Οξείδωση αλκοολών. Οργανική αντίδραση οξείδωσης αλκοολών

Οι αλκοόλες μπορούν να υποστούν οξείδωση όταν εκτεθούν σε έναν οξειδωτικό παράγοντα, όπως ένα υδατικό διάλυμα διχρωμικού καλίου (Κ₂Cr₂Ο₇) ή υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO₄) σε όξινο μέσο.

Ένα εκκολαπτόμενο οξυγόνο [O] στη μέση θα επιτεθεί στον άνθρακα που συνδέεται με τη λειτουργική ομάδα αλκοόλης (υδροξυλ - OH), σχηματίζοντας μια πολύ ασταθή ένωση, που ονομάζεται δίδυμη διόλη, η οποία έχει δύο υδροξύλια συνδεδεμένα με το ίδιο άνθρακας. Καθώς είναι ασταθής, αυτή η ένωση απελευθερώνει νερό και δημιουργεί ένα νέο προϊόν.

Αυτό το προϊόν θα εξαρτηθεί από τον τύπο αλκοόλης που έχει οξειδωθεί, είτε πρόκειται για πρωτοταγή, δευτεροταγή, τριτοταγή ή μεθανόλη.

Συνοπτικά έχουμε:

Δείτε την κάθε περίπτωση παρακάτω:

• Μεθανόλη (Η₃C─ OH):

Η μεθανόλη είναι η μόνη αλκοόλη που έχει τρία υδρογόνα συνδεδεμένα με άνθρακα που θα υποστούν οξείδωση. Σε αυτήν την περίπτωση, δεδομένου ότι υπάρχουν τρία σημεία στο μόριο στα οποία μπορεί να επιτεθεί ένα εκκολαπτόμενο οξυγόνο, θα συμβούν τρεις διαδοχικές οξειδώσεις, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα:

• Πρωτογενείς αλκοόλες:

Σε αυτές τις ενώσεις, ο άνθρακας υδροξυλίου συνδέεται με ένα μόνο άτομο άνθρακα, δηλαδή οι δύο άλλοι συνδέτες είναι υδρογόνα και υπάρχουν δύο σημεία για να επιτεθεί το εκκολαπτόμενο οξυγόνο.

Πρώτον, θα υπάρξει ο σχηματισμός μιας αλδεΰδης, όπως φαίνεται παρακάτω:

Όμως, η οξείδωση συνεχίζεται, επειδή τα αντιδραστήρια που χρησιμοποιούνται για την οξείδωση της αλκοόλης είναι ισχυρότερα από εκείνα που χρησιμοποιούνται για την οξείδωση μιας αλδεΰδης. Στη συνέχεια, ένα άλλο εκκολαπτόμενο οξυγόνο επιτίθεται στον άνθρακα καρβονυλίου και παράγει ένα καρβοξυλικό οξύ.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα, η οξείδωση της αιθανόλης, πρώτα σε αιθανόλη και μετά σε αιθανοϊκό οξύ (οξικό οξύ). Αυτή η συνολική αντίδραση είναι η μετατροπή του κρασιού σε ξύδι.

Μη σταματάς τώρα… Υπάρχουν και άλλα μετά τη διαφήμιση ;)

Η μερική οξείδωση της αιθανόλης σε αιθανάλη συμβαίνει όταν ένα αλκοολικό άτομο κάνει μια δοκιμή αλκοτέστ μιας χρήσης. Μέσα σε αυτή τη συσκευή υπάρχει ένα στερεό μείγμα διχρωμικού καλίου και πυριτίου σε όξινο μέσο, ​​με την ακόλουθη αντίδραση:

κ₂Cr₂Ο_{7 (aq)} + 4 Ω₂ΜΟΝΟ_{4 (aq)} + 3 CH₃CH₂ω_(σολ) → Κρ₂(ΜΟΝΟ₄)_{3 (aq)} + 7 π.μ₂Ο₍₁₎ + 3 CH₃CHO_(σολ) + Κ₂ΜΟΝΟ_{4 (aq)}
Πορτοκάλιαιθανόλη (άχρωμη)πράσινοςαιθανάλη (άχρωμο)

Σημειώστε ότι, εκτός από την οξείδωση της αιθανόλης (αλκοόλης) σε αιθανάλη (αλδεΰδη), υπάρχει ταυτόχρονη αναγωγή του διχρωμικού, που είναι πορτοκαλί, σε χρώμιο (III), ή ακόμη και χρώμιο (II), που είναι πράσινο. Η αλλαγή στο χρώμα θα δείξει ότι το άτομο έχει περισσότερο αλκοόλ στο αίμα από το επιτρεπόμενο.

• Δευτερογενείς αλκοόλες:

Πρόκειται για ενώσεις στις οποίες ο άνθρακας υδροξυλίου συνδέεται με δύο άλλα άτομα άνθρακα και μόνο με ένα άτομο υδρογόνου. Επομένως, θα υπάρχει μόνο μία θέση στο μόριο όπου το εκκολαπτόμενο οξυγόνο μπορεί να επιτεθεί και θα σχηματιστεί μόνο ένας τύπος προϊόντος, που θα είναι πάντα μια κετόνη:

Δεδομένου ότι ο άνθρακας καρβονυλίου μιας κετόνης δεν έχει δεσμό υδρογόνου απευθείας σε αυτόν, δεν υπάρχει πλέον καμία πιθανότητα περαιτέρω οξείδωσης. Επομένως, η αντίδραση σταματά στην κετόνη.

• Τριτοταγείς αλκοόλες:

Τριτοταγείς αλκοόλες είναι εκείνες στις οποίες ο άνθρακας που έχει την ομάδα -ΟΗ δημιουργεί τρεις δεσμούς με άλλα άτομα άνθρακα. Δεδομένου ότι δεν συνδέονται με τα υδρογόνα, δεν υπάρχει σημείο στο μόριο που μπορεί να προσβληθεί από το εκκολαπτόμενο οξυγόνο. Λόγω αυτού του γεγονότος, οι τριτοταγείς αλκοόλες δεν υφίστανται οξείδωση.

* Πηγή και συγγραφέας της εικόνας: CostaPPPR.

Της Jennifer Fogaça
Πτυχιούχος Χημείας

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε ένα σχολικό ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Οξείδωση αλκοολών"; Σχολή Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/oxidacao-dos-alcoois.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουλίου 2021.