Alkenes - Ito ay mga hydrocarbon sa mga molekula kung saan mayroong ISANG dobleng C \u003d C na bono.

Alkene nomenclature: lilitaw ang suffix sa pangalan -EN.

Ang unang miyembro ng homologous na serye ay C2H4 (ethene).

Para sa pinakasimpleng mga alkenes, ginagamit din ang mga makasaysayang itinatag na pangalan:

ethylene (ethene)

propylene (propene),

Ang mga sumusunod na monovalent alkene radical ay kadalasang ginagamit sa nomenclature:

CH2-CH=CH2

Mga uri ng isomerism ng alkenes:

1. Isomerism ng carbon skeleton:(simula sa C4H8 - butene at 2-methylpropene)

2. Isomerism ng posisyon ng maramihang bono:(nagsisimula sa C4H8): butene-1 at butene-2.

3. Interclass isomerism: kasama cycloalkanes(nagsisimula sa propene):

C4H8 - butene at cyclobutane.

4. Spatial isomerism ng alkenes:

Dahil sa ang katunayan na ang libreng pag-ikot sa paligid ng double bond ay imposible, ito ay nagiging posible cis-trans- isomerismo.

Ang mga alkenes ay may dalawang carbon atoms sa bawat double bond iba't ibang kapalit, ay maaaring umiral sa anyo ng dalawang isomer na naiiba sa pagkakaayos ng mga substituent na may kaugnayan sa π-bond plane:

Mga kemikal na katangian ng alkenes.

Ang mga alkenes ay nailalarawan sa pamamagitan ng:

· mga reaksyon sa pagdaragdag ng dobleng bono,

· mga reaksyon ng oksihenasyon,

· mga reaksyon ng pagpapalit sa "side chain".

1. Mga reaksyon sa pagdaragdag ng dobleng bono: ang weaker π-bond ay nasira, isang saturated compound ay nabuo. Ito ay mga electrophilic na reaksyon ng karagdagan - AE.	1) Hydrogenation: CH3-CH=CH2 + H2 à CH3-CH2-CH3 2) Halogenation: CH3-CH=CH2 + Br2 (solusyon)à CH3-CHBr-CH2Br Ang pagkawalan ng kulay ng bromine water ay isang qualitative reaction sa isang double bond. 3) Hydrohalogenation: CH3-CH=CH2 + HBr à CH3-CHBr-CH3 (MARKOVNIKOV'S RULE: ang hydrogen ay nakakabit sa pinaka hydrogenated na carbon atom). 4) Hydration - koneksyon ng tubig: CH3-CH=CH2 + HOH à CH3-CH-CH3 (nagaganap din ang attachment ayon sa panuntunan ni Markovnikov)
2. Pagdaragdag ng hydrogen bromide sa pagkakaroon ng peroxides (Harash effect) - ito ay isang radikal na karagdagan - AR	CH3-CH=CH2 + HBr -(H2O2)à CH3-CH2-CH2Br (Reaksyon sa hydrogen bromide sa pagkakaroon ng peroxide ay nagpapatuloy laban sa pamumuno ni Markovnikov )
3. Pagkasunog- kumpletong oksihenasyon ng mga alkenes na may oxygen sa carbon dioxide at tubig.	С2Н4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О
4. Malambot na oksihenasyon ng mga alkenes - Reaksyon ni Wagner : reaksyon sa isang malamig na may tubig na solusyon ng potassium permanganate.	3CH3- CH=CH2+ 2KMnO4 + 4H2O à 2MnO2 + 2KOH + 3 CH3 - CH - CH2 Oh Oh ( nabuo ang isang diol) Ang pagkawalan ng kulay ng isang may tubig na solusyon ng potassium permanganate na may alkenes ay isang qualitative reaction para sa mga alkenes.
5. Matigas na oksihenasyon ng mga alkenes- mainit na neutral o acidic potassium permanganate solution. May kasamang break sa C=C double bond.	1. Sa ilalim ng pagkilos ng potassium permanganate sa isang acidic na kapaligiran, depende sa istraktura ng alkene skeleton, ang mga sumusunod ay nabuo: Fragment ng carbon chain sa double bond Ano ang nagiging = CH -R R– COOHcarboxylic acid = C – R ketoneR – C – R CH3-C-1 H=C-2Н2 +2 KMn+7O4 + 3H2SO4 a CH3-C+3 Oh + C+4 O2 + 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 4H2O 2. Kung ang reaksyon ay nagpapatuloy sa isang neutral na kapaligiran kapag pinainit, kung gayon, nang naaayon, potasa asin: Fragment ng isang chain malapit sa isang double bond Ano ang nagiging K2CO3 = CH -R R– COOUpang- asin ng carboxylic acid = C – R ketoneR – C – R 3CH3C-1H=Sa-2Н2 +10 K MnO4 - ta 3 CH3 C+3OO K + + 3K 2C+4O3 + 10MnO2 +4Н2О+ K Oh
6. Oksihenasyon ethylene oxygen sa pagkakaroon ng mga palladium salts.	CH2=CH2 + O2 –(kat)à CH3CHO (acetaldehyde)
7. Klorinasyon at brominasyon sa side chain: kung ang reaksyon sa murang luntian ay isinasagawa sa liwanag o sa isang mataas na temperatura, ang hydrogen ay pinapalitan sa side chain.	CH3-CH=CH2 + Cl2 – (liwanag)à CH2-CH=CH2 + HCl
8. Polimerisasyon:	n CH3-CH=CH2 а(-CH–CH2-)n propylene ô polypropylene

PRODUKSIYON NG ALKENES

ako . Nagbitak alkanes:	С7Н16 –(t)а CH3-CH=CH2 + C4H10 alkene alkane
II. Dehydrohalogenation ng haloalkanes sa ilalim ng pagkilos ng isang alkohol na solusyon ng alkali - ang reaksyon PAG-ALIS.	Ang panuntunan ni Zaitsev: Ang pag-aalis ng isang hydrogen atom sa mga reaksyon ng pag-aalis ay nangyayari pangunahin mula sa hindi bababa sa hydrogenated na carbon atom.
III. Pag-aalis ng tubig sa mga alkohol sa isang mataas na temperatura (sa itaas 140°C) sa pagkakaroon ng mga reagents na nag-aalis ng tubig - aluminyo oksido o puro sulfuric acid - ang reaksyon ng pag-aalis.	CH3- CH-CH2-CH3 – (H2SO4,t>140o)à à H2O+CH3- CH=CH-CH3 (sinusunod din ang panuntunan ng Zaitsev)
IV. Dehalogenation ng dihaloalkanes pagkakaroon ng halogen atoms sa mga kalapit na carbon atoms, sa ilalim ng pagkilos ng mga aktibong metal.	CH2 Sinabi ni Br-CH Sinabi ni Br-CH3+ mg aCH2=CH-CH3+ MgBr2 Maaari ding gumamit ng zinc.
V. Dehydrogenation ng alkanes sa 500°C:
VI. Hindi kumpletong hydrogenation ng dienes at alkynes	С2Н2 + Н2 (kakulangan) –(kat)à С2Н4

ALKADIENES.

Ito ay mga hydrocarbon na naglalaman ng dalawang dobleng bono. Ang unang miyembro ng serye ay C3H4 (propadiene o allene). Lumilitaw ang suffix sa pangalan - DIEN .

Mga uri ng dobleng bono sa dienes:

1.Insulateddobleng bono pinaghihiwalay sa kadena ng dalawa o higit pang σ-bond: CH2=CH–CH2–CH=CH2. Ang mga diene ng ganitong uri ay nagpapakita ng mga katangian ng mga alkenes.

2. Pinagsama-samadobleng bono matatagpuan sa isang carbon atom: CH2=C=CH2(allen) Ang ganitong mga dienes (allenes) ay nabibilang sa isang medyo bihira at hindi matatag na uri ng mga compound.

