Окисление этанола до альдегида

Организм приспособлен к обезвреживанию этанола

В организм поступают и в результате метаболизма образуются в клетках головного мозга и печени, в других тканях, при жизнедеятельности микрофлоры кишечника различные спирты (алифатической, ароматической, стероидной природы, ретиноиды, фарнезол и др.) и альдегиды (ароматические, алифатические, продукты пероксидации липидов и др.), которые могут являться промежуточными метаболитами или конечными продуктами.

Взаимопревращение спиртов и альдегидов осуществляют алкогольдегидрогеназы. Их существует 6 подклассов, в каждом подклассе имеются многочисленные изоферменты, обнаруженные во многих тканях.

С медицинской и социальной точки зрения определенный интерес вызывает метаболизм этилового спирта в организме человека.

Этанол является энергетически богатым соединением: при метаболизме 125 г этанола количество образующегося НАДН такое же, как при окислении 500 г глюкозы.

При полноценном питании и частом потреблении этилового спирта, например, в виде пива, “этанольный” ацетил-SКоА не столько сгорает в ЦТК, сколько используется для синтеза холестерола и триацилглицеролов, то есть происходит переход энергии этанола в запасную форму, что приводит к гиперлипидемии,  “пивному ожирению” и жировой инфильтрации печени.

Обезвреживание этанола

Метаболизм поступающего этанола в организме происходит преимущественно в печени тремя способами.

Первый путь начинается в цитозоле и заключается в окислении спирта по алкогольдегидрогеназному пути до ацетальдегида, который переходит в митохондрии и окисляется  до уксусной кислоты. Последняя в виде ацетил-SКоА поступает в ЦТК. Через этот путь проходит 80-90% всего этанола.

Реакции окисления этанола и ацетальдегида

За окисление 10-20% этанола отвечает алкогольоксидаза (цитохром P450), также называемая микросомальная этанолокисляющая система (МЭОС).  При регулярном поступлении этанола доля микросомального окисления возрастает (до 7 раз), так как этанол является индуктором алкогольоксидазы и количество ее молекул увеличивается.

Третий способ – реакция окисления этанола каталазой с использованием перекиси водорода. Протекает реакция в пероксисомах и цитозоле, главным образом, нервных клеток, значение ее не велико, не более 2%.

Побочные эффекты обезвреживания этанола

Поскольку при утилизации этанола образуется большое количество НАДН, то в цитозоле гепатоцитов активируется 11-я реакция гликолиза (превращение пирувата в лактат) и восстановление диоксиацетонфосфата в глицерол-3-фосфат. Это приводит к гипогликемии в постабсорбтивный период, так как пировиноградная кислота и диоксиацетонфосфат являются субстратами глюконеогенеза.

Одновременно накопление “алкогольного” ацетил-SКоА ингибирует пируватдегидрогеназу, что еще больше усиливает накопление лактата.  Накопление молочной кислоты в крови обусловливает лактатацидемию (лактоацидоз).

[attention type=yellow]

Одновременно из-за относительной недостаточности оксалоацетата, использованного в глюконеогенезе, избыток “алкогольного” ацетил-SКоА не успевает окислиться в цикле трикарбоновых кислот и перенаправляется на синтез кетоновых тел, что обеспечивает возникновение кетоацидоза.

[/attention]

Если запасы гликогена в печени изначально невелики (голодание, недоедание, астеническое телосложение) или израсходованы (после физической работы), то при приеме алкоголя натощак гипогликемия наступает быстрее и может быть причиной резкого ухудшения самочувствия и потери сознания. К этому стоит добавить сильный диуретический эффект этанола (подавление секреции вазопрессина), ведущий к быстрому обезвоживанию организма и снижению кровоснабжения головного мозга со всеми вытекающими последствиями.

Токсичность ацетальдегида

Ацетальдегид может неферментативно связывать сульфгидрильные (HS-) группы белков и гетерополисахаридов, и аминогруппы (NH2-) белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов и других соединений:

1. Повреждение нативной структуры белков, например

• ведет к изменению активности ферментов дыхательной цепи и разобщению окислительного фосфорилирования,
• снижает полимеризацию тубулина микротрубочек, что проявляется как возникновение телец Мэллори в гепатоцитах (алкогольный гиалин),
• ацетальдегид-белковые комплексы запускают цитотоксические механизмы иммунокомпетентных клеток по отношению к печени и к другим органам.

2. Изменение структуры мембранных фосфолипидов – активация перекисного окисления и повышение текучести мембран. Возрастает проницаемость мембран для воды и электролитов, происходит набухание клеток и их дисфункция.

3. Появление мутаций в ДНК и, как следствие, снижение репарации, стимулированный апоптоз клеток или канцерогенез, особенно для клеток печени,

Ацетальдегид вступает в неферментативную реакцию конденсации с катехоламинами, а продукты реакции обладают морфино- и опиатоподобным действием. Выявлено, что большинство проявлений алкоголизма связано с воздействием на организм не самого этанола, а ацетальдегида. Под его действием увеличивается образование дофамина и норадреналина в нервной системе и органах, и с накоплением дофамина часто связано развитие абстинентного синдрома и белой горячки.

