Окисление этилового спирта дихроматом калия


Практическая работа № 3. Спирты

Опыт 1. Растворимость спиртов в воде

Выполнение работы:

В две пробирки налили по 2 мл этилового и изоамилового спиртов. Добавили в каждую из пробирок по 3 мл воды и взболтали. Наблюдаем, что этиловый спирт растворился, а изоамиловый нет и при стоянии образует верхний маслянистый слой, т. к. его плотность меньше плотности воды (0,8 г/мл). Причиной различного поведения спиртов в воде является природа веществ.

Также над водой будут отслаиваться бензол, бутиловый спирт, олеиновая кислота.

Опыт 2. Получение глицерата меди

Выполнение работы:

Опыт 3. Окисление этилового спирта хромовой смесью

Выполнение опыта:

Налили в пробирку 2 мл 5%-го раствора дихромата калия, 1 мл 20%-го раствора серной кислоты и 0,5 мл этилового спирта, получили смесь

оранжевого цвета. Пробирку нагрели. Наблюдаем изменение цвета раствора на зеленый и чувствуем характерный запах уксусного альдегида.

Серную кислоту лучше не менять на соляную, т.к. последняя может окисляться.

окисление спиртов

ОКИСЛЕНИЕ СПИРТОВ

 

На этой странице рассматривается окисление спиртов с использованием подкисленного раствора дихромата натрия или калия (VI). Эта реакция используется для получения альдегидов, кетонов и карбоновых кислот, а также как способ различения первичных, вторичных и третичных спиртов.


Важно! Бессмысленно читать эту страницу, если вы не уверены, что знаете, что такое первичные, вторичные и третичные спирты.Если вы не уверены, вы должны прочитать введение в спирты, прежде чем продолжить.

Эта страница также будет постоянно ссылаться на альдегиды и кетоны. Перейдите по этой ссылке, если вы раньше не встречали эти соединения.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



 

Окисление различных типов спиртов

Окислитель, используемый в этих реакциях, обычно представляет собой раствор дихромата натрия или калия (VI), подкисленный разбавленной серной кислотой.Если происходит окисление, оранжевый раствор, содержащий ионы дихромата (VI), восстанавливается до зеленого раствора, содержащего ионы хрома (III).

Электронное полууравнение для этой реакции


Примечание: Если вы еще не знакомы с электронными полууравнениями, просто проигнорируйте пока эту ссылку. Если вы уже знаете о них, но не очень хорошо разбираетесь в них, возможно, вам стоит взглянуть на эту ссылку.Это не особенно важно для целей текущей страницы.

Если вы решите перейти по этой ссылке, используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Первичные спирты

Первичные спирты могут быть окислены до альдегидов или карбоновых кислот в зависимости от условий реакции. В случае образования карбоновых кислот спирт сначала окисляется до альдегида, который затем окисляется до кислоты.

Частичное окисление до альдегидов

Вы получите альдегид, если используете избыток спирта, и отгоните альдегид, как только он образуется.

Избыток спирта означает, что окислителя недостаточно для проведения второй стадии. Удаление альдегида, как только он образовался, означает, что он все равно не будет ждать окисления!

Если вы использовали этанол в качестве обычного первичного спирта, вы бы получили альдегид этаналь, CH 3 CHO.

Полное уравнение этой реакции довольно сложно, и вам нужно разбираться в электронных полууравнениях, чтобы решить его.

В органической химии часто используются упрощенные версии, в которых основное внимание уделяется тому, что происходит с органическими веществами. Для этого кислород из окислителя обозначается как [O]. Это даст гораздо более простое уравнение:

Это также помогает вспомнить, что происходит. Вы можете нарисовать простые структуры, чтобы показать взаимосвязь между первичным спиртом и образовавшимся альдегидом.


Важно! Это не предназначено для предложения какого-либо механизма реакции - это просто способ помочь вам вспомнить, что происходит.

