Некоторые окислительно-восстановительные реакции алкенов

1.

НЕКОТОРЫЕ
ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ
РЕАКЦИИ АЛКЕНОВ
Выполнила Акимова Ольга Васильевна
учитель химии высшей категории
МАОУ Барыбинской СОШ
г.Домодедово Московской области

2.

Правила составления ОВР
Red – восстановитель (от англ. «Redintegrator» - восстановитель);
Ох – окислитель (от англ. «Oxidant» - окислитель).
кислотная среда содержит H+ и H2O =>
поэтому кислород забираем катионами
водорода:
[O] + 2H+ = H2O
щелочная среда содержит OH¯ и H2O =>
поэтому кислород забираем водой:
[O ]+ H2O = 2OH¯.

3.

Взаимодействия алкенов с водным
раствором KMnO4 (реакция Вагнера)
При взаимодействии алкенов с водным раствором KMnO4 происходит
одновременно окисление и гидратация по месту разрыва π-связи вне
зависимости от места расположения двойной связи (на краю или в центре
молекулы):
R CH CH CH3 + ...
R CH CH CH3 + KMnO4 + H2O
OH OH
OH¯
H+
При наличии в молекуле 2-х двойных связей образуются тетраолы:
R CH CH CH CH R' +KMnO4 + H2O
R CH CH CH CH R' + ...
OH OH OH OH

4.

Взаимодействия алкенов с раствором
KMnO4 в серной кислоте при tºC
При действии KMnO4 в H2SO4 при tºC двойная связь разрывается:
а) если двойная связь находится на конце молекулы, то образуется
кислота и углекислый газ:
R COOH
R CH CH2
R CH CH2 + KMnO4 + H2SO4
CO2
toC
R COOH + CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
б) если двойная связь находится не на краю, то образуется смесь
кислот:
R CH CH CH2 R'
R CH CH CH2 R' + KMnO4 + H2SO4
R COOH
R' CH2 COOH
toC
R COOH + R' CH2 COOH + K2SO4 + MnSO4 + H2O

5.

Взаимодействия алкенов с раствором
KMnO4 в серной кислоте при tºC
в) если двойная связь находится при атоме углерода с двумя
радикалами, то образуется кетон и карбоновая кислота или углекислый газ:
R CH O
R CH O
R CH CH R''
R C CH2
R'
R'' COOH
R'
R C CH R'' + KMnO4 + H2SO4
toC
R'
R C CH2 + KMnO4 + H2SO4
R'
toC
R'
R'
CO2
R C O + R'' COOH + ...
R'
R C O + CO2 + ...
R'

6.

Взаимодействия алкадиенов с раствором
KMnO4 в серной кислоте при tºC
Если в молекуле 2 двойных связи, то при равных условиях они
обе будут подвержены разрыву с образованием смеси веществ одно- и
двухосновной кислот, углекислого газа или кетона:
HOOC (CH2)n COOH
R'' COOH
R CH O
R C CH (CH2)n CH CH R''
R'
R'
R C CH (CH2)n CH CH R''
R C O + HOOC (CH2)n COOH + R'' COOH
R'
R'
R C CH (CH2)2 CH CH2
R'
R C O +HOOC (CH2)2 COOH +CO2
R'

7.

Пример 1
(среда щелочная OH¯, H2O)
CH3
CH3
H3C C CH CH3 +KOH +MnO2
H3C C CH CH3 + KMnO4 +H2O
OH OH
OH¯
H+
C5H10 + 2OH¯ - 2e- → C5H12O2
MnO4¯ + 2H2O + 3e- → MnO2↓ + 4OH¯
3 Red, окисляется
2 Ох, восстанавливается
3C5H10 + 6OH ¯ + 2MnO4 ¯ + 4H2O → 3C5H12O2 + 2MnO2↓ + 8OH ¯

8.

Пример 1
Сокращаем одинаковые частицы в левой и правой частях схемы и
получаем:
3C5H10 + 2MnO4 ¯ + 4H2O → 3C5H12O2 + 2MnO2↓ + 2OH ¯
Записываем УХР в молекулярном виде:
3C5H10 + 2KMnO4 + 4H2O = 3C5H12O2 + 2MnO2↓ + 2KOH
или
CH3
3H3C C CH CH3 + 2KMnO4 +4H2O
CH3
3H3C C CH CH3 +2KOH +4MnO2
OH OH

9.

