Příprava a výroba karbonylových sloučenin

Příprava a výroba aldehydů

Oxidace nebo dehydrogenace primárních alkoholů

Jako výchozí látky se obecně používají primární alkoholy. Průmyslově se provádí katalytická oxidace vzdušným kyslíkem např. za přítomnosti mědi, stříbra, směsných oxidů přechodných kovů; další průmyslově velmi využívanou variantou je dehydrogenace za katalytického účinku mědi nebo stříbra. Laboratorně se používá KMnO₄ nebo K₂Cr₂O₇:

R-CH₂-OH  →  R-CH=O + H₂O 

 primární alkohol     aldehyd                                        

Oxidace uhlovodíků

Z alkanů vzniká směs oxidačních produktů, významnější je oxidace v postranním řetězci arenů:

C₆H₅CH₃ + O₂ → C₆H₅CHO + H₂O

Parciální oxidace ethenu (Wacker-Hoechstův způsob)

Moderní způsob výroby acetaldehydu, v současné době nejvýznamnější výroba. Oxidace probíhá v kapalné fázi, katalyzátor tvoří dvousložkový systém PdCl₂ a CuCl₂, vlastním katalyzátorem je PdCl₂ , který tvoří komplexy s ethenem, CuCl₂ slouží k obnovení katalyzátoru:

CH₂ = CH₂ + PdCl₂ + H₂O   →   CH₃ - CH=O + Pd + 2HCl

Pd + 2CuCl₂ →   PdCl₂   + 2CuCl

2CuCl + 2HCl + 1/2 O₂ → 2CuCl₂ + H₂O

Speciální postupy - Kučerovova metoda

V současné době zastaralá výrobní metoda, nepoužívá se vzhledem k vysoké ceně ethynu. Jako meziprodukt vzniká vinylalkohol, který rychle přesmykuje na acetaldehyd. (keto-enolová tautomerie):

CH≡CH + H₂O   →  CH₂=CH - OH →  CH₃ - CH=O jako katalyzátor se používají rtuťnaté soli v prostředí kyseliny sírové

Štěpení dvojných vazeb ozonem – ozonolýza

Metoda používaná v laboratorních podmínkách. Alken se oxiduje na nestálý ozonid, který přechází na aldehyd:

Aldehydy vznikají, pokud jsou R₂ a R₄ atomy vodíku a R₁ a R₃ jsou alkyly.

Příprava a výroba ketonů

Metody jako obdobné jako u aldehydů.

Oxidace nebo dehydrogenace sekundárních alkoholů

Oxidační činidla jsou stejná jako pro přípravu aldehydů. Nejběžnější je katalytická dehydrogenace sekundárních alkoholů, typickým katalyzátorem je oxid zinečnatý:

CH₃CH(OH) CH₃ → CH₃COCH₃ + H₂ kat. ZnO, 350 ^oC

sekundární alkohol        keton

Wacker – Hoechstův způsob – oxidace alkenů

Výroba probíhá obdobně jako u výroby acetaldehydu:

 CH₃CH = CH₂ + PdCl₂ + H₂O   →   CH₃COCH₃ + Pd + 2HCl

Pd + 2CuCl₂ →   PdCl₂   + CuCl

CuCl + 2HCl + 1/2 O₂ →  CuCl₂ + H₂O

Kumenový způsob – výroba acetonu

Moderní výrobní postup, vznikají 2 průmyslově velmi významné látky - fenol  aceton:

Obr. 1: Kumenová výroba

Štěpení dvojných vazeb alkenů ozonem (ozonolýza)

Ketony vznikají, pokud jsou R₁,R₂,R₃ a R₄ alkyly.

Hydratace alkynů za přítomnosti iontů Hg²⁺ v prostředí kys. sírové

Hydratací vzniká nestálá enol forma, která  okamžitě přesmykem přechází na stálou  ketoformu.

 R - CH≡CH + H₂O   →  R - CH(OH)=CH₂ →  R - CO - CH₃   kat. rtuťnaté soli

 alkyn                              nestálý enol                 keton

Vinylmethylketon vzniká katalytickou hydratací vinylacetylenu:

CH₂=CH-C≡CH   +  H₂O   → CH₂=CH-CO-CH₃  

  vinylacetylen                         vinylmethylketon

Tepelný rozklad Ca²⁺nebo Ba²⁺solí karboxylových kyselin

 Jedná se o nejstarší průmyslový způsob výroby, vznikají symetrické ketony.    

(R-COO)₂Ca  → R-CO-R + CaCO₃    

 Ca²⁺sůl karb. k.     keton                                                

Příprava a výroba chinonů

 Oxidace arenů nebo fenolů

   Oxidace fenolu

Slabou oxidací fenolu vznikají dvojsytné fenoly, silnou oxidací vznikají chinony, u dvojsytných fenolů probíhá oxidace snadno na o-chinon a p-chinon.
   Oxidace dvojsytného fenolu

Výroba 9,10- antrachinonu (správněji anthra-9,10-chinon) je založena na (1) oxidaci anthracenu vzduchem za přítomnosti katalyzátrou (oxid  vanadičný) nebo (2) alkylaci ftalanhydridu.

1.  

2. Výroba 9,10- anthrachinonu

Zdroje

1. LENÍČEK, Martin. [online]. 10-2011 [cit. 28.10.2014]. Dostupné z: http://www.wikiskripta.eu/index.php/Soubor:Oxidace_alkohol%C5%AF.png 
2. WIKIPEDIA.ORG. [online]. [cit. 30.6.2014]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Ozonolýza

Obrázky

• Obr. 1: ENCYKLOPEDIE ORGANICKÝCH LÁTEK. Schéma vyroby fenolu a acetonu z kumenu [online]. [cit. 7.11. 2014]. Dostupné z: http://projektalfa.ic.cz/fenol1.gif
• Obr.2: Autor neznámý. COMMONS.WIKIMEDIA.ORG. Schönbein [online]. [cit. 13.11. 2014]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sch%C3%B6nbein.jpg