Если вы находитесь в британской системе уровней A (или ее эквиваленте), весьма вероятно, что ваши экзаменаторы примут уравнения, содержащие [O]. Чтобы быть уверенным, просмотрите свой учебный план, прошлые работы и схемы отметок. Если вы изучаете учебную программу в Великобритании и у вас нет ничего из этого, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать, как их получить.



Полное окисление до карбоновых кислот

Необходимо использовать избыток окислителя и следить за тем, чтобы альдегид, образовавшийся в виде промежуточного продукта, оставался в смеси.

Спирт нагревают с обратным холодильником с избытком окислителя. Когда реакция завершается, карбоновую кислоту отгоняют.

Полное уравнение окисления этанола до этановой кислоты:


Примечание: Это уравнение подробно разработано на странице, посвященной электронным полууравнениям, упомянутым выше, если вам интересно.

Если вы решите перейти по этой ссылке, используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Более обычная упрощенная версия выглядит так:

В качестве альтернативы вы можете написать отдельные уравнения для двух стадий реакции - образования этаналя и его последующего окисления.

Вот что происходит на втором этапе:

 

Вторичные спирты

Вторичные спирты окисляются до кетонов - и все.Например, если вы нагреете пропан-2-ол вторичного спирта с раствором дихромата натрия или калия (VI), подкисленным разбавленной серной кислотой, вы получите пропанон.

Изменение условий реакции не оказывает никакого влияния на продукт.

Используя простую версию уравнения и показывая взаимосвязь между структурами:

Если вы посмотрите на вторую стадию реакции первичного спирта, вы увидите, что кислород «вставлен» между углеродом и водородом в альдегидной группе, чтобы произвести карбоновую кислоту.В данном случае такого водорода нет - и дальше реакции некуда.

 

Третичные спирты

Третичные спирты не окисляются подкисленным раствором дихромата натрия или калия (VI). Никакой реакции нет.

Если вы посмотрите, что происходит с первичными и вторичными спиртами, вы увидите, что окислитель удаляет водород из группы -ОН и водород из атома углерода, присоединенного к -ОН.Третичные спирты не имеют атома водорода, присоединенного к этому углероду.

Вам необходимо удалить эти два конкретных атома водорода, чтобы образовалась двойная связь углерод-кислород.

 

Использование этих реакций в качестве теста для различных типов алкоголя

Проведение теста

Сначала вы должны убедиться, что у вас действительно есть алкоголь, проверив группу -OH. Вам нужно будет показать, что это нейтральная жидкость, не содержащая воды, и что она реагирует с твердым хлоридом фосфора (V), образуя выброс кислых паров хлористого водорода.


Примечание: По этой ссылке вы найдете химический состав теста на хлорид фосфора (V).

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Затем вы должны добавить несколько капель спирта в пробирку, содержащую раствор дихромата калия (VI), подкисленный разбавленной серной кислотой. Трубку нагревали на горячей водяной бане.

Результаты по различным видам алкоголя

Извлечение третичного спирта

В случае первичного или вторичного спирта оранжевый раствор становится зеленым.У третичного спирта изменения цвета не происходит.

После нагрева:

 

Различия между первичными и вторичными спиртами

Вам необходимо произвести достаточно альдегида (из окисления первичного спирта) или кетона (из вторичного спирта), чтобы можно было их проверить. Есть разные вещи, которые делают альдегиды, а кетоны - нет. К ним относятся реакции с реактивом Толленса, раствором Фелинга и раствором Бенедикта, и они описаны на отдельной странице.


Примечание: Эти тесты на альдегиды вы найдете по этой ссылке.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



По моему опыту, эти тесты может быть немного хлопотно проводить, и результаты не всегда так однозначны, как говорится в книгах. Тест намного проще, но достаточно надежен - это использовать реагент Шиффа .Реагент Шиффа конкретно не упоминается ни в одной из учебных программ Великобритании, но я всегда использовал его.

