• Алкены.
  • В более жестких условиях
  • Алкины Мягкое окисление ацетилена
  • Жесткое окисление алкинов
  • Список реакций
  • Кратко

  • Скачать 67.39 Kb.


    Дата18.07.2017
    Размер67.39 Kb.

    Скачать 67.39 Kb.

    Окисление органических веществ



    Окисление органических веществ

    В органической химии реакции окисления и восстановления рассматриваются как реакции, связанные с потерей и приобретением органическим соединением атомов водорода и кислорода. Эти процессы сопровождаются изменением степеней окисления атомов


    Алканы. Частичное окисление алканов при относительно невысокой температуре и с применением катализаторов сопровождается разрывом только части связей С–С и С–Н и используется для получения ценных продуктов: карбоновых кислот, кетонов, альдегидов, спиртов. Например, при неполном окислении бутана (разрыв связи С2–С3) получают уксусную кислоту:

    Высшие алканы (n>25) под действием кислорода воздуха в жидкой фазе в присутствии солей марганца превращаются в смесь карбоновых кислот со средней длиной цепи С12–С18, которые используются для получения моющих средств и поверхностно-активных веществ.

    5000 кат. 5000, кат.

    СН4 + О2 ––> НСНО + Н2О, С2Н6 + О2 ––> СН3 - СНО + Н2О


    Алкены. Продукты, образованные при окислении алкенов, и их строение зависят от строения алкенов и от условий проведения этой реакции.

    1. Окисление при обычной температуре. При действии на этилен водного раствора КМnO4 (при нормальных условиях) происходит образование двухатомного спирта — этиленгликоля:

    3H2C=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O →3HOCH2—CH2OH + 2MnO2 + KOH

    Эта реакция является качественной: фиолетовая окраска раствора перманганата калия изменяется при добавлении к нему непредельного соединения. В более жестких условиях (окисление КМnO4 в присутствии серной кислоты или хромовой смесью) в алкене происходит разрыв двойной связи с образованием кислородсодержащих продуктов. Продукты окисления – кетоны R2C=O, кислоты RCOOH и углекислый газ.


    5RI—CH=CH—RII + 8KMnO4 + 12H2SO4 →5 RI—COOH + 5RII—COOH + 8MnSO4+4K2SO4+12H2O

    8 Mn+7+5e→Mn+2

    5 исходное вещество-8е→продукты

    3RI—CH=CH—RII + 4K2Сr2O7+ 16H2SO4 → 3RI—COOH + 3RII—COOH + 4Сr2(SO4)3+4K2SO4+16H2O

    Рассмотрим возможные схемы окисления:

    1) RCH=CH2 [RCHO + CH2O] RCOOH + CO2;

    2) R2C=CH2 R2C=O + [СH2O] R2CO + CO2;

    3) RCH=CHR [2RCHO] 2RCOOH;

    4) R2C=CHR' R2C=O + [R'CHO] R2CO + R'COOH;

    5) R2C=CR'2 R2C=O + R'2C=O.


    Этилен может быть окислен в этаналь кислородом в присутствии катализатора – Pb2+

    Pb2+

    CH2=CH2+ 0,5 O2 → CH3CHO
    Алкины

    Мягкое окисление ацетилена водным раствором перманганата калия на холоду с образованием щавелевой кислоты (точнее, ее соли):
    3C2H2 + 8KMnO4 →3KOOC-COOK + 8MnO2 + 2KOH + 2H2O

    Жесткое окисление алкинов: действие окислителей (хромовая смесь, KMnO4 )при нагревании приводит к разрыву по тройной связи, образуется смесь кислот, уравнение в общем виде:

    R-C≡C-R1 + H2O + [O] → R-COOH + HOOC-R1

    или в случае терминального алкина R-C≡CН + H2O + [O] → R-COOH + H2O+ CО2

    RI—C≡C—RII + K2Сr2O7+ 4H2SO4 → RI—COOH + RII—COOH + Сr2(SO4)3+K2SO4+3H2O

    5RI—C≡C—RII + 6KMnO4 + 9H2SO4 →5 RI—COOH + 5RII—COOH + 6MnSO4+3K2SO4+4H2O

    6 Mn+7+5e→Mn+2

    5 исходное вещество-6е→продукты
    Арены. Толуол(метилбензол) и его гомологи окисляются в бензойную кислоту:

    6Н5СН3 + 6KMnO4 + 9H2SO4→5 С6Н5CООН+ 6MnSO4+3K2SO4+14H2O

    изопропилбензол (кумол):

    6Н5СН(СН3)2+ 18KMnO4 + 27H2SO4→5 С6Н5CООН+ 18MnSO4+9K2SO4+42H2O


    Спирты. В качестве окислителя обычно применяют хромовую кислоту, образующуюся при взаимодействии двухромовокислого калия или натрия с серной кислотой. Образующийся альдегид легко окисляется дальше в карбоновую кислоту. Чтобы это предотвратить, окислитель приливают постепенно и пропускают углекислого газа, который увлекает за собой образовавшийся альдегид.

