Alkena - Ini adalah hidrokarbon dalam molekul yang memiliki SATU ikatan rangkap C \u003d C.
Tata nama alkena: akhiran muncul di nama -EN.
Anggota pertama deret homolog adalah C2H4 (etena).
Untuk alkena paling sederhana, nama yang ditetapkan secara historis juga digunakan:
etilen (etena)
propilen (propena),
Radikal alkena monovalen berikut sering digunakan dalam tata nama:
CH2-CH=CH2 |
Jenis isomerisme alkena:
1. Isomerisme kerangka karbon:(mulai dari C4H8 - butene dan 2-methylpropene)
2. Isomerisme posisi ikatan ganda:(dimulai dengan C4H8): butena-1 dan butena-2.
3. Isomerisme antar kelas: dengan sikloalkana(dimulai dengan propena):
C4H8 - butena dan siklobutana.
4. Isomerisme spasial alkena:
Karena fakta bahwa rotasi bebas di sekitar ikatan rangkap tidak mungkin, itu menjadi mungkin cis-trans- isomerisme.
Alkena yang memiliki dua atom karbon pada setiap ikatan rangkap berbagai pengganti, dapat eksis dalam bentuk dua isomer yang berbeda dalam susunan substituen relatif terhadap bidang ikatan-π:
Sifat kimia alkena.
Alkena dicirikan oleh:
· reaksi adisi ikatan rangkap,
· reaksi oksidasi,
· reaksi substitusi dalam "rantai samping".
1. Reaksi adisi ikatan rangkap: ikatan yang lebih lemah terputus, senyawa jenuh terbentuk. Ini adalah reaksi adisi elektrofilik - AE. | 1) Hidrogenasi: CH3-CH=CH2 + H2 CH3-CH2-CH3 2) Halogenasi: CH3-CH=CH2 + Br2 (larutan)à CH3-CHBr-CH2Br Perubahan warna air brom adalah reaksi kualitatif terhadap ikatan rangkap. 3) Hidrohalogenasi: CH3-CH=CH2 + HBr CH3-CHBr-CH3 (ATURAN MARKOVNIKOV: hidrogen terikat pada atom karbon yang paling banyak terhidrogenasi). 4) Hidrasi - sambungan air: CH3-CH=CH2 + HOH CH3-CH-CH3 (lampiran juga terjadi menurut aturan Markovnikov) |
||||||||||||||||
2. Penambahan hidrogen bromida ke adanya peroksida (Efek kekerasan) - ini adalah tambahan radikal - AR | CH3-CH=CH2 + HBr -(H2O2)à CH3-CH2-CH2Br (reaksi dengan hidrogen bromida dengan adanya hasil peroksida melawan aturan Markovnikov ) |
||||||||||||||||
3. Pembakaran- Oksidasi sempurna alkena dengan oksigen menjadi karbon dioksida dan air. | 2Н4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О |
||||||||||||||||
4. Oksidasi lunak alkena - Reaksi Wagner : reaksi dengan larutan dingin kalium permanganat. | 3CH3- CH=CH2+ 2KMnO4 + 4H2O 2MnO2 + 2KOH + 3 CH3 - CH - CH2 Oh Oh ( diol terbentuk) Perubahan warna larutan berair kalium permanganat dengan alkena adalah reaksi kualitatif untuk alkena. |
||||||||||||||||
5. Oksidasi keras alkena- larutan kalium permanganat netral atau asam panas. Datang dengan pemutusan ikatan rangkap C=C. | 1. Di bawah aksi kalium permanganat dalam lingkungan asam, tergantung pada struktur kerangka alkena, berikut ini terbentuk:
CH3-C-1 H=C-2 2 +2 KMn+7O4 + 3H2SO4 a CH3-C+3 Oh + C+4 O2 + 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 4H2O 2. Jika reaksi berlangsung dalam lingkungan netral ketika dipanaskan, maka, dengan demikian, kalium garam:
3CH3C-1H=Dengan-2Н2 +10 K MnO4 - ta 3 CH3 C+3OO K + + 3K 2C+4O3 + 10MnO2 +4Н2О+ K Oh
|
||||||||||||||||
6. Oksidasi oksigen etilen dengan adanya garam paladium. | CH2=CH2 + O2 –(kat)à CH3CHO (asetaldehida) |
||||||||||||||||
7. Klorinasi dan brominasi ke rantai samping: jika reaksi dengan klorin dilakukan dalam cahaya atau pada suhu tinggi, hidrogen diganti di rantai samping. | CH3-CH=CH2 + Cl2 – (ringan)à CH2-CH=CH2 + HCl |
||||||||||||||||
8. Polimerisasi: | n CH3-CH=CH2 а(-CH–CH2-)n propilen polipropilen |
PRODUKSI ALKEN
Saya . retak alkana: | 7Н16 –(t)а CH3-CH=CH2 + C4H10 alkena alkana |
II. Dehidrohalogenasi haloalkana di bawah aksi larutan alkohol alkali - reaksi MENGHILANGKAN. |
Aturan Zaitsev: Eliminasi atom hidrogen dalam reaksi eliminasi terjadi terutama dari atom karbon yang paling sedikit terhidrogenasi.
|
AKU AKU AKU. Dehidrasi alkohol pada suhu tinggi (di atas 140 ° C) dengan adanya reagen penghilang air - aluminium oksida atau asam sulfat pekat - reaksi eliminasi. | CH3- CH-CH2-CH3 – (H2SO4,t>140o)à à H2O+CH3- CH=CH-CH3 (juga mematuhi aturan Zaitsev) |
IV. Dehalogenasi dihaloalkana memiliki atom halogen pada atom karbon tetangga, di bawah aksi logam aktif. | CH2 br-CH br-CH3+ mg aCH2=CH-CH3+ MgBr2 Seng juga dapat digunakan. |
V. Dehidrogenasi alkana pada 500 ° : |
|
VI. Hidrogenasi diena dan alkuna yang tidak sempurna | 2Н2 + 2 (kekurangan) –(kat)à 2Н4 |
ALKADIEN.
Ini adalah hidrokarbon yang mengandung dua ikatan rangkap. Anggota pertama dari seri ini adalah C3H4 (propadiena atau allene). Akhiran muncul dalam nama - DIEN .
Jenis ikatan rangkap pada diena:
1. Terisolasiikatan rangkap dipisahkan dalam rantai oleh dua atau lebih ikatan : CH2=CH–CH2–CH=CH2. Diena jenis ini menunjukkan sifat karakteristik alkena. |
2. Kumulatifikatan rangkap terletak pada satu atom karbon: CH2=C=CH2(alen) Diena (alena) semacam itu termasuk dalam jenis senyawa yang agak langka dan tidak stabil. |
3.Berpasanganikatan rangkap dipisahkan oleh satu ikatan : CH2=CH–CH=CH2 Diena terkonjugasi dicirikan oleh sifat karakteristik karena struktur elektronik molekul, yaitu, urutan kontinu empat atom karbon sp2. |
Isomerisme diena
1. Isomerisme posisi ikatan rangkap: |
2. Isomerisme kerangka karbon: |
3. antar kelas isomerisme dengan alkuna dan sikloalkena . Misalnya, senyawa berikut sesuai dengan rumus C4H6:
|
4. spasial isomerisme Diena yang memiliki berbagai substituen pada atom karbon pada ikatan rangkap, seperti alkena, menunjukkan isomerisme cis-trans.
