Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Введение атома кислорода в молекулу органического соединения или изъятие атома водорода при его замещении на кислород называется реакцией окисления. 

 

В более общем виде реакцию окисления можно рассматривать как процесс изменения степени окисления атома углерода в органической молекуле с учетом электроотрицательности химических элементов, входящих в ее состав. Наличие в органических молекулах ковалентной связи вызывает необходимость введения термина "условного степени окисления" химических элементов, входящих в их состав. 

При этом степень окисления наиболее распространенных элементов может изменяться в пределах: 

 

Но окислительно-восстановительные реакции органических соединений могут быть связаны не только с изменением числа атомов кислорода в их составе. Поэтому процесс окисления органических соединений можно рассматривать более широко в реакциях замещения, присоединения и элиминирования [62 - 64]. 

Замещение водорода или других атомов на кислород может проходить по следующим схемам: 

 

Присоединение к двойному Карбон-карбоновой связи и присоединения атома кислорода к атомам углерода переменной валентности: 

 

Элиминирование (отщепление) водорода с образованием кратных связей между атомами: 

 

Наиболее распространенными окислителями являются: 

- Кислород воздуха (О2 Kat; Kat: Al2O3, Cr2O3, MnO2, соли меди, свинца, марганца и др..) 

- Калий перманганат (KMnO4 в разных средах); 

- Натрий и калий дихромат (Na2Cr2O7, K2Cr2O7 широко используют для окисления первичных и вторичных спиртов до альдегидов и кетонов, соответственно); 

- Хромовый ангидрид (CrO3 в растворе уксусной кислоты); 

- Азотная кислота (HNO3 (10 - 25 мас%) или HNO3 (65 - 95 мас%) на холоде или при нагревании); 

- Водород пероксид (H2O2 в различных средах). 

Рассмотрим некоторые конкретные примеры реакции окисления органических соединений. 

Окисление алканов может быть полным (горения) и неполным (об-ние спиртов, альдегидов, кетонов и карбоновых кислот). 

Алканы, как топливо, горят с выделением большого количества тепловой энергии (полное окисление): 

 

В случае неполного окисления (окислители: О2 воздуха, KMnO4, K2Cr2O7, температура: ≈ 150 - 200 ° С; катализатор: MnO2, Mn (СН3СОО) 2) образуется смесь оксигеновмисних углеводородов: спиртов, альдегидов, кетонов и карбоновых кислот. Механизм реакции радикально-цепной (SR): 

 

Вторичные гидропероксиды алканов образуют при окислении несколько другие продукты реакции: 

 

В случае третичных гидропероксидов алканов реакция окисления проходит по следующей схеме: 

 

Особенности процесса окисления: 

 

- Гомолитичний разрыв связи С-С всегда проходит в -положении относительно атома кислорода алкокси-радикала (на схемах обозначения I, II, III); 

- Спирты и альдегиды окисляются далее до карбоновых кислот или кетонов; 

- Окисление циклоалканов, как и в случае парафинов, проходит в "жестких" условиях с образованием циклических кетонов, спиртов, а также ди-карбоновых кислот при разрыве цикла и сохранении общего количества атомов углерода в углеводородном цепи: 

 

Промышленное значение имеет добыча адипиновой кислоты окислением циклогексана в присутствии катализатора (нафтенат кобальта или марганца): 

 

Окисление алкенов с разрывом двойной связи. Реакция происходит-ется в жестких условиях с использованием сильных неорганических окислителей (калий перманганата или дихромата в среде концентрированной серной кислоты при нагревании): 

 

Электронный баланс реакции: 

 

Дизамещенные производные алкинов тоже окисляются с разрывом тройной связи: 

 

Эту реакцию алкинов можно использовать для определения строения Алки-нов, анализируя карбоновые кислоты, которые при этом образуются. 

Окисление ароматических соединений. Арены в обычных условиях устойчивы к действию сильных окислителей (KMnO4, K2Cr2O7, CrO3). Реакция происходит в "жестких" условиях с использованием V2O5 как катализатора: 

 

Гомологи бензола, имеют боковые углеводородные цепи, окисляются значительно легче: 

 

Особенности окисления гомологов бензола: 

 

- Независимо от длины боковой цепи он окисляется до кон-концевой карбоксильной группы; 

- При наличии нескольких боковых цепей, каждый следующий окисляется в более "жестких" условиях, чем предыдущий. 

Арены взаимодействуют с озоном по схеме: 

 

Окисление спиртов проводят, как правило, сильными окислителями: (K2Cr2O7 + H2SO4), CrO3, (KMnO4 + H2SO4), кислородом воздуха (в промышленности). При этом окисляется атом углерода, непосредственно связан с гидроксильной группой, поэтому в зависимости от строения спирта (первичный, вторичный или третичный), образуются различные продукты реакции. 

Первичные спирты окисляются в зависимости от условий реакции по схеме: 

 

Третичные спирты окисляются в жестких условиях сначала с образованием алкенов, а затем, с разрывом двойной связи, в кетонов и карбоновых кислот с меньшим, чем в молекуле исходного спирта, числом атомов углерода: 

 

Тиоспирты (меркаптаны и тиоетеры (сульфиды)) окисляются довольно легко с атомом серы и, в зависимости от условий проведения реакции, образуют различные соединения: 

 

Амины окисляются различными окислителями. Продукты реакций окисления ния зависят как от строения амина, так и от природы окислителя: 

 

Первичные ароматические амины окисляются кислотой Каро - H2SO5 в нитрозосоединения, а трифторнадоцтовою кислотой - в нитропроизводных аренов.



Загрузка...
Загрузка...
Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии