OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

Transcripción

1 OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

2 O OXIDACIÓN: Aumento de átomos de oxígeno o pérdida de átomos de hidrógeno en un compuesto orgánico. O REDUCCIÓN: Aumento de átomos de hidrógeno o pérdida de átomos de oxígeno en una molécula orgánica.

3 OXIDACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

4 O La secuencia general de oxidación de moléculas orgánicas es:

5 AGENTES OXIDANTES: O OXIDANTES ENÉRGICOS O 2 / Ø O 2 / V 2 O 5 / Ø O OXIDANTES FUERTES KMnO 4 / H + / Ø K 2 Cr 2 O 7 / H + / Ø O OXIDANTES SUAVES KMnO 4 / OH - CrO 3 O OXIDANTES DÉBILES Rvo de Felling Rvo de Tollens

6 REACCIONES DE COMBUSTIÓN Oxidación con oxígeno y calor de un compuesto orgánico. COMBUSTIÓN COMPLETA: CO2 + H2O COMBUSTIÓN INCOMPLETA: CO ó C(s)

7 Combustión de Alcanos O Reacción en cadena de radicales libres. O Requiere E térmica para la iniciación pero es un proceso exotérmico: COMBUSTIBLES

8 O Reacciones de combustión de otros hidrocarburos:

9 OXIDACIÓN QUÍMICA DE ALQUENOS O AGENTES OXIDANTES SUAVES: Derivados Hidroxilados O AGENTES OXIDANTES ENÉRGICOS: Ácidos carboxílicos

10 Hidroxilación de Alquenos O Método de síntesis de glicoles (anticoagulantes). O Se evitan en calor y el medio ácido para impedir la ruptura del enlace σ.

11 Ruptura oxidativa de Alquenos O Sufren una ruptura tanto del enlace π como del enlace σ, formando ácidos carboxílicos. Ejemplos: cis o trans-2-buteno 1-buteno O USO: Localizar las posiciones de los dobles enlaces

12 O La oxidación de alquenos ramificados da como resultado un ác. carboxílico y una cetona o dos cetonas. Ejemplos:

13 OXIDACIÓN QUÍMICA DE ALQUINOS O Los productos de reacción son ácidos carboxílicos y si el triple enlace es terminal, dióxido de carbono O USO: Permite localizar la posición del doble enlace.

14 OXIDACIÓN QUÍMICA DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS MONONUCLEARES O El benceno es inerte frente a agentes oxidantes, pero en alquilbencenos, la cadena lateral se oxida completamente.

15 O USOS: O Síntesis de ácidos carboxílicos: O Identificación de los alquilbencenos.

16 OXIDACIÓN QUÍMICA DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS POLINUCLEARES ANTRACENO O Es menos resistente a la oxidación que el benceno y el antraceno. O Se obtiene 9,10-antroquinona (colorante).

17 En condiciones suaves: NAFTALENO O El primer anillo se oxida con más facilidad que el benceno y se obtiene 1,4-naftoquinona. En condiciones energéticas: O Se destruye uno de los anillos generando anhídrido ftálico.

18 OXIDACIÓN DE ALCOHOLES O El compuesto resultante depende del número de H unidos al C enlazado con el grupo OH, es decir, depende si se trata de un alcohol primario, secundario o terciario.

19 Alcoholes Primarios O Dan aldehídos o ácidos por sus 2 H unidos al C del -OH: O OXIDACIÓN A ALDEHÍDOS: Condiciones suaves (Ej. CrO 3 ). O OXIDACIÓN A ÁCIDOS CARBOXÍLICOS: Condiciones energéticas( Ej. KMnO 4 / H + / Ø).

20 Alcoholes Secundarios O Pueden perder su único H para transformarse en una cetona. O Se utilizan condiciones suaves (Ej. CrO 3 )

21 Alcoholes Terciarios O Al no tener H unidos al C al que va unido el -OH su oxidación se realiza por deshidratación en medio H + / Ø, formándose un alqueno.

22 OXIDACIÓN QUÍMICA DE ALDEHÍDOS Y CETONAS O Los ALDEHÍDOS se oxidan fácilmente a ácidos carboxílicos en condiciones suaves manteniendo intacta la cadena carbonada. O Las CETONAS son relativamente resistentes a la mayoría de los reactivos oxidantes.

23 Aldehídos O Se oxidan en condiciones suaves: O RVO. DE TOLLENS: O AgNO 3 : Ag + oxida al aldehído O NH 4 OH: medio básico de la reacción La Ag 0 se deposita en las paredes Espejo de plata

24 O RVO. DE FEHLING: O CuSO 4 : Cu 2+ oxida al aldehído O NaOH: medio básico de la reacción O Tartrato de sodio y potasio: acompleja los iones Cu 2+ y los mantiene en solución. O Cambio de color: Azul (Cu 2+ ) Rojo ladrillo (Cu 2 O)

25 Cetonas O Se debe romper la cadena hidrocarbonada O Se produce en condiciones energéticas O EQUILIBRIO TAUTOMÉRICO O CETOENÓLICO:

26 O El equilibrio tautomérico explica la oxidación de las cetonas, ya que el alcohol no saturado es el que sufre la oxidación en el doble enlace carbonocarbono, obteniéndose generalmente mezclas de ácidos carboxílicos y, en algunos casos, dióxido de carbono.

27 REDUCCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

28 O Secuencia general de reducción: O AGENTES REDUCTORES H 2 / catalizador (reductor más enérgico) H 4 LiAl Alcohol + Na H 2 + alcóxido de sodio (el reductor se genera en el medio de reacción)

29 REDUCCIÓN DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS POLINUCLEARES ANTRACENO O Mayor reactividad en el anillo central. O Formación de productos con dos anillos bencénicos aislados, no condensados.

30 NAFTALENO O Se reduce aún en condiciones suaves: Na + alcohol etílico: 1,4-dihidronaftaleno Na y alcohol isopentílico: 1,2,3,4-tetrahidronaftaleno O Si se quiere reducir totalmente al naftaleno se requieren condiciones enérgicas:

31 REDUCCIÓN DE ALQUENOS Y ALQUINOS O La reducción de alquenos se realiza con H 2 en presencia de un catalizador (adiciones por radicales libres). O Los alquinos dan como productos alquenos o alcanos, según se adicionen una o dos moléculas de hidrógeno por molécula de alquino, procediendo la reacción en la misma forma que la reducción de alquenos.

32 REDUCCIÓN DE NITROCOMPUESTOS AROMÁTICOS O Método útil para preparar aminas. O Se utilizan metales como el Zn, Fe y Sn, usualmente en presencia de ácido como reductores.