケンを還元しないということです。LAH は強力な還元力があるにもかかわらず、アルケンの炭素-炭素二重結合に効果的に水素を付加しません。

LAH は強力な還元剤として知られているため、これは直感に反するように思えるかもしれません。しかし、異なる還元剤は異なる種類の化合物に効果があり、異なるメカニズムで作用することを知っておくことは重要です。

カルボニル化合物のような極性結合を還元する場合、水素化アルミニウムリチウムが最も効果を発揮します。ただし、アルケンの炭素-炭素二重結合は非極性です。主にこの極性の違いにより、アルケンは LAH では効果的に還元できません。

したがって、アルケンをアルカンに減らしたい場合、リチウムアルミニウム水素化物を検討する必要があります。より良い選択肢は、水素ガスとパラジウムやプラチナなどの金属触媒による触媒水素化です。

LAH はアルケンを還元するための主力試薬ではないかもしれませんが、他の多くの還元反応では優れています。

リチウムアルミニウム水素化物が真に優れている分野をいくつか見てみましょう。

これらの反応は、リチウムアルミニウムヒドリドの真の力を示しています。幅広い官能基を還元する能力があるため、リチウムアルミニウムヒドリドは有機化学者のツールキットに欠かせないツールとなっています。

LAH について言えば、その取り扱いと健康上の懸念について言及することが重要です。リチウムアルミニウム水素化物は非常に反応性の高い化合物であり、適切に扱われないと危険な場合があります。

LAH は水と激しく反応し、可燃性の水素ガスを発生します。また、自然発火性があるため、空気中で突然発火することがあります。そのため、通常は乾燥した酸素を含まない溶剤を使用し、窒素またはアルゴン雰囲気下で、アイドル状態で処理する必要があります。

LAH で作業する際は、適切な個人防護具を着用し、換気のよいエリアまたは煙フード内で作業することを忘れないでください。

全体的に、リチウムアルミニウムハイドライドは強力で柔軟性のある還元剤ですが、通常の条件下ではアルケンを還元できません。しかし、この制限にもかかわらず、有機合成におけるその重要性は低下していません。LAH は、他の多くの有用なグループを還元するための重要な試薬であり続けています。

有機化学に携わる人は誰でも、LAH 試薬の能力と限界を認識している必要があります。これにより、化学者は特定の反応に適した器具を選択できるようになり、より生産的で成功する合成が可能になります。

減少反応について学ぶ学生でも、製造されたコースをアップグレードすることを望んでいる慎重に準備された物理学者でも、いつ、どのように使用するかを知ることはリチウムアルミニウム水素化物あなたの仕事に多大な影響を与える可能性があります。

科学の分野では、各試薬には長所と短所があることを覚えておいてください。重要なのは、これらの特性をどのように利用して製造目的を成功裏に安全に達成するかを知ることです。

Smith, MB, & March, J. (2007). March の先進有機化学: 反応、メカニズム、構造。John Wiley & Sons.

Carey, FA, & Sundberg, RJ (2007). 上級有機化学: パート A: 構造とメカニズム. Springer Science & Business Media.

Clayden, J., Greeves, N., Warren, S. (2012). 有機化学. オックスフォード大学出版局.

Kürti, L., Czakó, B. (2005). 有機合成における命名反応の戦略的応用。Elsevier。

Wiberg, KB (1965). 有機化学における酸化. アカデミック プレス.