Reacción de Cannizzaro: Mecanismo y ejemplos

Antecedentes de la reacción de Cannizzaro

Su ropa hecha de poliéster y una bomba de nitroglicerina sorprendentemente tienen algo en común. Ambos confían en la reacción de Cannizzaro que se hará. La reacción de Cannizzaro es cuando un aldehído no enolizable reacciona consigo mismo en una base fuerte, como el hidróxido de sodio (NaOH), para formar un ácido carboxílico y un alcohol. Un aldehído no enolizable es uno que no tiene hidrógenos alfa disponibles para que el aldehído forme un enol. Recuerde que un enol es cuando el carbono próximo al aldehído, el carbono alfa, tiene una carga negativa.

Muchos aldehídos tienen un carbono junto a ellos que tiene un hidrógeno unido. Este es el hidrógeno alfa . Este hidrógeno se puede eliminar con bastante facilidad, debido a la estabilización por resonancia , que es cuando la carga se puede compartir entre los átomos, formando un enol. Sin embargo, si no hay alfa hidrógenos unidos, el enol no se puede formar y la reacción ocurre de manera diferente. Este es el caso de la reacción de Cannizzaro.

¿Qué aldehídos no tienen hidrógenos alfa? Dos de los aldehídos no enolizables más comunes son el formaldehído y el benzaldehído. El formaldehído es el aldehído más simple y no tiene otros átomos de carbono para convertirse en enol. El benzaldehído tiene demasiados sustituyentes , moléculas sin enlaces de hidrógeno, en el carbono alfa, por lo que no hay hidrógenos alfa.

Mecanismo de reacción de Cannizzaro

En una reacción de Cannizzaro, hay dos pasos distintos. En el primer paso, el grupo OH se agrega al carbonilo. Dado que no hay hidrógenos alfa para eliminar en un entorno muy básico, el grupo OH se puede añadir al carbonilo. El OH es muy rico en electrones, por lo que puede actuar como un nucleófilo, es decir, rico en electrones, para ser añadido al carbono electrófilo, deficiente en electrones.

El carbono ahora tendría electrones adicionales, por lo que los electrones del doble enlace chocan con el oxígeno, dando al oxígeno una carga negativa.

El segundo paso puede parecer un poco confuso porque suceden tres cosas a la vez. Sin embargo, lo que realmente está sucediendo es solo una transferencia de hidruro . Esto ocurre cuando el hidrógeno del aldehído con un nuevo grupo OH se transfiere a otro aldehído. Entonces, las tres cosas que ocurren todas a la vez son:

1. Los electrones del doble enlace carbono-oxígeno eliminan el hidrógeno del oxígeno
2. Los electrones de ese enlace oxígeno-hidrógeno forman un doble enlace entre el carbono y el oxígeno.
3. Dado que ahora hay electrones adicionales en el carbono, los electrones del enlace carbono-hidrógeno se transfieren al otro carbono, que ahora es deficiente en electrones, formando un nuevo enlace carbono-hidrógeno.

Una reacción de Cannizzaro no ocurre necesariamente en este orden. De hecho, no existe un «orden» real en el que esto ocurra porque sucede todo al mismo tiempo. En cambio, puede ser útil pensar en que los electrones se compartan momentáneamente entre todos los átomos.

Ejemplos de reacciones de Cannizzaro

Veamos primero el aldehído no enolizable simple, formaldehído:

Los científicos han marcado uno de los hidrógenos en el formaldehído para descubrir cómo ocurre esta reacción. Al seguir uno de los hidrógenos en el primer formaldehído (que está en rojo), podemos ver que el hidrógeno se transfiere de un formaldehído a otro. Esto nos ha permitido determinar el mecanismo de la reacción de Cannizzaro. Ahora sabemos que se produce una transferencia de hidrógeno entre los formaldehídos en lugar de tomar un hidrógeno del grupo OH.

Ahora veamos el benzaldehído:

Al agregar un grupo ‘R’ real , que es un grupo definido de moléculas con atributos específicos como una cadena de carbono, al aldehído, podemos ver que ambos productos tienen el grupo ‘R’ original (en este caso benceno). Entonces, terminamos con un ácido benzoico y alcohol bencílico.

Resumen de la lección

La reacción de Cannizzaro es una reacción importante para producir alcoholes y ácidos carboxílicos a partir de una sola reacción. Para que ocurra, necesitamos un aldehído no enolizable , que es un aldehído que no tiene átomos de hidrógeno alfa, y un entorno básico.

En la reacción de Cannizzaro, hay dos pasos. Primero, la base (grupo OH) se agrega al carbonilo, poniendo una carga negativa en el oxígeno. En segundo lugar, hay tres movimientos de electrones que ocurren simultáneamente durante una transferencia de hidruro cuando el hidrógeno del primer aldehído con un nuevo grupo OH se transfiere a otro aldehído. Esto luego forma un alcohol y un ácido carboxílico.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador