Реферат: ОВР с участием органических веществ

ОВР с участием органических веществ

В ОВР органических веществ с неорганическими органические вещества чаще всего являются восстановителями. Так, при сгорании органического вещества в избытке кислорода всегда образуется углекислый газ и вода. Сложнее протекают реакции при использовании менее активных окислителей. В этом параграфе рассмотрены только реакции представителей важнейших классов органических веществ с некоторыми неорганическими окислителями.

Алкены. При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты). Атомы-восстановители в этих реакциях – атомы углерода, связанные двойной связью.

Реакция с раствором перманганата калия протекает в нейтральной или слабо щелочной среде следующим образом:

C₂ H₄ + 2KMnO₄ + 2H₂ O CH₂ OH–CH₂ OH + 2MnO₂ + 2KOH (охлаждение)

В более жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по двойной связи и образованию двух кислот (в сильно щелочной среде – двух солей) или кислоты и диоксида углерода (в сильно щелочной среде – соли и карбоната):

1) 5CH₃ CH=CHCH₂ CH₃ + 8KMnO₄ + 12H₂ SO₄ 5CH₃ COOH + 5C₂ H₅ COOH + 8MnSO₄ + 4K₂ SO₄ + 17H₂ O (нагревание)

2) 5CH₃ CH=CH₂ + 10KMnO₄ + 15H₂ SO₄ 5CH₃ COOH + 5CO₂ + 10MnSO₄ + 5K₂ SO₄ + 20H₂ O (нагревание)

3) CH₃ CH=CHCH₂ CH₃ + 6KMnO₄ + 10KOH CH₃ COOK + C₂ H₅ COOK + 6H₂ O + 6K₂ MnO₄ (нагревание)

4) CH₃ CH=CH₂ + 10KMnO₄ + 13KOH CH₃ COOK + K₂ CO₃ + 8H₂ O + 10K₂ MnO₄ (нагревание)

Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично реакциям 1 и 2.

Алкины. Алкины начинают окисляются в несколько более жестких условиях, чем алкены, поэтому они обычно окисляются с разрывом углеродной цепи по тройной связи. Как и в случае алканов, атомы-восстановители здесь – атомы углерода, связанные в данном случае тройной связью. В результате реакций образуются кислоты и диоксид углерода. Окисление может быть проведено перманганатом или дихроматом калия в кислотной среде, например:

5CH₃ C CH + 8KMnO₄ + 12H₂ SO₄ 5CH₃ COOH + 5CO₂ + 8MnSO₄ + 4K₂ SO₄ + 12H₂ O (нагревание)

Иногда удается выделить промежуточные продукты окисления. В зависимости от положения тройной связи в молекуле это или дикетоны (R₁ –CO–CO–R₂ ), или альдокетоны (R–CO–CHO).

Ацетилен может быть окислен перманганатом калия в слабощелочной среде до оксалата калия:

3C₂ H₂ + 8KMnO₄ = 3K₂ C₂ O₄ +2H₂ O + 8MnO₂ + 2KOH

В кислотной среде окисление идет до углекислого газа:

C₂ H₂ + 2KMnO₄ +3H₂ SO₄ =2CO₂ + 2MnSO₄ + 4H₂ O + K₂ SO₄

Гомологи бензола. Гомологи бензола могут быть окислены раствором перманганата калия в нейтральной среде до бензоата калия:

C₆ H₅ CH₃ +2KMnO₄ = C₆ H₅ COOK + 2MnO₂ + KOH + H₂ O (при кипячении)

C₆ H₅ CH₂ CH₃ + 4KMnO₄ = C₆ H₅ COOK + K₂ CO₃ + 2H₂ O + 4MnO₂ + KOH (при нагревании)

Окисление этих веществ дихроматом или перманганатом калия в кислотной среде приводит к образованию бензойной кислоты.

Спирты. Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.

Образующиеся при окислении спиртов альдегиды легко окисляются до кислот, поэтому альдегиды из первичных спиртов получают окислением дихроматом калия в кислотной среде при температуре кипения альдегида. Испаряясь, альдегиды не успевают окислиться.

3C₂ H₅ OH + K₂ Cr₂ O₇ + 4H₂ SO₄ = 3CH₃ CHO + K₂ SO₄ + Cr₂ (SO₄ )₃ + 7H₂ O (нагревание)

С избытком окислителя (KMnO₄ , K₂ Cr₂ O₇ ) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные – до кетонов. Третичные спирты в этих условиях не окисляются, а метиловый спирт окисляется до углекислого газа. Все реакции идут при нагревании.

Двухатомный спирт, этиленгликоль HOCH₂ –CH₂ OH, при нагревании в кислотной среде с раствором KMnO₄ или K₂ Cr₂ O₇ легко окисляется до углекислого газа и воды, но иногда удается выделить и промежуточные продукты (HOCH₂ –COOH, HOOC–COOH и др.).

Альдегиды. Альдегиды – довольно сильные восстановители, и поэтому легко окисляются различными окислителями, например: KMnO₄ , K₂ Cr₂ O₇ , [Ag(NH₃ )₂ ]OH. Все реакции идут при нагревании:

3CH₃ CHO + 2KMnO₄ = CH₃ COOH + 2CH₃ COOK + 2MnO₂ + H₂ O
3CH₃ CHO + K₂ Cr₂ O₇ + 4H₂ SO₄ = 3CH₃ COOH + Cr₂ (SO₄ )₃ + 7H₂ O
CH₃ CHO + 2[Ag(NH₃ )₂ ]OH = CH₃ COONH₄ + 2Ag + H₂ O + 3NH₃

Формальдегид с избытком окислителя окисляется до углекислого газа.