第六章氧化反应
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一、名词解释
1.氧化反应:有机化合物分子中,凡失去电子或电子偏移,使碳原子上电子密度降低的反应称为氧化反应。狭义地说,是指化合物分子增加氧或失去氢的反应,或两者兼而有之。
2. 沃氏氧化反应:仲醇或伯醇在异丙醇铝催化下,用过量酮(丙酮或环己酮等)作为电子受体,可被氧化成相应的羰基化合物,该反应成为沃氏氧化反应。
3.消除反应: 从一个有机化合物分子中同时除去两个基团(或原子)而形成一个新的分子的反应称为消除反应。
4.达参反应:邻位或对位有羟基的芳醛或芳酮,在碱性条件下用过氧化氢氧化生成多羟基化合物的反应称为达参反应。
5.沃氏氧化反应(Oppenauer氧化):仲醇或伯醇在异丙醇铝催化下,用过量酮(丙酮或环己酮等)作为电子受体,可被氧化成相应的羰基化合物,该反应成为沃氏氧化反应。
二、填空题
1. 高锰酸盐为强氧化剂,在酸性、中性及碱性条件下均能起氧化作用。常在中性或碱性溶液中使用。
2. 过量的高锰酸钾可以用亚硫酸钠等还原剂将其分解掉。过滤,除去不溶性的二氧化锰后,将羧酸盐的水溶液用无机酸酸化,即可得到较纯净的产物。
3. 重铬酸钠容易潮解,但是比重铬酸钾的价格便宜得多,在水中的溶解度大,故在工业上应用广泛。目前,由于重铬酸盐价格较贵,含铬废液的处理费用较高,因此已逐渐被其他氧化法所代替。
4. 三氧化铬—吡啶络合物又称为Collins试剂,其制备方法是将一份三氧化铬缓慢分次加入10份吡啶中,逐渐提高温度至30℃,最后得到黄色络合物,将三氧化铬—吡啶络合物从吡啶中分离出来,干燥后再溶于二氯甲烷中组成溶液。它于无水条件下氧化醇,可得收率较高的醛或酮。
5. 过氧化氢俗称双氧水,是一种缓和氧化剂,其最大特点是反应后不残留杂质,因而产品纯度高。市售的过氧化氢试剂通常浓度为30%,它的氧化反应可在中性、酸性和碱性或催化剂存在下进行。过氧化氢最大优点是在反应完成后本身变成水,无有害残留物。但是过氧化氢不够稳定,只能在低温下使用,这就限制了它的使用范围。在工业上主要用于制备有机过氧化物和环氧化物。
第六章 氧化反应
从广义上来讲,凡是有机物分子中碳原子失去电子,碳原子总的氧化态增高的反应
均称为氧化反应;从狭义上讲,凡使反应物分子中的氧原子数增加,氢原子数减少的反
应称为氧化反应。利用氧化反应除了可以得到各类有机化合物如醇、醛、酮、酸、酯、
环氧化物和过氧化物等,还可以制备有机腈和二烯烃等。
有机物的氧化反应都是强放热反应,因此,氧化反应中及时移除反应热是一个很关
键的问题。烃类和其它有机物的氧化反应几乎都是不可逆反应,反应都能进行到底。
有机合成中氧化方法主要有三种,即催化氧化和催化脱氢、化学氧化、电解氧化。
此外,生物氧化在有机合成中的应用也日益受到人们的重视。生物氧化是一种较缓和的
氧化过程。人类在很早以前就利用微生物进行氧化反应来进行酿酒、制醋。生物氧化具
有高度的选择性,收率高,反应条件温和,三废少等特点。因此,生物氧化是一种很有
发展前景的氧化合成方法。
第一节 催化氧化和催化脱氢
一、催化氧化
在没有催化剂的情况下,有机物在室温下与空气接触,就能发生缓慢的氧化反应,
这种现象称为自动氧化。在实际生产中常常需要使用催化剂,以提高反应的速度和选择
性。在催化剂存在下进行的氧化反就应称为催化氧化。催化氧化法生产能力大,对环境
污染小,且作为氧化剂的空气和氧来源广泛,无腐蚀性。因此,工业上大吨位产品多采
用空气催化氧化法。
氧化反应根据反应温度和反应物聚集状态不同,又可分为液相催化氧化和气相催化
氧化反应。液相催化氧化多在100C左右进行反应;气相催化氧化则常在200400C下
进行反应。 (一)液相空气氧化
液相空气氧化是液态有机物在催化剂存在下,通入空气进行的催化氧化反应。液相
空气氧化反应的实质是在气液两相间进行的,大多采用鼓泡型反应器。 1.反应历程
液相空气氧化属于自由基反应历程,其反应历程包括链的引发,链的传递和链的终
止三个步骤,其中决定性步骤是链的引发。下面以烃的氧化为例:
(1)链引发 烃类R-H在光照、热及可变价金属盐或自由基引发剂的作用下发生
药物合成反应第四版第六章答案解析
一、常见氧化反应类型及答案解析。
(一)醇的氧化。
