12 Окисление первичных, вторичных и третичных спиртов до различных производных

Исходное соединение	Конечное соединение	Окислитель	Катализатор дегидрирования
Первичные спирты
R−CH2OH	R−CHO	AgO, N2O4, K2Cr2O7 + H2SO4, CrO3, Ag2Cr2O7, (C5H5NH)2Cr2O7, C5H5NHCrO3Cl, CrO2Cl2, [(CH3)3CO]2CrO4, MnO2, K2FeO4, NiO2 Специфические агенты для Ar−CH2OH: (NH4)2Ce(NO3)6, NaBrO3, Pb(CH3COO)4, KOCl, (CH3)3COCl	Cu, CuO, Co2O3, Cr2O3, Ag, Pt, PtO2
R−CH2OH	R−COOH	O2/PtO2, HNO3 (конц.), H2CrO4 + H+, KMnO4 + H+, NiO2, Na2RuO4	PtO2
Вторичные спирты
R−CHOH−R	R−CO−R	(NH4)2Ce(NO3)6, K2Cr2O7 + H2SO4,CrO3, [(CH3)3CO]2CrO4, H2CrO4, (C5H5NH)2Cr2O7, C5H5NHCrO3Cl, Br2, Cl2, NaOCl, Ca(OCl)2, NaBrO2, NaBrO3, MnO2, KMnO4, Ba(MnO4)2, K2FeO4, RuO4, Na2RuO4	Cu, CuO, CuCr2O4, Ni Ренея, Ag, Pd, Pt, PtO2
Третичные спирты
(R)3C−OH	(R)3C−O−OH	H2O2 + H2SO4	—
(R)3C−OH	R−CO−R	Pb(CH3COO)4	—
(R)3C−OH	RCOOH + R−CO−R	CrO3	—

Окисление неорганическими окислителями

Окисление соединениями хрома. В лабораторной практике для окисления спиртов чаще всего пользуются шестивалентными соединениями хрома: дихроматом натрия с серной кислотой или оксидом хрома(VI)

Обычно, для проведения реакции используют так называемый реагент Джонса — раствор оксида хрома(VI) в разбавленной серной кислоте и ацетоне. Реагент также может быть получен из дихромата натрия или калия. Окисление по Джонсу применяют для селективного окисления вторичных спиртов до кетонов и первичных спиртов до карбоновых кислот и в некоторых случаях до альдегидов

Третичные спирты под действием триоксида хрома окисляются с разрушением углеводородного скелета, например, циклоалканолы трансформируются с раскрытием кольца в кетоны и карбоновые кислоты.

Альтернативой реагенту Джонсу является комплекс триоксида хрома с пиридином CrO₃•2C₅H₅N, носящий имя реагент Саррета. Этот реагент позволяет проводить селективное окисление самых различных первичных спиртов до альдегидов в неводных условиях, однако его высокая пожароопасность и гигроскопичность, а также основные свойства пиридина ограничивают возможности применения. Раствор реагента Саррета в метиленхлориде называется реагентом Коллинза. Эта модификация окислителя является более удобной и безопасной, а также может быть использована (в отличие от двух предыдущих реагентов) для окисления субстратов, чувствительных к действию кислот или щелочей.

В 1975 г. для окисления спиртов в карбонильные соединения был предложен новый стабильный и удобный реагент на основе шестивалентного хрома — хлорохоромат пиридиния C₅H₅NHCrO₃Cl

Схематичный механизм реакции

Важным достоинством реагента является его инертность по отношению к ненасыщенным связям, что позволяет получать непредельные альдегиды и кетоны. Среди других комплексных соединений хрома используются: дихромат пиридиния, фторохромат пиридиния, хлорохромат дипиридиния, а также хлорохроматы различных гетероциклических соединений — хинолина, пиразина, имидазола и др.

Окисление соединениями марганца. Для окисления спиртов из соединений марганца чаще всего используют MnO₂ и KMnO₄. Варьируя условия проведения реакции (температура, pH среды и пр.) продуктами окисления могут стать альдегиды, кетоны или карбоновые кислоты.Непредельные спирты при действии оксида марганца(IV) при комнатной температуре в зависимости от строения превращаются в альдегиды или кетоны, сохраняя двойную связь

Аналогично реагируют и ацетиленовые спирты.

Раствор перманганата в кислой среде действует как сильный окислитель, который превращает первичные алифатические спирты в карбоновые кислоты, а вторичные — в кетоны

В щелочной среде на холоду растворы перманганата со спиртами не реагируют.

Осторожное окисление бензилового спирта кристаллическим перманганатом калия в неводной среде в присутствии краун-эфира в качестве катализатора фазового перехода селективно приводит к бензальдегиду.

Каталитическое окисление кислородом. Окисление спиртов кислородом воздуха в присутствии катализаторов — распространённый способ получения карбонильных соединений (как правило — кетонов) в промышленности. Одним из общих способов является использование в качестве катализатора порошкообразного серебра

Метанол окисляется кислородом воздуха до формальдегида в присутствии оксидов переходных металлов (например: Fe₂O₃) с выходом до 95 % (реакция Адкинса — Питерсона)

Каталитическое окисление этанола кислородом воздуха в присутствии оксида хрома(III) или оксида меди(II) — популярный демонстрационный опыт для учебных целей

Использование смешанного литий-серебро-алюминиевого катализатора даёт возможность осуществить прямое окисление этанола в окись этилена

Для окисления спиртов могут использоваться самые различные катализаторы, например оксид ванадия(V), оксид рутения(IV), ацетат палладия(II) и ряд других.

Окисление прочими неорганическими окислителями. Существует большое количество неорганических соединений, которые могут быть использованы для окисления спиртов в те или иные производные. В табл. 13. приведены примеры использования некоторых реагентов.