Реагент Шиффа представляет собой фуксиновый краситель, обесцвечиваемый пропусканием через него диоксида серы. В присутствии даже небольшого количества альдегида он становится ярко-пурпурным.

Однако его следует использовать абсолютно холодным, потому что кетоны очень медленно реагируют с ним, давая такой же цвет. Если нагреть его, очевидно, что изменение происходит быстрее - и это может сбивать с толку.

Пока вы нагреваете реакционную смесь на водяной бане, вы можете пропустить любые образующиеся пары через какой-нибудь реактив Шиффа.

 

 
  • Если реактив Шиффа быстро становится пурпурным, значит, вы производите альдегид из первичного спирта.

  • Если в реактиве Шиффа нет изменения цвета или есть только след розового цвета в течение минуты или около того, значит, вы не производите альдегид и, следовательно, у вас нет первичного спирта.

    Из-за изменения цвета подкисленного раствора дихромата калия (VI) вам необходим вторичный спирт.

Вы должны проверить результат, как только раствор дихромата калия (VI) станет зеленым - если оставить его слишком долго, реагент Шиффа может начать менять цвет и в случае вторичного спирта.

 
 

Куда бы вы сейчас хотели отправиться?

В меню спиртов. , ,

В меню других органических соединений. , ,

В главное меню., ,

 

© Джим Кларк 2003 (изменено в октябре 2015 г.)

.

Окисление спиртов - Chemistry LibreTexts

На этой странице рассматривается окисление спиртов с использованием подкисленного раствора дихромата натрия или калия (VI). Эта реакция используется для получения альдегидов, кетонов и карбоновых кислот, а также как способ различения первичных, вторичных и третичных спиртов.

Окисление различных видов спиртов

Окислитель, используемый в этих реакциях, обычно представляет собой раствор дихромата натрия или калия (VI), подкисленный разбавленной серной кислотой.{3+} + 7H_2O \]

Первичные спирты

Первичные спирты могут быть окислены до альдегидов или карбоновых кислот, в зависимости от условий реакции. В случае образования карбоновых кислот спирт сначала окисляется до альдегида, который затем окисляется до кислоты.

Альдегид получается, если используется избыточное количество спирта, и альдегид отгоняется, как только он образуется. Избыток спирта означает, что окислителя недостаточно для проведения второй стадии, а удаление альдегида, как только он образуется, означает, что его нет для окисления!

Если вы использовали этанол в качестве обычного первичного спирта, вы бы получили этаналь альдегида, \ (CH_3CHO \).{3+} + 7H_2O \]

В органической химии часто используются упрощенные версии, в которых основное внимание уделяется тому, что происходит с органическими веществами. Для этого кислород от окислителя представлен как \ ([O] \). Это даст гораздо более простое уравнение:

Это также помогает вспомнить, что происходит. Вы можете нарисовать простые структуры, чтобы показать взаимосвязь между первичным спиртом и образовавшимся альдегидом.

Полное окисление до карбоновых кислот

Необходимо использовать избыток окислителя, а альдегид, образующийся в виде промежуточного продукта, должен оставаться в смеси.{3+} + 11H_2O \]

Более типичная упрощенная версия выглядит так:

\ [CH_3CH_2OH + 2 [O] \ rightarrow CH_3COOH + H_2O \]

В качестве альтернативы вы можете написать отдельные уравнения для двух стадий реакции - образования этаналя и его последующего окисления.

\ [CH_3CH_2OH + [O] \ Rightarrow CH_3CHO + H_2O \]

\ [CH_3CHO + [O] \ rightarrow CH_3COOH \]

Вот что происходит на втором этапе:

Спирты вторичные

Вторичные спирты окисляются до кетонов - и все.Например, если вы нагреете пропан-2-ол вторичного спирта с раствором дихромата натрия или калия (VI), подкисленным разбавленной серной кислотой, образуется пропанон. Изменение условий реакции не влияет на продукт. Folloiwng - это простая версия уравнения, показывающая взаимосвязь между структурами:

Если вы посмотрите на вторую стадию реакции первичного спирта, вы увидите, что кислород вставлен между углеродом и водородом в альдегидной группе, чтобы произвести карбоновую кислоту.В данном случае такого водорода нет - и дальше реакции некуда.

Третичные спирты

Третичные спирты не окисляются подкисленным раствором дихромата натрия или калия (VI) - реакции не происходит. Если вы посмотрите, что происходит с первичными и вторичными спиртами, вы увидите, что окислитель удаляет водород из группы -OH, а водород из атома углерода присоединяется к -OH. Третичные спирты не имеют атома водорода, присоединенного к этому углероду.

Вам необходимо удалить эти два конкретных атома водорода, чтобы образовалась двойная связь углерод-кислород.

Использование этих реакций в качестве теста для различных типов спиртов

Во-первых, присутствие алкоголя должно быть подтверждено тестированием на группу -ОН. Жидкость должна быть проверена как нейтральная, свободная от воды и что она прореагировала с твердым хлоридом фосфора (V) с образованием взрыва кислых паров хлористого водорода.Несколько капель спирта следует добавить в пробирку, содержащую раствор дихромата калия (VI), подкисленный разбавленной серной кислотой. Трубку нагревали на горячей водяной бане.

Определение третичного спирта

В случае первичного или вторичного спирта оранжевый раствор становится зеленым. При использовании третичного спирта цвет не меняется. После нагрева наблюдаются следующие цвета:

Различия между первичными и вторичными спиртами

Должно быть произведено достаточное количество альдегида (от окисления первичного спирта) или кетона (из вторичного спирта), чтобы их можно было проверить.Альдегиды проходят различные реакции, а кетоны - нет. К ним относятся реакции с реактивом Толленса, раствором Фелинга и раствором Бенедикта, и эти реакции описаны на отдельной странице.

Эти тесты может быть сложно выполнить, и результаты не всегда так однозначны, как говорится в книгах. Гораздо более простой, но достаточно надежный тест - использовать реагент Шиффа . Реагент Шиффа представляет собой краситель фуксин, обесцвеченный путем пропускания через него диоксида серы.В присутствии даже небольшого количества альдегида он становится ярко-пурпурным.

Однако его следует использовать абсолютно холодным, поскольку кетоны очень медленно реагируют с ним, давая такой же цвет. Если нагреть его, очевидно, что изменение происходит быстрее - и это может сбивать с толку. Пока вы нагреваете реакционную смесь на горячей водяной бане, вы можете пропустить любые образующиеся пары через реагент Шиффа.

  • Если реагент Шиффа быстро становится пурпурным, значит, вы производите альдегид из первичного спирта.
  • Если нет изменения цвета в реактиве Шиффа или есть только след розового цвета в течение минуты или около того, значит, вы не производите альдегид; следовательно, первичный спирт отсутствует.

Из-за изменения цвета подкисленного раствора дихромата калия (VI) вам необходим вторичный спирт. Вы должны проверить результат, как только раствор дихромата калия (VI) станет зеленым - если вы оставите его слишком долго, реагент Шиффа может начать менять цвет и в случае вторичного спирта.

,

17.7: Окисление спиртов - Chemistry LibreTexts

Цели

После заполнения этого раздела вы сможете:

  1. Напишите уравнение для описания окисления спирта.
  2. определяет реагенты, которые можно использовать для окисления данного спирта.
  3. определяет конкретный реагент, который используется для окисления первичных спиртов до альдегидов, а не до карбоновых кислот.
  4. идентифицирует продукт, образованный в результате окисления данного спирта указанным окислителем.
  5. идентифицирует спирт, необходимый для получения данного альдегида, кетона или карбоновой кислоты простым окислением.
  6. описывает механизм окисления спирта с использованием реагента хрома (VI).

