Struktura

Příprava a výroba karbonylových sloučenin

Příprava a výroba karbonylových sloučenin

Příprava a výroba aldehydů

Oxidace nebo dehydrogenace primárních alkoholů

Jako výchozí látky se obecně používají primární alkoholy. Průmyslově se provádí katalytická oxidace vzdušným kyslíkem např. za přítomnosti mědi, stříbra, směsných oxidů přechodných kovů; další průmyslově velmi využívanou variantou je dehydrogenace za katalytického účinku mědi nebo stříbra. Laboratorně se používá KMnO4 nebo K2Cr2O7:

R-CH2-OH  →  R-CH=O + H2O 

 primární alkohol     aldehyd                                        

Oxidace uhlovodíků

Z alkanů vzniká směs oxidačních produktů, významnější je oxidace v postranním řetězci arenů:

C6H5CH3 + O2 → C6H5CHO + H2O

Parciální oxidace ethenu (Wacker-Hoechstův způsob)

Moderní způsob výroby acetaldehydu, v současné době nejvýznamnější výroba. Oxidace probíhá v kapalné fázi, katalyzátor tvoří dvousložkový systém PdCl2 a CuCl2, vlastním katalyzátorem je PdCl2 , který tvoří komplexy s ethenem, CuCl2 slouží k obnovení katalyzátoru:

CH2 = CH2 + PdCl2 + H2O   →   CH3 - CH=O + Pd + 2HCl

Pd + 2CuCl2 →   PdCl2   + 2CuCl

2CuCl + 2HCl + 1/2 O2 → 2CuCl2 + H2O

Speciální postupy - Kučerovova metoda

V současné době zastaralá výrobní metoda, nepoužívá se vzhledem k vysoké ceně ethynu. Jako meziprodukt vzniká vinylalkohol, který rychle přesmykuje na acetaldehyd. (keto-enolová tautomerie):

CH≡CH + H2O   →  CH2=CH - OH →  CH3 - CH=O jako katalyzátor se používají rtuťnaté soli v prostředí kyseliny sírové

Štěpení dvojných vazeb ozonem – ozonolýza

Metoda používaná v laboratorních podmínkách. Alken se oxiduje na nestálý ozonid, který přechází na aldehyd:

Aldehydy vznikají, pokud jsou R2 a R4 atomy vodíku a R1 a R3 jsou alkyly.

Příprava a výroba ketonů

Metody jako obdobné jako u aldehydů.

Oxidace nebo dehydrogenace sekundárních alkoholů

Oxidační činidla jsou stejná jako pro přípravu aldehydů. Nejběžnější je katalytická dehydrogenace sekundárních alkoholů, typickým katalyzátorem je oxid zinečnatý:

CH3CH(OH) CH3 → CH3COCH3 + H2 kat. ZnO, 350 oC

sekundární alkohol        keton

Wacker – Hoechstův způsob – oxidace alkenů

Výroba probíhá obdobně jako u výroby acetaldehydu:

 CH3CH = CH2 + PdCl2 + H2O   →   CH3COCH3 + Pd + 2HCl

Pd + 2CuCl2 →   PdCl2   + CuCl

CuCl + 2HCl + 1/2 O2 →  CuCl2 + H2O

Kumenový způsob – výroba acetonu

Moderní výrobní postup, vznikají 2 průmyslově velmi významné látky - fenol  aceton:

Obr. 1: Kumenová výroba

Štěpení dvojných vazeb alkenů ozonem (ozonolýza)

Ketony vznikají, pokud jsou R1,R2,R3 a R4 alkyly.

Hydratace alkynů za přítomnosti iontů Hg2+ v prostředí kys. sírové

Hydratací vzniká nestálá enol forma, která  okamžitě přesmykem přechází na stálou  ketoformu.

 R - CH≡CH + H2O   →  R - CH(OH)=CH→  R - CO - CH3   kat. rtuťnaté soli

 alkyn                              nestálý enol                 keton

Vinylmethylketon vzniká katalytickou hydratací vinylacetylenu:

CH2=CH-C≡CH   +  H2O   → CH2=CH-CO-CH3  

  vinylacetylen                         vinylmethylketon

Tepelný rozklad Ca2+nebo Ba2+solí karboxylových kyselin

 Jedná se o nejstarší průmyslový způsob výroby, vznikají symetrické ketony.    

(R-COO)2Ca  → R-CO-R + CaCO3    

 Ca2+sůl karb. k.     keton                                                

Příprava a výroba chinonů

 Oxidace arenů nebo fenolů

   Oxidace fenolu

Slabou oxidací fenolu vznikají dvojsytné fenoly, silnou oxidací vznikají chinony, u dvojsytných fenolů probíhá oxidace snadno na o-chinon a p-chinon.
   Oxidace dvojsytného fenolu

Výroba 9,10- antrachinonu (správněji anthra-9,10-chinon) je založena na (1) oxidaci anthracenu vzduchem za přítomnosti katalyzátrou (oxid  vanadičný) nebo (2) alkylaci ftalanhydridu.

  1.  
  2. Výroba 9,10- anthrachinonu

Zdroje

  1. LENÍČEK, Martin. [online]. 10-2011 [cit. 28.10.2014]. Dostupné z: http://www.wikiskripta.eu/index.php/Soubor:Oxidace_alkohol%C5%AF.png 
  2. WIKIPEDIA.ORG. [online]. [cit. 30.6.2014]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Ozonolýza

Obrázky

 

Opakování

Alkoholy

Primární alkoholy mají  -OH skupinu vázánu na primárním uhlíku (na uhlíku je vázána jedna alkylová skupina).

Primární alkohol

Sekundární alkoholy mají -OH skupinu vázánu na sekundárním uhlíku (na uhlíku jsou dvě alkylové skupiny).

Sekundární alkohol

Terciární alkoholy mají  -OH skupinu vázánu na terciárním uhlíku (na uhlíku jsou vázány tři alkylové skupiny).

Terciární alkohol

Tautomery

Keto-enol forma: jedná se o izomery, které se liší druhem dvojné vazby a polohou jednoho z vodíkových atomů. 

 

vinylalkohol – enol forma                                                       acetaldehyd -ketoforma

Doplňující učivo

Ozonolýza

Metoda byla objevena německým chemikem Christianem Friedrichem Schönbeinem. Ten již v roce 1840 objevil ozon. Ve své době byla ozonolýza důležitou metodou pro určení struktury organických molekul. Využívala se především při studiu přírodních látek. Štěpením v místě dvojné vazby vznikaly menší řetězce, které se daly snadněji identifikovat. V moderní době však metoda ztratila výrazně na významu, moderní přístroje totiž dokáží strukturu určit přesněji a rychleji. 

Obr. 2: Portrét objevitele ozonu

Úkol

Navrhni vhodnou přípravu pro:

cyklohexanon

propanal

butan-2-on

propenal

Kontrolní otázka

Zapiš rovnicí

  • přípravu 1,4- naftochinonu z naftalenu

  • oxidaci pyrokatecholu

Zamysli se, jak je možné využít oxidace fenolů na chinonu  k rozlišení pyrokatecholu a resorcinolu.

Zapiš děje rovnicí.

 

Otestuj se

Kyslíkaté deriváty – Opakovací test

Vyzkoušej si své znalosti z dosud probraných kyslíkatých derivátů!

hydroxysloučeniny, ethery, karbonylové sloučeniny

Varianta A + B zadání

Varianta A + B řešení

 

Logolink