(1) Isomer cis (2) Isomer trans |
Struktur elektronik diena terkonjugasi.
Molekul butadiena-1,3 CH2=CH-CH=CH2 mengandung empat atom karbon sp2
-
keadaan hibridisasi dan memiliki struktur datar.
-elektron ikatan rangkap membentuk awan -elektron tunggal (sistem tambahan ) dan terdelokalisasi di antara semua atom karbon.
Multiplisitas ikatan (jumlah pasangan elektron yang sama) antara atom karbon memiliki nilai antara: tidak ada ikatan tunggal dan murni ganda. Struktur butadiena lebih akurat dicerminkan oleh rumus dengan ikatan "satu setengah" yang terdelokalisasi.
SIFAT KIMIA ALKADIEN TERKONJUGASI.
REAKSI PENAMBAHAN DIEN TERKONJUGASI. Penambahan halogen, hidrogen halida, air dan reagen polar lainnya terjadi melalui mekanisme elektrofilik (seperti pada alkena). Selain adisi pada salah satu dari dua ikatan rangkap (penambahan 1,2), diena terkonjugasi dicirikan oleh apa yang disebut adisi 1,4, ketika seluruh sistem terdelokalisasi dari dua ikatan rangkap berpartisipasi dalam reaksi: Rasio produk penambahan 1,2 dan 1,4 tergantung pada kondisi reaksi (dengan peningkatan suhu, kemungkinan penambahan 1,4 biasanya meningkat). |
1. Hidrogenasi. CH3-CH2-CH=CH2 (1,2 produk) CH2=CH-CH=CH2 + H2 CH3-CH=CH-CH3 (1,4 produk) Dengan adanya katalis Ni, produk hidrogenasi lengkap diperoleh: CH2=CH-CH=CH2 + 2 H2 –(Ni, t)à CH3-CH2-CH2-CH3 |
2. Halogenasi, hidrohalogenasi dan hidrasi 1,4-lampiran. 1,2-lampiran. Dengan kelebihan bromin, satu lagi molekulnya ditambahkan di lokasi ikatan rangkap yang tersisa untuk membentuk 1,2,3,4-tetrabromobutana. |
3. reaksi polimerisasi. Reaksi berlangsung terutama dengan mekanisme 1,4, dengan pembentukan polimer dengan ikatan rangkap, yang disebut karet : nCH2=CH-CH=CH2 (-CH2-CH=CH-CH2-)n polimerisasi isoprena: nCH2=C–CH=CH2 (–CH2 –C =CH –CH2 –)n CH3 CH3 (poliisoprena) |
REAKSI OKSIDASI - lunak, keras, serta terbakar. Mereka melanjutkan dengan cara yang sama seperti dalam kasus alkena - oksidasi ringan menghasilkan alkohol polihidrat, dan oksidasi keras menghasilkan campuran berbagai produk tergantung pada struktur diena: CH2=CH –CH=CH2 + KMnO4 + H2O CH2 – CH – CH – CH2 + MnO2 + KOH |
Alkadiena terbakar menjadi karbon dioksida dan air. C4H6 + 5.5O2 4CO2 + 3H2O |
MEMPEROLEH ALKADIEN.
1. dehidrogenasi katalitik alkana (melalui tahap pembentukan alkena). Dengan cara ini, divinil diperoleh dalam industri dari butana yang terkandung dalam gas penyulingan minyak dan gas terkait: Isoprena diperoleh dengan dehidrogenasi katalitik dari isopentana (2-metilbutana): |
2. Sintesis Lebedev: (katalis - campuran oksida Al2O3, MgO, ZnO 2 C2H5OH –(Al2O3,MgO, ZnO, 450˚C)à CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2 |
3. Dehidrasi alkohol dihidrat: |
4. Aksi larutan alkohol alkali pada dihaloalkana (dehidrohalogenasi)): |
Oksidasi alkena dengan kalium permanganat dalam media basa ketika dipanaskan (kondisi keras) menyebabkan penghancuran kerangka karbon mereka di lokasi ikatan rangkap. Dalam hal ini, tergantung pada jumlah gugus alkil yang terkait dengan fragmen vinil, dua asam karboksilat dapat diperoleh, asam dan keton atau dua keton:
Latihan 11. Produk apa yang terbentuk selama oksidasi sikloheksena (a) dengan larutan encer kalium permanganat dalam keadaan dingin dan (b) dengan larutan pekat kalium permanganat, diikuti dengan pengasaman.
Latihan 12. Produk apa yang terbentuk dari 1,2-dimetilsikloheksena selama (a) hidrogenasi katalitik, (b) oksidasi dengan larutan encer kalium permanganat dalam keadaan dingin, (c) ozonasi diikuti oleh pembelahan reduktif.
6.5. Oksidasi etilen menjadi asetaldehida
Oksidasi etilen dengan oksigen atmosfer dengan adanya paladium(II) dan tembaga(II) klorida menghasilkan pembentukan asetaldehida ( Proses Wacker):
(63)
etanol (asetaldehida)
6.6. Oksidasi etilen klorin
Vinil klorida diperoleh dengan etilen klorin:
6.7. Amonolisis oksidatif
Oksidasi hidrokarbon dengan oksigen atmosfer dengan adanya amonia mengarah pada transformasi gugus metil menjadi gugus siano. Oksidasi ini disebut amonolisis oksidatif. Akrilonitril diperoleh dengan amonolisis oksidatif propilena.
akrilonitril
Asam hidrosianat diperoleh dengan amonolisis oksidatif metana:
(66)
7. Hidroformilasi alkena (Oksosintesis)
Pada suhu 30 sampai 250 sekitar C dan tekanan 100-400 atm. dengan adanya percobaanltoctacarbonyl, alkena menambahkan hidrogen dan karbon monoksida untuk membentuk aldehida. Biasanya campuran isomer diperoleh:
Mekanisme:
1. Pembelahan ligan
2. Penambahan etilen
3. Pengenalan etilen
4. Perlekatan ligan
5. Pengenalan CO
6. Adisi hidrogen secara oksidatif
7. Penghapusan reduktif propanal
8. Penambahan karben dan karbenoid
Dalam beberapa tahun terakhir, banyak perhatian dalam kimia organik telah diberikan pada senyawa karbon divalen - karben. Sebagian besar karben tidak stabil dan bereaksi segera setelah pembentukannya dengan senyawa lain.
8.1. Struktur karben
Karben tak tersubstitusi:CH 2 , juga disebut metilen, dapat berbentuk singlet atau triplet. Dalam bentuk singlet karben, dua elektron tidak terikat dengan pasangan spin berada di orbital yang sama, sedangkan dalam bentuk triplet, dua elektron tidak berpasangan dengan spin paralel berada di dua orbital dengan energi yang sama. Konfigurasi elektronik yang berbeda dari karben singlet dan triplet tercermin baik dalam geometri yang berbeda dari partikel-partikel ini dan dalam aktivitas kimia yang berbeda. Atom karbon divalen dari singlet carbene berada dalam keadaan hibrid sp 2, kedua elektron terletak pada orbital hibrid sp 2 (HOMO), dan orbital p (LUMO) bebas. Karben triplet dicirikan oleh hibridisasi sp karbon divalen; dalam hal ini, dua elektron tidak berpasangan terletak pada dua orbital p, yaitu, karben triplet adalah biradikal. Sudut H-C-H untuk singlet methylene, menurut data spektral, sama dengan 102-105 0 , dan untuk triplet methylene sudut ini meningkat menjadi 135140 o . Ini sesuai dengan stabilitas triplet metilen yang lebih tinggi. Menurut perhitungan mekanika kuantum, triplet methylene memang 10 kkal/mol lebih stabil daripada singlet methylene.