Спиртовое брожение

Образование этилового спирта из глюкозы происходит в анаэробных условиях в дрожжах и некоторых видах плесневых грибков. Суммарное уравнение реакции:

C6H12О6 → 2 CО2 + 2 С2Н5ОН

До стадии образования пирувата реакции спиртового брожения совпадают с реакциями гликолиза. Отличия заключаются только в дальнейшем превращении пировиноградной кислоты. Цель этих превращений у указанных организмов та же, что и в гликолизе (молочнокислом брожении) – удалить пируват из клетки и окислить НАДН, который образовался в 6-й реакции.

Специфические реакции спиртового брожения

Источник: https://biokhimija.ru/uglevody/obmen-jetanola.html

Окисление спиртов

Окисление первичных спиртов в альдегиды и вторичных спиртов в кетоны является одним из важнейших превращений функциональных групп и оценкой избирательного действия окислительного агента:

Рисунок 1.

Третичные спирты в обычных условиях не окисляются, а в очень жестких условиях их окисление сопровождается деструкцией углеродного скелета.

Окисление первичных спиртов до карбоновых кислот

Окисление первичных спиртов в соответствующие карбоновые кислоты легко осуществить действием большинства известных окислителей. Так, концентрированная азотная кислота быстро превращает спирты в соответствующие карбоновые кислоты. Этот метод можно применить ко всем первичным спиртам, при условии, что они не содержат групп, чувствительных к действию азотной кислоты:

Рисунок 2.

Карбоновые кислоты также образуются при окислении первичных спиртов щелочным раствором перманганата калия. Надо отметить, что в этих условиях не разрушаются группы, чувствительные к кислой среде.

Это обстоятельство может быть использована для окисления первичных спиртовых групп в присутствии альдегидных. Для этого из альдегидоспиртов получают ацетали, затем окисляют первичную спиртовую группу в карбоксильную и кислотным гидролизом снимают защиту, освобождая альдегидную группу.

Например, таким путем можно превратить гликолевый альдегид в глиоксиловую кислоту:

• Курсовая работа 410 руб.
• Реферат 270 руб.
• Контрольная работа 190 руб.

Рисунок 3.

Окисления щелочным раствором перманганата калия ароматических первичных спиртов является удобным методом синтеза ароматических кислот:

Рисунок 4.

Окисление спиртов до карбонильных соединений

Для окисления первичных и вторичных спиртов в соответствующие альдегиды или кетоны используют смесь бихромата с серной кислотой, хромовый ангидрид, перманганат калия, диоксид марганца, а также каталитическое дегидрирование.

Третичные спирты стойки к действию окислителей. В жестких условиях они окисляются с разрывом связи $C-C$ в $\beta$-положении к гидроксильной группы и образованием смеси альдегидов (кислот) и кетонов:

Рисунок 5.

Получение альдегидов

Принципиальной проблемой, которая возникает при окислении спиртов до альдегидов, является то, что альдегиды очень легко подвергаются дальнейшему окислению по сравнению с исходными спиртами. По сути альдегиды являются активными органическими восстановителями.

Так, при окислении первичных спиртов бихроматом натрия в серной кислоте (смесь Бекмана), альдегид, который образуется, необходимо защитить от дальнейшего окисления до карбоновой кислоты. Можно, например, удалять альдегид из реакционной смеси. И это широко применяется, так как температура кипения альдегида как правило ниже, чем температура кипения исходного спирта.

Таким путем могут быть получении, в первую очередь, низкокипящие альдегиды, например, уксусный, пропионовый, изомасляный:

Рисунок 6.

[attention type=red]

Лучшие результаты можно получить, если вместо серной кислоты использовать ледяную уксусную кислоту.

[/attention]

Для получения высококипящих альдегидов из соответствующих первичных спиртов в качестве окислителя используют трет-бутиловый эфир хроматных кислоты:

Рисунок 7.

При окислении трет-бутилхроматом ненасыщенных спиртов (в апротонных неполярных растворителях) кратные связи не занимаются, и ненасыщенные альдегиды образуются с высокими выходами.

Достаточно селективным является метод окисления, в котором используют диоксид марганца в органическом растворителе, пентан или хлористый метилен. Например, алил- и бензил- спирты таким образом можно окислять в соответствующие альдегиды.

Выходные спирты мало растворимые в неполярных растворителях, а альдегиды, которые образуются в результате окисления, значительно лучше растворимые в пентан или хлористый метилен.

Поэтому карбонильные соединения переходят в слой растворителя и таким образом можно предотвратить контакт с окислителем и дальнейшем окислению:

Рисунок 8.

Проводить окисление вторичных спиртов в кетоны значительно проще, чем первичных спиртов в альдегиды. Выходы здесь выше, так как, во-первых, реакционная способность вторичных спиртов выше, чем первичных, а во-вторых, кетоны, которые образуются значительно более стойки к действию окислителей чем альдегиды.

