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Organische Elektrochemie Die organische Elektrochemie befasst sich mit der Synthese von organischen Verbindungen über el

Organische Elektrochemie

Die organische Elektrochemie befasst sich mit der Synthese von organischen Verbindungen über elektrochemische Redoxreaktionen. Ihren Ursprung kann man mit der Kolbe-Elektrolyse im Jahr 1849 ansehen. Daneben gehören zum Bereich der organischen Elektrochemie die Methoden der Elektroanalytik, wenn damit organische Verbindungen erfasst werden.

Grundlagen Bearbeiten

Kathodische Reduktionen oder anodische Oxidationen erfolgen am leichtesten an Molekülen mit Pi-Elektronensystemen, wie Alkenen, Aromaten oder an Heteroatom-Doppelbindungen wie C=N, C=O oder C=S. Durch Elektronenaufnahme bzw. -abgabe an den Elektroden entstehen aus neutralen Molekülen als reaktive Zwischenstufen Radikal-Anionen oder Radikal-Kationen bzw. aus Ionen ungeladene Radikale, die entsprechend weiter reagieren können. Wichtig für das Erzielen eines bestimmten Reaktionsprodukts ist eine hohe Selektivität der Folgereaktion. Der bevorzugte Reaktionspfad ist dabei abhängig von der Stromdichte, die durch eine für den Redoxvorgang charakteristische Potentialdifferenz eingestellt wird, der Konzentration der Reaktanten und dem Lösungsmittel. So ist z. B. zu vermeiden, dass die intermediär gebildeten Radikale mit dem Lösungsmittel reagieren, sofern dies nicht gewünscht wird.

Ein Beispiel für eine anodische Umsetzung ist die Dimerisierung von Aromaten:

Ein Beispiel für die kathodische Umsetzung ist die Dimerisierung von Acrylnitril zu Adipodinitril:

Daneben gibt es noch indirekte elektrochemische Umsetzungen, bei der die eingesetzten chemischen Oxidationsmittel bzw. Reduktionsmittel elektrochemisch regeneriert werden. Beispielsweise können bei der Oxidation von Anthracen zu Anthrachinon mit Kaliumdichromat die entstandenen Chrom(III)-Ionen (Cr3+) anodisch wieder zu Dichromat-Ionen (Cr2O72−) oxidiert und so in den Prozess zurückgeführt werden.

Industrielle Anwendungen Bearbeiten

Beispiele sind die Herstellung von

Literatur Bearbeiten

Bücher Bearbeiten

  • Ole Hammerich, Bernd Speiser: Organic Electrochemistry: Revised and Expanded, 5. Auflage, Talor & Francis Inc 2015, ISBN 978-1420084016
  • Toshio Fuchigami, Mahito Atobe, Shinsuke Inagi, Fundamentals and Applications of Organic Electrochemistry: Synthesis, Materials, Devices, Wiley, 2014, ISBN 978-1118653173
  • Hartmut Wendt: Organische Elektrochemie, Chemie in unserer Zeit, 19. Jahrg. 1985, Nr. 5, S. 145–155, ISSN 0009-2851
  • W.D. Luz, E. Zirngiebl: Die Zukunft der Elektrochemie, Chemie in unserer Zeit, 23. Jahrg. 1989, Nr. 5, S. 151–160, ISSN 0009-2851
  • Fritz Beck: Elektroorganische Chemie: Grundlagen u. Anwendungen, Verlag Chemie, Weinheim 1974, ISBN 3-527-25488-9
  • Gunther Wittstock: Lehrbuch der Elektrochemie: Grundlagen, Methoden, Materialien, Anwendungen, Wiley 2023, ISBN 978-3527327843.

