Αντιδράςεισ οξείδωςθσ οργανικών ενώςεων

Οξειδοαναγωγικζσ ονομάηονται οι αντιδράςεισ, ςτισ οποίεσ μία χθμικι ουςία οξειδώνεται και μία άλλθ ανάγεται.

Οξείδωςθ ονομάηεται θ αφξθςθ του Α.Ο. ενόσ χθμικοφ ςτοιχείου.

Το χθμικό ςτοιχείο που οξειδώνεται χαρακτθρίηεται αναγωγικόςτοιχείο και θ χθμικι ουςία ςτθν οποία βρίςκεται αυτό χαρακτθρίηεται επίςθσ αναγωγικι ουςία ι αναγωγικό ςώμα.

Στθν οξείδωςθ μιασ οργανικισ ζνωςθσ μειώνεται θ θλεκτρονικι πυκνότθτα του ατόμου του C. Αυτι προκαλείται :

ι. Με ςχθματιςμό δεςμών : C – O , C – N , C – X .

ιι. Με διάςπαςθ δεςμών : C – H .1Lio

Αντιδράςεισ οξείδωςθσ οργανικών ενώςεων

Αναγωγι ονομάηεται θ μείωςθ του Α.Ο. ενόσ χθμικοφ ςτοιχείου.

Το χθμικό ςτοιχείο που ανάγεται χαρακτθρίηεται οξειδωτικόςτοιχείο και θ χθμικι ουςία ςτθν οποία βρίςκεται αυτό χαρακτθρίηεται επίςθσ οξειδωτικι ουςία ι οξειδωτικό ςώμα.

Στθν αναγωγι μιασ οργανικισ ζνωςθσ αυξάνεται θ θλεκτρονικι πυκνότθτα του ατόμου του C.

Αυτι προκαλείται :

ι. Με ςχθματιςμό δεςμών : C – H .

ιι. Με διάςπαςθ δεςμών : C – O , C – N , C – X.

2Lio

Οξειδωτικζσ ουςίεσ

2 ιςχυρζσ οξειδωτικζσ ουςίεσ :

1. Το όξινο με H2SO4 διάλυμα του KMnO4

2. Το όξινο με H2SO4 διάλυμα του K2Cr2O7

και 2 αςκενείσ – ιπιεσ οξειδωτικζσ ουςίεσ :

3. Το Φελίγγειο υγρό

(αλκαλικό με NaOH διάλυμα CuSO4).

4. Το αντιδραςτιριο Tollens

(υδατικό - αμμωνιακό διάλυμα AgNO3)

3

Ονομάηονται αυτζσ ςτισ οποίεσ υπάρχει χθμικό ςτοιχείο, το οποίο κατά τθ διάρκεια τθσ αντίδραςθσ ανάγεται .

Τζτοιεσ είναι :

Lio

Αναγωγικζσ οργανικζσ ουςίεσ

1. Οι ενώςεισ που διακζτουν α-ταγζσ OH (–CH2OH)

2. Οι ενώςεισ που διακζτουν β-ταγζσ OH (–CH– )

OH

3. Οι ενώςεισ που διακζτουν αλδεχδομάδα (–CH=O)

4. Ένα και μοναδικό μονο-καρβοξυλικό οξφ το HCOOH

5. Ένα και μοναδικό δι-καρβοξυλικό οξφ το αικανοδιικό ι οξαλικό οξφ COOH

COOH

4

Ονομάηονται αυτζσ ςτισ οποίεσ υπάρχει χθμικό ςτοιχείο, το οποίο κατά τθ διάρκεια τθσ αντίδραςθσ οξειδώνεται .

Τζτοιεσ είναι :

Lio

Ποια τα προϊόντα ςτα οποία ανάγονται τα ιςχυρά οξειδωτικά ςώματα ;

5Lio

• Το πορτοκαλί K2Cr2O7 μετατρζπεται ςε πράςινα ιόντα Cr+3

με αναγωγι του κάκε ατόμου του Cr από A.O. +6 ςε +3, άρα

υφίςταται μείωςθ Α.Ο. = 3 μονάδεσ

• KMnO4 + Η2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O

• K2Cr2O7 + Η2SO4 K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O

+7 +2

+6 +3

5

3

• Το ιώδεσ KMnO4 μετατρζπεται ςε άχρωμα ιόντα Mn+2 με αναγωγι του κάκε ατόμου του Mn από A.O. +7 ςε +2, άρα

υφίςταται μείωςθ Α.Ο. = 5 μονάδεσ

Ποια τα προϊόντα ςτα οποία ανάγονται τα ιπια-αςκενι οξειδωτικά ςώματα ;