Получение кетонов

Общим методом является окисление оксидом хрома ($VI$) в воде или разведенной уксусной кислоте. Хромовый ангидрид в ацетоне и дихроматы пиридиния можно использовать для окисления ненасыщенных вторичных спиртов, не нарушая двойных и тройных связей:

Рисунок 9.

Вторичные спирты сложного строения, содержащие чувствительные к действию окислителей группы, можно с хорошими выходами окиснюваты в соответствующие кетонов, используя метод Оппенауера. В системе, содержащей вторичный спирт и кетоны (как правило ацетон) в присутствии алкоголятов алюминия устанавливается равновесие:

Рисунок 10.

Если в систему ввести большой избыток ацетона, то происходит смещение равновесия в сторону образования кетонов из вторичного спирта, то есть происходит окисление спирта. После установления равновесия реакционную смесь обрабатывают 30% -ной серной кислотой, отгоняют избыток ацетона и изопропилового спирта, и отделяют продукт окисления – кетон.

[attention type=green]

Роль алкоголята алюминия сводится к образованию комплекса с ацетоном, то есть он действует как кислота Льюиса, увеличивая частичный положительный заряд на атоме углерода карбонильной группы.

[/attention]

Благодаря этому в реакционной комплексе, который содержит спирт, легче происходит гидридный переход от атома углерода, связанного с гидроксильной группой, что приводит к превращению исходного спирта в кетоны:

Рисунок 11.

Источник: https://spravochnick.ru/himiya/spirty_prostye_efiry_tioly_i_sulfidy/okislenie_spirtov/

Уксусный альдегид этанол

Какой бы спиртосодержащий продукт ни стоял на столе — пиво, вино или крепкие алкогольные напитки, — первое воздействие алкоголя на организм начинается с первым глотком спиртного: 10–20 % спирта, содержащегося в кружке, бокале или рюмке, всасывается в желудке, остальная его порция попадает в организм в двенадцатиперстной кишке и тонком кишечнике.

Естественно, чем крепче напиток, тем большее абсолютное количество спирта, попадающее в организм с каждым глотком, и тем быстрее наступает опьянение, однако слабоалкогольные напитки тоже доставляют в наш организм достаточное количество этилового спирта. Так, одна бутылка красного вина, которую вполне возможно просто выпить за вечер, читая интересную книгу или просто занимаясь любимым делом, содержит примерно 80 граммов этанола.

В печени этиловый спирт (CH3CH2OH) окисляется до уксусного альдегида (CH3CHO), который затем переходит в уксусную кислоту (CH3COOH), которая далее в ходе процесса, известного как «цикл лимонной кислоты», или Цикл Кребса, превращается в углекислый газ и воду.

Природа двух основных веществ

Уксусный альдегид (этаналь, ацетальдегид, метилформальдегид)

Ацетальдегид (этаналь) распространен в природе, встречается в продуктах и в большинстве растений. А также этаналь является составляющей автомобильных выхлопов и дыма от сигарет, поэтому он относится к категории сильных ядовитых веществ.

Его можно синтезировать искусственно разными способами. Самый популярный метод – получить уксусный альдегид из этилового спирта. В качестве катализатора используют оксид меди (или серебра).

В результате реакции получаются альдегид, водород и вода.

Этиловый спирт (этанол) представляет собой обычный всем известный пищевой C2H5OH. Он широко применяется в изготовлении алкогольных напитков, в медицине для дезинфекции, при производстве бытовой химии, духов, средств гигиены и прочего.

Спиртовое брожение

• Брожение: определенные фрукты или овощи подвергают действию дрожжевого грибка.
• Изготовление в промышленных условиях (применение серной кислоты).

Второй способ дает более высокую концентрацию этанола. С помощью первого варианта получится достичь только около 16% этого вещества.

Дополнительный способ

Процесс получения ацетальдегида из этилового спирта происходит по следующей формуле: C2H5OH CuO = CH3CHO Cu H2O

В данном случае используют этанол и оксид меди, под воздействием высокой температуры происходит реакция окисления и получается уксусный альдегид.

Реакции дегидрирования

• нет выделений ядовитых токсинов, отравляющих атмосферу;
• комфортные и безопасные условия реакции;
• в процессе реакции выделяется водород, который тоже можно использовать;
• не нужно тратиться на дополнительные составляющие – достаточно одного этилового спирта.

Получение альдегида данным методом происходит так: этанол нагревают до четырехсот градусов и каталитическим способом из него выходит водород. Формула процесса выглядит так: C2H5OH ͢ CH3CHO H2.

При использовании метода дегидратации применяют также медный или цинковый катализатор. Медь в данном случае — очень активное вещество, способное терять активность во время реакции. Поэтому делают смесь из меди, оксидов кобальта и хрома, а затем наносят ее на асбест. Это дает возможность провести реакцию при температуре 270–300°C. В этом случае трансформация этанола достигает от 34 до 50%.

