Metody otrzymywania wybranych związków organicznych (cz.II) otrzymywanie aldehydów, otrzymywanie ketonów, otrzymywanie kwasów karboksylowych, otrzymywanie estrów

Otrzymywanie aldehydów Katalityczne utlenienie alkoholi 1o (odwodornienie) pod wpływem środków utleniających (K2Cr2O7, CuO) 3 R – CH2 – OH + K2Cr2O7 + 4 H2SO4  3 + H2O + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7 H2O R – CH2 – OH + CuO  + Cu + H2O Addycja wody przez acetylen – metoda Kuczerowa, powstaje enol, który ulega izomeryzacji do aldehydu HC ≡ CH + H – OH  H2C = CH – O – H  O R – C H ∕ || T O R – C H ∕ || T O CH3 – C H ∕ ||

Otrzymywanie aldehydów Redukcja kwasów karboksylowych: przeprowadzenie kwasów karboksylowych do halogenków kwasowych chlorkiem tionylu redukcja halogenków kwasowych wodorem w obecności katalizatora Pd (katalizator zatruwa się siarką w celu ograniczenia redukcji powstających aldehydów do alkoholi) + SOCl2  + SO2 + HCl + H2  + HCl O R – C OH ∕ || O R – C Cl ∕ || O R – C Cl ∕ || O R – C H ∕ || Pd(siarka)

Otrzymywanie aldehydów Katalityczne utlenienie etenu (etylenu) 2 H2C = CH2 + O2  2 Utlenienie alkenów ozonem (ozonoliza alkenów) R1 – CH = CH – R2 + O3   + + H2O2 O CH3 – C H ∕ || PdCl2 ∕ O R1 – HC CH – R2 ∕ O R1 – HC CH – R2 O R1 – C H ∕ || O R2 – C H ∕ || H2O

Otrzymywanie aldehydów Utlenianie metylowych pochodnych arenów, powstają aldehydy aromatyczne O O ∕ CH3 || || Cl2/T CrO3 / H3C – C – O – C – CH3 ∕ CH(OOCH3)2 - HCl ∕ CH2Cl ∕ O C || H H2O H2O

Otrzymywanie aldehydów Hydroliza związków dihalogenowych, w których dwa atomy fluorowca są połączone z tym samym atomem węgla + H2O  + 2 HCl Utlenianie dioli octanem ołowiu(IV), powstaje mieszanina aledehydu, ketonu i kwasu karboksylowego + (CH3COO)2Pb + + ∕ O C || H ∕ CHCl2 ∕ CH3 – CH - CH – CH3 OH CH3 + (CH3COO)4Pb  2 CH3COOH ∕ C || O CH3 H3C O CH3 – C H ∕ ||

Otrzymywanie ketonów Katalityczne utlenienie alkoholi 2o (odwodornienie) pod wpływem środków utleniających (K2Cr2O7, CuO) 3 + K2Cr2O7 + 4 H2SO4  3 + H2O + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7 H2O + CuO  + Cu + H2O Addycja wody przez alkiny – metoda Kuczerowa, powstają enole, które ulegają izomeryzacji do ketonów + H – OH   R1 ∕ R2 – CH – OH R2 O C R1 ∕ || T R2 O C R1 ∕ || R1 ∕ R2 – CH – OH T ∕ C || O CH3 R Hg2+/H2SO4 R - C = CH2 ∕ O – H R – C ≡ CH

Otrzymywanie ketonów Acylowanie arenów / reakcja Friedela – Craftsa (substytucja elektrofilowa) halogenkiem kwasowym R-C-Cl / Ar-C-Cl +  + HCl  + HCl O O || || R O C ∕ || R Cl O C ∕ || ∕ H AlCl3 Cl O C ∕ || O C ∕ || + AlCl3

Otrzymywanie kwasów karboksylowych Utlenianie alkoholi 1o (K2Cr2O7 w środowisku kwasowym) 3 R – CH2 – OH + 2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4   3 R – COOH + 2 Cr2(SO4)3 + 2 K2SO4 + 11 H2O Utlenianie aldehydów (KMnO4 w środowisku kwasowym lub H2O2) 5 R – CHO + 2 KMnO4 + 3 H2SO4   5 R- COOH + 2 MnSO4 + K2SO4 + 3 H2O R – CHO + H2O2  R – COOH + H2O Katalityczne utlenienie ketonów (powstaje mieszanina kwasów karboksylowych) R1 – CH2 – CO – CH2 – R2 + 3 [O]  R1- COOH + R2 – CH2 – COOH

Otrzymywanie kwasów karboksylowych Katalityczne utleniania butanu tlenem z powietrza w obecności soli magnezowych i kobaltowych 2 CH3 - CH2 - CH2 - CH3 + 5 O2  4 CH3 – COOH + 2 H2O Utlenianie alkilowych pochodnych benzenu – utlenieniu ulega węgiel związany bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym + 4 CrO3 + 6 H2SO4 + + CO2 + 2 Cr2(SO4) 3 + 8H2O T/Mg2+, Co2+ ∕ CH2 - CH3 ∕ COOH H2O

