Oxidarea organică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Oxidarea la nivelul chimiei organice, este diferiră de oxidarea la nivelul chimiei anorganice, ea neimplicînd an multe cazuri transferul propriu-zis de electroni.Oxidarea speciilor chimice are loc cu:

cedare de hidrogen -reacţia se numeşte dehidrogenare
acceptare de oxigen-reacţia se numeşte oxidare.

[modifică] Tipuri de reacţii

[modifică] Oxidarea alcanilor

Toţi alcanii reacţionează cu aerul sau oxigenul, în urma acestor reacţii rezultînd produşi cu diferite trepte de oxidare.Ecuaţia generala de oxidare totală sau a arderii este:

$2C_nH_{2n+2}+ (3n+1)O_2\longrightarrow 2(n+1)H_2O + 2nCO_2$

Reacţia este puternic exotermă cu o entalpie standard de formare ΔH=-886kJmol^-1.Pentru fiecare grupare -CH₂ valoarea acestei entalpii creşte cu circa 650kJ;se pare că lanţurile ramificate ale alcanilor au o valoare mult mai mică faţă de lanţurile liniare cu acealaşi număr de atomi de carbon, fapt care se pare că explică şi stabilitatea lor mult mai mare.

Arderea incompletă a alcanilor duce la formarea de amestecuri de substanţe: etanul de exemplu dă prin oxidare un amestec de alcool metilic (CH ₃-OH), C₂H₅-OH(etanol sau alcool etilic), CH₃-CHO (aldehidă acetică) şi CH₃COOH (acid acetic).Metanul prin ardere incompletă dă naştere la aşa numitul gaz de sinteză, o sursă importantă de sinteză pentru mulţi compuşi organici:

$CH_4 + \frac{1}{2}O_2\longrightarrow CO + 2H_2$

La oxidarea alcanilor superiori are loc o rupere a moleculei cu formare de acizi carboxilici(mono)

$R-CH_3 + \frac{3}{2}O_2\longrightarrow R-COOH + H_2O$

Reacţia are loc prin încălzire la 100⁰C, în prezenţa de stearat de zinc, sau a permanganatului de potasiu.

[modifică] Oxidarea alchenelor

Alchenele suferă o reacţie de oxidare în mediu puternic acid în prezenţă de acid sulfuric şi de bicromat de potasiu sau permanganat de potasiu.

$+ 5[O] \longrightarrow R-COOH +CO_2 + H_2O$ ;

$+3[O]\longrightarrow \begin{matrix}R-&C=O\\\quad /&\\R&\end{matrix}+R'-COOH$ ;

$+ 4[O] \longrightarrow R-COOH+R'-COOH$ ; Reacţiile prezintă importanţă pentru stabilirea structurii alchenelor disubstituite(atomii de hidrogen ai carbonilor dublei legături sunt substituiţi cu radicali diferiţi).

Reacţia Prilezhaev,epoxidarea[1] alchenelor cu peracizi organici (de regulă acidul meta-Cloroperoxibenzoic), conduce la formarea de epoxizi

Alchena este agentul nucleofil în timp ce oxigenul este agentul electrofil

Ozonoliza [2].

Reacţia are loc la temperaturi scăzute, este dată de majoritatea alchenelor.

Ozonidele fomate sunt explozive, prin tratarea cu apă se transformă în aldehidă sau cetonă

[modifică] Oxidarea alchinelor

Alchinele se oxidează[3] mult mai greu decît alchenele, reacţia avînd loc numai în prezenţa unor oxidanţi foarte puternici de tipul ozonului, capabili să rupă tripla legătură:

$R-C \equiv C-R_1\ + O_3 \longrightarrow R-COOH + R_1-COOH$

[modifică] Oxidarea arenelor

Benzenul adiţionează ozonul formând o triozonidă instabilă, explozivă.

Ozonida formată sedescompune rapid în glioxal şi apă

Benzenul se oxidează în condiţii energice, catalizator pentaoxidul de vanadiu V₂O₅, temperaturi de 450⁰C.

Reacţia are un mecanism radicalic, produsul final fiind anhidrida maleică

Omologii superiori ai benzenului se oxidează la catena laterală cu formare de acid benzoic.
Xilenii formează acizii corespunzători

mxilenul formează prin oxidare acid izoftalic, fără utilizări industriale

Oxilenul formează acidul ftalic singurul capabil să formeze anhidrida ftalică, datorită apropierii celor 2 grupări carboxilice

Pxilenul se oxidează la acid tereftalic, un produs important pentru obţinerea fibrelor poliesterice

Naftalina are 2 căi de oxidare: cu acidul cromic sau cu oxigen molecular/V₂O₅.

Nucleul naftochinonic stă la baza vitaminelor K, în timp ce anhidrida ftalică este folosită ca intermediar în numeroase sinteze chimice

Antracenul se oxidează cu acid cromic (K₂Cr₂O₇/H₂SO₄) dar şi cu săruri de ceriu/acid azotic[4]

Antrachinona (9,10 antrachinona) sintetizată pe cale industrială prin oxidarea antracenului cu pentaoxidul de vanadiu V₂O₅, constituie nucleul de bază al coloranţilor antrachinonici

Antracenul poate adiţiona oxigen formînd un fotoxid:

Arenele polinucleare de tipul benzopirenului[5](un poluant foarte des întîlnit),sunt transformate prin intermediul unei enzime (epoxidaza hepatică)în 7,8 dihidroxi-9,10 epoxi7,8,9,10 tetrahidrobenzopiren.

Datorită caracterului electrofilic a grupării epoxi, benzopirenoxidul se poate intercala în molecula de ADN, determinînd mutaţia codului genetic.

[modifică] Oxidarea alcoolilor

Alcooli suferă reacţia de oxidare sau de dehidrogenare trecând în compuşi carbonilici., sau acizi carboxilici.

Alcoolii primari se oxidează la aldehidă care poate oxidată până la acid carboxilic:

$R-CH_2-OH + [O] \longrightarrow R-CHO + [O] \longrightarrow R-COOH$ ;

Alcoolii secundari se transformă în cetonă:

$\begin{matrix}R-&CH-OH\\\quad/&\\R'&\end{matrix}+[O]\longrightarrow \begin{matrix}R-&CH-O\\\quad/&\\R'&\end{matrix}$ ;

Oxidarea Swern[6]

Alcooli sunt oxidaţi la aldehide prin intermediul sulfoxizilor.

Intermediar se formează un compus cu sulf ,cu caracter electrofil

Oxidarea biochimică.

Etanolul este oxidat în organism de către alcool dehidrogenază[7].

$CH_3-CH_2-OH \longrightarrow CH_2O$ La acest proces participă şi nişte substanţe denumite coenzime sau cofactori, de tipul NAD (nicotinamidadinucleotid); acesta joacă rol de acceptor de electroni astfel că procersul poate fi exprimat astfel: $CH_3-CH_2-OH + NAD^+ \longrightarrow CH_2O + H^+ + NADH$