Окисление спиртов

Если сравнивать метод окисления спирта с методом дегидратации, то второй обладает явным преимуществом, так как при нем образуется намного меньше токсических веществ и одновременно фиксируется наличие в контактных газах высокой концентрации этаналя.

Эти газы при дегидратации содержат лишь ацетальдегид и водород, а при окислении имеют в составе разбавленный азотом этанол. Поэтому получить ацетальдегид из контактных газов легче и потерь его будет намного меньше, чем при окислительном процессе.

Уксусная кислота

Еще одним важным качеством метода дегидратации является то, что полученное вещество применяют для производства уксусной кислоты. Для этого берут сульфат ртути и воду. Получается реакция по следующей схеме: CH3CHO HgSO4 H2O = CH3COOH H2SO4 Hg.

Для завершения реакции добавляют сульфат железа, который окисляет ртуть. Чтобы выделить уксусную кислоту, полученный раствор фильтруют и добавляют щелочной раствор.

Если нет готового HgSO4 (неорганическое соединение из соли металла и серной кислоты), то его готовят самостоятельно. Необходимо в 4 части серной кислоты добавить 1 часть оксида ртути.

Способы получения уксусного альдегида

Существует еще один способ получения уксусного альдегида. Его используют для определения качества полученного спирта. Для его реализации потребуются: фуксинсернистая кислота, этиловый спирт и хромовая смесь (K2Cr2O7 H2SO4).

[attention type=yellow]

В сухую склянку вливают хромовую смесь (2 мл), кладут кипятильный камень и добавляют этиловый спирт (2 мл). Пробирку накрывают трубкой для отвода газов и вставляют другой конец в емкость с фуксинсернистой кислотой.

[/attention]

Смесь нагревают, в результате она меняет свой цвет на зеленый.

В процессе реакции этанол окисляется и превращается в ацетальдегид, который в виде паров идет по трубке и, попадая в пробирку с фуксинсернистой кислотой, окрашивает ее в малиновый цвет.

Способы получения ацетальдегида из этанола

На первом этапе этанол окисляется в клетках печени до уксусного альдегида. Организм человека способен вырабатывать различные типы ферментов-алкогольдегидрогеназ, которые, тем не менее, характеризуются определенным структурным сходством. Алкогольдегидрогеназы всегда состоят из двух белковых цепей — субъединиц, каждая из которых содержит 374 аминокислотных остатка.

Появившийся в крови в результате окисления этанола уксусный альдегид токсичнее этанола, и для спасения организма запускается второй каскад реакций окисления — уксусный альдегид окисляется в практически безопасную уксусную кислоту.

белок-катализатор АЛДГ1 способствует окислению уксусного альдегида непосредственно в растворимой части клетки, в то время как АЛДГ2 перерабатывает большую часть уксусного альдегида в уксусную кислоту в митохондриях.

В отличие от имеющих практическое одинаковое строение и близкую каталитическую активность алкогольдегидрогеназ, альдегиддегидрогеназы АЛДГ1 и АЛДГ2 различны по строению, а активность цитозольной АЛДГ1 значительно меньше активности митохондриальной АЛДГ2.

От инфаркта к циррозу

Этиловый спирт и продукты его биохимической деградации приводят к физиологическим изменениям, которые продолжаются и после периода алкогольной интоксикации.

Как уже упоминалось, с химической точки зрения этиловый спирт представляет собой высококалорийный продукт, благодаря чему постоянное потребление спиртного замедляет синтез глюкозы, способствует накоплению молочной кислоты, ускоряет выработку клеткой жирных кислот.

Источник: https://vsem-interesno.net.ru/uksusnyy-aldegid-etanol/

То, что нужно знать о Спиртах

Здравствуйте дорогие подписчики и гости моего канала. Сегодня вас ждет статья, посвященная такому классу органических соединений, как спирты. Это весьма обширный класс веществ, часто встречающийся, как в окружающем мире, так и в тестах ЕГЭ.

В этой статье я постараюсь обобщить различные элементы школьной программы относительно данной группы веществ, чтобы помочь тем, кто сдает экзамен или просто удовлетворить интерес тех, кто решил ознакомиться с современной школьной программой профильного уровня.

Начнем с определения!

Спирты – это органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (-OH), соединённых с углеводородным радикалом.

В зависимости от числа гидроксогрупп, в молекуле спирта, представителей данного класса органических соединений делят на:

Одноатомные спирты (алканолы) – это органические соединения в которых углеводородный радикал связан с одной группой –OH.

Общая формула предельных одноатомных спиртов:

CnH2n+1-OH

Двухатомные спирты (гликоли или диолы) – это органические соединения в которых две гидроксильные группы связаны с углеводородным радикалом.

Общая формула двухатомных спиртов:

CnH2n(OH)2

Гомологический ряд двухатомных спиртов (гликолей), может быть представлен так:

Трехатомный спирты (алкантриолы) – это органические вещества, содержащие в своем составе три гидроксильные группы, связанные с углеводородным радикалом.

