В электронном балансе используйте степени окисления только тех атомов углерода, которые меняют степень окисления

3. Деструктивное окисление. Происходит в более жестких условиях, чем мягкое окисление, сопровождается разрывом некоторых углерод-углеродных связей. В качестве окислителей используются более концентрированные растворы перманганата калия, дихромата калия при нагревании. Среда этих реакций может быть кислой, нейтральной и щелочной. От этого будут зависеть продукты реакций.

Деструкция (разрыв углеродной цепи) происходит у алкенов и алкинов – по кратной связи, у производных бензола – между первым и вторым атомами углерода, если считать от кольца, у третичных спиртов – у атома, содержащего гидроксильную группу, у кетонов – у атома при карбонильной группе.

Если при деструкции оторвался фрагмент, содержащий 1 атом углерода, то он окисляется до углекислого газа (в кислой среде), гидрокарбоната и (или) карбоната (в нейтральной среде), карбоната (в щелочной среде). Все более длинные фрагменты превращаются в кислоты (в кислой среде) и соли этих кислот (в нейтральной и щелочной среде). В некоторых случаях получаются не кислоты, а кетоны (при окислении третичных спиртов, разветвленных радикалов у гомологов бензола, у кетонов, алкенов).

Ниже в схемах представлены возможные варианты окисления производных бензола в кислой и щелочной среде. Разными цветами выделены атомы углерода, участвующие в окислительно-восстановительном процессе. Выделение цветом позволяет проследить «судьбу» каждого атома углерода.

Схема 1. Окисление производных бензола в кислой среде

Схема 2. Окисление производных бензола в щелочной среде

Несколько сложнее составить уравнение реакции окисления в нейтральной среде. Точно определить, какие продукты получатся, можно только при расстановке коэффициентов. Рассмотрим последовательно такой случай.

Пример 4. Окисление фенилацетилена водным раствором перманганата калия при нагревании. При этой реакции происходит деструкция по тройной связи, образуется бензоат калия, оксид марганца (IV), остальные продукты пока не ясны, запишем КОН и КНСО₃. Кстати, при расстановке коэффициентов может выясниться, что воду нужно перенести в правую часть уравнения:

С₆Н₅- С ≡ С Н + KMnO₄ + H₂O ® С₆Н₅- С ООК + MnO₂ + KOH+ КН С О₃

С ⁰ – 3 е ® С ⁺³

С ^-1– 5 е ® С ⁺⁴ 8 3 восстановитель

Окисление

Mn⁺⁷ + 3 е ® Mn⁺⁴ 8 окислитель

Восстановление

Ставим коэффициенты из баланса перед углеродом и марганцем:

3 С₆Н₅- С ≡ С Н + 8 KMnO₄ + H₂O ® 3 С₆Н₅- С ООК + 8 MnO₂ + KOH+ 3 КН С О₃

После этого уравниваем калий:

3 С₆Н₅- С ≡ С Н + 8 KMnO₄ + H₂O ® 3 С₆Н₅- С ООК + 8 MnO₂ + 2 KOH+ 3 КН С О₃

Учитывая то, что кислая соль нейтрализуется щелочью:

2 KOH+ 3 КН С О₃ ® 2К₂ С О₃ + КН С О₃ + 2H₂O, изменим продукты реакции:

3 С₆Н₅- С ≡ С Н + 8 KMnO₄ + H₂O ® 3 С₆Н₅- С ООК + 8 MnO₂ + 2К₂ С О₃ + КН С О₃

Проверим число атомов водорода в правой части уравнения – 16, в левой части – 18 без учета воды, следовательно, воду нужно перенести в правую часть:

3 С₆Н₅- С ≡ С Н + 8 KMnO₄ ® 3 С₆Н₅- С ООК + 8 MnO₂ + 2К₂ С О₃ + КН С О₃+ H₂O

Пример 5. Окисление бутена-1 водным раствором перманганата калия при нагревании. При этой реакции происходит деструкция по двойной связи, образуется пропионат калия, оксид марганца (IV), остальные продукты пока не ясны, запишем КОН и КНСО₃.

CH₃-CH₂- C H= C H₂ + KMnO₄ + H₂O ® С₂Н₅- С ООК + MnO₂ + KOH+ КН С О₃

С ^-1 – 4 е ® С ⁺³

С ^-2 – 6 е ® С ⁺⁴ 10 3 восстановитель

Окисление

Mn⁺⁷ + 3 е ® Mn⁺⁴ 10 окислитель

Восстановление

Ставим коэффициенты из баланса перед углеродом и марганцем:

3 CH₃-CH₂- C H= C H₂ + 10 KMnO₄ + H₂O ® 3 С₂Н₅- С ООК + 10 MnO₂ + KOH+ 3 КН С О₃

После этого уравниваем калий:

3 CH₃-CH₂- C H= C H₂ + 10 KMnO₄ + H₂O ® 3 С₂Н₅- С ООК + 10 MnO₂ + 4 KOH+ 3 КН С О₃

Учитывая то, что кислая соль нейтрализуется щелочью:

4 KOH+ 3 КН С О₃ ® 3К₂ С О₃ + КOH + 3H₂O, изменим продукты реакции:

3 CH₃-CH₂- C H= C H₂ + 10 KMnO₄ + H₂O ® 3 С₂Н₅- С ООК + 10 MnO₂ + KOH+ 3 К₂ С О₃

Проверим число атомов водорода в правой части уравнения – 16, в левой части – 24 без учета воды, следовательно, воду нужно перенести в правую часть:

3 CH₃-CH₂- C H= C H₂ + 10 KMnO₄ ® 3 С₂Н₅- С ООК + 10 MnO₂ + KOH+ 3 К₂ С О₃ + 4 H₂O