المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية


Oxidation of Alkenes: Epoxidation and Hydroxylation  
  
3934   09:40 صباحاً   date: 21-8-2016
Author : John McMurry
Book or Source : Organic Chemistry
Page and Part : 9th ed - p239


Read More
Date: 2-10-2020 1349
Date: 5-7-2019 1363
Date: 8-1-2020 1756

Oxidation of Alkenes: Epoxidation and Hydroxylation

  Like the word reduction used in the previous section for the addition of hydrogen to a double bond, the word oxidation has a slightly different meaning in organic chemistry from what you might have previously learned. In general chemistry, an oxidation is defined as the loss of one or more electrons by an atom. In organic chemistry, however, an oxidation is a reaction that results in a loss of electron density for carbon, caused either by bond formation between carbon and a more electronegative atom—usually oxygen, nitrogen, or a halogen  or by bond-breaking between carbon and a less electronegative atom usually hydrogen. Note that an oxidation often adds oxygen, while a reduction often adds hydrogen.

Oxidation Decreases electron density on carbon by:

– forming one of these: C-O   C-N   C-X

– or breaking this: C-H

  In the laboratory, alkenes are oxidized to give epoxides on treatment with a peroxyacid, RCO3H, such as meta-chloroperoxybenzoic acid. An epoxide, also called an oxirane, is a cyclic ether with an oxygen atom in a three-membered ring. For example:

Peroxyacids transfer an oxygen atom to the alkene with syn stereochemistry both C - O bonds form on the same face of the double bond through a one-step mechanism without intermediates. The oxygen atom farthest from the carbonyl group is the one transferred.

  Another method for the synthesis of epoxides involves the use of halohydrins, prepared by electrophilic addition of HO - X to alkenes. When a halohydrin is treated with base, HX is eliminated and an epoxide is produced.

Epoxides undergo an acid-catalyzed ring-opening reaction with water (a hydrolysis) to give the corresponding 1,2-dialcohol, or diol, also called a glycol. Thus, the net result of the two-step alkene epoxidation/hydrolysis is hydroxylation the addition of an - OH group to each of the two doublebond carbons. In fact, approximately 18 million metric tons of ethylene glycol, HOCH2CH2OH, most of it used for automobile antifreeze, are produced worldwide each year by the epoxidation of ethylene and subsequent hydrolysis.

Acid-catalyzed epoxide opening begins with protonation of the epoxide to increase its reactivity, followed by nucleophilic addition of water. This nucleophilic addition is analogous to the final step of alkene bromination, in which a cyclic bromonium ion is opened by a nucleophile. That is, a trans-1,2-diol results when an epoxycycloalkane is opened by aqueous acid, just as a trans-1,2-dibromide results when a cycloalkene is brominated.

  Hydroxylation can be carried out directly (without going through an intermediate epoxide) by treating an alkene with osmium tetroxide, OsO4. The reaction occurs with syn stereochemistry and does not involve a carbocation intermediate. Instead, it takes place through an intermediate cyclic osmate, which is formed in a single step by addition of OsO4 to the alkene. This cyclic osmate is then cleaved using aqueous sodium bisulfite, NaHSO3.

Because OsO4 is both very expensive and very toxic, the reaction is usually carried out using only a small, catalytic amount of OsO4 in the presence of a stoichiometric amount of a safe and inexpensive co-oxidant such as N-methylmorpholine N-oxide, abbreviated NMO. The initially formed osmate intermediate reacts rapidly with NMO to yield the product diol plus N-methylmorpholine and reoxidized OsO4, which reacts with more alkene in a catalytic cycle.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .