Мягкое окисление алкенов перманганатом калия


Мягкое окисление алкенов. Пошаговый алгоритм записи уравнений.

Под мягким окислением алкенов подразумевают действие на них нейтрального холодного водного раствора перманганата калия. В результате такого окисления образуются, так называемые вицинальные диолы – двухатомные спирты с двумя ОН-группами при соседних атомах углерода в молекуле.

Поскольку среда нейтральная, в качестве продуктов восстановления перманганата калия образуются диоксид марганца — MnO2 и щелочь.

Вывод о том, что вода также является реагентом (будет входить в левую часть уравнения реакции), можно легко сделать хотя бы по тому, что в молекуле органического вещества появляются дополнительные атомы водорода, которых в перманганате нет.

Таким образом, схема реакции будет выглядеть так:

Расставим коэффициенты в этой схеме методом электронного баланса. Для этого сначала нужно определить степени окисления у тех атомов углерода, при которых изменилось окружение (в нашем случае у тех атомов углерода, к которым прикрепятся ОН группы). Отметим, что при окислении органических веществ степень окисления водорода не меняется и равна +1.

Для расстановки степеней окисления атомов углерода в органических веществах можно использовать так называемый метод блоков. В данном методе мы должны мысленно «изолировать» друг от друга фрагменты молекулы органического вещества по углерод-углеродным связям и рассматривать такие фрагменты условно как нейтральные молекулы. В частности, формулу пропена можно разбить на условно нейтральные блоки таким образом:

Далее, приняв заряд каждого блока за 0 и помня, что водород в органических веществах всегда имеет степень окисления, равную +1, несложно посчитать степени окисления всех атомов углерода.
Обозначим степени окисления первого, второго и третьего атомов С как х, у, и z соответственно. Тогда, подписав степени окисления для каждого элемента в формуле, мы получим:

Таким образом, составив уравнения и решив их, получаем:

x+3·1 = 0, x = -3,

y + 1 = 0, y = -1,

z+2·1=0, z = -2.

Проведем аналогичную манипуляцию с формулой органического продукта окисления. Разбиваем мысленно его молекулу на нейтральные блоки по углерод-углеродным связям. Пусть степени окисления первого, второго и третьего атома С также будут равны x, y и z соответственно. Атомы водорода в органике всегда имеют степень окисления +1, а кислорода практически всегда -2 (за исключением редких случаев — органических пероксидов, которые в ЕГЭ не рассматриваются). Поэтому, подписав степени окисления для каждого элемента, получим:


Далее, составим уравнения, помня, что условно заряд каждого блока равен нулю, и решим их:

x + 3·1 = 0 => x = -3

y + 1 −2 +1 = 0 => y = 0

z + 2·1 − 2 +1 = 0 => z = −1

Таким образом, мы видим, что степень окисления первого атома углерода не изменилась, что и логично, ведь не изменилось его окружение.

Степень окисления второго атома С была равна -1, стала равна 0.

Степень окисления третьего атома С была равна -2, стала равна -1.

Также в этой окислительно-восстановительной реакции изменяется степень окисления марганца. Изначально она была равна +7 (в перманганате калия), после реакции стала равна +4 (в диоксиде марганца).

Запишем еще раз схему реакции и составим для нее электронный баланс, используя в балансе только те атомы С, степень окисления которых изменилась:

3·| С−1С−2 − 2е → С0С−1

2·| Mn+7 + 3e → Mn+4

(вывод о том, что от двух атомов С слева нужно отнять 2 электрона делаем на основании того, что суммарный заряд двух «атомов» С слева равен -3, а справа -1)

Перенесем коэффициенты из электронного баланса в схему:

Далее, мы видим, что в левой части схемы уже точно известно количество атомов калия, поскольку перед единственным калийсодержащим веществом левой части известен коэффициент. Таким образом, очевидно, что перед KOH в правой части схемы нужно поставить коэффициент 2. Получаем:

Далее, мы видим, что в левой части уравнения уже известно точное количество атомов кислорода, поскольку перед всеми кислородсодержащими веществами правой части коэффициенты известны. Всего в правой части уравнения 12 атомов кислорода. В левой части (не считая воды) – 8 атомов кислорода. Таким образом, чтобы в левой части тоже было 12 атомов кислорода, перед водой нужно поставить коэффициент 4. Таким образом, конечное уравнение окисления пропилена нейтральным холодным раствором перманганата будет иметь вид:

Следует отметить, что абсолютно такие же коэффициенты в уравнении реакции будут при мягком окислении любого другого органического вещества с одной двойной связью (при условии, что в молекуле будут отсутствовать другие фрагменты, способные к окислению).

