Окисление алкенов (стр. 4 из 5)

Таким образом, при окислительном разложении озонидов образуются карбоновые кислоты и (или) кетоны в зависимости от строения исходного алкена. В качестве окислителей можно использовать кислород воздуха, перекись водорода, перкислоты или гидроокись серебра. Наиболее часто в синтетической практике для этой цели используют перекись водорода в уксусной или муравьиной кислоте, а также перекись водорода в щелочной среде.

На практике метод окислительного разложения озонидов используется, в основном, для получения карбоновых кислот.

Более важное значение имеет восстановительное расщепление озонидов. В качестве восстановителей наиболее часто используются цинк и уксусная кислота, трифенилфосфин или диметилсульфид. В этом случае конечными продуктами озонолиза оказываются альдегиды или кетоны в зависимости от строения исходного алкена.

[25]

Из приведенных выше примеров видно, что тетразамещенный при двойной связи алкен при озонолизе и последующем восстановительном разложении озонида образует два кетона, тогда как тризамещенный алкен дает кетон и альдегид. Дизамещенный симметричный алкен при озонолизе образует два альдегида, а алкены с концевой связью - альдегид и формальдегид.

Интересной модификацией озонолиза является метод, где в качестве восстановителя озонида используется боргидрид натрия, В этом случае конечными продуктами реакции оказываются первичные или вторичные спирты, образующиеся при восстановлении соответственно альдегидов и кстонов[26].

Озонолиз алкенов - это сложный, трудоемкий и взрывоопасный процесс, требующий применения специальной аппаратуры. По этой причине были разработаны другие методы окислительного расщепления алкенов до карбонильных соединений и карбоновых кислот, которые с успехом заменяют реакцию озонолиза в синтетической практике.

Один из современных препаративных методов окислительной деструкции алкенов был предложен в 1955 г Р. Лемье. В основе этого метода лежит гидроксилирование алкенов с помощью перманганата калия с последующим расщеплением вицинального гликоля периодатом натрия NaIO₄ при рН ~ 7

8. Периодат сам по себе не взаимодействует с алкеном. Продуктами этого двухстадийного окислительного расщепления являются кетоны или карбоновые кислоты, поскольку альдегиды в этих условиях также окисляются до карбоновых кислот. В методе Лемье не возникает трудоемкой проблемы отделения одного из продуктов реакции, - двуокиси марганца, так как и двуокись, и манганат вновь окисляются периодатом до перманганат-иона. Это позволяет использовать только каталитические количества перманганата калия. Ниже приведены некоторые типичные примеры окислительного расщепления алкенов по методу Лемье.

Цитронеллол - спирт, входящий в состав розового масла, масла герани и лимона, - окисляется смесью перманганата калия и периодата натрия в водном ацетоне при 5

10 ⁰С до 6-гидрокси-4-метилгексанкарбоновой кислоты с количественным выходом.

В другой разновидности этого метода вместо перманганата калия используют каталитические количества тетраоксида осмия (Лемье, Джонсон 1956 г). Особое достоинство комбинации OsO₄ и NaIO₄ заключается в том, что она позволяет остановить окисление на стадии альдегида. Тетраоксид осмия присоединяется к двойной связи алкена с образованием осмата, который окисляется периодатом натрия до карбонильных соединений с регенерацией четырехокиси осмия.

Вместо тетраоксида осмия можно использовать и тетраоксид рутения RuO₄. Окислительная деструкция алкенов по Лемье-Джонсону приводит к тем же продуктам, что и озонолиз с восстановительным расщеплением озонидов.

В терминах, характерных для современной органической химии, это означает, что комбинация OsO₄-NaIO₄ представляет собой синтетический эквивалент реакции озонолиза алкенов с последующим восстановительным расщеплением. Аналогично, окисление алкенов смесью перманганата и периодата - это синтетический эквивалент озонолиза с окислительным разложением озонидов.

Таким образом, окисление алкенов - это не только совокупность препаративных методов получения спиртов, эпоксидов, диолов, альдегидов, кетонов и карбоновых кислот, это также один из возможных путей установления структуры исходного алкена. Так, по результату, окислительной деструкции алкена можно определить положение двойной связи в молекуле, тогда как стереохимический результат син- или анти-гидроксилирования алкена позволяет сделать вывод о его геометрии.

5.Окисление алкенов в присутствии солей палладия

Окислению алкенов в карбонильные соединения с помощью хлорида палладия посвящен значительное количество исследований в основном благодаря важному значению для промышленности реакции получения ацетальдегида из этилена (Вакер-процесс). В ходе окисления хлорид палладия восстанавливается в палладий, и такой процесс представлял бы ограниченный интерес, если бы не то обстоятельство, что дорогой хлорид палладия можно использовать в каталитических количествах в присутствии второго окислителя, чаще всего хлорида меди(II),который окисляет палладий в палладий(II),сам восстанавливаясь при этом до меди (I).Реокисление меди(I) в медь(II) можно осуществить атмосферным кислородом, так что суммарный процесс весьма привлекателен в качестве промышленного метода окисления[27].

Этилен легко окисляется до ацетальдегида[28]:

Предполагаемый механизм[29]:

Реакция идет в кислой среде, не сопровождается изменением числа атомов углерода в молекуле этилена и является в настоящее время основным источником ацетальдегида в промышленности.

Окисление гомологов этилена в тех же условиях идет по наименее гидрогенезированному атому углерода двойной связи с образованием кетонов. В частности, при окислении пропена получают ацетон, а при окислении циклогексена-циклогексанон.

Заключение

Реакция окисления является важной группой реакций двойной связи. Вообще, реакции окисления в органической химии занимают особое место. При рассмотрении этих реакций приходится учитывать не только природу окисляемого органического соединения, но и природу окислителя, наличие или отсутствие катализатора, среды, в которой протекает реакция и т.д.

Поэтому приходится очень часто запоминать окислители и условия их применения для получения нужного продукта окисления. Например, реакция окисления алкенов разбавленным раствором перманганата калия приводит к образованию диолов (гликолей), в то время как концентрированный раствор перманганата калия разрушает молекулу алкена по двойной связи с образованием кислородсодержащих продуктов. Таким образом, один и тот же окислитель в различных средах дает разные продукты окисления.

Среди реакций окисления наиболее важной считается рассмотренная нами реакция озонирования, которая позволяет по конечным продуктам установить структуру исходного алкена. В данной работе были рассмотрены основные реакции окисления алкенов и катализаторы, которые используются в ходе окислительных процессов.

Список использованных источников:

1)Реутов О. А. Органическая химия.В 4-х частях.Ч. 1.-М.:БИНОМ. Лаборатория знаний,2004.-567с.

2)Реми Г. Курс неорганической химии. Т. 1. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. – 920 с.

3) Казаков Д.В., Волошин А.И., Казаков В.П., Шерещовец В.В., Кабальнова Н.Н. Химия и хемилюминесценция диоксиранов. М.: Наука, 1999

4) Травень В.Ф. Органическая химия: Учебник для вузов: В 2 т / В.Ф.Травень. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. — Т. 1

5)Хейнс А. Методы окисления органических соединений. Алканы, алкены, алкины и арены. М.: Мир, 1988.

6)Моррисон Р., Бойд Р. "Органическая химия" М.:Мир, 1974

7)Шабаров Ю.С. "Органическая химия" ч.1 М.:Химия 1994

8)Петров А.А.,Бальян Х. В.,Трощенко А.Т. Органическая химия:Учебник для вузов.-5-е изд.,перераб. И доп.-СПб.: «Иван Федоров»,2002.-624 с.