3.Paireddobleng bono pinaghihiwalay ng isang σ-bond: CH2=CH–CH=CH2 Ang mga conjugated diene ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga katangian ng katangian dahil sa elektronikong istraktura ng mga molekula, ibig sabihin, isang tuluy-tuloy na pagkakasunud-sunod ng apat na sp2 carbon atoms.

Diene isomerism

1. Isomerismo mga posisyon ng dobleng bono:

2. Isomerismo kalansay ng carbon:

3. Interclass isomerismo may mga alkynes at cycloalkenes . Halimbawa, ang mga sumusunod na compound ay tumutugma sa formula C4H6:

4. Spatial isomerismo Ang mga diene na may iba't ibang mga substituent sa mga carbon atom sa dobleng bono, tulad ng mga alkenes, ay nagpapakita cis-trans isomerism. (1) Cis isomer (2) Trans isomer

Elektronikong istraktura ng conjugated dienes.

Molecule ng butadiene-1,3 CH2=CH-CH=CH2 naglalaman ng apat na carbon atoms sp2 - hybridized state at may flat structure.

Ang π-electrons ng double bonds ay bumubuo ng isang solong π-electron cloud (katabing sistema ) at na-delocalize sa pagitan ng lahat ng carbon atoms.

Ang multiplicity ng mga bono (ang bilang ng mga karaniwang pares ng elektron) sa pagitan ng mga carbon atom ay may intermediate na halaga: walang puro single at puro double bond. Ang istraktura ng butadiene ay mas tumpak na ipinapakita ng formula na may delokalisado "isa't kalahating" bono.

CHEMICAL PROPERTIES NG CONJUGATED ALKADIENES.

MGA REAKSYON NG DAGDAG SA CONJUGATED DIENES. Ang pagdaragdag ng mga halogens, hydrogen halides, tubig at iba pang polar reagents ay nangyayari sa pamamagitan ng isang electrophilic na mekanismo (tulad ng sa mga alkenes). Bilang karagdagan sa karagdagan sa isa sa dalawang double bond (1,2-addition), ang conjugated dienes ay nailalarawan ng tinatawag na 1,4-addition, kapag ang buong delokalisado na sistema ng dalawang double bond ay nakikilahok sa reaksyon: Ang ratio ng 1,2- at 1,4-dagdag na mga produkto ay nakasalalay sa mga kondisyon ng reaksyon (na may pagtaas sa temperatura, ang posibilidad ng 1,4-dagdag ay karaniwang tumataas).

1. Hydrogenation. CH3-CH2-CH=CH2 (1,2 produkto) CH2=CH-CH=CH2 + H2 CH3-CH=CH-CH3 (1,4 produkto) Sa pagkakaroon ng isang Ni catalyst, ang isang kumpletong produkto ng hydrogenation ay nakuha: CH2=CH-CH=CH2 + 2 H2 –(Ni, t)à CH3-CH2-CH2-CH3

2. Halogenation, hydrohalogenation at hydration 1,4-kalakip. 1,2-kalakip. Sa labis na bromine, ang isa pang molekula nito ay idinaragdag sa site ng natitirang double bond upang bumuo ng 1,2,3,4-tetrabromobutane.

3. reaksyon ng polimerisasyon. Ang reaksyon ay nagpapatuloy pangunahin sa pamamagitan ng 1,4-mekanismo, na may pagbuo ng isang polimer na may maraming mga bono, na tinatawag na goma : nCH2=CH-CH=CH2 à (-CH2-CH=CH-CH2-)n polimerisasyon ng isoprene: nCH2=C–CH=CH2 à(–CH2 –C =CH –CH2 –)n CH3 CH3 (polyisoprene)

OXIDATION REACTIONS - malambot, matigas, pati na rin nasusunog. Nagpapatuloy sila sa parehong paraan tulad ng sa kaso ng mga alkenes - ang banayad na oksihenasyon ay humahantong sa isang polyhydric na alkohol, at ang matapang na oksihenasyon ay humahantong sa isang halo ng iba't ibang mga produkto depende sa istraktura ng diene: CH2=CH –CH=CH2 + KMnO4 + H2O à CH2 – CH – CH – CH2 + MnO2 + KOH

Ang mga alkadienes ay nasusunog sa carbon dioxide at tubig. C4H6 + 5.5O2 à 4CO2 + 3H2O

PAGKUHA NG ALKADIENES.

1. catalytic dehydrogenation alkanes (sa pamamagitan ng yugto ng pagbuo ng mga alkenes). Sa ganitong paraan, ang divinyl ay nakukuha sa industriya mula sa butane na nakapaloob sa mga gas na nagpapadalisay ng langis at mga nauugnay na gas: Ang isoprene ay nakuha sa pamamagitan ng catalytic dehydrogenation ng isopentane (2-methylbutane):

2. Ang synthesis ni Lebedev: (catalyst - isang halo ng mga oxide Al2O3, MgO, ZnO 2 C2H5OH –(Al2O3,MgO, ZnO, 450˚C)à CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2

3. Pag-aalis ng tubig ng mga dihydric na alkohol:

4. Pagkilos ng isang alkohol na solusyon ng alkali sa dihaloalkanes (dehydrohalogenation):

Ang oksihenasyon ng mga alkenes na may potassium permanganate sa isang alkaline medium kapag pinainit (malupit na mga kondisyon) ay humahantong sa pagkasira ng kanilang carbon skeleton sa site ng double bond. Sa kasong ito, depende sa bilang ng mga pangkat ng alkyl na nauugnay sa fragment ng vinyl, dalawang carboxylic acid ang maaaring makuha, isang acid at isang ketone o dalawang ketone:

Pagsasanay 11. Anong produkto ang nabuo sa panahon ng oksihenasyon ng cyclohexene (a) na may dilute solution ng potassium permanganate sa malamig at (b) na may concentrated solution ng potassium permanganate, na sinusundan ng acidification.

Pagsasanay 12. Anong mga produkto ang nabuo mula sa 1,2-dimethylcyclohexene sa panahon nito (a) catalytic hydrogenation, (b) oxidation na may dilute solution ng potassium permanganate sa malamig, (c) ozonation na sinusundan ng reductive cleavage.

6.5. Oxidation ng ethylene sa acetaldehyde

Ang oksihenasyon ng ethylene na may atmospheric oxygen sa pagkakaroon ng palladium(II) at copper(II) chlorides ay nagreresulta sa pagbuo ng acetaldehyde ( Proseso ng Wacker):

(63)

ethanal (acetaldehyde)

6.6. Oksihenasyon ng ethylene chlorine

Ang vinyl chloride ay nakuha sa pamamagitan ng ethylene chlorine:

6.7. Oxidative ammonolysis

Ang oksihenasyon ng hydrocarbons na may atmospheric oxygen sa pagkakaroon ng ammonia ay humahantong sa pagbabago ng methyl group sa isang cyano group. Ang oksihenasyong ito ay tinatawag na oxidative ammonolysis. Ang Acrylonitrile ay nakuha sa pamamagitan ng oxidative ammonolysis ng propylene.

acrylonitrile

Ang hydrocyanic acid ay nakuha sa pamamagitan ng oxidative ammonolysis ng methane:

(66)

7. Hydroformylation ng mga alkenes (Oxosynthesis)

Sa isang temperatura ng 30 hanggang 250 tungkol sa C at isang presyon ng 100-400 atm. sa pagkakaroon ng dicobaltoctacarbonyl, ang mga alkenes ay nagdaragdag ng hydrogen at carbon monoxide upang bumuo ng aldehydes. Karaniwan ang isang halo ng mga isomer ay nakuha:

Mekanismo:

1. Ligand cleavage

2. Pagdaragdag ng ethylene

3. Pagpapakilala ng ethylene

4. Pagkakabit ng isang ligand

5. Pagpapakilala ng CO

6. Oxidative na pagdaragdag ng hydrogen

7. Reductive elimination ng propanal

8. Pagdaragdag ng carbenes at carbenoids

Sa mga nagdaang taon, maraming pansin sa organikong kimika ang binayaran sa mga compound ng divalent carbon - carbenes. Karamihan sa mga carbenes ay hindi matatag at gumanti kaagad pagkatapos ng kanilang pagbuo sa iba pang mga compound.