Otrzymywanie kwasów karboksylowych Utlenianie alkilowych pochodnych benzenu – utlenieniu ulega węgiel związany bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym / cd. C6H5 – CH3 + 6 KMnO4 + 7 KOH   C6H5 – COOK + 6 K2MnO4 + 5 H2O C6H5 – CH3 + 2 KMnO4   C6H5 – COOK + 2MnO2 + KOH + H2O C6H5 – COOK + HCl  C6H5 – COOH + KCl 5 C6H5 – CH3 + 6 KMnO4 + 9 H2SO4   5 C6H5 – COOH + 6 MnSO4 + 3 K2SO4 + 14 H2O H2O

Otrzymywanie kwasów karboksylowych Hydroliza estrów – patrz otrzymywanie alkoholi: ester + H+  kwas karboksylowy + alkohol ester + OH-  sól kwasu karboksylowego + alkohol sól kwasu karboksylowego + kwas nieorganiczny   kwas karboksylowy + sól kwasu nieorganicznego Synteza z CO i alkenów wobec katalizatora (podwyższone T i p) R – CH = CH2 + CO + H2O  R-CH2-CH2-COOH Synteza z CO i NaOH (podwyższone p i T) NaOH + CO  HCOONa 2 HCOONa + H2SO4  HCOOH + Na2SO4 T/p/kat. T/p

Otrzymywanie kwasów karboksylowych Hydroliza związków trihalogenowych, w których trzy atomy fluorowca są połączone z tym samym atomem węgla + 2 H2O  + 3 HCl Hydroliza bezwodników kwasowych w środ. kwasowym + H2O  2 O ∕ CCl3 ∕ C || ∕ OH O R – C ∕ || O R – C OH ∕ || H+

Otrzymywanie kwasów karboksylowych Reakcja związków Gignarda z tlenkiem węgla(IV): R – X + Mg  R – Mg – X Ar – X + Mg  Ar – Mg – X reakcje przeprowadza się w eterowym roztworze związku Gignarda z gazowym CO2 lub suchym lodem R – Mg – X + CO2  + H+  + Mg2+ + X- O R – C O – Mg – X ∕ || O R – C O – Mg – X ∕ || O R – C OH ∕ ||

Otrzymywanie kwasów karboksylowych Hydroliza pochodnych kwasów karboksylowych – chlorków kwasowych + H2O  + HCl Częściowa dekarboksylacja kwasów dikarboksylowych w przypadku gdy grupy karboksylowe są połączone bezpośrednio lub oddzielone są jedną grupą metylenową HOOC – COOH  H – COOH + CO2 HOOC – CH2 – COOH  CH3 – COOH + CO2 O R – C Cl ∕ || O R – C OH ∕ || T T

Otrzymywanie kwasów karboksylowych Katalityczne utlenienie alkoholi dihydroksylowych HO – CH2 – CH2 – OH  Ogrzewanie soli kwasów karboksylowych, powstające sole kwasów dikraboksylowych poddaje się hydrolizie w środowisku kwasowym 2 HCOONa  NaOOC – COONa + H2 NaOOC – COONa + H2SO4  + Na2SO4 O C – C OH ∕ || HO [O] T O C – C OH ∕ || HO

Otrzymywanie estrów Reakcja kwasu karboksylowego i alkohol lub fenolu w udziałem H+, reakcja substytucji nukleofilowej + H+ ↔ + ↔ ↔ + H3O+ ∕ R1 – C OH O – H O R1 – C OH ∕ || ∕ R1 – C OH O – H R2 ∕ O H   ∕ R1 – C – O OH O – H H R2 H ∕ R1 – C – O O – R2 O R1 – C O – R2 ∕ || H ∕ OH ∕ ∕

Otrzymywanie estrów Reakcja kwasu karboksylowego i alkoholu lub fenolu w udziałem H+, reakcja substytucji nukleofilowej + ↔ Reakcja bezwodników kwasowych z alkoholami lub fenolami + 2 R2 – OH ↔ 2 + H2O O R1 – C OH ∕ || O R1 – C ∕ || ∕ OH H+ ∕ O - H2O O R1 – C ∕ || O R1 – C O – R2 ∕ || H+

Otrzymywanie estrów Reakcja chlorku kwasowego i alkoholu lub fenolu w udziałem, reakcja substytucji nukleofilowej + + R2 – OH + HCl Nukleofilowe podstawienie fluorowca anionem karboksylanowym: R1 – COO- + Cl – R2 + Cl- O R1 – C Cl ∕ || O R1 – C ∕ || ∕ OH → - HCl O R1 – C Cl ∕ || O R1 – C O – R2 ∕ || → O R1 – C O- ∕ || O R1 – C O – R2 ∕ || →