Для демонстрации того, что коэффициенты будут идентичными, давайте рассмотрим мягкое окисление 2-фенилпропена

Схема окисления 2-фенилпропена будет выглядеть следующим образом:

Учитывая опыт примера с мягким окислением пропена, мы будем определять степени окисления не всех атомов углерода, а только тех, у которых изменилось окружение. Поэтому в молекуле 2-фенилпропена мы выделим только два условно нейтральных блока. Обозначив степени окисления атомов углерода как x и y,  а также не забывая, что степень окисления водорода в органических веществах равна +1, подпишем степени окисления для каждого элемента в выделенных блоках:

Таким образом, составив и решив уравнения получаем:
x = 0

y + 2·1 = 0 => y = -2

Аналогично поступим с продуктом окисления:

 Таким образом:

x −2 + 1 = 0 => x = 1

y +2·1 −2 + 1 = 0 => y = −1

Запишем повторно схему окисления 2-фенилпропена нейтральным раствором перманганата и составим электронный баланс:

 

3|С0С−2 − 2е → С+1С−1

2|Mn+7 + 3e → Mn+4

Перенесем коэффициенты из электронного баланса в схему реакции:

Далее мы видим, что калия в левой части схемы 2, значит коэффициент 2 нужно поставить перед KOH. Получаем:

В правой части мы видим 12 атомов кислорода, в связи с чем для получения такого же количества атомов кислорода в левой части перед водой необходимо поставить коэффициент 4. Таким образом, конечное уравнение мягкого окисления 2-фенилпропена холодным нейтральным раствором перманганата калия будет иметь вид:

 

Как можно видеть, коэффициенты в этом уравнении полностью совпали с коэффициентами уравнения реакции мягкого окисления пропилена.

Окисление алкенов манганатом калия

Двойные связи углерод-углерод в алкенах, таких как этен, реагируют с раствором манганата калия (VII) (раствор перманганата калия).

Окисление алкенов холодным разбавленным раствором манганата (VII) калия

Алкены реагируют с раствором манганата (VII) калия на холоде. Изменение цвета зависит от того, используется ли манганат калия (VII) в кислых или щелочных условиях.

  • Если раствор манганата (VII) калия подкисить разбавленной серной кислотой, фиолетовый раствор станет бесцветным.
  • Если раствор манганата калия (VII) сделать слабощелочным (часто путем добавления раствора карбоната натрия), пурпурный раствор сначала становится темно-зеленым, а затем образует темно-коричневый осадок.

Химия реакции

Посмотрим на реакцию с этеном. Точно так же реагируют и другие алкены. Ионы манганата (VII) являются сильным окислителем и в первую очередь окисляют этен до этан-1,2-диола (старое название: этиленгликоль). Рассматривая уравнение исключительно с точки зрения органической реакции:

Уравнения этого типа довольно часто используются в органической химии.Кислород, написанный в квадратных скобках, означает «кислород окислителя». Причина этого в том, что более нормальное уравнение имеет тенденцию скрывать органические изменения массой других деталей - как вы увидите ниже!

Полное уравнение зависит от условий.

  • В кислых условиях ионы манганата (VII) восстанавливаются до ионов марганца (II).

  • В щелочных условиях ионы манганата (VII) сначала восстанавливаются до ионов зеленого манганата (VI)., ,

. , , а затем к темно-коричневому твердому оксиду марганца (IV) (диоксид марганца).

Эту последнюю реакцию вы также получили бы, если бы реакцию проводили в нейтральных условиях. Вы заметите, что в левой части уравнения нет ни ионов водорода, ни ионов гидроксида.

Возможно, вы помните, что дальше на странице говорится, что манганат калия (VII) часто слегка подщелачивают, добавляя раствор карбоната натрия.- \]

Именно присутствие этих гидроксид-ионов придает раствору карбоната натрия pH в диапазоне 10-11.