    3RCH2OH+K2Сr2O7+ 4H2SO4→3RCHO+Сr2(SO4)3+K2SO4+7H2O



    3 2Cr+6+6e→2Cr+

    1 исх. вещества- 2е→продукты

    5RCH2OH+ 4KMnO4 + 6H2SO4→5RCООН+ 4MnSO4+2K2SO4+11H2O

    При окислении вторичных спиртов образуются кетоны.

    В качестве окислителя первичных спиртов также используют кислород воздуха в присутствии катализатора - металлической меди.

    to Cu, to

    RCH2OH+ CuO→RCHO+ Cu или RCH2OH+ O2 → RCHO + Н2О


    Альдегиды. Легко окисляются в карбоновые кислоты. В качестве окислителя используют аммиачный раствор оксида серебра, свежеприготовленный гидроксид меди (II), кислород воздуха и более сильные окислители (хромовая смесь, перманганат)

    Реакция "серебрянного зеркала" – окисление аммиачным раствором оксида серебра:

    R-CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH → RCOONH4+ 2Ag↓+ 3NH3 + H2O

    R–CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH RCOOH + 2Ag + 4NH3 + H2O



    Окисление гидроксидом меди (II) с образованием красно-кирпичного осадка Cu2O:

    R–CH=O + Cu(OH)2 RCOOH + Cu2O + 2H2O

    R–CH=O + 2[Cu(NH3)4](OH)2 RCOOH + Cu2O + 4NH3 + 2H2O

    Данные реакции являются качественными на альдегидную группу.
    Список реакций

    СН4 + О2 → НСНО + Н2О (t0, кат.), С2Н6 + О2 →СН3 - СНО + Н2О (алкан→альдегид)

    3H2C=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O →3HOCH2—CH2OH + 2MnO2 + KOH (t0=0-200) (алкен→диол)

    5RI—CH=CH—RII + 8KMnO4 + 12H2SO4 →5 RI—COOH + 5RII—COOH + 8MnSO4+4K2SO4+12H2O

    3RI—CH=CH—RII + 4K2Сr2O7+ 16H2SO4 → 3RI—COOH + 3RII—COOH + 4Сr2(SO4)3+4K2SO4+16H2O

    CH2=CH2+ 0,5 O2 → CH3CHO (кат.-Pb2+) (этилен→этаналь)

    3C2H2 + 8KMnO4 →3KOOC-COOK + 8MnO2 + 2KOH + 2H2O (на холоду)

    RI—C≡C—RII + K2Сr2O7+ 4H2SO4 → RI—COOH + RII—COOH + Сr2(SO4)3+K2SO4+3H2O (алкин→кислота)

    5RI—C≡C—RII + 6KMnO4 + 9H2SO4 →5 RI—COOH + 5RII—COOH + 6MnSO4+3K2SO4+4H2O (алкин→кислота)

    6Н5СН3 + 6KMnO4 + 9H2SO4→5 С6Н5CООН+ 6MnSO4+3K2SO4+14H2O (толуол→бензойная кислота)

    6Н5СН(СН3)2+ 18KMnO4 + 27H2SO4→5 С6Н5CООН+ 18MnSO4+9K2SO4+42H2O (кумол→бензойная кислота)

    3RCH2OH+K2Сr2O7+ 4H2SO4→3RCHO+Сr2(SO4)3+K2SO4+7H2O (спирт→альдегид)

    5RCH2OH+ 4KMnO4 + 6H2SO4→5RCООН+ 4MnSO4+2K2SO4+11H2O (t0,спирт→кислота)

    RCH2OH+ CuO→RCHO+ Cu или RCH2OH+ O2 → RCHO + Н2О (t0, спирт→альдегид)

    R-CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH → RCOONH4+ 2Ag↓+ 3NH3 + H2O (t0, серебряное зеркало, альдегид→кислота)

    R–CH=O + Cu(OH)2 RCOOH + Cu2O + 2H2O (t0 ,альдегид→кислота)



    Кратко:

    алканы →альдегиды →карбоновые кислоты (каталитическое окисление)

    алкены→двухатомные спиртыкарбоновые кислоты

    алкины→ карбоновые кислоты

    первичные спирты →альдегиды →карбоновые кислоты

    толуол,изопропилбензол →бензойная кислота



    метаналь → муравьиная кислота →углекислый газ

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Окисление органических веществ

    Скачать 67.39 Kb.