8.1. Ang istraktura ng carbenes

Ang unsubstituted carbene:CH 2 , tinatawag ding methylene, ay maaaring nasa singlet o triplet form. Sa singlet na anyo ng carbene, dalawang unbonding electron na may magkapares na spins ay nasa parehong orbital, habang sa triplet form, dalawang unpaired electron na may parallel spins ay nasa dalawang orbital ng parehong enerhiya. Ang iba't ibang mga elektronikong pagsasaayos ng singlet at triplet carbenes ay makikita pareho sa magkakaibang geometry ng mga particle na ito at sa iba't ibang aktibidad ng kemikal. Ang divalent carbon atom ng singlet carbene ay nasa sp 2 -hybrid na estado, ang parehong mga electron ay matatagpuan sa sp 2 -hybrid orbital (HOMO), at ang p-orbital (LUMO) ay libre. Ang triplet carbene ay nailalarawan sa pamamagitan ng sp hybridization ng divalent carbon; sa kasong ito, ang dalawang hindi magkapares na electron ay matatagpuan sa dalawang p-orbitals, ibig sabihin, ang triplet carbene ay isang biradical. Ang H-C-H angle para sa singlet methylene, ayon sa spectral data, ay katumbas ng 102-105 0 , at para sa triplet methylene ang anggulong ito ay tumataas sa 135140 o . Ito ay tumutugma sa mas mataas na katatagan ng triplet methylene. Ayon sa quantum mechanical calculations, ang triplet methylene ay talagang 10 kcal/mol na mas matatag kaysa sa singlet methylene.

Ang mga substituent, gayunpaman, ay nagdudulot ng pagbabago sa relatibong katatagan ng dalawang anyo ng carbenes na ito. Para sa dialkylcarbenes, ang triplet form ay mas matatag din kaysa sa singlet form, ngunit para sa dihalocarbenes : CHal 2 , at iba pang mga carbenes na may mga substituent na naglalaman ng nag-iisang pares ng mga electron, ang ground state ay singlet. Ang anggulo ng bono ng C1-C-C1 na 106° para sa dichlorocarbene ay sumasang-ayon sa anyo ng singlet. Ang mas mataas na katatagan ng singlet na anyo ng dihalocarbene kumpara sa triplet na anyo ay maliwanag dahil sa pagpapapanatag nito dahil sa nag-iisang pares ng mga electron ng heteroatom.

Ang ganitong pagpapapanatag ng triplet form ng dihalocarbenes ay imposible. Ayon sa data ng quantum mechanical calculation, ang enerhiya ng singlet-triplet transition para sa dichlorocarbene ay 13.5 Kcal/mol.

A. Dichlorocarbene

Upang makabuo ng mga dihalocarbene, ang mga pamamaraan ay binuo batay sa reaksyon ng α-pag-aalis ng hydrogen halide mula sa trihalomethanes sa ilalim ng pagkilos ng mga malalakas na base. Ang pamamaraang ito sa kasaysayan ang unang nakabuo ng una sa mga carbenes, dichlorocarbene, bilang isang intermediate (J. Hine 1950). Kapag nakikipag-ugnayan sa mga malakas na base mula sa chloroform (pKa ng chloroform ay ~16), bromoform (pKa = 9) at iba pang trihalomethanes, isang anion ay nabuo, na nagpapatatag dahil sa pag-aalis ng halide ion sa pagbuo ng dihalocarbene. Sa pamamagitan ng pagkilos ng malakas na mga base sa chloroform, ang dichlorocarbene ay nakuha:

dichlorocarbene

Ang mga organolithium compound sa isang walang malasakit na aprotic medium ay maaari ding gamitin bilang base. Pagkatapos, sa ibaba -100 0 С, ang pagbuo ng trichloromethyllithium bilang isang intermediate ay maaaring maitala.

Ang matibay na base tulad ng RLi ay maaaring gamitin upang makabuo ng mga carbenes mula sa 1,1-dihalogen derivatives

Sa mga nakaraang taon, upang makabuo ng dihalocarbenes sa halip na n Ang α-butyllithium ay malawakang ginagamit bilang base ng sodium bis(trimethylsilyl)amide.

Naglalabas ito ng chemically inert silazane [bis(trimethylsilyl)amide]. Ang sodium bis(trimethylsilyl)amide, sa kaibahan sa n-butyllithium, ay maaaring ihiwalay sa isang inert na kapaligiran sa tuyo na anyo. Sa pagsasagawa, ang mga solusyon sa eter nito ay mas madalas na ginagamit, na maaaring maiimbak sa temperatura ng silid sa loob ng mahabang panahon.

Ang dichlorocarbene ay maaari ding mabuo sa pamamagitan ng thermal decarboxylation ng dry sodium trichloroacetate:

Isa sa mga pinaka-naa-access na modernong pamamaraan para sa pagbuo ng dichlorocarbene mula sa chloroform sa ilalim ng pagkilos ng sodium hydroxide sa ilalim ng mga kondisyon ng interfacial catalysis ay isasaalang-alang nang detalyado sa ibang pagkakataon.

Ang dichlorocarbene ay nagdaragdag sa mga alkenes upang magbigay ng mga dichlorocyclopropanes. Ang pagdaragdag ay nangyayari sa stereospecifically - ang pagsasaayos ng paunang alkene ay napanatili din sa produkto ng reaksyon - cyclopropane:

(69)

kawalan ng ulirat-2-butene kawalan ng ulirat-1,2-dimethyl-3,3-

dichlorocyclopropane

(70)

cis-2-butene qikasama-1,2-dimethyl-3,3-

dichlorocyclopropane

(71)

7,7-dichlorobicycloheptane

Sa panahon ng pagbawas ng 1,1-dihalocyclopropanes sa ilalim ng pagkilos ng lithium in mpem-butyl alcohol, zinc sa acetic acid o sodium sa likidong ammonia, parehong halogen atoms ay pinalitan ng hydrogen. Ito ay isa sa mga karaniwang pamamaraan para sa paghahanda ng cyclopropane derivatives.

bicycloheptane

Hal. labing-isa. Mga kumpletong reaksyon:

(Z)-3-methyl-2-pentene methylenecyclohexane

Sagot

B. methylene

Ang methylene ay maaaring makuha sa pamamagitan ng agnas ng diazomethane. Ang diazomethane ay isang medyo hindi matatag na sangkap na nabubulok sa nitrogen at methylene sa pag-iilaw.

(73)

diazomethane

Methylene:CH 2 sa panahon ng photolysis ng diazomethane ay nabuo sa isang hindi gaanong matatag na anyo ng singlet. Sa ilalim ng mga kondisyon ng reaksyon, ang singlet methylene ay mabilis na nawawalan ng enerhiya bilang resulta ng mga banggaan sa diazomethane o nitrogen molecules at nagiging mas matatag na triplet methylene.

Ang singlet carbene ay nailalarawan sa pamamagitan ng sabay-sabay na pagdaragdag sa dobleng bono ng alkene na may kumpletong pangangalaga ng geometry sa dobleng bono (α-cycloaddition reaction). Ang pagdaragdag ng singlet na anyo ng carbene sa dobleng bono ay nangyayari nang mahigpit na stereospecifically.