Использование реакции для проверки двойных связей углерод-углерод

Если органическое соединение реагирует с разбавленным щелочным раствором манганата калия (VII) на холоде с образованием зеленого раствора с последующим темно-коричневым осадком, то оно может содержать двойную связь углерод-углерод. Но в равной степени это может быть любое из большого числа других соединений, все из которых могут окисляться ионами манганата (VII) в щелочных условиях.

Ситуация с подкисленным раствором манганата (VII) калия еще хуже, поскольку он имеет тенденцию к разрыву углерод-углеродных связей. Он разрушительно реагирует с большим количеством органических соединений и редко используется в органической химии.

Вы могли бы использовать щелочной раствор манганата калия (VII), если, например, все, что вам нужно было сделать, это выяснить, является ли углеводород алканом или алкеном - другими словами, если нет ничего другого, что можно было бы окислить.Это бесполезный тест. Бромная вода гораздо более понятна.

Окисление алкенов горячим концентрированным подкисленным раствором манганата (VII) калия

Диолы, такие как этан-1,2-диол, которые являются продуктами реакции с холодным разбавленным манганатом калия (VII), сами по себе довольно легко окисляются ионами манганата (VII). Это означает, что в этой точке реакция не остановится на p, если раствор манганата (VII) калия не будет очень разбавленным, очень холодным и предпочтительно не в кислых условиях.Если вы используете горячий концентрированный раствор подкисленного манганата калия (VII), то, что вы в конечном итоге получите, зависит от расположения групп вокруг двойной связи углерод-углерод.

Приведенная ниже формула представляет собой общий алкен. В органической химии символ R используется для обозначения углеводородных групп или водорода в формуле, когда вы не хотите говорить о конкретных соединениях. Если вы используете символ более одного раза в формуле (как здесь), различные группы записываются как R 1 , R 2 и т. Д.

В этом конкретном случае двойная связь окружена четырьмя такими группами, и они могут быть любой комбинацией одинаковых или разных - так что они могут быть 2 атомами водорода, метилом и этилом, или 1 атомом водорода и 3 метилами, или 1 атомом водорода. и 1 метил, 1 этил и 1 пропил, или любую другую комбинацию, о которой вы можете подумать. Другими словами, эта формула представляет все возможные простые алкены:

Первая ступень расширенного окисления

Подкисленный раствор манганата калия (VII) окисляет алкен, разрывая двойную связь углерод-углерод и заменяя ее двумя двойными связями углерод-кислород.

Эти продукты известны как карбонильные соединения , потому что они содержат карбонильную группу C = O. Карбонильные соединения также могут реагировать с манганатом калия (VII), но то, как они реагируют, зависит от того, что присоединено к двойной связи углерод-кислород. Поэтому нам нужно проработать все возможные комбинации.

Если обе присоединенные группы R в продуктах являются алкильными группами

Карбонильные соединения, которые имеют две углеводородные группы, присоединенные к карбонильной группе, называются кетонами.Кетоны не так просто окислить, поэтому дальнейших действий нет. (Но см. Примечание, выделенное красным ниже.) Если бы группы, присоединенные по обе стороны от исходной двойной углерод-углеродной связи, были одинаковыми, то в итоге вы получили бы единственный кетон. Если бы они были разными, вы бы получили смесь двух. Например:

В этом случае вы получите две идентичные молекулы, называемые пропаноном. С другой стороны, если одну из метильных групп в исходной молекуле заменить на этильную группу, вы получите смесь двух разных кетонов - пропанона и бутанона.

Что бы вы получили, если бы по обе стороны от исходной двойной связи углерод-углерод были метильная и этильная группы? Опять же, вы получите единственный кетон - в данном случае бутанон. Если вы не уверены в этом, нарисуйте конструкции и посмотрите.

Этот последний раздел является чрезмерным упрощением. На практике в этих условиях кетоны окисляются раствором манганата калия (VII). Реакция протекает неаккуратно и приводит к разрыву углерод-углеродных связей по обе стороны от карбонильной группы.Манганат калия (VII) - настолько разрушительный окислитель, что его редко используют в органической химии.