Substituen, bagaimanapun, menyebabkan perubahan stabilitas relatif dari kedua bentuk karben ini. Untuk dialkilkarben, bentuk triplet juga lebih stabil daripada bentuk singlet, tetapi untuk dihalokarben : CHal 2 , dan karben lainnya dengan substituen yang mengandung pasangan elektron bebas, keadaan dasarnya adalah singlet. Sudut ikatan C1-C-C1 sebesar 106° untuk diklorokarben sesuai dengan bentuk singlet. Stabilitas yang lebih tinggi dari bentuk singlet dihalocarbenes dibandingkan dengan bentuk triplet tampaknya karena stabilisasi karena pasangan elektron bebas dari heteroatom.
Stabilisasi bentuk triplet dihalocarbenes seperti itu tidak mungkin. Menurut data perhitungan mekanika kuantum, energi transisi singlet-triplet untuk diklorokarben adalah 13,5 Kkal/mol.
A. Diklorokarben
Untuk menghasilkan dihalocarbenes, metode telah dikembangkan berdasarkan reaksi -eliminasi hidrogen halida dari trihalomethanes di bawah aksi basa kuat. Metode ini secara historis merupakan yang pertama menghasilkan karben pertama, diklorokarben, sebagai zat antara (J. Hine 1950). Ketika berinteraksi dengan basa kuat dari kloroform (pKa kloroform adalah ~16), bromoform (pKa = 9) dan trihalomethanes lainnya, sebuah anion terbentuk, yang distabilkan karena eliminasi ion halida dengan pembentukan dihalocarbene. Dengan aksi basa kuat pada kloroform, diklorokarben diperoleh:
diklorokarben
Senyawa organolitium dalam media aprotik biasa juga dapat digunakan sebagai basa. Kemudian, di bawah -100 0 , pembentukan triklorometillitium sebagai zat antara dapat direkam.
Basa kuat seperti RLi dapat digunakan untuk menghasilkan karben dari turunan 1,1-dihalogen
Dalam beberapa tahun terakhir, untuk menghasilkan dihalocarbenes alih-alih n-butillitium banyak digunakan sebagai basa natrium bis(trimetilsilil)amida.
Ini melepaskan silazane yang lembam secara kimia [bis(trimethylsilyl)amide]. Natrium bis(trimetilsilil)amida, berbeda dengan n-butillitium, dapat diisolasi dalam atmosfer inert dalam bentuk kering. Dalam praktiknya, larutan eternya lebih sering digunakan, yang dapat disimpan pada suhu kamar untuk waktu yang lama.
Diklorokarben juga dapat dihasilkan dengan dekarboksilasi termal natrium trikloroasetat kering:
Salah satu metode modern yang paling mudah diakses untuk menghasilkan diklorokarben dari kloroform di bawah aksi natrium hidroksida di bawah kondisi katalisis antarmuka akan dibahas secara rinci nanti.
Diklorokarben ditambahkan ke alkena menghasilkan diklorosiklopropana. Penambahan terjadi secara stereospesifik - konfigurasi alkena awal juga dipertahankan dalam produk reaksi - siklopropana:
(69)
kesurupan-2-butena kesurupan-1,2-dimetil-3,3-
diklorosiklopropana
(70)
cis-2-butena qidengan-1,2-dimetil-3,3-
diklorosiklopropana
(71)
7,7-diklorobisikloheptana
Selama reduksi 1,1-dihalocyclopropane di bawah aksi lithium in mpe-butil alkohol, seng dalam asam asetat atau natrium dalam amonia cair, kedua atom halogen digantikan oleh hidrogen. Ini adalah salah satu metode umum untuk pembuatan turunan siklopropana.
bisikloheptana
Mantan. sebelas. Reaksi lengkap:
(Z)-3-metil-2-pentena metilensikloheksana
Menjawab
B. metilen
Metilen dapat diperoleh dengan dekomposisi diazometana. Diazometana adalah zat yang relatif tidak stabil yang terurai menjadi nitrogen dan metilen pada iradiasi.
(73)
diazometana
Metilen:CH2 selama fotolisis diazometana terbentuk dalam bentuk singlet yang kurang stabil. Di bawah kondisi reaksi, metilen singlet dengan cepat kehilangan energi akibat tumbukan dengan molekul diazometana atau nitrogen dan berubah menjadi metilen triplet yang lebih stabil.
Karben singlet dicirikan oleh adisi sinkron pada ikatan rangkap alkena dengan pelestarian lengkap geometri pada ikatan rangkap (reaksi sikloadisi ). Penambahan bentuk singlet dari karben pada ikatan rangkap demikian terjadi secara stereospesifik.
B. Reaksi Simmons-Smith
Metode yang efisien dan eksperimental yang sangat sederhana untuk konversi alkena menjadi turunan siklopropana didasarkan pada reaksi alkena dengan metilen iodida dan paduan seng-tembaga. Reaksi ini ditemukan pada tahun 1958 oleh Simmons dan Smith dan segera mendapatkan popularitas luas dalam sintesis turunan siklopropana. Spesies aktif dalam reaksi ini bukan karben : CH 2 , dan karbenoidnya adalah iodometil seng iodida IZnCH 2 I, dibentuk oleh interaksi metilen iodida dan pasangan seng-tembaga.
diiodometana iodometilzinkiodida
(Reagen Simmons-Smith)
(75)
Reaksi berlangsung menurut mekanisme berikut:
Reaksi Simmons-Smith adalah metode yang sangat mudah untuk mengubah alkena menjadi siklopropana.
Mantan. 12. Reaksi lengkap:
Menjawab
(76)
metilensiklopentana spiroheptana
(77)
stirena siklopropilbenzena
Dalam tugas-tugas kategori C3 dari Pemeriksaan Keadaan Terpadu, reaksi oksidasi zat organik dengan kalium permanganat KMnO 4 dalam lingkungan asam, yang terjadi dengan pemutusan rantai karbon, menyebabkan kesulitan tertentu. Misalnya, reaksi oksidasi propena berlangsung menurut persamaan:
CH 3 – CH = CH 2 + KMnO4 + H 2 JADI 4 → CH 3 COOH + BERSAMA 2 + MnSO 4 + K 2 JADI 4 + H 2 Oh
Untuk memperhitungkan persamaan redoks kompleks seperti ini, teknik standar menyarankan keseimbangan elektronik, tetapi setelah percobaan lain, menjadi jelas bahwa ini tidak cukup. Akar masalahnya di sini terletak pada kenyataan bahwa koefisien di depan oksidator, yang diambil dari neraca elektronik, harus diganti. Artikel ini menawarkan dua metode yang memungkinkan Anda memilih faktor yang tepat di depan oksidator, untuk akhirnya menyamakan semua elemen. Metode substitusi untuk mengganti koefisien di depan oksidator, lebih cocok untuk mereka yang bisa menghitung lama dan susah payah, karena pengaturan koefisien dengan cara ini bisa panjang (dalam contoh ini, butuh 4 upaya ). Metode substitusi digunakan bersama dengan metode "TABLE", yang juga dibahas secara rinci dalam artikel ini. Metode "aljabar" memungkinkan Anda untuk mengganti koefisien di depan zat pengoksidasi tidak kurang sederhana dan andal, tetapi jauh lebih cepat KMnO4 dibandingkan dengan metode substitusi, tetapi memiliki cakupan yang lebih sempit. Metode "aljabar" hanya dapat digunakan untuk menggantikan koefisien di depan pengoksidasi KMnO4 dalam persamaan reaksi oksidasi zat organik yang berlangsung dengan pemutusan rantai karbon.
