Окислительно-восстановительные реакции. Общие принципы реакционной способности органических соединений

Общие принципы реакционной способности органических соединений

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) сопровождаются переносом электронов от одной частицы к другой, в результате происходит изменение степени окисления атомов.Окисление – процесс отдачи электронов, восстановление процесс присоединения электронов.В ОВР органических соединений практически всегда носителем электронов является водород. Поэтому окисление сопровождается снижением доли водорода, а восстановление – увеличением водорода.

. Количественной мерой окислительно-восстановительной способности является величина восстановительного (редокс -) потенциала j. Чем выше редокс- потенциал j, тем сильнее окислительные свойства, чем он ниже, тем сильнее восстановительные свойства редокс- пары. Процесс передачи электронов всегда идет от реагента с меньшим j к реагенту с большим j. Величину редокс-потенциала измеряют относительно эталонной пары 2Н⁺/Н₂⁰ потенциал которой, в стандартных условиях, принят равным нулю j ⁰=0В. В организмах, где условия далеки от стандартных (рН =7) определяют «нормальный восстановительный потенциал j⁰¢», для пары 2Н^+/Н₂ j ⁰¢ = -0,42В.

В биологических системах ОВР делятся на ферментативные и свободнорадикальные. Ферментативное окисление может быть дегидрогеназным или оксигеназным. Дегидрогеназные ОВР сопровождаются изменением количества атомов водорода в молекуле, оксигеназные – изменением количества атомов кислорода.

Алкены окисляются до двухатомных спиртов (in vitro) и восстанавливаются до алканов (in vitro и in vivo), окисление водным раствором КMnO₄ - качественная реакция на двойную связь

б) восстановление

Метанол и первичные спирты обратимо окисляются до альдегидов (альдегиды восстанавливаются в первичные спирты), Альдегиды в дальнейшем легко окисляются до карбоновых кислот.

Вторичные спирты обратимо окисляются до кетонов (кетоны восстанавливаются во вторичные спирты)

3) Третичные спирты устойчивы к окислению

Окислители: in vivo - кофермент НАД⁺ in vitro – K₂Cr₂O₇,H⁺, t или CuO,

Восстановители: кофермент НАДН.

2. Фенолы.Обратимо окисляются в двухатомные кетоны – хиноны. Так двухатомный фенол гидрохинон окисляется в хинон, который легко восстанавливается в гидрохинон.

3. Тиолы.Обратимо окисляются до дисульфидов. Реакция идет в мягких условиях (кислородом воздуха и другими слабыми окислителями). Дисульфиды также легко восстанавливаются в тиолы.

4. Альдегиды окисляются до карбоновых кислот. Кетоны устойчивы к окислению.

Окислители in vitro: Ag(NH₃)₂OH, t; Cu(OH)₂, t и другие Это качественные реакции альдегидов, ( р. «серебряного зеркала», р. «медного зеркала»).

Альдегиды и кетоны восстанавливаются в спирты. Альдегиды в первичные, кетоны во вторичные спирты

Восстановители: In vivo кофермент НАДН in vitro LiAlH₄

Реакции S_R, Алканы и циклоалканы

Алканы и стабильные циклоалканы начиная с циклопентана вступают в реакции радикального замещения, так как имеют неполярные молекулы, которые содержат прочные сигма-связи.

Пример: хлорирование метана