Если продукт содержит одну углеводородную группу и один водород

Например, предположим, что первая стадия реакции была:

В этом случае первая молекула продукта имеет метильную группу и водород, присоединенный к карбонильной группе. Это другой вид соединения, известный как альдегид. Альдегиды легко окисляются с образованием карбоновых кислот, содержащих группу -COOH.Итак, на этот раз реакция пойдет на следующую стадию, чтобы получить этановую кислоту, CH 3 COOH.

Структура кислоты была немного изменена, чтобы она больше походила на то, как мы обычно извлекаем кислоты, но в итоге кислород оказался между углеродом и водородом. Таким образом, общий эффект манганата калия (VII) на этот вид алкена составляет:

Очевидно, если бы к обоим атомам углерода на концах двойной углерод-углеродной связи был присоединен атом водорода, вы бы получили две молекулы карбоновой кислоты, которые могли бы быть одинаковыми или разными, в зависимости от того, были ли одинаковые алкильные группы. или другое.

Поиграйте с этим, пока не будете довольны. Нарисуйте несколько алкенов, каждый из которых имеет водород, присоединенный к обоим концам двойной углерод-углеродной связи. Меняйте алкильные группы - иногда одинаковые на каждом конце двойной связи, иногда разные. окислите их, чтобы образовались кислоты, и посмотрите, что у вас получится.

Если продукт содержит два атома водорода, но не содержит углеводородной группы

Вы, возможно, ожидали, что это приведет к образованию метановой кислоты, как в уравнении:

Но это не так! Это потому, что метановая кислота также легко окисляется раствором манганата калия (VII).Фактически, он полностью окисляет его до двуокиси углерода и воды. Таким образом, уравнение в таком случае может быть, например:

Точная природа другого продукта (в данном примере пропанона) будет варьироваться в зависимости от того, что было присоединено к правому атому углерода в двойной связи углерод-углерод. Если бы на обоих концах двойной связи было два атома водорода (другими словами, если бы у вас был этен), то все, что вы получили бы, - это углекислый газ и вода.

Пример

Работа с результатами поможет вам определить структуру алкена.Например, алкен C 4 H 8 имеет три структурных изомера:

Определите, какие из них дали бы каждый из следующих результатов, если бы их обрабатывали горячим концентрированным раствором манганата (VII) калия.

  • Изомер А дает кетон (пропанон) и диоксид углерода.
  • Изомер B дает карбоновую кислоту (пропановую кислоту) и диоксид углерода.
  • Изомер C дает карбоновую кислоту (этановую кислоту).

РЕШЕНИЕ

Кислоты образуются, когда атом водорода присоединен хотя бы к одному из атомов углерода в двойной связи углерод-углерод.Поскольку в C имеется только один продукт, алкен должен быть симметричным относительно двойной связи. Это бут-2-ен. Если у вас есть два атома водорода на одном конце связи, это приведет к образованию двуокиси углерода. A - это 2-метилпропен, потому что другая молекула - кетон. B должен быть бут-1-еном, потому что он производит диоксид углерода и кислоту.

,

алкенов и манганат калия (VII) (перманганат)

Если продукт имеет одну углеводородную группу и один водород

Например, предположим, что первая стадия реакции была:

В этом случае первая молекула продукта имеет метильную группу и водород, присоединенный к карбонильная группа. Это другой вид соединения, известный как альдегид.

Альдегиды легко окисляются с образованием карбоновых кислот, содержащих группу -COOH.Таким образом, на этот раз реакция пойдет на следующую стадию с получением этановой кислоты, CH 3 COOH.

Структура кислоты была немного изменена, чтобы она больше походила на то, как мы обычно извлекаем кислоты, но в итоге кислород оказался между углеродом и водородом.

Таким образом, общий эффект манганата калия (VII) на этот вид алкена составляет:

Очевидно, если бы к обоим атомам углерода на концах двойной углерод-углеродной связи был присоединен атом водорода, вы бы получили две молекулы карбоновой кислоты, которые могли бы быть одинаковыми или разными, в зависимости от того, были ли одинаковые алкильные группы. или другое.