Unduh:
Pratinjau:
Untuk menggunakan pratinjau, buat sendiri akun Google (akun) dan masuk: https://accounts.google.com
Pada topik: perkembangan metodologis, presentasi dan catatan
Susunan koefisien dalam persamaan kimia
Guru, sebagai karakter utama dalam organisasi aktivitas kognitif siswa, terus-menerus mencari cara untuk meningkatkan efektivitas pembelajaran. Organisasi pelatihan yang efektif...
Reaksi redoks yang melibatkan zat organik
Kecenderungan senyawa organik untuk mengoksidasi dikaitkan dengan adanya ikatan rangkap, gugus fungsi, atom hidrogen pada atom karbon yang mengandung gugus fungsi.
Oksidasi berurutan zat organik dapat direpresentasikan sebagai rantai transformasi berikut:
Hidrokarbon jenuh → Hidrokarbon tak jenuh → Alkohol → Aldehid (keton) → Asam karboksilat →CO 2 + H 2 O
Hubungan genetik antara kelas senyawa organik disajikan di sini sebagai serangkaian reaksi redoks yang memastikan transisi dari satu kelas senyawa organik ke kelas lainnya. Itu diselesaikan oleh produk oksidasi lengkap (pembakaran) dari salah satu perwakilan dari kelas senyawa organik.
Ketergantungan kemampuan redoks bahan organik pada strukturnya:
Kecenderungan peningkatan senyawa organik untuk mengoksidasi adalah karena adanya zat dalam molekul:
- ikatan ganda(itulah sebabnya alkena, alkuna, alkadiena sangat mudah teroksidasi);
- gugus fungsi tertentu, mampu dengan mudah teroksidasi (--SH, -OH (fenolik dan alkohol), - NH 2;
- gugus alkil teraktivasi terletak di sebelah beberapa ikatan. Misalnya, propena dapat dioksidasi menjadi aldehida akrolein tak jenuh dengan oksigen atmosfer dengan adanya uap air pada katalis bismut-molibdenum.
H 2 C═CH−CH 3 → H 2 C═CH−COH
Serta oksidasi toluena menjadi asam benzoat dengan kalium permanganat dalam lingkungan asam.
5C 6 H 5 CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 + 14H 2 O
- adanya atom hidrogen pada atom karbon yang mengandung gugus fungsi.
Contohnya adalah reaktivitas dalam reaksi oksidasi alkohol primer, sekunder dan tersier dengan reaktivitas terhadap oksidasi.
Terlepas dari kenyataan bahwa dalam setiap reaksi redoks, baik oksidasi dan reduksi terjadi, reaksi diklasifikasikan tergantung pada apa yang terjadi secara langsung pada senyawa organik (jika dioksidasi, mereka berbicara tentang proses oksidasi, jika direduksi, tentang proses reduksi).
Jadi, dalam reaksi etilena dengan kalium permanganat, etilena akan teroksidasi, dan kalium permanganat akan berkurang. Reaksi ini disebut oksidasi etilen.
Penggunaan konsep "kondisi oksidasi" (CO) dalam kimia organik sangat terbatas dan diwujudkan, pertama-tama, dalam perumusan persamaan reaksi redoks. Namun, dengan mempertimbangkan bahwa komposisi produk reaksi yang kurang lebih konstan hanya dimungkinkan dengan oksidasi lengkap (pembakaran) zat organik, kelayakan untuk mengatur koefisien dalam reaksi oksidasi tidak lengkap menghilang. Untuk alasan ini, mereka biasanya membatasi diri untuk menyusun skema transformasi senyawa organik.
Ketika mempelajari karakteristik komparatif senyawa anorganik dan organik, kami berkenalan dengan penggunaan keadaan oksidasi (s.o.) (dalam kimia organik, terutama karbon) dan metode untuk menentukannya:
1) perhitungan rata-rata s.d. karbon dalam molekul organik:
-8/3 +1
Pendekatan ini dibenarkan jika semua ikatan kimia dalam bahan organik dihancurkan selama reaksi (pembakaran, dekomposisi lengkap).
2) definisi s.o. setiap atom karbon:
Dalam hal ini, bilangan oksidasi setiap atom karbon dalam senyawa organik sama dengan jumlah aljabar dari jumlah semua ikatan dengan atom dari unsur yang lebih elektronegatif, dengan memperhatikan tanda “+” pada atom karbon, dan jumlah ikatan dengan atom hidrogen (atau unsur lain yang lebih elektropositif), diperhitungkan dengan tanda "-" pada atom karbon. Dalam hal ini, ikatan dengan atom karbon tetangga tidak diperhitungkan.
Sebagai contoh paling sederhana, mari kita tentukan bilangan oksidasi karbon dalam molekul metanol.
Atom karbon terikat pada tiga atom hidrogen (ikatan ini diperhitungkan dengan tanda "-"), satu ikatan dengan atom oksigen (ikatan ini diperhitungkan dengan tanda "+"). Kita peroleh: -3 + 1 = -2 Jadi, bilangan oksidasi karbon dalam metanol adalah -2.
Derajat oksidasi karbon yang dihitung, meskipun merupakan nilai bersyarat, tetapi menunjukkan sifat pergeseran kerapatan elektron dalam molekul, dan perubahannya sebagai akibat reaksi menunjukkan proses redoks yang sedang berlangsung.
Kami mengklarifikasi dalam kasus mana lebih baik menggunakan satu atau metode lain.
Proses oksidasi, pembakaran, halogenasi, nitrasi, dehidrogenasi, dekomposisi adalah proses redoks.
Ketika berpindah dari satu kelas senyawa organik ke yang lain danpeningkatan tingkat percabangan kerangka karbon molekul senyawa dalam kelas yang terpisah keadaan oksidasi atom karbon yang bertanggung jawab atas kemampuan pereduksi senyawa berubah.
Zat organik yang molekulnya mengandung atom karbon dengan maksimum(- dan +) nilai CO(-4, -3, +2, +3), masuk ke dalam reaksi pembakaran oksidasi lengkap, tetapi tahan terhadap oksidator kekuatan ringan dan sedang.
Zat yang molekulnya mengandung atom karbon dalam CO -1; 0; +1, mudah teroksidasi, kemampuan reduksinya mendekati, sehingga oksidasi tidak sempurnanya dapat dicapai dengan salah satu yang diketahui zat pengoksidasi dengan kekuatan rendah dan sedang. Zat ini mungkin menunjukkan sifat ganda, bertindak sebagai agen pengoksidasi, seperti yang melekat pada zat anorganik.
Saat menulis persamaan reaksi pembakaran dan penguraian zat organik, lebih baik menggunakan nilai rata-rata s.d. karbon.
Sebagai contoh:
Mari kita membuat persamaan reaksi kimia lengkap dengan metode keseimbangan.
Nilai rata-rata bilangan oksidasi karbon dalam n-butana:
Bilangan oksidasi karbon dalam karbon monoksida (IV) adalah +4.