Учебные заметки

В чтении упоминается, что хлорхромат пиридиния (PCC) представляет собой более мягкую версию хромовой кислоты, которая подходит для превращения первичного спирта в альдегид без его полного окисления до карбоновой кислоты. Этот реагент заменяется в лабораториях периодинаном Десс-Мартина (DMP), который имеет несколько практических преимуществ перед PCC, таких как более высокий выход и менее строгие условия реакции.DMP назван в честь Дэниела Десса и Джеймса Мартина, которые разработали его в 1983 году.

На этой странице рассматривается окисление спиртов с использованием подкисленного раствора дихромата натрия или калия (VI). Эта реакция используется для получения альдегидов, кетонов и карбоновых кислот, а также как способ различения первичных, вторичных и третичных спиртов.

Окисление различных спиртов

Окислитель, используемый в этих реакциях, обычно представляет собой раствор дихромата натрия или калия (VI), подкисленный разбавленной серной кислотой.{3+} + 7H_2O \ tag {17.7.1} \]

Окислители

  • K 2 Cr 2 O 7 дихромат калия
  • CrO 3 триоксид хрома

Оба они используются вместе с H 2 SO 4 , H 2 O

  • 1 o спирт → Карбоновая кислота
  • 2 o спирт → Кетон
  • 3 o спирт → Нет реакции

Первичные спирты

Первичные спирты могут быть окислены до альдегидов или карбоновых кислот в зависимости от условий реакции.В случае образования карбоновых кислот спирт сначала окисляется до альдегида, который затем окисляется до кислоты.

Полное окисление до карбоновых кислот

Необходимо использовать избыток окислителя и следить за тем, чтобы альдегид, образовавшийся в виде промежуточного продукта, оставался в смеси. Спирт нагревают с обратным холодильником с избытком окислителя. Когда реакция завершается, карбоновую кислоту отгоняют. Полное уравнение окисления этанола до этановой кислоты:

\ [3CH_3CH_2OH + 2Cr_2O_7 ^ {2-} + 16H + \ rightarrow 3CH_3COOH + 4Cr ^ {3+} + 11H_2O \ tag {17.7.1} \]

Более обычная упрощенная версия выглядит так:

\ [CH_3CH_2OH + 2 [O] \ rightarrow CH_3COOH + H_2O \ tag {17.7.2} \]

В качестве альтернативы вы можете написать отдельные уравнения для двух стадий реакции - образования этаналя и его последующего окисления.

\ [CH_3CH_2OH + [O] \ rightarrow CH_3CHO + H_2O \ tag {17.7.3} \]

\ [CH_3CHO + [O] \ rightarrow CH_3COOH \ tag {17.7.4} \]

Вот что происходит на втором этапе:

Спирты вторичные

Вторичные спирты окисляются до кетонов - и все.Например, если вы нагреете пропан-2-ол вторичного спирта с раствором дихромата натрия или калия (VI), подкисленным разбавленной серной кислотой, вы получите пропанон. Изменение условий реакции не имеет никакого значения для продукта. Используя простую версию уравнения и показывая взаимосвязь между структурами:

Если вы посмотрите на вторую стадию реакции первичного спирта, вы увидите, что кислород «вставлен» между углеродом и водородом в альдегидной группе, чтобы произвести карбоновую кислоту.В данном случае такого водорода нет - и дальше реакции некуда.

Третичные спирты

Третичные спирты не окисляются подкисленным раствором дихромата натрия или калия (VI) - реакции не происходит. Если вы посмотрите, что происходит с первичными и вторичными спиртами, вы увидите, что окислитель удаляет водород из группы -ОН и водород из атома углерода, присоединенного к -ОН. Третичные спирты не имеют атома водорода, присоединенного к этому углероду.