Поиграйте с этим, пока не будете довольны. Нарисуйте несколько алкенов, каждый из которых имеет водород, присоединенный к обоим концам двойной углерод-углеродной связи. Меняйте алкильные группы - иногда одинаковые на каждом конце двойной связи, иногда разные. Окислите их, чтобы образовались кислоты, и посмотрите, что у вас получится.

Если продукт содержит два атома водорода, но не содержит углеводородной группы

Можно было ожидать, что при этом будет образована метановая кислота, как в уравнении:

Но это не так! Это потому, что метановая кислота также легко окисляется раствором манганата калия (VII).Фактически, он полностью окисляет его до двуокиси углерода и воды.

Таким образом, уравнение в таком случае могло бы быть, например:

Точная природа другого продукта (в данном примере пропанона) будет варьироваться в зависимости от того, что было присоединено к правому атому углерода в двойной связи углерод-углерод.

Если бы на обоих концах двойной связи было по два атома водорода (другими словами, если бы у вас был этен), то все, что вы получили бы, - это диоксид углерода и вода.

 

Сводка

Подумайте о обоих концах двойной связи углерод-углерод по отдельности, а затем объедините результаты.

  • Если на одном конце связи есть две алкильные группы, эта часть молекулы даст кетон.

  • Если есть одна алкильная группа и один водород на одном конце связи, эта часть молекулы даст карбоновую кислоту.

  • Если на одном конце связи есть два атома водорода, эта часть молекулы даст диоксид углерода и воду.

 

В чем смысл всего этого?

Работа с результатами поможет вам определить структуру алкена. Например, алкен C 4 H 8 имеет три структурных изомера:

Определите, какие из них дали бы каждый из следующих результатов, если бы их обрабатывали горячим концентрированным раствором манганата (VII) калия. Вышеуказанные изомеры: , а не в порядке A, B и C.

Не читайте ответы в зеленой рамке, пока не попробуете это.

  • Изомер A дает кетон (пропанон) и диоксид углерода.

  • Изомер B дает карбоновую кислоту (пропановую кислоту) и диоксид углерода.

  • Изомер C дает карбоновую кислоту (этановую кислоту).

.

Oxidation of Alkenes Chemistry Tutorial

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

Окисление алкенов в условиях умеренного окисления Примеры

Мягкие окислительные условия присутствуют, когда окислителем является холодный (комнатная температура) щелочной раствор (OH - (водн.) ) перманганата калия (KMnO 4 )

Мягкое окисление алк-1-енов (1-алкенов) дает алкан-1,2-диол (часто называемый просто диолом).

Примеры мягкого окисления алк-1-енов включают:

  • этен (этилен) в этан-1,2-диол (этиленгликоль)
  • бутан-1-ен (1-бутен) в бутан-1,2-диол (1,2-бутандиол)

Мягкое окисление алк-2-енов (2-алкенов) дает алкан-2,3-диол (2,3-алкандиол).

Примеры мягкого окисления алк-2-енов включают:

  • бутан-2-ен (2-бутен) в бутан-2,3-диол (2,3-бутандиол)
  • пент-2-ен (2-пентен) в пентан-2,3-диол (2,3-пентандиол)

Поскольку мягкое окисление алкенов приводит к присоединению двух гидроксильных (ОН) групп по двойной связи, эти реакции также обычно называют реакциями гидроксилирования.

алк ен слабое окисление
алк анэ диол
H
|
H
|
R− С = С R ′
MnO 4 - / OH - (водн.)

холодный
H
|
H
|
R− C− С R ′
|
ОН
|
ОН

Пример мягкого окисления алкена: гидроксилирование этена (этилена)

Гидроксилирование этена (этилена), CH 2 = CH 2 , с использованием холодного щелочного раствора перманганата калия дает этан-1,2-диол (1,2-этандиол или этиленгликоль).