醇的氧化是药物合成中比较常见的反应类型。比如说乙醇,它在一定条件下可以被氧化成乙醛。在这部分的习题中,可能会问到关于醇氧化的反应条件,产物的判断之类的问题。
比如说有一道题问:“在酸性高锰酸钾条件下,正丁醇会被氧化成什么?”答案是正丁酸。这是因为酸性高锰酸钾是一种强氧化剂,它可以把醇进一步氧化成羧酸。像这种醇氧化的反应,我们要记住不同氧化剂的氧化能力强弱,才能准确判断产物。
(二)醛的氧化。
醛也很容易发生氧化反应。就拿乙醛来说,它很容易被氧化成乙酸。在习题里,可能会有关于醛氧化反应的机理相关的题目。
例如有这样一道题:“写出乙醛在银氨溶液中发生氧化反应的化学方程式。”答案是CH_3CHO + 2Ag(NH_3)_2OH →(△) CH_3COONH_4 + 2Ag↓ + 3NH_3 + H_2O。这是因为银氨溶液具有弱氧化性,能把醛基氧化成羧基,同时银离子被还原成银单质,这个反应也叫银镜反应,在实验中能看到漂亮的银镜现象。
二、氧化反应的影响因素及答案解析。
(一)氧化剂的选择。
不同的氧化剂对反应的影响可不一样。我们要把醇氧化成醛,如果选择的氧化剂太强,像酸性高锰酸钾,那就可能直接把醇氧化成羧酸,得不到我们想要的醛。而如果选择像PCC(吡啶氯铬酸盐)这样比较温和的氧化剂,就能比较好地控制反应,得到醛。 有一道相关的题目是:“要将苯甲醇氧化成苯甲醛,应该选择下列哪种氧化剂比较合适?A. 酸性高锰酸钾;B. PCC 。”答案是B。原因就是刚才说的,PCC是温和氧化剂,能把醇氧化成醛,而酸性高锰酸钾会把苯甲醇直接氧化成苯甲酸。
(二)反应条件的影响。
反应条件对氧化反应的影响也很大。比如说温度、酸碱度这些。就拿醇的氧化来说,如果温度太高,可能会导致反应过于剧烈,产生一些副产物。
比如有这样一个案例:在做一个醇氧化的实验时,本来按照正常条件反应可以得到比较纯净的产物,但是有个同学不小心把温度调高了很多,结果得到的产物里面混了好多其他东西。这就是因为温度改变了反应的进程,产生了副反应。所以在做题的时候,如果遇到关于反应条件对氧化反应影响的题目,一定要考虑清楚各种条件的变化会带来什么样的结果。
第5讲 氧化还原反应
一、 单项选择题
1. (2018·太原期末)下列应用不涉及物质氧化性或还原性的是 ( )
A. 用葡萄糖制镜或保温瓶胆
B. 用漂白液杀菌、消毒
C. 用 Na2SiO3 溶液制备木材防火剂
D. 用浸泡过高锰酸钾的硅藻土保鲜水果
2. (2018·山东莱芜质检)中国科学技术大学的钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料,在700 ℃时反应制造出纳米级金刚石粉末和另一种化合物。该成果发表在世界权威的《科学》杂志上,被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。下列有关说法错误的是 ( )
A. Na的还原性强于金刚石
B. 另一种化合物是NaCl
C. 该反应可能在空气中进行
D. 这个反应是置换反应
3. (2018·合肥一检)已知O2F2可以发生反应:H2S+4O2F2SF6+2HF+4O2,下列说法正确的是 ( )
A. 氧气是氧化产物
B. O2F2是还原剂
C. 若生成3.2 g O2,则转移0.4 mol e-
D. 还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4
4. (2018·山东莱芜调研)已知可用Co2O3代替MnO2制备Cl2,反应后Co元素以 Co2+的形式存在。下列叙述不正确的是 ( )
A. 该反应中氧化性:Co2O3>Cl2
B. 参加反应的HCl全部被Co2O3氧化
C. 每生成1 mol氯气,消耗1 mol Co2O3
D. 制备相同量的氯气,所需Co2O3质量比MnO2多
5. (2018·安徽十校联考)环保部门利用Na2S2O3处理含氰化钠废水,其反应原理为
NaCN+Na2S2O3NaSCN(NaSCN 中S的化合价为-2价)+Na2SO3 ,下列有关说法正确的是 ( ) A. NaCN中C的化合价为+4价
B. Na2S2O3只作还原剂
C. Na2SO3是氧化产物
D. 该方法处理酸性废水效果更好
6. CN-是导致水污染的离子之一,在碱性条件下,双氧水可将其转化为碳酸盐和一种无毒气体。关于该转化反应,下列说法正确的是 ( )