Mari kita buat diagram keseimbangan elektronik:
Perhatikan paruh pertama keseimbangan elektronik: atom karbon dalam nilai pecahan s.d. penyebutnya adalah 4, jadi kami menghitung transfer elektron menggunakan koefisien ini.
Itu. pergi dari -2,5 ke +4 sesuai dengan pergi 2,5 + 4 = 6,5 unit. Karena 4 atom karbon terlibat, maka 6,5 4 \u003d 26 elektron akan diberikan secara total oleh atom karbon butana.
Dengan mempertimbangkan koefisien yang ditemukan, persamaan reaksi kimia pembakaran n-butana akan terlihat seperti ini:
Anda dapat menggunakan metode untuk menentukan muatan total atom karbon dalam molekul:
(4 C) -10 …… → (1 C) +4 , dengan mempertimbangkan bahwa jumlah atom sebelum tanda = dan sesudahnya harus sama, kita samakan (4C) -10 …… →[(1 C) +4 ] 4
Oleh karena itu, transisi dari -10 ke +16 dikaitkan dengan hilangnya 26 elektron.
Dalam kasus lain, kami menentukan nilai s.d. setiap atom karbon dalam senyawa, dengan memperhatikan urutan substitusi atom hidrogen pada atom karbon primer, sekunder, tersier:
Pertama, proses substitusi berlangsung di tersier, kemudian di sekunder, dan terakhir di atom karbon primer.
Alkena
Proses oksidasi bergantung pada struktur alkena dan media reaksi.
1. Ketika alkena dioksidasi dengan larutan pekat kalium permanganat KMnO 4 dalam lingkungan asam (oksidasi keras) Ikatan dan putus dengan pembentukan asam karboksilat, keton, dan karbon monoksida (IV). Reaksi ini digunakan untuk menentukan posisi ikatan rangkap.
a) Jika ikatan rangkap berada di ujung molekul (misalnya, pada butena-1), maka salah satu produk oksidasinya adalah asam format, yang mudah dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air:
b) Jika dalam molekul alkena atom karbon pada ikatan rangkap mengandung dua substituen karbon (misalnya, dalam molekul 2-metilbutena-2), maka selama oksidasinya, terjadi pembentukan keton, karena transformasi atom semacam itu menjadi atom gugus karboksil tidak mungkin dilakukan tanpa memutus ikatan C–C, yang relatif stabil dalam kondisi berikut:
c) Jika molekul alkena simetris dan ikatan rangkap terdapat di tengah molekul, maka hanya satu asam yang terbentuk selama oksidasi:
Ciri oksidasi alkena, di mana atom karbon dalam ikatan rangkap mengandung dua radikal karbon, adalah pembentukan dua keton:
2. Dalam lingkungan netral atau sedikit basa, oksidasi disertai dengan pembentukan diol (alkohol dihidrat) , dan gugus hidroksil terikat pada atom karbon yang di antaranya terdapat ikatan rangkap:
Selama reaksi ini, warna ungu dari larutan berair KMnO 4 berubah warna. Oleh karena itu, digunakan sebagai reaksi kualitatif menjadi alkena (Reaksi Wagner).
3. Oksidasi alkena dengan adanya garam paladium (proses Wacker) mengarah pada pembentukan aldehida dan keton:
2CH 2 \u003d CH 2 + O 2 PdCl2/H2O→ 2 CH 3 -CO-H
Homolog dioksidasi pada atom karbon yang kurang terhidrogenasi:
CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 + 1/2O 2 PdCl2/H2O→ CH 3 - CH 2 -CO-CH 3
Alkuna
Oksidasi asetilena dan homolognya berlangsung tergantung pada media tempat proses berlangsung.
sebuah) Dalam lingkungan asam, proses oksidasi disertai dengan pembentukan asam karboksilat:
Reaksi yang digunakan untuk menentukan struktur alkuna dengan produk oksidasi:
Dalam media netral dan sedikit basa, oksidasi asetilen disertai dengan pembentukan oksalat yang sesuai (garam asam oksalat), dan oksidasi homolog disertai dengan pemutusan ikatan rangkap tiga dan pembentukan garam asam karboksilat:
Untuk asetilen:
1) Dalam lingkungan asam:
H-C≡C-H KMnO 4, H 2 JADI 4 → HOOC-COOH (asam oksalat)
3CH≡CH +8KMnO 4 H 2 HAI→ 3KOOC-COOK kalium oksalat+8MnO 2 + 2KOH+ 2H 2 O
arena
(benzena dan homolognya)
Ketika mengoksidasi arena dalam media asam, seseorang harus mengharapkan pembentukan asam, dan dalam media basa, garam.
Homolog benzena dengan satu rantai samping (berapapun panjangnya) dioksidasi oleh zat pengoksidasi kuat menjadi asam benzoat pada atom karbon-. Homolog benzena, ketika dipanaskan, dioksidasi oleh kalium permanganat dalam media netral untuk membentuk garam kalium dari asam aromatik.
5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 \u003d 5C 6 H 5 COOH + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 14H 2 O,
5C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 \u003d 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 12MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 28H 2 O,
C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 \u003d C 6 H 5 MASAK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O.
Kami menekankan bahwa jika ada beberapa rantai samping dalam molekul arena, maka dalam media asam masing-masing dioksidasi pada atom karbon-a menjadi gugus karboksil, menghasilkan pembentukan asam aromatik polibasa:
1) Dalam lingkungan asam:
C 6 H 5 -CH 2 -R KMnO 4, H 2 JADI 4 → C 6 H 5 -COOH asam benzoat+ CO2
2) Dalam lingkungan netral atau basa:
C 6 H 5 -CH 2 -R KMnO4, H2O/(OH)→ C 6 H 5 -MASAK + CO 2
3) Oksidasi homolog benzena dengan kalium permanganat atau kalium bikromat bila dipanaskan:
C 6 H 5 -CH 2 -R KMnO 4, H 2 JADI 4, t ˚ C→ C 6 H 5 -COOH asam benzoat+ R-COOH
4) Oksidasi kumena dengan oksigen dengan adanya katalis (metode kumena untuk memproduksi fenol):
C 6 H 5 CH(CH 3) 2 O2, H2SO4→ C 6 H 5 -OH fenol + CH3 -CO-CH3 aseton
5C 6 H 5 CH(CH 3) 2 + 18KMnO 4 + 27H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 42H 2 O + 18MnSO 4 + 10CO 2 + K 2 SO 4
C 6 H 5 CH (CH 3) 2 + 6H 2 O - 18'→ C 6 H 5 COOH + 2CO 2 + 18H + | x5
MnO 4 - + 8H + + 5ē→ Mn +2 + 4H 2 O | x18
Perhatian harus diberikan dengan fakta bahwa di oksidasi ringan stirena dengan kalium permanganat KMnO 4 dalam media netral atau sedikit basa ikatan putus, glikol (alkohol dihidrat) terbentuk. Sebagai hasil dari reaksi, larutan berwarna kalium permanganat dengan cepat menjadi tidak berwarna dan endapan coklat mangan (IV) oksida mengendap.
Oksidasi zat pengoksidasi kuat- kalium permanganat dalam lingkungan asam - mengarah pada pemutusan total ikatan rangkap dan pembentukan karbon dioksida dan asam benzoat, larutan menjadi tidak berwarna.
C 6 H 5 -CH═CH 2 + 2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 → C 6 H 5 -COOH + CO 2 + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 +4 H 2 O
alkohol
Perlu diingat bahwa:
1) alkohol primer dioksidasi menjadi aldehida:
3CH 3 -CH 2 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 \u003d 3CH 3 -CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O;
2) alkohol sekunder dioksidasi menjadi keton:
3) untuk alkohol tersier, reaksi oksidasinya tidak khas.