B. Reaksyon ni Simmons-Smith

Ang isang mahusay at eksperimental na napakasimpleng paraan para sa conversion ng mga alkenes sa cyclopropane derivatives ay batay sa reaksyon ng mga alkenes na may methylene iodide at isang zinc-copper alloy. Ang reaksyong ito ay natuklasan noong 1958 nina Simmons at Smith at agad na nakakuha ng malawak na katanyagan sa synthesis ng cyclopropane derivatives. Ang aktibong species sa reaksyong ito ay hindi isang carbene : CH 2, at ang carbenoid ay iodomethylzinc iodide IZnCH 2 I, na nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng methylene iodide at isang pares ng zinc-copper.

diiodomethane iodomethylzinkiodide

(Reagent ng Simmons-Smith)

(75)

Ang reaksyon ay nagpapatuloy ayon sa sumusunod na mekanismo:

Ang reaksyon ng Simmons-Smith ay isang napaka-maginhawang paraan para sa pag-convert ng mga alkenes sa cyclopropanes.

Hal. 12. Mga kumpletong reaksyon:

Sagot

(76)

methylenecyclopentane spiroheptane

(77)

styrene cyclopropylbenzene

Sa mga gawain ng kategoryang C3 ng Unified State Examination, ang mga reaksyon ng oksihenasyon ng mga organikong sangkap na may potassium permanganate KMnO 4 sa isang acidic na kapaligiran, na nagaganap na may break sa carbon chain, ay nagdudulot ng mga partikular na paghihirap. Halimbawa, ang propene oxidation reaction ay nagpapatuloy ayon sa equation:

CH 3 – CH = CH 2 + KMnO4 + H 2 KAYA 4 → CH 3 COOH + CO 2 + MnSO 4 + K 2 KAYA 4 + H 2 Oh

Upang mag-factor sa mga kumplikadong redox equation tulad ng isang ito, ang karaniwang pamamaraan ay nagmumungkahi ng isang elektronikong balanse, ngunit pagkatapos ng isa pang pagtatangka, nagiging malinaw na ito ay hindi sapat. Ang ugat ng problema dito ay nakasalalay sa katotohanan na ang koepisyent sa harap ng oxidizer, na kinuha mula sa elektronikong balanse, ay dapat mapalitan. Ang artikulong ito ay nag-aalok ng dalawang pamamaraan na nagbibigay-daan sa iyo upang piliin ang tamang kadahilanan sa harap ng oxidizer, upang sa wakas ay mapantayan ang lahat ng mga elemento. Pamamaraan ng pagpapalit upang palitan ang koepisyent sa harap ng ahente ng oxidizing, ito ay mas angkop para sa mga may kakayahang magbilang nang mahabang panahon at maingat, dahil ang pag-aayos ng mga koepisyent sa paraang ito ay maaaring mahaba (sa halimbawang ito, tumagal ng 4 na pagtatangka ). Ang paraan ng pagpapalit ay ginagamit kasabay ng pamamaraang "TALAHANAYAN", na tinalakay din nang detalyado sa artikulong ito. Pamamaraan na "algebraic" pinapayagan kang palitan ang koepisyent sa harap ng ahente ng oxidizing na hindi gaanong simple at mapagkakatiwalaan, ngunit mas mabilis KMnO 4 kumpara sa paraan ng pagpapalit, ngunit may mas makitid na saklaw. Ang "algebraic" na paraan ay maaari lamang gamitin upang palitan ang coefficient sa harap ng oxidizer KMnO 4 sa mga equation ng mga reaksyon ng oksihenasyon ng mga organikong sangkap na nagpapatuloy sa isang break sa carbon chain.

I-download:

Preview:

Upang gamitin ang preview, lumikha ng iyong sarili ng isang Google account (account) at mag-log in: https://accounts.google.com

Sa paksa: mga pag-unlad ng pamamaraan, mga pagtatanghal at mga tala

Pag-aayos ng mga coefficient sa mga equation ng kemikal

Ang guro, bilang pangunahing karakter sa organisasyon ng aktibidad ng nagbibigay-malay ng mga mag-aaral, ay patuloy na naghahanap ng mga paraan upang mapabuti ang pagiging epektibo ng pag-aaral. Organisasyon ng epektibong pagsasanay...

Mga reaksiyong redox na kinasasangkutan ng mga organikong sangkap

Ang pagkahilig ng mga organikong compound na mag-oxidize ay nauugnay sa pagkakaroon ng maramihang mga bono, functional group, hydrogen atoms sa carbon atom na naglalaman ng functional group.

Ang sunud-sunod na oksihenasyon ng mga organikong sangkap ay maaaring kinakatawan bilang ang sumusunod na kadena ng mga pagbabagong-anyo:

Saturated hydrocarbon → Unsaturated hydrocarbon → Alcohol → Aldehyde (ketone) → Carboxylic acid →CO 2 + H 2 O

Ang genetic na relasyon sa pagitan ng mga klase ng mga organikong compound ay ipinakita dito bilang isang serye ng mga redox na reaksyon na tinitiyak ang paglipat mula sa isang klase ng mga organikong compound patungo sa isa pa. Ito ay nakumpleto ng mga produkto ng kumpletong oksihenasyon (pagkasunog) ng alinman sa mga kinatawan ng mga klase ng mga organikong compound.

Ang pag-asa ng kakayahan ng redox ng organikong bagay sa istraktura nito:

Ang tumaas na pagkahilig ng mga organikong compound na mag-oxidize ay dahil sa pagkakaroon ng mga sangkap sa molekula:

• maramihang mga bono(kaya nga ang mga alkenes, alkynes, alkadienes ay napakadaling na-oxidize);
• ilang mga functional na grupo, na may kakayahang madaling ma-oxidize (--SH, -OH (phenolic at alcohol), - NH 2;
• mga aktibong pangkat ng alkyl matatagpuan sa tabi ng maraming mga bono. Halimbawa, ang propene ay maaaring ma-oxidize sa unsaturated aldehyde acrolein na may atmospheric oxygen sa pagkakaroon ng singaw ng tubig sa mga catalyst ng bismuth-molybdenum.

H 2 C═CH−CH 3 → H 2 C═CH−COH

Pati na rin ang oksihenasyon ng toluene sa benzoic acid na may potassium permanganate sa isang acidic na kapaligiran.

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

• ang pagkakaroon ng hydrogen atoms sa isang carbon atom na naglalaman ng functional group.

Ang isang halimbawa ay ang reaktibiti sa mga reaksyon ng oksihenasyon ng pangunahin, pangalawa at tertiary na alkohol sa pamamagitan ng reaktibiti sa oksihenasyon.

Sa kabila ng katotohanan na sa kurso ng anumang mga reaksyon ng redox, ang parehong oksihenasyon at pagbabawas ay nangyayari, ang mga reaksyon ay inuri depende sa kung ano ang direktang nangyayari sa organic compound (kung ito ay na-oxidized, pinag-uusapan nila ang proseso ng oksihenasyon, kung ito ay nabawasan, tungkol sa ang proseso ng pagbabawas).

Kaya, sa reaksyon ng ethylene na may potassium permanganate, ang ethylene ay ma-oxidized, at ang potassium permanganate ay mababawasan. Ang reaksyon ay tinatawag na oksihenasyon ng ethylene.

Ang paggamit ng konsepto ng "estado ng oksihenasyon" (CO) sa organikong kimika ay napakalimitado at ipinatupad, una sa lahat, sa pagbabalangkas ng mga equation para sa mga reaksiyong redox. Gayunpaman, isinasaalang-alang na ang isang higit pa o hindi gaanong pare-pareho na komposisyon ng mga produkto ng reaksyon ay posible lamang sa kumpletong oksihenasyon (pagkasunog) ng mga organikong sangkap, nawawala ang kahusayan ng pag-aayos ng mga koepisyent sa mga reaksyon ng hindi kumpletong oksihenasyon. Para sa kadahilanang ito, karaniwan nilang kinukulong ang kanilang mga sarili sa pagguhit ng isang pamamaraan para sa mga pagbabagong-anyo ng mga organikong compound.

Kapag pinag-aaralan ang mga paghahambing na katangian ng mga inorganic at organikong compound, nakilala namin ang paggamit ng estado ng oksihenasyon (s.o.) (sa organikong kimika, pangunahin ang carbon) at mga pamamaraan para sa pagtukoy nito:

1) pagkalkula ng average na s.d. carbon sa isang organikong molekula:

-8/3 +1

Ang pamamaraang ito ay makatwiran kung ang lahat ng mga bono ng kemikal sa organikong bagay ay nawasak sa panahon ng reaksyon (pagkasunog, kumpletong pagkabulok).