Вам необходимо удалить эти два конкретных атома водорода, чтобы образовалась двойная связь углерод-кислород.

Механизм

Образование альдегидов с использованием PCC

Хлорхромат пиридиния (PCC) - более мягкая версия хромовой кислоты.

PCC окисляет спирты на одной ступени лестницы окисления, от первичных спиртов до альдегидов и от вторичных спиртов до кетонов. В отличие от хромовой кислоты PCC не окисляет альдегиды до карбоновых кислот.Подобно или то же самое, что: \ (CrO_3 \) и пиридин (реагент Коллинза) также окисляют первичные спирты до альдегидов. Вот два примера работы PCC.

  • Если вы добавите один эквивалент PCC к любому из этих спиртов, вы получите окисленную версию. Побочные продукты (выделены серым цветом) - это Cr (IV), а также гидрохлорид пиридиния.
  • Нужно быть осторожным с количеством воды, присутствующей в реакции. Если бы вода присутствовала, она могла присоединиться к альдегиду с образованием гидрата, который, если бы он присутствовал, мог бы быть дополнительно окислен вторым эквивалентом ОКК.Это не проблема кетонов, поскольку H не связан напрямую с C.

Как это работает? Подобные реакции окисления на самом деле являются реакцией отщепления. Мы переходим от одинарной связи углерод-кислород к двойной связи углерод-кислород. Реакция элиминирования может происходить из-за того, что мы помещаем в кислород хорошую уходящую группу, а именно хром, который будет вытеснен, когда соседняя связь C-H разорвана основанием.

Первый шаг - это воздействие кислорода на хром с образованием связи Cr-O.Во-вторых, протон на (теперь положительном) ОН переносится на один из атомов кислорода хрома, возможно, через посредство соли пиридиния. Затем хлорид-ион замещается в реакции, напоминающей реакцию 1,2-элиминирования, с образованием так называемого сложного эфира хромовой кислоты.

Двойная связь C-O образуется, когда основание удаляет протон на углероде, прилегающем к кислороду. [в сторону: я нарисовал основание как Cl (-), хотя, безусловно, есть другие виды, которые также могут действовать здесь как основания (например, спирт).Здесь также можно использовать пиридин в качестве основания, хотя в этих кислых условиях будут присутствовать только очень низкие концентрации депротонированной формы.] Электроны от связи CH перемещаются, чтобы сформировать связь CO, и в процессе разрываются связь O-Cr, и Cr (VI) превращается в Cr (IV) в процессе (обозначенный здесь как O = Cr (OH) 2).

Примечания из реальной жизни: если вы в конечном итоге используете PCC в лаборатории, не забудьте добавить молекулярные сита или целит или другое твердое вещество на дно колбы, потому что в противном случае вы получите неприятную коричневую смолу, которая является настоящей серьезной проблемой. очистить.Токсичность и беспорядок, связанные с хромом, стимулировали разработку других альтернатив, таких как TPAP, IBX, DMP и множество других удобных реагентов, о которых вы обычно не узнаете до аспирантуры.

Упражнения

вопросов

17.7.1

Нарисуйте спирт, из которого образовались бы следующие кетоны / альдегиды при окислении. Какой окислитель можно использовать?

(а) (б)

17.7.2

Покажите продукты окисления 1-пропанола и 2-пропанола хромовой кислотой в водном растворе.

Решения

S17.7.1

(а)

Подойдет любой окислитель, способный окислять спирт до кетона, такой как реактив Джонса (CrO 3 , H 2 SO 4 , H 2 O), PCC или периодинан Десса-Мартина.

(б)

Поскольку это первичный спирт, необходимо принять некоторые меры предосторожности, чтобы избежать образования карбоксилловой кислоты. Подойдут более мягкие окислители, такие как периодинан Десса-Мартина, а также PCC (вода не образует карбоксилловую кислоту).

S17.7.2

Авторы и авторство

,

Смотрите также