Alkohol tersier, dalam molekul yang tidak memiliki atom hidrogen pada atom karbon yang mengandung gugus OH, tidak teroksidasi dalam kondisi normal. Di bawah kondisi yang keras (di bawah aksi agen pengoksidasi kuat dan pada suhu tinggi), mereka dapat dioksidasi menjadi campuran asam karboksilat dengan berat molekul rendah, mis. penghancuran kerangka karbon.
Ketika metanol dioksidasi dengan larutan asam kalium permanganat atau kalium dikromat, CO2 terbentuk.
Alkohol primer selama oksidasi, tergantung pada kondisi reaksi, tidak hanya dapat membentuk aldehida, tetapi juga asam.
Misalnya, oksidasi etanol dengan kalium dikromat dalam cuaca dingin berakhir dengan pembentukan asam asetat, dan ketika dipanaskan, asetaldehida:
3CH 3 -CH 2 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 \u003d 3CH 3 -COOH + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O,
Jika tiga atau lebih gugus OH terikat pada atom karbon yang berdekatan, maka atom tengah atau tengah diubah menjadi asam format ketika dioksidasi dengan asam klorida.
Oksidasi glikol dengan kalium permanganat dalam media asam berlangsung mirip dengan pembelahan oksidatif alkena dan juga mengarah pada pembentukan asam atau keton, tergantung pada struktur glikol awal.
Aldehid dan keton
Aldehida lebih mudah teroksidasi daripada alkohol menjadi asam karboksilat yang sesuai tidak hanya di bawah aksi oksidator kuat (oksigen udara, larutan diasamkan KMnO 4 dan K 2 Cr 2 O 7), tetapi juga di bawah aksi yang lemah (larutan amonia oksida perak atau tembaga hidroksida (II) ):
5CH 3 -CHO + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 \u003d 5CH 3 -COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O,
3CH 3 -CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 \u003d 3CH 3 -COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O,
CH 3 -CHO + 2OH CH 3 -COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O
Perhatian khusus!!! Oksidasi metanal dengan larutan amonia oksida perak mengarah pada pembentukan amonium karbonat, dan bukan asam format:
HCHHAI+ 4OH = (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag + 6NH 3 + 2H 2 O.
Untuk menyusun persamaan reaksi redoks, digunakan metode keseimbangan elektron dan metode setengah reaksi (metode elektron-ion).
Untuk kimia organik, bukan bilangan oksidasi atom yang penting, tetapi pergeseran kerapatan elektron, sebagai akibatnya muatan parsial muncul pada atom yang sama sekali tidak konsisten dengan nilai bilangan oksidasi.
Banyak institusi pendidikan tinggi memasukkan tugas pemilihan koefisien dalam persamaan OVR dengan metode ion-elektronik (metode setengah reaksi) dalam tiket ujian masuk. Jika sekolah memperhatikan setidaknya beberapa metode ini, itu terutama dalam oksidasi zat anorganik.
Mari kita coba menerapkan metode setengah reaksi untuk oksidasi sukrosa dengan kalium permanganat dalam media asam.
Keuntungan dari metode ini adalah tidak perlu langsung menebak dan menuliskan hasil reaksi. Mereka cukup mudah untuk ditentukan dalam proses persamaan. Agen pengoksidasi dalam lingkungan asam paling sepenuhnya memanifestasikan sifat pengoksidasinya, misalnya, anion MnO - berubah menjadi kation Mn 2+, senyawa organik yang mudah teroksidasi dioksidasi menjadi CO 2.
Kami menulis dalam bentuk molekuler dari transformasi sukrosa:
Di sisi kiri, 13 atom oksigen hilang; untuk menghilangkan kontradiksi ini, mari tambahkan 13 molekul H 2 O.
Sisi kiri sekarang mengandung 48 atom hidrogen, mereka dilepaskan sebagai kation H +:
Sekarang kita menyamakan muatan total di kanan dan kiri:
Skema setengah reaksi sudah siap. Menyusun skema setengah reaksi kedua biasanya tidak menimbulkan kesulitan:
Mari gabungkan kedua skema:
Tugas untuk pekerjaan mandiri:
Selesaikan UHR dan atur koefisiennya menggunakan metode keseimbangan elektronik atau metode setengah reaksi:
CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 →
CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 + KMnO 4 + H 2HAI →
(CH 3) 2 C \u003d C-CH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 →
CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 + KMnO 4 + H 2 SO 4 →
DenganH 3 -CH 2 -C≡C-CH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 →
C 6 H 5 -CH 3 + KMnO 4 + H2O →
C 6 H 5 -C 2 H 5 + KMnO 4 + H 2 SO 4 →
C 6 H 5 - CH 3 + KMnO 4 + H 2 JADI 4 →
Catatan Saya:
Perhatian khusus siswa harus diberikan pada perilaku zat pengoksidasi - kalium permanganat KMnO 4 di berbagai lingkungan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa reaksi redoks dalam CMM tidak hanya terjadi pada tugas C1 dan C2. Dalam tugas SZ, yang mewakili rantai transformasi zat organik, persamaan oksidasi-reduksi tidak jarang. Di sekolah, oksidator sering ditulis di atas panah sebagai [O]. Persyaratan untuk kinerja tugas-tugas tersebut di USE adalah penunjukan wajib semua zat awal dan produk reaksi dengan pengaturan koefisien yang diperlukan.
Deskripsi presentasi REAKSI REDOKS YANG MELIBATKAN ZAT ORGANIK pada slide
REAKSI REDOKS DENGAN PARTISIPASI BAHAN ORGANIK Kochuleva L.R., guru kimia, Lyceum No. 9, Orenburg
Dalam kimia organik, oksidasi didefinisikan sebagai proses di mana, sebagai akibat dari transformasi gugus fungsi, suatu senyawa berpindah dari satu kategori ke kategori yang lebih tinggi: alkena alkohol aldehida (keton) asam karboksilat. Sebagian besar reaksi oksidasi melibatkan pengenalan atom oksigen ke dalam molekul atau pembentukan ikatan rangkap dengan atom oksigen yang sudah ada karena hilangnya atom hidrogen.
OXIDIZER Untuk oksidasi zat organik, biasanya digunakan senyawa logam transisi, oksigen, ozon, peroksida, dan senyawa belerang, selenium, yodium, nitrogen, dan lain-lain. Dari oksidator berdasarkan logam transisi, senyawa kromium (VI) dan mangan (VII), (VI) dan (IV) terutama digunakan. Senyawa krom (VI) yang paling umum adalah larutan kalium dikromat K 2 Cr 2 O 7 dalam asam sulfat, larutan kromium trioksida Cr. O3 dalam asam sulfat encer.
