導入
酸化還元反応は有機化学において非常に重要です。それにもかかわらず、化合物の構造により、このアプローチは、無機化学や電気化学で観察されるものとはかなり異なります。特に、後者の 2 つの場合、酸化還元の原理がむしろイオン化合物を扱うためです。有機構造内の化学結合は本質的に共有結合であるため、有機酸化還元反応は用語の電気化学的な意味での電子移動を示しません。
酸化数の測定
原子の酸化数を計算することで、原子の酸化状態を決定できます。この値が高いほど、原子はより酸化されます。
分子のすべての酸化数の合計は、分子の総電荷に等しくなります。つまり、有機化学(中性分子) では、ほとんどの場合ゼロです。炭素の酸化数は決定する必要があるため、炭素は「基準」として扱われます。原子の電気陰性が炭素より低い場合、他の原子の酸化数は正となり、その逆も同様です。したがって、特殊な場合を除いて、水素の酸化数は +1、酸素-2、窒素-3、ハロゲン -1 となります。
以下の例では、計算に使用された酸化数は赤色で示され、結果は緑色で示されています。エタンの場合、6 つの水素原子の合計は+6 となり、6×(+1) + 2×(-3) = 0 となるため、各炭素の酸化数は -3 と計算されます。エチレンの場合、2 つの炭素の酸化数は –2、アセチレンの酸化数は –1 になります。これらの計算によれば、アルケンはアルカンの酸化型であり、アルキンはアルケンの酸化型であることになります。同様に、酸化アルコール（以下メタノール）、アルデヒド（ホルムアルデヒド）、カルボン酸（ギ酸）の順に分類できます。
エポキシはアルケンの酸化体ですか?エチレンとエチレンオキシド(下図) を比較すると、答えは「はい」です。対照的に、ギ酸と塩化ホルミルの酸化度は同じです。
制限事項:この方法は、分子がいくつかの独立したフラグメントの集合体であると考えられない限り、炭素原子の性質が大きく異なる場合には適用できません。
この方法に基づいて、次のようになります。
- 酸化数 – アルカンの場合は 4
- 酸化数 – アルケン、アルコール、ハロゲン化アルキル、アミンの場合は 2
- アルキン、ケトン、アルデヒド、共役ジオールの酸化数は 0
- カルボン酸、アミド、クロロホルムの酸化数 + 2
- 二酸化炭素とテトラクロロメタンの酸化数 + 4
有機化学における酸化還元機構
オーガニック割引
有機的還元にはさまざまなメカニズムが存在します。
Wolff-Kishner 反応など、酸化状態の変化のみが観察される一部の還元は、いかなる還元反応機構にも入りません。
有機酸化
有機酸化にはさまざまなメカニズムが存在します。
- 単純な電子移動
- クロム酸または二酸化マンガンによるエステル中間体への酸化。
- ラジカルハロゲン化における水素原子の移動。
- 酸素による酸化（燃焼）
- オゾン化および過酸化におけるオゾンによる酸化。
- Swern、Kornblum のような脱離機構と、 Dess-MartinのIBX 酸やペルヨージナンなどの試薬による酸化。
- 変性フレミー塩またはTEMPOによる酸化