2) kahulugan ng s.o. bawat carbon atom:

Sa kasong ito, ang estado ng oksihenasyon ng anumang carbon atom sa isang organikong tambalan ay katumbas ng algebraic na kabuuan ng mga bilang ng lahat ng mga bono na may mga atomo ng mas maraming electronegative na elemento, na isinasaalang-alang gamit ang "+" sign sa carbon atom, at ang bilang ng mga bono na may mga atomo ng hydrogen (o isa pang mas electropositive na elemento), na isinasaalang-alang sa sign na "-" sa carbon atom. Sa kasong ito, ang mga bono sa mga kalapit na carbon atom ay hindi isinasaalang-alang.

Bilang pinakasimpleng halimbawa, tukuyin natin ang estado ng oksihenasyon ng carbon sa isang molekula ng methanol.

Ang carbon atom ay nakagapos sa tatlong hydrogen atoms (ang mga bono na ito ay isinasaalang-alang sa "-" sign), isang bono ay sa oxygen atom (ito ay isinasaalang-alang sa "+" sign). Nakukuha namin ang: -3 + 1 = -2. Kaya, ang estado ng oksihenasyon ng carbon sa methanol ay -2.

Ang kinakalkula na antas ng oksihenasyon ng carbon, bagaman isang kondisyon na halaga, ngunit ito ay nagpapahiwatig ng likas na katangian ng paglilipat sa density ng elektron sa molekula, at ang pagbabago nito bilang isang resulta ng reaksyon ay nagpapahiwatig ng isang patuloy na proseso ng redox.

Nililinaw namin kung aling mga kaso ang mas mahusay na gumamit ng isa o ibang paraan.

Ang mga proseso ng oksihenasyon, pagkasunog, halogenation, nitration, dehydrogenation, decomposition ay mga proseso ng redox.

Kapag lumipat mula sa isang klase ng mga organic compound patungo sa isa pa atpagtaas sa antas ng pagsasanga ng carbon skeleton mga molekula ng mga compound sa loob ng isang hiwalay na klase ang estado ng oksihenasyon ng carbon atom na responsable para sa pagbabawas ng kakayahan ng mga pagbabago sa tambalan.

Mga organikong sangkap na ang mga molekula ay naglalaman ng mga carbon atom na may maximum(- at +) mga halaga ng CO(-4, -3, +2, +3), pumasok sa isang kumpletong reaksyon ng oxidation-combustion, ngunit lumalaban sa banayad at katamtamang lakas na mga oxidizer.

Mga sangkap na ang mga molekula ay naglalaman ng mga carbon atom sa CO -1; 0; +1, madaling mag-oxidize, ang kanilang mga kakayahan sa pagbawas ay malapit, kaya ang kanilang hindi kumpletong oksihenasyon ay maaaring makamit ng isa sa mga kilalang mga ahente ng oxidizing ng mababa at katamtamang lakas. Ang mga sangkap na ito ay maaaring magpakita dual nature, na kumikilos bilang isang oxidizing agent, kung paanong ito ay likas sa mga inorganic na sangkap.

Kapag isinusulat ang mga equation para sa mga reaksyon ng pagkasunog at pagkabulok ng mga organikong sangkap, mas mahusay na gamitin ang average na halaga ng sd. carbon.

Halimbawa:

Gumawa tayo ng kumpletong equation ng isang kemikal na reaksyon sa pamamagitan ng paraan ng balanse.

Ang average na halaga ng estado ng oksihenasyon ng carbon sa n-butane:

Ang estado ng oksihenasyon ng carbon sa carbon monoxide (IV) ay +4.

Gumawa tayo ng electronic balance diagram:

Bigyang-pansin ang unang kalahati ng electronic balance: ang carbon atom sa fractional value ng sd. ang denominator ay 4, kaya kinakalkula namin ang paglipat ng mga electron gamit ang coefficient na ito.

Yung. ang pagpunta mula -2.5 hanggang +4 ay tumutugma sa pagpunta sa 2.5 + 4 = 6.5 na yunit. kasi 4 na carbon atom ang kasangkot, pagkatapos ay 6.5 4 \u003d 26 na electron ang ibibigay sa kabuuan ng butane carbon atoms.

Isinasaalang-alang ang mga nahanap na coefficient, ang equation para sa kemikal na reaksyon ng n-butane combustion ay magiging ganito:

Maaari mong gamitin ang pamamaraan para sa pagtukoy ng kabuuang singil ng mga atomo ng carbon sa isang molekula:

(4 C) -10 …… → (1 C) +4 , na isinasaalang-alang na ang bilang ng mga atomo bago ang = sign at pagkatapos ay dapat na pareho, kami ay katumbas ng (4C) -10 …… →[(1 C) +4 ] 4

Samakatuwid, ang paglipat mula -10 hanggang +16 ay nauugnay sa pagkawala ng 26 na mga electron.

Sa ibang mga kaso, tinutukoy namin ang mga halaga ng sd. bawat carbon atom sa compound, habang binibigyang pansin ang pagkakasunud-sunod ng pagpapalit ng mga hydrogen atoms sa pangunahin, pangalawa, tertiary carbon atoms:

Una, ang proseso ng pagpapalit ay nangyayari sa tersiyaryo, pagkatapos ay sa pangalawa, at, panghuli sa lahat, sa pangunahing mga atomo ng carbon.

Alkenes

Ang mga proseso ng oksihenasyon ay nakasalalay sa istruktura ng alkene at medium ng reaksyon.

1. Kapag ang mga alkenes ay na-oxidize sa isang puro solusyon ng potassium permanganate KMnO 4 sa isang acidic na kapaligiran (hard oxidation) Ang mga σ- at π-bond ay nasisira sa pagbuo ng mga carboxylic acid, ketone, at carbon monoxide (IV). Ang reaksyong ito ay ginagamit upang matukoy ang posisyon ng double bond.

a) Kung ang dobleng bono ay nasa dulo ng molekula (halimbawa, sa butene-1), kung gayon ang isa sa mga produkto ng oksihenasyon ay formic acid, na madaling na-oxidize sa carbon dioxide at tubig:

b) Kung sa molekula ng alkene ang carbon atom sa double bond ay naglalaman ng dalawang carbon substituents (halimbawa, sa molekula ng 2-methylbutene-2), pagkatapos ay sa panahon ng oksihenasyon nito, ang pagbuo ng isang ketone ay nangyayari., dahil ang pagbabago ng naturang atom sa isang atom ng pangkat ng carboxyl ay imposible nang hindi sinira ang C-C bond, na medyo matatag sa ilalim ng mga kundisyong ito:

c) Kung ang molekula ng alkene ay simetriko at ang dobleng bono ay nakapaloob sa gitna ng molekula, kung gayon isang acid lamang ang nabuo sa panahon ng oksihenasyon:

Ang isang tampok ng oksihenasyon ng mga alkenes, kung saan ang mga carbon atom sa double bond ay naglalaman ng dalawang carbon radical, ay ang pagbuo ng dalawang ketones:

2. Sa neutral o bahagyang alkaline na kapaligiran, ang oksihenasyon ay sinamahan ng pagbuo ng mga diols (dihydric alcohols) , at ang mga hydroxyl group ay nakakabit sa mga carbon atom na iyon kung saan mayroong double bond:

Sa panahon ng reaksyong ito, ang violet na kulay ng may tubig na solusyon ng KMnO 4 ay nawalan ng kulay. Samakatuwid, ito ay ginagamit bilang husay na reaksyon sa alkenes (Reaksyon ni Wagner).