Этот синтез этан-1,2, -диола из этена показан ниже:

eth ene
(этилен)
промежуточное соединение
(циклический неорганический эфир)
eth ane -1,2-di ol
(этиленгликоль)
диоксид марганца
(твердый)
H
|
H
|
H− С = С −H
MnO 4 -

25 o C
H
|
H
|
H− С С −H
|
O
|
O
/
Mn
// \
O O
ОН -

H
|
H
|
H− С С −H
|
ОН
|
ОН
+ MnO 2 (т)
бесцветный
реактив
фиолетовый
реагент
бесцветный
органический продукт
коричневый
побочный продукт

Пример мягкого окисления алкена: гидроксилирование бутена-2 (2-бутена)

Гидроксилирование бутан-2-ена (2-бутена), CH 3 -CH = CH-CH 3 , с использованием холодного щелочного раствора перманганата калия дает бутан-2,3-диол (2,3-бутандиол) ,

Этот синтез бутан-2,3-диола из бутан-2-ена показан ниже:

бутен-2- ен
(2-бутен)
средний
но анэ -2,3-ди ол
(2,3-бутандиол)
диоксид марганца
(твердый)
H
|
H
|
H
|
H
|
H− С С = С С −H
|
H
|
H
MnO 4 -

25 o C
H
|
H
|
H
|
H
|
H− С С С С −H
|
H
|
O
|
O
|
H
/
Mn
// \
O O
ОН -

H
|
H
|
H
|
H
|
H− С С С С −H
|
H
|
ОН
|
ОН
|
H
+ MnO 2 (т)
бесцветный
реактив
фиолетовый
реагент
бесцветный
органический продукт
коричневый
побочный продукт

Окисление алкенов в условиях сильного окисления

Сильные окислительные условия представлены использованием горячего концентрированного раствора перманганта калия (KMnO 4 (водный) ).

В этих условиях двойная связь (C = C) в алкене разрывается.

Продукты сильного окисления алкенов могут включать диоксид углерода, воду, алканоны (кетоны) и алкановые кислоты (карбоновые кислоты), в зависимости от расположения двойной связи в молекуле алкена.

Примеры ниже показывают сильное окисление

  • этен (этилен) в двуокись углерода (CO 2 ) и воду (H 2 O)
  • пропен (пропилен) в уксусную кислоту (этановую кислоту), диоксид углерода и воду
  • 2-метилпропен (2-метилпропилен) в ацетон (пропан-2-он), диоксид углерода и воду

Пример сильного окисления алкена: сильное окисление этена (этилена)

Окисление этена (этилена), CH 2 = CH 2 , с использованием горячего концентрированного раствора перманганата калия дает диоксид углерода и воду.

Синтез диоксида углерода и воды в результате сильного окисления этена показан ниже:

eth ene
(этилен)
промежуточное соединение
(2 × муравьиная кислота)
(2 × метановая кислота)
промежуточное соединение
(2 × угольная кислота)
диоксид углерода
+ вода
H
|
H
|
H− С = С −H
конц.MnO 4 -

тепло
H
|
H
|
HO− С + С -OH
||
O
||
O
конц.MnO 4 -

тепло
OH
|
OH
|
HO− С + С -OH
||
O
||
O
конц.MnO 4 -

тепло
CO 2 + H 2 O
бесцветный
реактив
фиолетовый
реагент
бесцветный
товаров

Пример сильного окисления алкена: сильное окисление пропена (пропилена)

Окисление пропена (пропилена), CH 2 = CH-CH 3 , с использованием горячего концентрированного раствора перманганта калия дает диоксид углерода, воду и уксусную кислоту (этановую кислоту).

Этот синтез уксусной кислоты (этановой кислоты) из пропена (пропилена) показан ниже:

prop ene
(пропилен)
промежуточное звено
(ацетальдегид)
(eth и al )
+ промежуточное звено
(формальдегид)
(мет и al )
H
|
H
|
H
|
H− С С = С −H
|
H
конц.MnO 4 -

тепло
H
|
H
|
H− С С = O
|
H
+
H
|
O = С −H
MnO 4 - MnO 4 -
продукт: уксусная кислота
(этан oic acid )
промежуточное соединение: муравьиная кислота
(метан oic кислота )
H
|
OH
|
H− С С = O
|
H
OH
|
O = C− H
MnO 4 -
промежуточное соединение (угольная кислота)
OH
|
O = C− OH
MnO 4 -
продуктов (диоксид углерода и вода)
CO 2 + H 2 O

Пример сильного окисления алкена: сильное окисление 2-метилпропена

Окисление 2-метилпропена, CH 3 -C (CH 3 ) = CH 2 , с использованием горячего концентрированного раствора перманганата калия дает ацетон (пропан-2-он), диоксид углерода и воду.