OXIDIZER Selama oksidasi zat organik, kromium (VI) dalam media apa pun direduksi menjadi kromium (III), namun, oksidasi dalam media basa dalam kimia organik tidak menemukan aplikasi praktis. Kalium permanganat KMn. O 4 di lingkungan yang berbeda menunjukkan sifat pengoksidasi yang berbeda, sedangkan kekuatan agen pengoksidasi meningkat dalam lingkungan asam. Kalium manganat K 2 Mn. O 4 dan mangan (IV) oksida Mn. O2 menunjukkan sifat pengoksidasi hanya dalam lingkungan asam
ALKEN Tergantung pada sifat oksidator dan kondisi reaksi, berbagai produk terbentuk: alkohol dihidrat, aldehida, keton, asam karboksilat Ketika dioksidasi dengan larutan KMn dalam air. O 4 pada suhu kamar, ikatan putus dan alkohol dihidrat terbentuk (Reaksi Wagner): Perubahan warna larutan kalium permanganat - reaksi kualitatif untuk ikatan rangkap
ALKENA Oksidasi alkena dengan larutan pekat kalium permanganat KMn. O 4 atau kalium dikromat K 2 Cr 2 O 7 dalam media asam disertai dengan pemutusan tidak hanya -, tetapi juga ikatan Produk reaksi - asam karboksilat dan keton (tergantung pada struktur alkena) Menggunakan reaksi ini , produk oksidasi alkena dapat ditentukan posisi ikatan rangkap dalam molekulnya:
ALKEN 5 CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 10 CH 3 COOH +8 Mn. SO 4+4 K 2 SO 4+12 H 2 O 5 CH 3 –CH=CH-CH 2 -CH 3 +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 CH 3 COOH +5 CH 3 CH 2 COOH +8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +12 H 2 O CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 +2 KMn. O 4 +3 H 2 SO 4 → CH 3 CH 2 COOH + CO 2 +2 Mn. SO 4 + K 2 SO 4 +4 H 2 O
ALKENA Alkena bercabang yang mengandung radikal hidrokarbon pada atom karbon yang dihubungkan oleh ikatan rangkap, pada oksidasi membentuk campuran asam karboksilat dan keton:
ALKEN 5 CH 3 -CH \u003d C-CH 3 + 6 KMn. O 4 +9 H 2 SO 4 → CH 3 5 CH 3 COOH + 5 O \u003d C-CH 3 + 6 Mn. SO 4 + 3 K 2 SO 4+ CH 3 9 H 2 O
ALKENA Alkena bercabang yang mengandung radikal hidrokarbon pada kedua atom karbon yang dihubungkan oleh ikatan rangkap membentuk campuran keton pada oksidasi:
ALKEN 5 CH 3 -C=C-CH 3 + 4 KMn. O 4 +6 H 2 SO 4 → │ CH 3 10 O \u003d C-CH 3 + 4 Mn. SO 4 + 2 K 2 SO 4 + 6 H 2 O CH
ALKEN Sebagai hasil dari oksidasi katalitik alkena dengan oksigen atmosfer, epoksida diperoleh: Dalam kondisi yang keras, ketika dibakar di udara, alkena, seperti hidrokarbon lainnya, terbakar untuk membentuk karbon dioksida dan air: C 2 H 4 + 3 O 2 → 2 CO 2 + 2 H 2 O
ALKADIEN CH 2 =CH−CH=CH 2 Ada dua ikatan rangkap terminal dalam molekul teroksidasi, oleh karena itu, dua molekul karbon dioksida terbentuk. Kerangka karbon tidak bercabang, oleh karena itu, ketika atom karbon ke-2 dan ke-3 dioksidasi, gugus karboksil CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2 + 4 KMn terbentuk. O 4 + 6 H 2 SO 4 → 2 CO 2 + HCOO−COOH + 4 Mn. SO 4 +2 K 2 SO 4 + 8 H 2 O
Alkuna Alkuna mudah dioksidasi oleh kalium permanganat dan kalium dikromat pada tempat ikatan rangkap Ketika alkuna diperlakukan dengan larutan KMn dalam air. O 4 berubah warna (reaksi kualitatif untuk ikatan rangkap) Ketika asetilena bereaksi dengan larutan berair kalium permanganat, garam asam oksalat (kalium oksalat) terbentuk:
ALKINA Asetilena dapat dioksidasi dengan kalium permanganat dalam media netral menjadi kalium oksalat: 3 CH≡CH +8 KMn. O 4 → 3 KOOC–COOK +8 Mn. O 2 +2 KOH +2 H 2 O Dalam lingkungan asam, oksidasi menjadi asam oksalat atau karbon dioksida: 5 CH≡CH +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 HOOC - COOH + 8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +12 H 2 O CH≡CH + 2 KMn. O 4 +3 H 2 SO 4 \u003d 2 CO 2 + 2 Mn. SO 4 + 4 H 2 O + K 2 SO
Alkuna Oksidasi dengan kalium permanganat dalam media asam ketika dipanaskan disertai dengan pemutusan rantai karbon di lokasi ikatan rangkap tiga dan mengarah pada pembentukan asam: Oksidasi alkuna yang mengandung ikatan rangkap tiga pada atom karbon ekstrem disertai dengan kondisi ini dengan pembentukan asam karboksilat dan CO2:
ALKUNA CH 3 C≡CCH 2 CH 3 + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 → CH 3 COOH + CH 3 CH 2 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 3 H 2 O 3 CH 3 C≡CH+4 K 2 Cr 2 O 7 +16 H 2 SO 4 →CH 3 COOH+3 CO 2++ 4 Cr 2(SO 4)3 + 4 K 2 SO 4 +16 H 2 O CH 3C≡CH+8KMn. O 4+11 KOH →CH 3 MASAK + K 2 CO 3 + 8 K 2 Mn. O 4 +6 H 2 O
Sikloalkana dan Sikloalkena Di bawah aksi oksidator kuat (KMn. O 4 , K 2 Cr 2 O 7 , dll.), sikloalkana dan sikloalkena membentuk asam karboksilat dibasa dengan jumlah atom karbon yang sama: 5 C 6 H 12 + 8 KMn . O 4 + 12 H 2 SO 4 → 5 HOOC (CH 2) 4 COOH + 4 K 2 SO 4 + 8 Mn. SO 4 +12 H 2 O
ARENES Benzena Tahan terhadap zat pengoksidasi pada suhu kamar Tidak bereaksi dengan larutan berair kalium permanganat, kalium dikromat dan zat pengoksidasi lainnya Dapat dioksidasi dengan ozon untuk membentuk dialdehida:
ARENES Benzene homolog Mengoksidasi dengan relatif mudah. Rantai samping mengalami oksidasi, dalam toluena - gugus metil. Oksidator ringan (Mn. O 2) mengoksidasi gugus metil menjadi gugus aldehida: C 6 H 5 CH 3+2 Mn. O 2+H 2 SO 4→C 6 H 5 CHO+2 Mn. SO 4+3 H 2 O
ARENA Pengoksidasi yang lebih kuat - KMn. O 4 dalam media asam atau campuran kromium, ketika dipanaskan, mengoksidasi gugus metil menjadi gugus karboksil: Dalam media netral atau sedikit basa, bukan asam benzoat itu sendiri yang terbentuk, tetapi garamnya, kalium benzoat:
ARENE Dalam medium asam 5 C 6 H 5 CH 3 +6 KMn. O 4 +9 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 5 COOH + 6 Mn. SO 4 +3 K 2 SO 4 + 14 H 2 O Dalam lingkungan netral C 6 H 5 CH 3 +2 KMn. O 4 \u003d C 6 H 5 MASAK + 2 Mn. O 2 + KOH + H 2 O Dalam lingkungan basa C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4 KMn. O 4 \u003d C 6 H 5 MASAK + K 2 CO 3 + 2 H 2 O + 4 Mn. O2 + KOH