Пример 1 (метод электронного баланса)
(среда щелочная OH¯, H2O)
CH3
CH3
H3C C CH CH3 +KOH +MnO2
H3C C CH CH3 + KMnO4 +H2O
OH OH
OH¯
C0 - 1e- → C+1
C-1 - 1e- → C0
Mn+7 + 3e- → Mn+4
H+
3
Red, окисляется
2 Ох, восстанавливается
3C5H10 + 2КMnO4 + 4H2O → 3C5H12O2 + 2MnO2↓ + 2КOH

10.

Пример 2
(среда кислотная H+, H2O).
H3C C CH3
CH3
O
C CH CH3+ KMnO4 + H 2SO4
toC
CH3
H3C COOH
H3C C CH3 +H3C COOH +K2SO4 +MnSO4 +H2O
O
C5H10 + 3H2O - 6e- → C3H6O + C2H4O2 +6H+ 5 Red, окисляется
6 Ох, восстанавливается
MnO4¯ + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O
5C5H10 + 15H2O + 6MnO4 ¯ + 48H+ →
→ 5C3H6O + 5C2H4O2 + 6Mn2+ + 30H+ + 24H2O

11.

Пример 2
Сокращаем одинаковые частицы в левой и правой частях схемы и
получаем:
5C5H10 + 6MnO4 ¯ + 18H+ → 5C3H6O + 5C2H4O2 + 6Mn2+ + 9H2O
Записываем УХР в молекулярном виде:
tºC
5C5H10 + 6KMnO4 + 9H2SO4 = 5C3H6O + 5C2H4O2 + 6MnSO4 + 9H2O +
+3K2SO4
CH3
или o
tC
5C CH CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4
CH3
5H3C C CH3+5H3C COOH+3K2SO4 +6MnSO4 +9H2O
O

12.

Пример 3
(среда щелочная OH¯, H2O)
H3C CH CH2 + KOH + MnO2
H3C CH CH2 + KMnO4 + H2O
OH OH
OH¯
H+
C3H6 + 2OH¯ - 2e- → C3H8O2
MnO4¯ + 2H2O + 3e- → MnO2↓ + 4OH¯
3 Red, окисляется
2 Ох, восстанавливается
3C3H6 + 6OH ¯ + 2MnO4 ¯ + 4H2O → 3C3H8O2 + 2MnO2↓ + 8OH ¯

13.

Пример 3
Сокращаем одинаковые частицы в левой и правой частях схемы и
получаем:
3C3H6 + 2MnO4 ¯ + 4H2O → 3C3H8O2 + 2MnO2↓ + 2OH ¯
Записываем УХР в молекулярном виде:
3C3H6 + 2KMnO4 + 4H2O = 3C3H8O2 + 2MnO2↓ + 2KOH
или
3H3C CH CH2 + 2KMnO4 + 4H2O
3H3C CH CH2 + 2KOH + 2MnO2
OH OH

14.

Пример 4
(среда кислотная H+, H2O).
H3C COOH
H3C CH CH2 + KMnO4 + H2SO4
toC
CO2
H3C COOH + CO2 +K2SO4 + MnSO4 + H2O
C5H10 + 3H2O - 6e- → C3H6O + C2H4O2 +6H+ 5 Red, окисляется
6 Ох, восстанавливается
MnO4¯ + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O
5C5H10 + 15H2O + 6MnO4 ¯ + 48H+ →
→ 5C3H6O + 5C2H4O2 + 6Mn2+ + 30H+ + 24H2O

15.

Пример 4
Сокращаем одинаковые частицы в левой и правой частях схемы и
получаем:
C3H6 + 2MnO4 ¯ + 6H+ → C2H4O2 + CO2 + 2Mn2+ + 4H2O
Записываем УХР в молекулярном виде:
tºC
C3H6 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = C2H4O2 + CO2 + 2MnSO4 + 4H2O + K2SO4
или
H3C CH CH2 + 2KMnO4 + 3H2SO4
toC
H3C COOH + CO2 +K2SO4 + 2MnSO4 + 4H2O

16.

Задание
Составить и уравнять методом электронно-ионного баланса схемы
реакций взаимодействия алкена с водным и сернокислым (при t°C)
раствором перманганата калия:
Вариант
I
II
Название алкена (исходного вещества)
2-метилбутен-1
2-метилпентен-1
III
IV
V
бутен-1
пентен-1
3-метилпентен-1
VI
3-метилпентен-2