Реферат: Процеси окиснення вуглеводнів
Третинні гідропероксиди при ланцюговому перетворенні дають крім спирту, з тим же числом вуглецевих атомів, також спирт і кетон, але з меншим числом атомів вуглецю за рахунок деструкції вуглець-вуглецевого зв'язку:
R3 COOH + R· ® ROH + R3 CO·
R3 CO· ® R2 C=O + R·
Ці механізми реакції характерні для некаталітичного окиснення в рідкій фазі при помірних температурах. При високотемпературному окисненні в газовій фазі всі продукти утворюються через пероксидні радикали, минаючи гідропероксиди, причому відбувається значна деструкція за вуглець-вуглецевим зв'язком з утворенням спиртів і альдегідів:
СН3 -СН2 -СН2 ОО· ® НСНО + СН3 -СН2 η НСНО +
СН3 -СН2 ОН
СН3 -СН-СН3 ® СН3 СНОСН3 η СН3 -СНО + СН3 ОН
ОО·
Зараз вважають, що при рідинофазному окисненні утворення продуктів відбувається через пероксидні радикали:
R2 CH ® R2 C· ® R2 C=O + HO·OO· OOH
При каталізі солями металів перемінної валентності останні можуть давати комплекси з пероксидними радикалами, що перетворюються в координаційній сфері центрального іона, окисняючи його у вищий валентний стан:
+ Co(OAc)2 « Co(OAc)2 ® R2 C=O + HOCo(OAc)2
Таким чином, спирти і карбонільні з'єднання можуть виходити при рідинофазному окисненні не тільки послідовно стосовно гідропероксиду, але і паралельно з ним.
3.2 Карбонові кислоти
Карбонові кислоти утворяться при окисненні вуглеводнів зі збереженням їх вуглецевого ланцюгу або з деструкцією за С-С-зв'язком. Перше можливо лише при перетвореннях первинних гідропероксидів і типово тільки лише для окиснення метильных груп алкілароматичних з'єднань через проміжну стадію альдегідів:
ArCH3 ArCH2 OOH ArCHO ArCOOH
При окисненні парафінів і нафтенів карбонові кислоти утворяться з деструкцією вуглецевого ланцюгу. Безпосередніми попередниками кислот є кетони, які окиснюються легше, утворюючи кетопероксидний радикал і кетогідропероксид:
RCH2 -COR¢RCH-COR¢RCH-COR¢ OO·OOH
RCH-COR¢ ® RCHO + RCOOHRCOOH + R¢COOH OOH
3.3 Альдегіди
Альдегіди є найбільше легко окиснюємимі з'єднаннями, тому при окиснюванні вуглеводнів у рідкій фазі вони або утворяться в невеликій кількості, або їх узагалі не вдається знайти в продуктах реакції. При радикальному окисненні вони дають проміжні ацильний і пероксиацильний радикали і пероксикислоту:
=O + O2 ® RCOOO·
RCOOO· + RCHO ® RCOOOH + =O
Крім пероксикислоти і карбонової кислоти
СН3 -СОООН + СН3 -СНО ® 2СН3 -СООН
іншими продуктами окиснення є ангідриди. Їх утворенню сприяє застосування змішаного каталізатору (солі кобальту або марганцю із солями міді) і знижений парціальний тиск кисню.
3.4 Кінетика і каталіз реакції радикально-ланцюгового окиснення
Гомогенне радикально-ланцюгове окиснення складається зі стадій зародження, продовження, обриву і выродженного розгалуження ланцюгу. Первинне утворення радикалів при окисненні відбувається при додаванні в суміш ініціаторів (гідропероксиди і пероксиды, 2,2-азо-біс-ізобутиронітрил в рідкій фазі: HNO3 , NO і HBr в газовій фазі), за рахунок автоокиснения органічної речовини або при взаємодії кисню з каталізатором:
RH + O2 ® R· + HOO·
Cо2+ +O2 ® Cо3+ -OO·