К таким соединениям относится например глицерин:

Если в молекуле спирта содержится более трех гидроксильных групп, его относят к полиатомным спиртам, например шестиатомный спирт сорбит:

По характеру углеводородного радикала выделяют следующие спирты:

– Предельные спирты, содержащие в молекуле лишь насыщенный углеводородный радикал, например:

CH3-OH метанол

CH3-CH2-OH этанол

CH3-CH2-CH2-OH пропанол

– Непредельные спирты, содержащие в молекуле кратные (двойные или тройные) связи, между атомами углерода.

H2C=CH-OH виниловый спирт

CH2=CH-CH2-OH пропен-2-ол-1

– Ароматические спирты, содержащие в молекуле бензольное кольцо и гидроксогруппу, связанные друг с другом не на прямую, а через атомы углерода, например:

Так же не забываем, что по характеру углерода с которым соединена -OH группа, одноатомные спирты делят на:

Уже первые члены гомологического ряда предельных одноатомных спиртов, несмотря на небольшие значения относительных молекулярных масс, представляют собой жидкости. Это объясняется образованием между молекулами особой химической водородной связи.

Водородная связь – это межмолекулярная связь между атомом водорода одной молекулы и атомом сильного электроотрицательного элемента (например фтора, кислорода, азота) другой молекулы.

За счет водородной связи молекулы простейших спиртов ассоциированы в жидкости:

Поговорим подробнее о некоторых конкретных представителях класса спиртов:

Метанол (метиловый спирт или древесный спирт) – это бесцветная жидкость, со специфическим запахом, ядовит (при приеме внутрь вызывает слепоту и негативно воздействует на нервную и сердечно – сосудистую систему). Однако, несмотря на это метанол находит широкое применение:

• Он является отличным растворителем многих веществ.
• Применяется для синтеза формальдегида и формалина.
• Используется для синтеза некоторых эфиров.
• Применяется как добавка к моторному топливу.
• Используется при производстве красок.

Этанол (Этиловый спирт) – бесцветная прозрачная жидкость, со специфическим запахом, летучая и горючая. Является депрессантом – психоактивным веществом, угнетающим ЦНС человека. Применение:

• Широко применяется как растворитель.
• Входит в состав моющих средств, для стекол и сантехники.
• Служит сырьем для получения многих химических веществ, таких как: ацетальдегид, диэтиловый эфир, уксусная кислота, этилацетат, этилен и др..
• Используется для приготовления различных напитков в алкогольной промышленности.
• Является наполнителем в спиртовых термометрах.
• В медицине применяется как дезинфицирующее средство.

Этиленгликоль – это прозрачная, бесцветная жидкость, слегка маслянистой консистенции. Не имеет запаха. Токсичен! Попадание его в организм, может привести к необратимым последствиям и смерти. Применение:

• В качестве растворителя красящих веществ.
• При производстве автомобильных антифризов (низкозамерзающих жидкостей).
• При производстве целлофана.
• В производстве синтетических волокон.
• Может входить в состав средств, для мытья окон.

Глицерин – представляет собой густую и прозрачную жидкость, маслянистой консистенции. Не ядовит. Неограниченно растворим в воде, более того, очень гигроскопичен (если оставить глицерин в открытом сосуде, его масса может увеличиться до 40%, за счет поглощённой влаги из воздуха). Применение:

• Широко используется в косметической промышленности, в составе кремов, гелей, помад и т.д.
• В кожевенной промышленности (используется для защиты кожи от высыхания).
• Используется как пищевая добавка (E422) в пищевой промышленности.
• В пиротехники, глицерин используется для производства взрывчатого вещества – нитроглицерина.
• В медицине, как сосудорасширяющее средство.

2. Щелочной гидролиз галагеналканов

Например:

Или:

Однако, не путайте взаимодействие хлоралканов с водным и спиртовым раствором щелочи, так как во втором случае произойдет дегидрогалогенирование, то есть отщепление атомов водорода и галогена, от галогеналкана:

3. Восстановление карбонильных соединений (альдегидов)

Альдегиды – это класс органических веществ, чье название происходит от латинских слов «alcohol dehydrogenatus», что означает «спирт лишенный водорода» или «алкоголь дегидрированый». Таким образом, при гидрирование или восстановление альдегидов, мы получаем спирты.

При гидрирование родственных альдегидам соединений, кетонов, можно получить двухатомные спирты:

5. Этанол можно получить ферментативным брожением углеводов

Это очень древняя химическая реакция, которая известна людям с незапамятных времен.

1. Взаимодействие со щелочными и щелочноземельными металлами

Водород гидроксильной группы спиртов способен восстанавливаться щелочными и щелочноземельными металлами (такими как Li, Na, K, Ca, Sr, Ba).

В результате подобных химических реакций получаются соли – алкоголяты. При этом соли метанола, носят название – метилаты, этанола – этилаты и т.д.

Важно не забывать, что алкоголяты, как соли очень слабой кислоты и сильного основания могут быть полностью гидролизованы водой.

С водными растворами щелочей спирты не взаимодействуют.

