李宏輝
摘要:烯烴很容易發(fā)生氧化反應,隨著氧化劑和反應條件的不同,氧化的產(chǎn)物也不同。氧化反應發(fā)生時,首先是碳碳雙鍵中的π鍵打開;當反應條件強烈時,σ鍵也可以斷裂。這些氧化反應在有機合成和鑒別烯烴分子結構中是很有價值的。是學習過程中必須掌握的。
關鍵詞:烯烴;氧化反應;規(guī)律;如何理解
烯烴是重要的不飽和脂肪烴,其主要化學性質表現(xiàn)在官能團C═C上,以及受C═C雙鍵影響較大的ɑ-碳原子上。主要有加成反應、氧化反應、聚合反應和ɑ-H的反應。這些反應反映了烯烴的化學特性,是學習《有機化學》課程必須掌握的。在教學中常常發(fā)現(xiàn)學生對烯烴的氧化反應未能正確理解或是著摸不到其規(guī)律,這直接影響他們對一些習題的正確分析和解答。在此對烯烴的氧化反應原理進行必要的剖析,同時理順其中規(guī)律。
烯烴分子中引入氧原子的反應稱為烯烴的氧化反應。這是制備烴類含氧衍生物的重要方法,可以得到醇、醛、酮、羧酸等。另外,也可以根據(jù)氧化反應的結果鑒別不同結構的烯烴。
物質的組成和結構決定其性質。碳碳雙鍵是烯烴分子的官能團,由一個σ鍵和一個π組成,π鍵中的一對電子比σ中的一對電子更為分散,被碳核拉得較松,容易極化,容易受到缺電子試劑的進攻。而且,π鍵不如σ鍵穩(wěn)定,比較容易斷裂,在氧化劑的作用下容易發(fā)生氧化反應。
1.被高錳酸鉀氧化
用堿性冷高錳酸鉀稀溶液作氧化劑,反應結果使雙鍵碳原子上各引入一個羥基,生成鄰二醇。
這個反應很復雜,產(chǎn)率也不高,一般不作為制備方法;但根據(jù)溶液反應前后由紫色變?yōu)樽睾稚亩趸i沉淀,現(xiàn)象明顯,可用來鑒別碳碳雙鍵的存在。
若用酸性高錳酸鉀溶液氧化烯烴,則反應迅速發(fā)生,此時,不僅π鍵打開,σ鍵也可斷裂。雙鍵斷裂時,由于雙鍵碳原子連接的烴基不同,氧化產(chǎn)物也不同。
一般的規(guī)律是雙鍵兩端的官能團碳不帶烴基的直接被氧化成二氧化碳,帶一個烴基的被氧化成羧酸,而有兩個烴基的則被氧化成相應的酮。
2.臭氧氧化
在低溫時,將含有臭氧的氧氣流通入液體烯烴或烯烴的四氯化碳溶液中,臭氧迅速與烯烴作用,生成粘稠狀的臭氧化物,此反應稱為臭氧化反應。如:
臭氧化物在游離狀態(tài)下很不穩(wěn)定,容易發(fā)生爆炸。在一般情況下,不必從反應溶液中分離出來,可直接加水進行水解,產(chǎn)物為醛或酮,或者為醛酮混合物,另外還有過氧化氫生成。為了避免生成的醛被過氧化氫繼續(xù)氧化為羧酸,臭氧化物水解時需在還原劑存在的條件下進行,常用的還原劑為鋅粉。不同的烯烴經(jīng)臭氧化后再在還原劑存在下進行水解,可以得到不同的醛或酮。例如:
烯烴經(jīng)臭氧化再水解,分子中的CH2=部分變?yōu)榧兹?,RCH=部分變成醛,R2C=部分變成酮。這樣,可通過測定反應后的生成物而推測原來烯烴的結構。
3.催化氧化
工業(yè)上,在活性Ag催化作用下,用O2,或空氣氧化乙烯,制備環(huán)氧乙烷。
環(huán)氧乙烷是生產(chǎn)滌綸的重要原料。
工業(yè)上,在氯化鈀-氯化銅的作用下,烯烴被O2或空氣氧化,生成醛或酮:
烯烴的主要氧化反應就是以上這些。在學習過程中,我們要用心領會,才能更好地掌握其中規(guī)律,理解這些反應在有機合成和烯烴鑒別中的重要應用。
參考文獻:
[1]張良軍 孫玉泉主編《有機化學》