Этот синтез ацетона (пропан-2-она) из 2-метилпропена показан ниже:

2- метил проп ен продукт: ацетон
(проп и один )
+ промежуточное звено: формальдегид
(мет и и )
H
|
CH 3
|
H
|
H− С С = С −H
|
H
конц.MnO 4 -

тепло
H
|
CH 3
|
H- С C = O
|
H
+
H
|
O = С −H
MnO 4 -
ацетон (пропанон) также можно записать как
:
промежуточное соединение: муравьиная кислота
(метан oic кислота )
O
||
Канал 3 - С СН 3
OH
|
O = C− H
MnO 4 -
промежуточное соединение (угольная кислота)
OH
|
O = C− OH
MnO 4 -
продукты: диоксид углерода и вода
CO 2 + H 2 O
,

10.6.2. Сильные окислители - Chemistry LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Перманганат калия
  2. Введение
  3. Потенциал полуреакции и окисления
  4. Общая реакционная способность с органическими молекулами
  5. Реакции с конкретными функциональными группами
    1. Альдегиды
    2. Спирты
    3. Алкены
    4. 40003 Алкены 91040003 Боковые алкены 91040003
  6. Дополнительная литература
  7. Источники
  8. Хромовая кислота
    1. Участники
  9. Дополнительные ресурсы

Сильные окислители, наиболее часто встречающиеся при обсуждении спиртов, - это KMnO4 и хромовая кислота

Перманганат калия

Перманганат калия 4 , является мощным окислителем и имеет множество применений в органической химии.

Введение

Из всех окислителей, обсуждаемых в учебниках по органической химии, перманганат калия, KMnO 4 , вероятно, является наиболее распространенным и наиболее применимым. Как будет показано ниже, KMnO 4 можно использовать для окисления широкого круга органических молекул. Получаемые продукты могут варьироваться в зависимости от условий, но поскольку KMnO 4 является сильным окислителем, конечными продуктами часто являются карбоновые кислоты.o = 0,6 \, V \]

Общая реакционная способность с органическими молекулами

KMnO 4 может окислять атомы углерода, если они содержат достаточно слабые связи, включая

  1. Атомы углерода со связями \ (\ pi \), как в алкенах и алкинах
  2. Атомы углерода со слабыми связями CH, например
  1. Углероды с исключительно слабыми связями CC, такие как
  • CC-связи в гликоле
  • CC-связи рядом с ароматическим кольцом И кислородом

KMnO 4 также окисляет фенол до пара-бензохинона.

Пример

Примеры углеродов, которые не окисляются

  1. Алифатические углеродные атомы (кроме альфа-атомов углерода по ароматическому кольцу, как указано выше)
  2. Ароматические углеродные атомы (кроме фенола, как указано выше)
  3. Углероды без связи CH, за исключением в (3) выше

Исчерпывающее окисление органических молекул KMnO 4 будет продолжаться до образования карбоновых кислот. Следовательно, спирты будут окисляться до карбонилов (альдегидов и кетонов), а альдегиды (и некоторые кетоны, как в (3) выше) будут окисляться до карбоновых кислот.

Реакции со специфическими функциональными группами

Используя приведенные выше принципы, мы ожидаем, что KMno 4 будет реагировать с алкенами, алкинами, спиртами, альдегидами и ароматическими боковыми цепями. Примеры приведены ниже. Легче всего начать сверху.

Альдегиды

Альдегиды RCHO легко окисляются до карбоновых кислот.

Если не прилагать больших усилий для поддержания нейтрального pH, окисление KMnO 4 будет происходить в щелочных условиях.Фактически, наиболее эффективные условия для окисления альдегида KMnO 4 включают t -бутанол в качестве растворителя с буфером NaH 2 PO 4 . 2 Вышеуказанные реакции намеренно не сбалансированы. Уравновешивание реакций потребует использования методов, изученных в общей химии, требующих половины реакций для всех процессов.

Спирты

Первичные спирты, такие как октан-1-ол, банка

.

Смотрите также