2. Взаимодействие спиртов с кислотами (этерификация)

– Возможно взаимодействие спиртов с органическими кислотами, приводящие к образованию сложных эфиров.

– Так же возможно взаимодействие спиртов с неорганическими кислотами.

Реакция с азотной кислотой будет протекать по схеме:

3. Взаимодействие с галогенводородами

При этом происходит замещение гидроксильной группы на галоген, что ведет к образованию галогеналканов.

4. Взаимодействие с альдегидами

В данном случае не обязательно запоминать то, как записывается данная реакция. Но о возможности протекания такой реакции, забывать, ни в коем случае, не стоит.

5. Дегидратация

В зависимости от условий возможны два варианта протекания данной реакции.

6. Взаимодействие с аммиаком

Эта реакция крайне важна, так лежит в основе промышленного способа получения некоторых аминов.

7. Окисление спиртов оксидом меди (II)

При этом первичные спирты окисляются до альдегидов, а вторичные до кетонов:

Третичные спирты оксидом меди (II) не окисляются.

8. Окисление перманганатом калия в кислой среде

При этом, происходит полное окисление спирта до карбоновой кислоты:

5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5CH3COOH + 11H2O + 2K2SO4 + 4MnSO

Вторичные спирты при такой реакции окисляются до кетонов:

5CH3- CH(OH)- CH3 +2KMnO4+3H2SO4=5 CH3-C(O)- CH3 +K2SO4+2MnSO4+8H20

Метанол окисляется до углекислого газа и воды:

CH3OH + KMnO4 + H2SO4 = CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.

9. Окисление бихроматом калия в кислой среде

Так как бихромат калия более мягкий окислитель, чем перманганат калия, окисление первичных спиртов в нем идет до альдегидов.

3C2H5OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3CH3CHO + K2SO4 + 7H2O

10. Окисление многоатомных спиртов свежеполученным осадком гидроксида меди (II)

Это качественная реакция сопровождающаяся образованием ярко – синего растворимого в воде комплекса.

11. Взаимодействие с кислородом (горение)

Как и при горение большинства органических веществ, в результате реакции выделяется углекислый газ и вода:

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

Вот собственно и все, что необходимо знать о спиртах, для удачной сдачи экзаменов! Конечно во второй части теста ЕГЭ возможно встретится и с более экзотическими реакциями, но такой шанс не велик.

До новых встреч!

Источник: https://zen.yandex.ru/media/istin_om/to-chto-nujno-znat-o-spirtah-5e88518996544a69b3c56573

Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ

В окислительно-восстановительных реакциях органические вещества чаще проявляют свойства восстановителей, а сами окисляются.

Легкость окисления органических соединений зависит от доступности электронов при взаимодействии с окислителем.

Все известные факторы, вызывающие увеличение электронной плотности в молекулах органических соединений (например, положительные индуктивный и мезомерные эффекты), будут повышать их способность к окислению и наоборот.

Склонность органических соединений к окислению возрастает с ростом их нуклеофильности, что соответствует следующим рядам:

Рост нуклеофильности в ряду

Рассмотрим окислительно-восстановительные реакции представителей важнейших классов органических веществ с некоторыми неорганическими окислителями.

Окисление алкенов

При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты). Атомы-восстановители в этих реакциях – атомы углерода, связанные двойной связью.

Реакция с раствором перманганата калия протекает в нейтральной или слабо щелочной среде следующим образом:

3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2OH–CH2OH + 2MnO2 + 2KOH

В более жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по двойной связи и образованию двух кислот (в сильно щелочной среде – двух солей) или кислоты и диоксида углерода (в сильно щелочной среде – соли и карбоната):

[attention type=red]

1) 5CH3CH=CHCH2CH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5CH3COOH + 5C2H5COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 17H2O

[/attention]

2) 5CH3CH=CH2 + 10KMnO4 + 15H2SO4 → 5CH3COOH + 5CO2 + 10MnSO4 + 5K2SO4 + 20H2O

3) CH3CH=CHCH2CH3 + 8KMnO4 + 10KOH → CH3COOK + C2H5COOK + 6H2O + 8K2MnO4

4) CH3CH=CH2 + 10KMnO4 + 13KOH → CH3COOK + K2CO3 + 8H2O + 10K2MnO4

Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично реакциям 1 и 2.

При окислении алкенов, в которых атомы углерода при двойной связи содержат по два углеродных радикала, происходит образование двух кетонов:

Окисление алкинов

Алкины  окисляются в несколько более жестких условиях, чем алкены, поэтому они обычно окисляются с разрывом углеродной цепи по тройной связи.

Как и в случае алкенов, атомы-восстановители здесь – атомы углерода, связанные  кратной связью. В результате реакций образуются кислоты и диоксид углерода.