Το Φελίγγειο υγρό (υδατικό αλκαλικό διάλυμα CuSO4) δίνει κεραμιδί ίηθμα Cu2O :

NaOH + CuSO4 Na2SO4 + Cu2O ↓ + H2O

6Lio

+2 +11

Το αντιδραςτιριο Tollens (υδατικό αμμωνιακό διάλυμα ΑgNO3) δίνει κάτοπτρο Αg :

NH3 + AgNO3 + H2O NH4NO3 + Ag ↓+1 01

Ζγχρωμεσ οξειδοαναγωγικζσ αντιδράςεισ και ανίχνευςθ αναγωγικών οργανικών ενώςεων

• Η χριςθ των παραπάνω οξειδωτικών ουςιών γίνεται ορατι. Για το λόγο αυτό τα παραπάνω οξειδωτικά χρθςιμοποιοφνται για τθν ανίχνευςθ ι διάκριςθ ι και ταυτοποίθςθ των οργανικών ενώςεων που οξειδώνονται . Έτςι :

• Αν μία οργανικι ζνωςθ προκαλεί αποχρωματιςμό ςτο ιώδεσ διάλυμα KMnO4 ι μετατρζπει ςε πράςινο το πορτοκαλί διάλυμα του K2Cr2O7 τότε ςυμπεραίνουμε ότι είναι μία από τισ παραπάνω οργανικζσ ενώςεισ που οξειδώνονται :

ι 1ο-ταγισ ι 2ο-ταγισ αλκοόλθ ι αλδεχδθ ι HCOOH ι (CΟΟΗ)2

• Αν μία οργανικι ζνωςθ αντιδρά με το φελίγγειο υγρό και δίνει κεραμιδί ίηθμα Cu2O ι με το αντιδραςτιριο Tollens και δίνει κάτοπτρο Ag τότε ςυμπεραίνουμε ότι μία αλδεχδθ.

Lio 7

Σε ποια προϊόντα οξειδώνονται οι αναγωγικζσ οργανικζσ ενώςεισ

1. Οι 1ο-ταγείσ αλκοόλεσ οξειδώνονται αρχικά ςε αλδεϋδεσκαι ςτθ ςυνζχεια ςε οξζα :

R-CH2OH R-CH=O RCOOH

-1 +1 +32 2

4

2. Οι 2ο-ταγείσ αλκοόλεσ οξειδώνονται μόνο ςε κετόνεσ :

R-CHOH R-C=O| |

R΄ R΄

0 +22

Lio 8

4. Τα οξζα HCOOH και (COOH)2 οξειδώνονται ςε CO2 :

ΗCOOH CO2 COOH CO2

COOH

Σε ποια προϊόντα οξειδώνονται οι αναγωγικζσ οργανικζσ ενώςεισ (ςυνζχεια)

3. Οι αλδεχδεσ οξειδώνονται ςε οξζα :

R-CH=O RCOOH +1 +32

+2 +42 +3

+3

+42

Lio 9

Ειδικζσ περιπτώςεισ οργανικών ενώςεων

1. Η μεκανόλθ CH3OH, ςε αντίκεςθ με τισ υπόλοιπεσ 1ο-ταγεισ αλκοόλεσ, οξειδώνεται ςε 3 ςτάδια :

CH3OH ΗCH=O HCOOH CO2

Με ςυνολικι μεταβολι Α.Ο. του C = 6 μονάδεσ

2. Η μεκανάλθ HCΗ=O, ςε αντίκεςθ με τισ υπόλοιπεσ αλδεχδεσ, οξειδώνεται ςε 2 ςτάδια :

ΗCH=O HCOOH CO2

Με ςυνολικι μεταβολι Α.Ο. του C = 4 μονάδεσ

Lio 10

CH3CH2OH CH3CH=O + Η2 ↑

Παρατθριςεισ

• Οι 1ο-ταγείσ αλκοόλεσ όταν οξειδώνονται με KMnO4

μετατρζπονται απευκείασ ςε ΟΞΕΑ.

Lio 11

300οC / Cu

• Αντίκετα με το K2Cr2O7 μετατρζπονται αρχικά ςε αλδεϋδεσ και ςτθ ςυνζχεια με περίςςεια οξειδωτικοφ ςε οξζα.

• Η οξείδωςθ των 1ο-ταγών αλκοολών ςε αλδεχδεσ και των 2ο-ταγών ςε κετόνεσ, είναι αφυδρογονώςεισ και μποροφν να γίνουν και καταλυτικά με κζρμανςθ ςτουσ 300οC με καταλφτθ μεταλλικό Cu.

