Addycja oksydatywna

Addycja oksydatywna (zwana też utleniającą) oraz reduktywna eliminacja – dwie klasy chemicznych reakcji elementarnych odgrywających duże znaczenie w opisie przebiegów procesów metaloorganicznych^[1].

Relacje pomiędzy tymi dwoma reakcjami zostały zobrazowane na poniższym rysunku:

Utlenianie i redukcja związku kompleksowego

Mechanizm procesu

W procesie addycji oksydatywnej kompleks metalu, na relatywnie niskim stopniu utlenienia, posiadający wolne miejsca wiązania ligandów, jest utleniany poprzez insercję wiązania kowalencyjnego. W wyniku reakcji dochodzi do wzrostu o dwa stopnia utlenienia metalu oraz liczby elektronów tworzących wiązania metal-ligandy w kompleksie^[2]. Pomimo że w procesie możliwa jest insercja bardzo wielu pierwiastków, to najczęściej obserwowana jest ona w przypadku wiązań H-H i wiązań pomiędzy węglem(sp³) i fluorowcem. Atomy węgla o hybrydyzacji sp² także mogą ulegać addycji oksydatywnej, w wyniku której zachodzi izomeryzacja wiązania podwójnego.

Reduktywna eliminacja stanowi odwrócenie procesu addycji oksydatywnej^[3]. Reakcja ta jest uprzywilejowana, gdy nowo uformowane wiązanie X-Y jest mocne. Do zajścia procesu wymagane jest, aby dwie reagujące grupy były położone blisko siebie w sferze koordynacyjnej metalu.

Przykładem addycji oksydatywnej jest reakcja trans kompleksu Vaski IrCl(CO)[P(C₆H₅)₃]₂ (rysunek na górze) z cząsteczką wodoru. W wyniku reakcji zachodzi zmiana stopnia utlenienia irydu z (I) na (III).Początkowo kompleks posiada 16 elektronów w wiązaniach metal-ligandy i liczbę koordynacyjną wynoszącą 4. Po addycji cząsteczki wodoru posiada on 18 elektronów, a liczba koordynacyjna wzrasta do 6. Opisywana reakcja jest odwracalna, w przypadku odwrotnego procesu stosuje się termin reduktywna eliminacja.

Addycja oksydatywna pojawia się w mechanizmach bardzo wielu reakcji, w których uczestniczą związki metaloorganiczne. Przykładami mogą być reakcja Hecka oraz reakcja Suzuki.