AREN Di bawah aksi zat pengoksidasi kuat (KMn. O 4 dalam media asam atau campuran kromium), rantai samping teroksidasi terlepas dari strukturnya: atom karbon yang terikat langsung pada cincin benzena ke gugus karboksil, karbon yang tersisa atom dalam rantai samping menjadi CO 2 Oksidasi benzena homolog dengan satu rantai samping di bawah aksi KMn. O 4 dalam lingkungan asam atau campuran kromium mengarah pada pembentukan asam benzoat:
AREN Benzena homolog yang mengandung beberapa rantai samping membentuk asam aromatik polibasa yang sesuai pada oksidasi:
AREN Dalam media netral atau sedikit basa, oksidasi dengan kalium permanganat menghasilkan garam asam karboksilat dan kalium karbonat:
ARENA 5 C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12 KMn. O 4 + 18 H 2 SO 4 -> 5 C 6 H 5 -COOH + 5 CO 2 + 12 Mn. SO 4 + 6 K 2 SO 4 + 28 H 2 O C 6 H 5 -C 2 H 5 +4 KMn. O 4 → C 6 H 5 -MASAK + K 2 CO 3 + KOH +4 Mn. O 2 +2 H 2 O 5 C 6 H 5 -CH (CH 3) 2 + 18 KMn. O 4 + 27 H 2 SO 4 ---> 5 C 6 H 5 -COOH + 10 CO 2 + 18 Mn. SO 4 + 9 K 2 SO 4 + 42 H 2 O 5 CH 3 -C 6 H 4 -CH 3 +12 KMn. O 4 +18 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 4 (COOH) 2 +12 Mn. SO 4 +6 K 2 SO 4 + 28 H 2 O CH 3 -C 6 H 4 -CH 3 + 4 KMn. O 4 → C 6 H 4(MASAK)2 +4 Mn. O 2 +2 KOH + 2 H 2 O
STYRENE Oksidasi stirena (vinilbenzena) dengan larutan kalium permanganat dalam suasana asam dan netral: 3 C 6 H 5 -CH═CH 2 + 2 KMn. O 4 + 4 H 2 O → 3 C 6 H 5 -CH -CH 2 + 2 Mn. O 2 + 2 KOH ı OH OH Oksidasi dengan oksidator kuat—kalium permanganat dalam media asam—menghasilkan pemutusan total ikatan rangkap dan pembentukan karbon dioksida dan asam benzoat; larutan menjadi tidak berwarna. C 6 H 5 -CH═CH 2 + 2 KMn. O 4 + 3 H 2 SO 4 → C 6 H 5 -COOH + CO 2 + K 2 SO 4 + 2 Mn. SO 4 +4 H 2 O
ALKOHOL Oksidator yang paling cocok untuk alkohol primer dan sekunder adalah: KMn. Campuran kromium O4. Alkohol primer, kecuali metanol, dioksidasi menjadi aldehida atau asam karboksilat:
ALKOHOL Metanol dioksidasi menjadi CO 2: Etanol di bawah aksi Cl 2 dioksidasi menjadi asetaldehida: Alkohol sekunder dioksidasi menjadi keton:
ALKOHOL Alkohol dihidrat, etilena glikol HOCH 2 -CH 2 OH, bila dipanaskan dalam media asam dengan larutan KMn. O 4 atau K 2 Cr 2 O 7 mudah teroksidasi menjadi asam oksalat, dan dalam keadaan netral menjadi kalium oksalat. 5 CH 2 (OH) - CH 2 (OH) + 8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 HOOC - COOH + 8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +22 H 2 O 3 CH 2 (OH) - CH 2 (OH) + 8 KMn. O 4 → 3 KOOC–COOK +8 Mn. O2 +2 KOH +8 H2O
Fenol Mereka mudah teroksidasi karena adanya gugus hidrokso yang terhubung ke cincin benzena Fenol dioksidasi oleh hidrogen peroksida dengan adanya katalis menjadi fenol pirokatekol diatomik, dan ketika dioksidasi dengan campuran kromium, menjadi para-benzokuinon:
ALDEHIDA DAN KETONA Aldehid mudah teroksidasi, sedangkan gugus aldehida teroksidasi menjadi gugus karboksil: 3 CH 3 CHO + 2 KMn. O 4 + 3 H 2 O → 2 CH 3 COOK + CH 3 COOH + 2 Mn. O 2 + H 2 O 3 CH 3 CH \u003d O + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 \u003d 3 CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7 H 2 O Metanal dioksidasi menjadi CO 2:
ALDEHIDA DAN KETONA Reaksi kualitatif terhadap aldehida: oksidasi dengan tembaga (II) hidroksida Reaksi "cermin perak" Garam, bukan asam!
ALDEHIDA DAN KETON Keton sulit dioksidasi, oksidator lemah tidak bekerja pada mereka.Di bawah aksi oksidator kuat, ikatan C-C putus di kedua sisi gugus karbonil untuk membentuk campuran asam (atau keton) dengan jumlah yang lebih kecil atom karbon daripada di senyawa asli:
ALDEHIDA DAN KETONA Dalam kasus struktur keton asimetris, oksidasi sebagian besar dilakukan dari sisi atom karbon yang kurang terhidrogenasi pada gugus karbonil (aturan Popov-Wagner).Berdasarkan produk oksidasi keton, strukturnya dapat berupa didirikan:
ASAM FORMAT Di antara asam monobasa jenuh, hanya asam format yang mudah teroksidasi. Hal ini disebabkan fakta bahwa dalam asam format, selain gugus karboksil, gugus aldehida juga dapat diisolasi. 5 NUN + 2 KMn. O 4 + 3 H 2 SO 4 → 2 Mn. SO 4 + K 2 SO 4 + 5 CO 2 + 8 H 2 O Asam format bereaksi dengan larutan amonia oksida perak dan tembaga (II) hidroksida HCOOH + 2OH → 2 Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2 NH 3 + H 2 O HCOOH + 2 Cu(OH) 2 CO 2 + Cu 2 O↓+ 3 H 2 O Selain itu, asam format dioksidasi oleh klorin: HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2 HCl
ASAM KARBOKSIK TAK JENUH Mudah teroksidasi dengan larutan KMn dalam air. O 4 dalam media basa lemah dengan pembentukan asam dihidroksi dan garamnya: Dalam media asam, kerangka karbon putus di lokasi ikatan rangkap C=C dengan pembentukan campuran asam:
ASAM OKSALAT Mudah teroksidasi oleh KMn. O 4 dalam lingkungan asam ketika dipanaskan menjadi CO 2 (metode permanganatometri): Ketika dipanaskan, ia mengalami dekarboksilasi (reaksi disproporsionasi): Dengan adanya H 2 SO 4 pekat, ketika dipanaskan, asam oksalat dan garamnya (oksalat) tidak proporsional:
Kita tuliskan persamaan reaksinya: 1) CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 2) 3) 4) 5) 16,32% (36,68%, 23,82%) Pt, ke X 3 X 2 Pt, to. KMn. O 4 KOH X 4 heptana KOH, menjadi benzena. X 1 Fe, HCl. HNO 3 H 2 SO 4 CH 3 + 4 H 2 CH 3 + 6 KMn. O 4 + 7 KOHCOOK + 6 K 2 Mn. O 4 + 5 H 2 O MASAK + KOH+ K 2 CO 3 menjadi NO 2 + H 2 O+ HNO 3 H 2 SO 4 N H 3 C l + 3 F e C l 2 + 2 H 2 ON O 2 + 3 F e + 7 H C l