3. Ang oxidation ng mga alkenes sa pagkakaroon ng mga palladium salts (Wacker process) ay humahantong sa pagbuo aldehydes at ketones:

2CH 2 \u003d CH 2 + O 2 PdCl2/H2O→ 2 CH 3 -CO-H

Ang mga homologue ay na-oxidized sa hindi gaanong hydrogenated na carbon atom:

CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 + 1 / 2O 2 PdCl2/H2O→ CH 3 - CH 2 -CO-CH 3

Alkynes

Ang oksihenasyon ng acetylene at ang mga homologue nito ay nagpapatuloy depende sa medium kung saan nagaganap ang proseso.

a) Sa isang acidic na kapaligiran, ang proseso ng oksihenasyon ay sinamahan ng pagbuo ng mga carboxylic acid:

Ang reaksyon ay ginagamit upang matukoy ang istraktura ng mga alkynes sa pamamagitan ng mga produkto ng oksihenasyon:

Sa neutral at bahagyang alkaline na media, ang oksihenasyon ng acetylene ay sinamahan ng pagbuo ng kaukulang mga oxalates (mga asin ng oxalic acid), at ang oksihenasyon ng mga homologue ay sinamahan ng pagkasira ng triple bond at pagbuo ng mga asing-gamot ng mga carboxylic acid:

Para sa acetylene:

1) Sa isang acidic na kapaligiran:

H-C≡C-H KMnO 4, H 2 KAYA 4 → HOOC-COOH (oxalic acid)

3CH≡CH +8KMnO 4 H 2 O→ 3KOOC-COOK potasa oxalate+8MnO 2 ↓+ 2KOH+ 2H 2 O

Mga arena

(benzene at mga homologue nito)

Kapag nag-oxidize ng mga arene sa isang acidic medium, dapat asahan ng isa ang pagbuo ng mga acid, at sa isang alkaline medium, mga asing-gamot.

Ang mga Benzene homologue na may isang side chain (anuman ang haba nito) ay na-oxidize ng isang malakas na oxidizing agent sa benzoic acid sa α-carbon atom. Ang mga Benzene homologue, kapag pinainit, ay na-oxidized ng potassium permanganate sa isang neutral na daluyan upang bumuo ng mga potassium salt ng mga aromatic acid.

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 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O.

Binibigyang-diin namin na kung mayroong maraming mga side chain sa isang molekula ng arene, pagkatapos ay sa isang acidic na daluyan ng bawat isa sa kanila ay na-oxidized sa isang a-carbon atom sa isang carboxyl group, na nagreresulta sa pagbuo ng polybasic aromatic acid:

1) Sa isang acidic na kapaligiran:

C 6 H 5 -CH 2 -R KMnO 4, H 2 KAYA 4 → C 6 H 5 -COOH benzoic acid+CO2

2) Sa isang neutral o alkaline na kapaligiran:

C 6 H 5 -CH 2 -R KMnO4, H2O/(OH)→ C 6 H 5 - COOK + CO 2

3) Oxidation ng benzene homologues na may potassium permanganate o potassium bichromate kapag pinainit:

C 6 H 5 -CH 2 -R KMnO 4, H 2 KAYA 4, t ˚ C→ C 6 H 5 -COOH benzoic acid+ R-COOH

4) Oxidation ng cumene na may oxygen sa pagkakaroon ng isang katalista (paraan ng cumene para sa paggawa ng phenol):

C 6 H 5 CH(CH 3) 2 O2, H2SO4→ C 6 H 5 -OH phenol + CH 3 -CO-CH 3 acetone

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

Dapat bigyang pansin sa katotohanan na sa banayad na oksihenasyon ng styrene na may potassium permanganate KMnO 4 sa isang neutral o bahagyang alkaline na medium ang π-bond break, glycol (dihydric alcohol) ay nabuo. Bilang resulta ng reaksyon, ang may kulay na solusyon ng potassium permanganate ay mabilis na nagiging walang kulay at isang brown precipitate ng manganese (IV) oxide ay namuo.

Oksihenasyon malakas na ahente ng oxidizing- potassium permanganate sa isang acidic na kapaligiran - humahantong sa isang kumpletong pagkalagot ng double bond at pagbuo ng carbon dioxide at benzoic acid, ang solusyon ay nagiging walang kulay.

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

Mga alak

Dapat tandaan na:

1) ang mga pangunahing alkohol ay na-oxidized sa aldehydes:

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) ang mga pangalawang alkohol ay na-oxidized sa mga ketone:

3) para sa mga tertiary alcohol, ang reaksyon ng oksihenasyon ay hindi pangkaraniwan.

Ang mga tertiary alcohol, sa mga molekula kung saan walang hydrogen atom sa carbon atom na naglalaman ng OH group, ay hindi nag-oxidize sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Sa ilalim ng malupit na mga kondisyon (sa ilalim ng pagkilos ng malakas na oxidizing agent at sa mataas na temperatura), maaari silang ma-oxidized sa isang halo ng mababang molekular na timbang na mga carboxylic acid, i.e. pagkasira ng carbon skeleton.

Kapag ang methanol ay na-oxidized sa isang acidified na solusyon ng potassium permanganate o potassium dichromate, CO 2 ay nabuo.

Ang mga pangunahing alkohol sa panahon ng oksihenasyon, depende sa mga kondisyon ng reaksyon, ay maaaring bumuo hindi lamang ng mga aldehydes, kundi pati na rin ang mga acid.

Halimbawa, ang oksihenasyon ng ethanol na may potassium dichromate sa malamig ay nagtatapos sa pagbuo ng acetic acid, at kapag pinainit, acetaldehyde:

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,

Kung tatlo o higit pang mga pangkat ng OH ang nakagapos sa katabing mga atomo ng carbon, ang gitna o gitnang mga atomo ay mako-convert sa formic acid kapag na-oxidize sa hydrochloric acid.

Ang oksihenasyon ng glycols na may potassium permanganate sa isang acidic medium ay nagpapatuloy nang katulad sa oxidative cleavage ng mga alkenes at humahantong din sa pagbuo ng mga acid o ketones, depende sa istraktura ng paunang glycol.

Aldehydes at ketones

Ang mga aldehydes ay mas madaling ma-oxidized kaysa sa mga alkohol sa kaukulang mga carboxylic acid hindi lamang sa ilalim ng pagkilos ng mga malakas na ahente ng oxidizing (air oxygen, acidified na solusyon ng KMnO 4 at K 2 Cr 2 O 7), kundi pati na rin sa ilalim ng pagkilos ng mga mahihina (ammonia solution). ng silver oxide o copper hydroxide (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

Espesyal na atensyon!!! Ang oksihenasyon ng methanal na may ammonia solution ng silver oxide ay humahantong sa pagbuo ng ammonium carbonate, at hindi formic acid:

HCHO+ 4OH = (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag + 6NH 3 + 2H 2 O.

Upang i-compile ang mga equation ng redox reactions, ang parehong electron balance method at ang half-reaction method (electron-ion method) ay ginagamit.

Para sa organikong kimika, hindi ang estado ng oksihenasyon ng atom ang mahalaga, ngunit ang pagbabago sa density ng elektron, bilang isang resulta kung saan lumilitaw ang mga bahagyang singil sa mga atomo na sa anumang paraan ay hindi naaayon sa mga halaga ng mga estado ng oksihenasyon.

Maraming institusyong mas mataas na edukasyon ang nagsasama ng mga gawain sa pagpili ng mga coefficient sa mga equation ng OVR sa pamamagitan ng ion-electronic method (half-reaction method) sa mga tiket para sa entrance exams. Kung ang paaralan ay nagbabayad ng hindi bababa sa ilang pansin sa pamamaraang ito, ito ay higit sa lahat sa oksihenasyon ng mga inorganic na sangkap.

Subukan nating ilapat ang paraan ng kalahating reaksyon para sa oksihenasyon ng sucrose na may potassium permanganate sa isang acidic na daluyan.