Окисление может быть проведено перманганатом или дихроматом калия в кислотной среде, например:

5CH3C≡CH + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5CH3COOH + 5CO2 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O

Ацетилен может быть окислен перманганатом калия в нейтральной среде до оксалата калия:

3CH≡CH +8KMnO4→ 3KOOC –COOK +8MnO2 +2КОН +2Н2О

В кислотной среде окисление идет до щавелевой кислоты или углекислого газа:

5CH≡CH +8KMnO4 +12H2SO4 → 5HOOC –COOH +8MnSO4 +4К2SO4 +12Н2О
CH≡CH + 2KMnO4 +3H2SO4 → 2CO2 + 2MnSO4 + 4H2O + K2SO4

Окисление гомологов бензола

Бензол не окисляется даже в довольно жестких условиях. Гомологи бензола могут быть окислены раствором перманганата калия в нейтральной среде до бензоата калия:

C6H5CH3 +2KMnO4 →  C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O

C6H5CH2CH3 + 4KMnO4 → C6H5COOK + K2CO3 + 2H2O + 4MnO2 + KOH

Окисление гомологов бензола дихроматом или перманганатом калия в кислотной среде приводит к образованию бензойной кислоты.

5С6Н5СН3+6КMnO4+9 H2SO4→ 5С6Н5СООН+6MnSO4 +3K2SO4 + 14H2O

5C6H5–C2H5 + 12KMnO4 + 18H2SO4  → 5C6H5COOH + 5CO2 + 12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O

Окисление спиртов

Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.

Образующиеся при окислении спиртов альдегиды легко окисляются до кислот, поэтому альдегиды из первичных спиртов получают окислением дихроматом калия в кислотной среде при температуре кипения альдегида. Испаряясь, альдегиды не успевают окислиться.

3C2H5OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3CHO + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O

С избытком окислителя (KMnO4, K2Cr2O7) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные – до кетонов.

5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 → 5CH3COOH + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O

3CH3–CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3–COOH + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 11H2O

[attention type=green]

Третичные спирты в этих условиях не окисляются, а метиловый спирт окисляется до углекислого газа.

[/attention]

Двухатомный спирт, этиленгликоль HOCH2–CH2OH, при нагревании в кислой среде с раствором KMnO4 или K2Cr2O7 легко окисляется до щавелевой кислоты, а в нейтральной – до оксалата калия.

5СН2(ОН) – СН2(ОН) + 8КMnO4+12H2SO4→ 5HOOC –COOH +8MnSO4 +4К2SO4 +22Н2О

3СН2(ОН) – СН2(ОН) + 8КMnO4→ 3KOOC –COOK +8MnO2 +2КОН +8Н2О

Окисление альдегидов и кетонов

Альдегиды – довольно сильные восстановители, и поэтому легко окисляются различными окислителями, например: KMnO4,  K2Cr2O7,  [Ag(NH3)2]OH,  Cu(OH)2. Все реакции идут при нагревании:

3CH3CHO + 2KMnO4 → CH3COOH + 2CH3COOK + 2MnO2 + H2O

3CH3CHO + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3COOH + Cr2(SO4)3 + 7H2O

CH3CHO + 2KMnO4 + 3KOH → CH3COOK + 2K2MnO4 + 2H2O

5CH3CHO + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5CH3COOH + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

CH3CHO + Br2 + 3NaOH → CH3COONa + 2NaBr + 2H2O

реакция «серебряного зеркала»

C аммиачным раствором оксида серебра альдегиды окисляются до карбоновых кислот которые в аммиачном растворе дают соли аммония (реакция «серебрянного зеркала»):

CH3CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH → CH3COONH4 + 2Ag + H2O + 3NH3

CH3–CH=O + 2Cu(OH)2 → CH3COOH + Cu2O + 2H2O

Муравьиный альдегид (формальдегид) окисляется, как правило, до углекислого газа:

5HCOH + 4KMnO4(изб) + 6H2SO4 → 4MnSO4 + 2K2SO4 + 5CO2 + 11H2O

3СН2О + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CO2 +2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 11H2O

HCHO + 4[Ag(NH3)2]OH → (NH4)2CO3 + 4Ag↓ + 2H2O + 6NH3

HCOH + 4Cu(OH)2 → CO2 + 2Cu2O↓+ 5H2O

Кетоны окисляются в жестких условия сильными окислителями с разрывом связей С-С и дают смеси кислот:

Карбоновые кислоты. Среди кислот сильными восстановительными свойствами обладают муравьиная и щавелевая, которые окисляются до углекислого газа.

НСООН + HgCl2 =CO2 + Hg + 2HCl

HCOOH+ Cl2 = CO2 +2HCl

HOOC-COOH+ Cl2 =2CO2 +2HCl

Муравьиная кислота, кроме кислотных свойств, проявляет также некоторые свойства альдегидов, в частности, восстановительные. При этом она окисляется до углекислого газа. Например:

2KMnO4 + 5HCOOH + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2↑ + 8H2O

При нагревании с сильными водоотнимающими средствами (H2SO4 (конц.) или P4O10) разлагается:

HCOOH →(t) CO↑ + H2O

Окисление фенолов:

Источник: http://himege.ru/okislitelno-vosstanovitelnye-reakcii-s-uchastiem-organicheskix-veshhestv/

Альдегиды

Альдегиды – летучие жидкости органического состава, являющиеся продуктом неполного окисления спиртов. Карбонильная группа в молекулах альдегидов связана с одним атомом водорода и одной группой R.

