EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-7: Struktur – Reaktion – Substanz Oxidation der Alkohole 201 201 Oxidation der Alkohole Redox-Reaktionen können als eigener Reaktionstyp in der organischen Chemie betrachtet werden. Im Folgenden werden nur Redoxreaktionen unter Beibe- haltung des Kohlenstoffgerüsts betrachtet. Bestimmung der Oxidationszahl Der Kohlenstoff kann Oxidationszahlen von –IV (in Methan CH 4 ) bis +IV (in Koh- lenstoffdioxid CO 2 ) annehmen. Bei der Bestimmung der Oxidationszahl ordnet man das bindende Elektronenpaar immer dem elektronegativeren Partner zu. Normalerweise ist Wasserstoff als Atom mit der geringsten Elektronegativität +I und Sauerstoff als Atom mit der höchsten Elektronegativität –II. Kohlenstoff „erhält“ von einem Wasserstoff immer ein Elektron und „verliert“ an Sauers- toff pro Bindung immer ein Elektron. Daraus ergibt sich die Oxidationszahl des Kohlenstoffs. (Abb. 201–1) Oxidationsmittel Durch geeignete Oxidationsmittel – zB KMnO 4 oder K 2 Cr 2 O 7 – können viele Alko- hole oxidiert werden. Zum Unterschied zur Verbrennung bleibt das Kohlenstoff- gerüst erhalten. Je nach Stellung der OH-Gruppe werden unterschiedliche Oxi- dationsprodukte gebildet. Primäre Alkohole Durch Oxidation entsteht ein Aldehyd. Aldehyde sind ebenfalls Reduktionsmit- tel und können weiter zu Carbonsäuren oxidiert werden. Der Oxidationspro- zess kann nur unter besonderen Reaktionsbedingungen auf der Stufe des Aldehyds gestoppt werden. Aldehyde sind bessere Reduktionsmittel als die entsprechenden Alkohole. Beispiel Sekundäre Alkohole Durch Oxidation sekundärer Alko- hole entsteht ein Keton. Ketone sind zum Unterschied von Aldehyden nicht weiter oxidierbar. Die Carbonylverbin- dungen – Aldehyd (oxidierbar), Keton (nicht oxidierbar) – können daher experimentell unterschieden werden. Beispiel Tertiäre Alkohole Sie können unter Beibehaltung des Koh- lenstoffgerüstes nicht oxidiert werden. Diese Oxidationsreaktionen spielen auch beim Stoffwechsel (siehe Kapitel 10) eine wichtige Rolle. Als Oxidationsmittel dienen hier Coenzyme. Abb. 201–1: Bestimmung der Oxidationszahlen der Atome in diesen Molekülen Üb Übungen 201.1 bis 201.4 1. Bestimme die Oxidationszahl der C- Atome. 2. Ergänze mit den Begriffen „oxidiert“ und „reduziert“: Sekundäre Alkohole werden zu Ketonen ................................ ! Carbonsäuren werden zu Aldehyden ....... .............................. ! 3. Nenne mit Formel und Namen die Oxidationsprodukte von a) Hexan-2-ol, b) Propan-1-ol, c) Butanal. 4. Erstelle die vollständige Redoxgleichung über Halbreaktionen (Kap. 6) für die Oxidation von Ethanol zu Ethansäure mit Kaliumdichromat in Schwefelsäure. (Dichromat wird dabei zu Cr 3+ reduziert) H C H H C H H O H +1 +1 +1 +1 +1 +1 –3 –1 –2 H C H H C +1 +1 +1 +1 H O +1 –3 –2 Abb. 201–2: Oxidationsprodukte des Methanols Kohlensäure Methansäure Ameisensäure Methanal Formaldehyd Methanol H C O H H H C O H H C O O H O C O O H H H Oxidation Reduktion Oxidation Reduktion Oxidation Ethanol Ethanal H O O H CH 3 O O O H Oxidation Oxidation R C O H O C R H H R C O O H H H O H Oxidation R C O R O C R H R H H O H Oxidation O C R R R H C C O H H H H H H C C O H H H H C C O O H H H H H O H KMnO 4 KMnO 4 C C C H O H H H H H O H KMnO 4 H H H C C C O H H H H H H Nur zu Prüfzwecken – Eig ntum des Verlags öbv