Ang bentahe ng pamamaraang ito ay hindi na kailangang agad na hulaan at isulat ang mga produkto ng reaksyon. Ang mga ito ay medyo madaling matukoy sa kurso ng equation. Ang isang ahente ng oxidizing sa isang acidic na kapaligiran ay lubos na nagpapakita ng mga katangian ng pag-oxidize nito, halimbawa, ang MnO anion - nagiging isang Mn 2+ cation, ang madaling na-oxidized na mga organic compound ay na-oxidized sa CO 2.

Sumulat kami sa molekular na anyo ng pagbabagong-anyo ng sucrose:

Sa kaliwang bahagi, 13 oxygen atoms ang nawawala; upang maalis ang kontradiksyon na ito, magdagdag tayo ng 13 H 2 O molecule.

Ang kaliwang bahagi ay naglalaman na ngayon ng 48 hydrogen atoms, sila ay inilabas bilang H + cations:

Ngayon ay tinutumbasan namin ang kabuuang singil sa kanan at kaliwa:

Ang pamamaraan ng kalahating reaksyon ay handa na. Ang pagguhit ng isang pamamaraan ng pangalawang kalahating reaksyon ay karaniwang hindi nagiging sanhi ng mga paghihirap:

Pagsamahin natin ang parehong mga scheme:

Gawain para sa malayang gawain:

Tapusin ang UHR at ayusin ang mga coefficient gamit ang electronic balance method o ang half-reaction method:

CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 →

CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 + KMnO 4 + H 2O →

(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 →

SaH 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 KAYA 4 →

Mga sulatin ko:

Ang partikular na atensyon ng mga mag-aaral ay dapat bayaran sa pag-uugali ng oxidizing agent - potassium permanganate KMnO 4 sa iba't ibang mga kapaligiran. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga reaksyon ng redox sa CMM ay nangyayari hindi lamang sa mga gawain C1 at C2. Sa mga gawain ng SZ, na kumakatawan sa isang kadena ng mga pagbabagong-anyo ng mga organikong sangkap, ang mga equation ng oxidation-reduction ay hindi pangkaraniwan. Sa paaralan, ang ahente ng oxidizing ay madalas na nakasulat sa itaas ng arrow bilang [O]. Ang kinakailangan para sa pagganap ng mga naturang gawain sa USE ay ang ipinag-uutos na pagtatalaga ng lahat ng panimulang sangkap at mga produkto ng reaksyon na may pag-aayos ng mga kinakailangang coefficient.

Paglalarawan ng pagtatanghal REDOX REACTIONS INVOLVING ORGANIC SUBSTANCES on slides

REDOX REACTIONS WITH THE PARTICIPATION OF ORGANIC SUBSTANCES Kochuleva L.R., Chemistry teacher, Lyceum No. 9, Orenburg

Sa organikong kimika, ang oksihenasyon ay tinukoy bilang isang proseso kung saan, bilang resulta ng pagbabago ng isang functional group, ang isang tambalan ay pumasa mula sa isang kategorya patungo sa isang mas mataas na isa: alkene alcohol aldehyde (ketone) carboxylic acid. Karamihan sa mga reaksyon ng oksihenasyon ay kinabibilangan ng pagpasok ng isang atom ng oxygen sa molekula o ang pagbuo ng isang dobleng bono na may umiiral nang atom ng oxygen dahil sa pagkawala ng mga atomo ng hydrogen.

MGA OXIDIZERS Para sa oksihenasyon ng mga organikong sangkap, kadalasang ginagamit ang mga compound ng transition metal, oxygen, ozone, peroxide, at compound ng sulfur, selenium, yodo, nitrogen, at iba pa. Sa mga ahente ng oxidizing batay sa mga metal na transisyon, ang mga chromium (VI) at manganese (VII), (VI) at (IV) na mga compound ay pangunahing ginagamit. Ang pinakakaraniwang chromium (VI) compound ay isang solusyon ng potassium dichromate K 2 Cr 2 O 7 sa sulfuric acid, isang solusyon ng chromium trioxide Cr. O 3 sa dilute sulfuric acid.

MGA OXIDIZERS Sa panahon ng oksihenasyon ng mga organikong sangkap, ang chromium (VI) sa anumang medium ay nababawasan sa chromium (III), gayunpaman, ang oksihenasyon sa isang alkaline na medium sa organikong kimika ay hindi nakakahanap ng praktikal na aplikasyon. Potassium permanganate KMn. Ang O 4 sa iba't ibang mga kapaligiran ay nagpapakita ng iba't ibang mga katangian ng pag-oxidizing, habang ang lakas ng ahente ng oxidizing ay tumataas sa isang acidic na kapaligiran. Potassium manganate K 2 Mn. O 4 at manganese (IV) oxide Mn. Ang O 2 ay nagpapakita ng mga katangian ng oxidizing lamang sa isang acidic na kapaligiran

ALKENES Depende sa likas na katangian ng oxidizing agent at sa mga kondisyon ng reaksyon, ang iba't ibang mga produkto ay nabuo: dihydric alcohols, aldehydes, ketones, carboxylic acids Kapag na-oxidize sa isang may tubig na solusyon ng KMn. O 4 sa temperatura ng silid, ang π-bond break at dihydric alcohols ay nabuo (Wagner reaction): Pagdidilim ng kulay ng potassium permanganate solution - isang qualitative reaction para sa isang multiple bond

ALKENES Oxidation ng mga alkenes na may puro solusyon ng potassium permanganate KMn. Ang O 4 o potassium dichromate K 2 Cr 2 O 7 sa isang acidic na daluyan ay sinamahan ng isang rupture ng hindi lamang π-, kundi pati na rin σ-bond Mga produkto ng reaksyon - carboxylic acid at ketones (depende sa istraktura ng alkene) Gamit ang reaksyong ito , ang mga produkto ng alkene oxidation ay maaaring matukoy ang posisyon ng double bond sa molekula nito:

ALKENES 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

ALKENES Ang mga branched alkenes na naglalaman ng hydrocarbon radical sa carbon atom na konektado ng double bond, kapag na-oxidize ay bumubuo ng pinaghalong carboxylic acid at ketone:

ALKENES 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

ALKENES Ang mga branched alkenes na naglalaman ng mga hydrocarbon radical sa parehong carbon atoms na konektado ng double bond ay bumubuo ng pinaghalong mga ketone sa panahon ng oksihenasyon:

ALKENES 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

ALKENES Bilang resulta ng catalytic oxidation ng alkenes na may atmospheric oxygen, ang mga epoxide ay nakukuha: Sa malupit na mga kondisyon, kapag sinunog sa hangin, ang mga alkenes, tulad ng iba pang hydrocarbons, ay nasusunog upang bumuo ng carbon dioxide at tubig: C 2 H 4 + 3 O 2 → 2 CO 2 + 2 H 2 O

ALKADIENES CH 2 =CH−CH=CH 2 Mayroong dalawang terminal na double bond sa oxidized molecule, samakatuwid, dalawang molekula ng carbon dioxide ang nabuo. Ang carbon skeleton ay hindi branched, samakatuwid, kapag ang 2nd at 3rd carbon atoms ay na-oxidized, ang mga carboxyl group CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2 + 4 KMn ay nabuo. 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

ALKYNES Ang mga alkynes ay madaling na-oxidize ng potassium permanganate at potassium dichromate sa lugar ng isang multiple bond Kapag ang mga alkynes ay ginagamot sa isang may tubig na solusyon ng KMn. O 4 ito ay nagiging kupas (kuwalitatibong reaksyon sa maraming bono) Kapag ang acetylene ay tumutugon sa isang may tubig na solusyon ng potassium permanganate, isang asin ng oxalic acid (potassium oxalate) ay nabuo:

Ang ALKYNES Acetylene ay maaaring ma-oxidize ng potassium permanganate sa isang neutral na medium hanggang potassium oxalate: 3 CH≡CH +8 KMn. O 4 → 3 KOOC–COOK +8 Mn. O 2 +2 KOH +2 H 2 O Sa isang acidic na kapaligiran, ang oksihenasyon ay napupunta sa oxalic acid o carbon dioxide: 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