Publikationen Bearbeiten

  • Ming Yan, Yu Kawamata, Phil S. Baran: Synthetic Organic Electrochemical Methods Since 2000: On the Verge of a Renaissance, Chem. Rev. 2017, 117, 21, S. 13230–13319, doi:10.1021/acs.chemrev.7b00397
  • A. Wiebe, T. Gieshoff, S. Möhle, E. Rodrigo, M. Zirbes, Siegfried R. Waldvogel: Electrifying Organic Synthesis, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, S. 5594–5619, doi:10.1002/anie.201711060
  • C. Zhu, N. W. J. Ang, T. H. Meyer, Y. Qiu, Lutz Ackermann: Organic Electrochemistry: Molecular Syntheses with Potential, ACS Cent. Sci. 2021, 7, 3, S. 415–431, doi:10.1021/acscentsci.0c01532
  • Kevin D. Moeller: Using Physical Organic Chemistry To Shape the Course of Electrochemical Reactions, Chem. Rev. 2018, 118, 9, S. 4817–4833, doi:10.1021/acs.chemrev.7b00656
  • Jun-ichi Yoshida, Kazuhide Kataoka, Roberto Horcajada, Aiichiro Nagaki: Modern Strategies in Electroorganic Synthesis, Chem. Rev. 2008, 108, 7, S. 2265–2299, doi:10.1021/cr0680843
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Veröffentlichungsdatum:
Die organische Elektrochemie befasst sich mit der Synthese von organischen Verbindungen uber elektrochemische Redoxreaktionen Ihren Ursprung kann man mit der Kolbe Elektrolyse im Jahr 1849 ansehen Daneben gehoren zum Bereich der organischen Elektrochemie die Methoden der Elektroanalytik wenn damit organische Verbindungen erfasst werden Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen 2 Industrielle Anwendungen 3 Literatur 3 1 Bucher 3 2 PublikationenGrundlagen BearbeitenKathodische Reduktionen oder anodische Oxidationen erfolgen am leichtesten an Molekulen mit Pi Elektronensystemen wie Alkenen Aromaten oder an Heteroatom Doppelbindungen wie C N C O oder C S Durch Elektronenaufnahme bzw abgabe an den Elektroden entstehen aus neutralen Molekulen als reaktive Zwischenstufen Radikal Anionen oder Radikal Kationen bzw aus Ionen ungeladene Radikale die entsprechend weiter reagieren konnen Wichtig fur das Erzielen eines bestimmten Reaktionsprodukts ist eine hohe Selektivitat der Folgereaktion Der bevorzugte Reaktionspfad ist dabei abhangig von der Stromdichte die durch eine fur den Redoxvorgang charakteristische Potentialdifferenz eingestellt wird der Konzentration der Reaktanten und dem Losungsmittel So ist z B zu vermeiden dass die intermediar gebildeten Radikale mit dem Losungsmittel reagieren sofern dies nicht gewunscht wird Ein Beispiel fur eine anodische Umsetzung ist die Dimerisierung von Aromaten 2 A r H A r A r 2 H 2 e displaystyle mathrm 2 Ar H longrightarrow Ar Ar 2 H 2 e nbsp Ein Beispiel fur die kathodische Umsetzung ist die Dimerisierung von Acrylnitril zu Adipodinitril 2 C H 2 C H C N 2 e 2 H 2 O N C C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C N 2 O H displaystyle mathrm 2 CH 2 CH CN 2 e 2 H 2 O longrightarrow NC CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CN 2 OH nbsp Daneben gibt es noch indirekte elektrochemische Umsetzungen bei der die eingesetzten chemischen Oxidationsmittel bzw Reduktionsmittel elektrochemisch regeneriert werden Beispielsweise konnen bei der Oxidation von Anthracen zu Anthrachinon mit Kaliumdichromat die entstandenen Chrom III Ionen Cr3 anodisch wieder zu Dichromat Ionen Cr2O72 oxidiert und so in den Prozess zuruckgefuhrt werden Industrielle Anwendungen BearbeitenBeispiele sind die Herstellung von Adipodinitril als Acrylnitril Sebacinsaure bzw deren Ester uber die Kolbe Elektrolyse aus Bernsteinsaure bzw aus deren Ester Hydrochinon aus Benzol uber 1 4 Benzochinon Benzaldehyd aus Toluol 4 Aminophenol aus Nitrobenzol Piperidin aus Pyridin 2 5 Dimethoxydihydrofuran aus Furan Glyoxylsaure aus Oxalsaure organischen Fluorverbindungen uber Elektrofluorierung Literatur BearbeitenBucher Bearbeiten Ole Hammerich Bernd Speiser Organic Electrochemistry Revised and Expanded 5 Auflage Talor amp Francis Inc 2015 ISBN 978 1420084016 Toshio Fuchigami Mahito Atobe Shinsuke Inagi Fundamentals and Applications of Organic Electrochemistry Synthesis Materials Devices Wiley 2014 ISBN 978 1118653173 Hartmut Wendt Organische Elektrochemie Chemie in unserer Zeit 19 Jahrg 1985 Nr 5 S 145 155 ISSN 0009 2851 W D Luz E Zirngiebl Die Zukunft der Elektrochemie Chemie in unserer Zeit 23 Jahrg 1989 Nr 5 S 151 160 ISSN 0009 2851 Fritz Beck Elektroorganische Chemie Grundlagen u Anwendungen Verlag Chemie Weinheim 1974 ISBN 3 527 25488 9 Gunther Wittstock Lehrbuch der Elektrochemie Grundlagen Methoden Materialien Anwendungen Wiley 2023 ISBN 978 3527327843 Publikationen Bearbeiten Ming Yan Yu Kawamata Phil S Baran Synthetic Organic Electrochemical Methods Since 2000 On the Verge of a Renaissance Chem Rev 2017 117 21 S 13230 13319 doi 10 1021 acs chemrev 7b00397 A Wiebe T Gieshoff S Mohle E Rodrigo M Zirbes Siegfried R Waldvogel Electrifying Organic Synthesis Angew Chem Int Ed 2018 57 S 5594 5619 doi 10 1002 anie 201711060 C Zhu N W J Ang T H Meyer Y Qiu Lutz Ackermann Organic Electrochemistry Molecular Syntheses with Potential ACS Cent Sci 2021 7 3 S 415 431 doi 10 1021 acscentsci 0c01532 Kevin D Moeller Using Physical Organic Chemistry To Shape the Course of Electrochemical Reactions Chem Rev 2018 118 9 S 4817 4833 doi 10 1021 acs chemrev 7b00656 Jun ichi Yoshida Kazuhide Kataoka Roberto Horcajada Aiichiro Nagaki Modern Strategies in Electroorganic Synthesis Chem Rev 2008 108 7 S 2265 2299 doi 10 1021 cr0680843Normdaten Sachbegriff GND 4151767 2 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Organische Elektrochemie amp oldid 236596293