Πωσ γράφονται οι χθμικζσ εξιςώςεισ οξειδοαναγωγισ

Σε κάκε οξειδοαναγωγικι χθμικι εξίςωςθ :

Η μεταβολι του Α.Ο. του αναγωγικοφ ςτοιχείου αντιπροςωπεφει τον αρικμό ατόμων του οξειδωτικοφ ςτοιχείου και αντίκετα.

Για τον λόγο αυτό είναι απαραίτθτθ θ εφρεςθ τθσ μεταβολισ του Α.Ο. των 2 αυτών ςτοιχείων :

CH3CH2OH + KMnO4 + H2SO4 CH3COOH + K2SO4

+ MnSO4 + H2O

Lio 12

4-1 +3

+7

+25

5

4

45 26

11

Πωσ γράφονται οι χθμικζσ εξιςώςεισ οξειδοαναγωγισ

CH3CH2OH + K2Cr2O7 + H2SO4 CH3CH=O + K2SO4

+ Cr2(SO4)3 + H2O

Lio 13

2-1 +1

+6

+33

3

1

13 14

7

CH3CH=O + K2Cr2O7 + H2SO4 CH3CΟΟΗ + K2SO4

+ Cr2(SO4)3 + H2O

Lio 14

2+1 +3

+6

+33

3

1

13 14

4

CH3CΗ=O + KMnO4 + H2SO4 CH3COOH + K2SO4

+ MnSO4 + H2O

2+1 +3

+7

+25

5

2

2 5 13

3

Οξείδωςθ αλδεϋδών

HCΟOΗ + K2Cr2O7 + H2SO4 CΟ2 ↑ + K2SO4

+ Cr2(SO4)3 + H2O

Lio 15

2+2 +4

+6

+33

3

1

13 14

7

HCOΟΗ + KMnO4 + H2SO4 CO2 ↑ + K2SO4

+ MnSO4 + H2O

2+2 +4

+7

+25

5

2

2 5 13

8

Οξείδωςθ καρβοξυλικών οξζων

CΟOΗ + K2Cr2O7 + H2SO4 CΟ2 ↑ + K2SO4

COOH + Cr2(SO4)3 + H2O

Lio 16

2+3 +4

+6

+33

6

1

13 14

7

COΟΗ + KMnO4 + H2SO4 CO2 ↑ + K2SO4

COOH + MnSO4 + H2O

2+3 +4

+7

+25

10

2

2 5 18

8

Οξείδωςθ καρβοξυλικών οξζων

+3

+3

Οξείδωςθ οργανικών ενώςεων με όξινο διάλυμα KMnO4

Η οξείδωςθ οργανικών ενώςεων με όξινο διάλυμα KMnO4ςυνοδεφεται από αποχρωματιςμό του ιώδουσ διαλφματοσ του ΚMnO4. Απόδειξθ ότι θ οργανικι ζνωςθ είναι αναγωγικι ουςία.

Ιώδεσ διάλυμα KMnO4 άχρωμο διάλυμα MnSO4

17Lio

video

Οξείδωςθ οργανικών ενώςεων με όξινο διάλυμα K2Cr2O7

Lio 18

Η οξείδωςθ οργανικών ενώςεων με όξινο διάλυμα K2Cr2O7ςυνοδεφεται από αλλαγι του χρώματοσ ςε πράςινο. Απόδειξθ ότι θ οργανικι ζνωςθ είναι αναγωγικι ουςία.

Πορτοκαλί διάλυμα K2Cr2O7πράςινο διάλυμα Cr2(SO4)3

video

CH3CH=O + CuSO4 + NaOH CH3CΟΟNa + Na2SO4

+ Cu2O ↓ + H2O

Lio 19

2+1 +3

+2

+11

1

1

21 25

3

HCΗ=O + AgNO3 + NH3 + H2O HCOONH4

+ Ag ↓ + NH4NO3

20 +2

+1

01

1

2

2 1 13

2

Οξείδωςθ αλδεϋδών με ιπια οξειδωτικά

Οξείδωςθ αλδεϋδών με Φ.Υ.

Το μπλεΦελίγγειο Υγρό με τθν επίδραςθ αλδεχδθσ παράγει κεραμιδίίηθμα Cu2O

+ ΑΛΔΕΫΔΗΦελίγγειο Υγρό Κεραμιδί ίηθμα Cu2O

video

Lio 20

Οξείδωςθ αλδεϋδών με αντιδραςτιριο Tollens

Το άχρωμοαντιδραςτιριο Tollens με τθν επίδραςθ αλδεχδθσ παράγει το κάτοπτρο Ag

+ ΑΛΔΕΫΔΗAντιδραςτιριο

Tollens Κάτοπτρο Ag

videoLio 21

Τ Ε Λ Ο Σ

Λιόντοσ Ιωάννθσ

30 Μαρ 2014Lio 22