Не часто встречаются в природе в отдельном виде, но, несомненно, играют важную роль в физиологических процессах растений и животных. Общая формула альдегидов CnH2nO.

Многие альдегиды имеют специфический запах. Высшие альдегиды, в особенности непредельные, используются в пищевой промышленности и парфюмерии.

Номенклатура и изомерия альдегидов

Названия альдегидов формируются путем добавления суффикса “аль” к названию алкана с соответствующим числом атомов углерода: метаналь, этаналь, пропаналь, бутаналь, пентаналь и т.д.

Вы можете встретить их молекулярные формулы, где группа OH записана наоборот – HO. Например: метаналь – HCHO, этаналь – CH3CHO, пропаналь – C2H5CHO. Это делают специально для того, чтобы их было легче отличить от спиртов.

Многие альдегиды имеют тривиальные названия. Наиболее известные: метаналь – формальдегид, этаналь – ацетальдегид. Замечу, что формалином называется 40% раствор формальдегида.

Для альдегидов характерна структурная изомерия: углеродного скелета, межклассовая изомерия с кетонами.

Получение альдегидов и кетонов

• Окисление спиртов

Важно заметить, что при окислении первичных спиртов образуются альдегиды, при окислении вторичных спиртов – кетоны. Окисление с помощью оксида меди относится к лабораторным способам получения альдегидов.

• Пиролиз солей карбоновых кислот

Этот способ также просто осуществить в лабораторных условиях. При пиролизе (нагревании без доступа кислорода) кальциевых или бариевых солей карбоновых кислот возможно получение кетонов.

• Каталитическое дегидрирование спиртов

В присутствии катализатора и при нагревании спиртов от гидроксогруппы и прилежащего к ней атома углерода отщепляется по атому водорода. В результате образуется карбонильная группа.

• Реакция Кучерова

Реакцией Кучерова называют гидратацию алкинов в присутствии солей двухвалентной ртути.

В результате такой реакции ацетилен превращается в уксусный альдегид. Все остальные его гомологи: пропин, бутин, пентин и т.д. превращаются в соответствующие кетоны.

• Гидролиз дигалогеналканов

Для получения альдегида два атома галогена должны находиться у первичного атома углерода, для получения кетонов – у вторичного.

В результате такого гидролиза образуются двухатомные спирты, в которых две OH-группы прилежат к одному атому углерода. Такие соединения неустойчивы и распадаются на карбонильное соединение (альдегид или кетон) и воду.

• Окисление метана

В промышленности окислением метана при температуре 500 °C и в присутствии катализатора получают формальдегид.

• Кумольный способ получения ацетона (и фенола)

В прошлой теме, посвященной фенолам, мы касались данного способа. В результате такой реакции образуется не только фенол, но и ацетон.

Химические свойства альдегидов и кетонов

Запомните, что для альдегидов и кетонов характерны реакции присоединения по карбонильной группе. Это является важным отличием альдегидов от карбоновых кислот, для которых реакции присоединения не характерны.

• Реакции присоединения

Для понимания механизма реакции важно вспомнить об электроотрицательности. В карбонильной группе кислорд, как более электроотрицательный элемент, тянет электронную плотность на себя от углерода. На атоме кислорода возникает частичный отрицательный заряд (δ-), а на атоме углерода частичный положительный (δ+).

Основы школьного курса физики подсказывают, что отрицательный заряд притягивает положительный: именно так и будет происходить при присоединении различных молекул к карбонильной группе альдегидов и кетонов.

Реакция гидрирования альдегидов происходит по типу присоединения, сопровождается разрывом двойной связи в карбонильной группе. Гидрирование альдегидов приводит к образованию первичных, а гидрирование кетонов – вторичных спиртов.

• Окисление альдегидов

В результате полного окисления, горения, образуется углекислый газ и вода.

2CH3CHO + 5O2 → 4CO2 + 4H2O

Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот в лабораторных условиях. Это осуществляется с помощью известной реакции серебряного зеркала. Данная реакция является качественной для альдегидов.

Кетоны, в отличие от альдегидов, в реакции окисления не вступают.

Обратите особое внимание, что при написании реакции с аммиачным раствором серебра в полном виде, правильнее будет указать не кислоту, а ее аммиачную соль. Это связано с тем, что выделяющийся аммиак, который обладает основными свойствами, реагирует с кислотой с образованием соли

Важно заметить, что при окислении метаналя, образовавшаяся муравьиная кислота тут же окисляется до угольной кислоты, которая распадается на углекислый газ и воду. Это связано с интересным фактом – наличием альдегидной группы у муравьиной кислоты.

[attention type=yellow]

Окисление также возможно другим реагентом – гидроксидом меди II. Эта реакция также относится к качественным для альдегидов, в результате образуется кирпично-красный осадок оксида меди I.

[/attention]

Источник: https://studarium.ru/article/189