В зависимости от условий непредельные углеводороды окисляются в различной степени. При высоких температурах они сгорают, образуя СО2 и Н2О. Некоторые медленно окисляются кислородом воздуха уже при обыкновенной температуре. Обычно окисление происходит прежде всего по месту двойной связи. Одной из наиболее характерных реакций окисления является взаимодействие непредельных углеводородов с раствором KMnO4 (реакция Е.Е. Вагнера, 1886г.)
СН2 O + HOH СН2—ОН
II ¾¾® ½
CH2 KMnO4 CH2—OH
Реакция протекает в водном растворе, поэтому по месту двойной связи присоединяется кислород (из окислителя- KMnO4). [Окисление марганцевокислым калием в нейтральном или в слабощелочном растворе можно представить схемой:
7+ 4+
2 KMnO4 + Н2О ® 2MnO2 + 2KOH + 3O
В кислом растворе:
7+ 2+
2 KMnO4 + 3H2SO4 ® 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O + 5O
При составлении реакций окисления органических соединений обычно не пишут общего баланса реакции и для простоты над стрелкой обозначают кислород [О], отдаваемый окислителем, а под стрелкой – применяемый окислитель. (В данном случае KMnO4).] и вода, т.е. две гидроксильные группы и образуются двухатомные спирты. Рассматриваемая реакция очень чувствительна, и ее используют для качественного определения ненесыщенных соединений; уже на холоду фиолетовая окраска нейтрального или щелочного раствора KMnO4 исчезает и образуется бурый (коричневый) осадок MnO2; в кислой среде происходит полное обесцвечивание реактива.
При энергичном действии окислителей молекулы этиленовых углеводородов распадаются с разрывом углеродной цепи в том месте, где была двойная связь. Например:
1 2 3 4 5 4O 1 2 О О 3 4 5
1. СН3—СН=СН—СН2—СН3 ¾® СН3—С + С—СН2—СН3
кислота ОН НО кислота
СН3 СН3
1 2½ 3 4 3О 1 2½ О 3 4
2. СН3—С=СН—СН3 ¾® СН3—С=О + С—СН3
кетон НО кислота
СН3СН3 СН3 СН3
1 2½ 3½ 4 2О 1 2 ½ 3½ 4
3. СН3—С=С—СН3 ¾® СН3—С=О + О=С—СН3
кетон кетон
Как видно из приведенных схем реакций, при окислительном распаде этиленовых углеводородов образуются "осколки", в которых атомы углерода, соединенные в этиленовом углеводороде двойной связью, превращаются в кислородсодержащие функциональные группы. В зависимости от строения исходного олефина получаются кислоты или кетоны, по составу и строению которых можно судить о строении исходного олефина и, в частности, о положении в нем двойной связи.
Большой практический интерес представляет прямое каталитическое окисление этилена кислородом воздуха, в результате которого образуется окись этилена (СН2—СН2) – ценное исходное вещество во многих синтезах.
О