ALKYNES Ang oksihenasyon na may potassium permanganate sa isang acidic medium kapag pinainit ay sinamahan ng pagkasira ng carbon chain sa site ng triple bond at humahantong sa pagbuo ng mga acid: Ang oxidation ng mga alkynes na naglalaman ng triple bond sa extreme carbon atom ay sinamahan sa ilalim ang mga kondisyong ito sa pamamagitan ng pagbuo ng carboxylic acid at CO 2:

ALKYNES 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 COOK + K 2 CO 3 + 8 K 2 Mn. O 4 +6 H 2 O

CYCLOALKANE AT CYCLOALKENES Sa ilalim ng pagkilos ng malalakas na oxidizing agent (KMn. O 4, K 2 Cr 2 O 7, atbp.), ang mga cycloalkanes at cycloalkenes ay bumubuo ng mga dibasic carboxylic acid na may parehong bilang ng mga carbon atoms: 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 Benzene Lumalaban sa mga ahente ng pag-oxidize sa temperatura ng silid Hindi tumutugon sa mga may tubig na solusyon ng potassium permanganate, potassium dichromate at iba pang mga ahente ng oxidizing Maaaring ma-oxidize sa ozone upang bumuo ng dialdehyde:

Ang ARENES Benzene homologues ay medyo madaling mag-oxidize. Ang side chain ay sumasailalim sa oksihenasyon, sa toluene - ang methyl group. Ang mga banayad na ahente ng oxidizing (Mn. O 2) ay nag-oxidize sa methyl group sa aldehyde group: 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 Mas malakas na oxidizer - KMn. Ang O 4 sa isang acidic medium o isang chromium mixture, kapag pinainit, ay nag-oxidize ng methyl group sa isang carboxyl group: Sa isang neutral o bahagyang alkaline na medium, hindi benzoic acid mismo ang nabuo, ngunit ang asin nito, potassium benzoate:

ARENE Sa acid medium 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 Sa isang neutral na kapaligiran C 6 H 5 CH 3 +2 KMn. O 4 \u003d C 6 H 5 COOK + 2 Mn. O 2 + KOH + H 2 O Sa isang alkaline na kapaligiran C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4 KMn. O 4 \u003d C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2 H 2 O + 4 Mn. O2 + KOH

ARENES Sa ilalim ng pagkilos ng mga malakas na ahente ng oxidizing (KMn. O 4 sa isang acid medium o isang chromium mixture), ang mga side chain ay na-oxidized anuman ang istraktura: ang carbon atom ay direktang nakakabit sa benzene ring sa isang carboxyl group, ang natitirang carbon atoms sa side chain sa CO 2 Oxidation ng anumang homologue benzene na may isang side chain sa ilalim ng aksyon ng KMn. Ang O 4 sa isang acidic na kapaligiran o isang chromium mixture ay humahantong sa pagbuo ng benzoic acid:

Ang mga homologue ng ARENES Benzene na naglalaman ng ilang mga side chain ay bumubuo ng kaukulang polybasic aromatic acid sa panahon ng oksihenasyon:

ARENES Sa isang neutral o bahagyang alkaline na medium, ang oksihenasyon na may potassium permanganate ay gumagawa ng isang carboxylic acid salt at potassium carbonate:

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 -COOK + 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(LUTO)2 +4 Mn. O 2 +2 KOH + 2 H 2 O

STYRENE Oxidation ng styrene (vinylbenzene) na may solusyon ng potassium permanganate sa isang acidic at neutral na medium: 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 ı OH OH Ang oxidation na may malakas na oxidizing agent—potassium permanganate sa acidic medium—ay nagreresulta sa kumpletong pagkasira ng double bond at pagbuo ng carbon dioxide at benzoic acid; ang solusyon ay nagiging walang kulay. 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

ALCOHOLS Ang pinaka-angkop na oxidizing agent para sa pangunahin at pangalawang alkohol ay: KMn. O 4 chromium mixture. Ang mga pangunahing alkohol, maliban sa methanol, ay na-oxidized sa aldehydes o carboxylic acid:

ALCOHOLS Ang methanol ay na-oxidize sa CO 2: Ang ethanol sa ilalim ng pagkilos ng Cl 2 ay na-oxidized sa acetaldehyde: Ang mga pangalawang alcohol ay na-oxidize sa mga ketone:

ALCOHOLS Dihydric alcohol, ethylene glycol HOCH 2 -CH 2 OH, kapag pinainit sa acidic medium na may solusyon na KMn. Ang O 4 o K 2 Cr 2 O 7 ay madaling na-oxidize sa oxalic acid, at sa neutral sa potassium oxalate. 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. O 2 +2 KOH +8 H 2 O

PHENOLS Madali silang na-oxidize dahil sa pagkakaroon ng hydroxo group na konektado sa benzene ring. Ang phenol ay na-oxidize ng hydrogen peroxide sa pagkakaroon ng catalyst sa diatomic phenol pyrocatechol, at kapag na-oxidize sa isang chromium mixture, sa para-benzoquinone:

MGA ALDEHYDE AT KETONES Ang mga aldehydes ay madaling na-oxidize, habang ang grupong aldehyde ay na-oxidized sa isang pangkat ng carboxyl: 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 Ang methanal ay na-oxidize sa CO 2:

ALDEHYDES AT KETONES Qualitative reactions to aldehydes: oxidation with copper (II) hydroxide "silver mirror" reaction Salt, hindi acid!

ALDEHYDES AT KETONES Ang mga ketone ay na-oxidize nang may kahirapan, ang mahinang oxidizing agents ay hindi kumikilos sa kanila. Sa ilalim ng pagkilos ng malalakas na oxidizing agent, ang mga C-C bond ay nasisira sa magkabilang panig ng carbonyl group upang bumuo ng pinaghalong acids (o ketones) na may mas maliit na bilang ng mga carbon atom kaysa sa orihinal na tambalan:

ALDEHYDES AT KETONES Sa kaso ng isang asymmetric ketone structure, ang oksihenasyon ay kadalasang isinasagawa mula sa gilid ng hindi gaanong hydrogenated na carbon atom sa carbonyl group (Popov-Wagner rule). Batay sa mga produkto ng oksihenasyon ng ketone, ang istraktura nito ay maaaring itinatag:

FORMIC ACID Sa mga saturated monobasic acid, ang formic acid lamang ang madaling ma-oxidize. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa formic acid, bilang karagdagan sa carboxyl group, ang isang aldehyde group ay maaari ding ihiwalay. 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 Ang formic acid ay tumutugon sa isang ammonia solution ng silver oxide at copper (II) hydroxide 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 Bilang karagdagan, ang formic acid ay na-oxidize ng chlorine: HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2 HCl

UNSATURATED CARBOXIC ACIDS Madaling na-oxidize sa isang may tubig na solusyon ng KMn. O 4 sa isang mahinang alkaline na daluyan na may pagbuo ng mga dihydroxy acid at ang kanilang mga asin: Sa isang acidic na daluyan, ang carbon skeleton ay nasira sa lugar ng C=C double bond na may pagbuo ng pinaghalong mga acid:

OXALIC ACID Madaling na-oxidize ng KMn. O 4 sa isang acidic na kapaligiran kapag pinainit hanggang CO 2 (paraang permanganatometry): Kapag pinainit, ito ay sumasailalim sa decarboxylation (disproportionation reaction): Sa pagkakaroon ng concentrated H 2 SO 4, kapag pinainit, ang oxalic acid at ang mga asing-gamot nito (oxalates) ay hindi katimbang:

Isinulat namin ang mga equation ng reaksyon: 1) CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 2) 3) 4) 5) 16.32% (36.68%, 23.82%) Pt, hanggang X 3 X 2 Pt, hanggang. KMn. O 4 KOH X 4 heptane KOH, hanggang benzene. 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 COOK + KOH+ K 2 CO 3 hanggang 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