Окисление аренов в значительной степени определяется их строением и природой окислителя. Гомологи бензола с одной боковой цепью, содержащие атомы водорода у α-атома углерода заместителя, окисляются до бензойной кислоты:
Причём окисление может происходить как в кислой, так и в щелочной среде. Если алкильный заместитель не содержит атомы водорода у α-атома углерода, то окисление в этих условиях не происходит.
Приведём примеры реакций, которые можно использовать при подготовке учащихся к ЕГЭ по химии. Следует обратить внимание на то, что в щелочной среде продукты реакции могут взаимодействовать друг с другом, поэтому образуются не кислоты, а соли.
C2H5–C6H4–C2H5 + KMnO4 → KOOC–C6H4–COOK + K2CO3 + MnO2 + KOH + H2O.
| C10H14 + 10H2O – 24e– → C8H4O42– + 2CO32– + 30H+ | 1 |
| MnO4– + 2H2O + 3e– → MnO2 + 4OH– | 8 |
C10H14 + 10H2O + 8MnO4– + 16H2O → C8H4O42– + 2CO32– + 30H+ + 8MnO2 + 32OH–,
C2H5–C6H4–C2H5 + 8KMnO4 → KOOC–C6H4–COOK + 2K2CO3 + 8MnO2 + 2KOH + 4H2O.
CH3–C6H4–CH3 + KMnO4 + H2SO4 → HOOC–C6H4–COOH + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
| C8H10 + 4H2O – 12e– → C8H6O4 + 12H+ | 5 |
| MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O | 12 |
5C8H10 + 20H2O + 12MnO4– + 96H+ → 5C8H6O4 + 60H+ + 12Mn2+ + 48H2O,
5CH3–C6H4–CH3 + 12KMnO4 + 18H2SO4 → 5HOOC–C6H4–COOH + 12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O.
Имеет смысл познакомить школьников и с действием другого окислителя:
CH3–C6H4–CH3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → HOOC–C6H4–COOH + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
| C8H10 + 4H2O – 12e– → C8H6O4 + 12H+ | 1 |
| Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O | 2 |
C8H10 + 4H2O + 2Cr2O72– + 28H+ → C8H6O4 + 12H+ + 4Cr3+ + 14H2O ,
CH3–C6H4–CH3 + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → HOOC–C6H4–COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 10H2O.
Циклоалканы окисляются только при действии сильных окислителей (например, 50%-й азотной кислоты) в присутствии катализатора. Циклопропан устойчив к действию большинства окислителей (озона, растворов перманганата или дихромата калия) – это его существенное отличие от алкенов. Алкилциклопропаны окисляются без раскрытия цикла, аналогично гомологам бензола:
C3H5–CH=CH2 + KMnO4 + H2SO4 → C3H5–COOH + CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
| C5H8 + 4H2O – 10e– → C4H6O2 + CO2 + 10H+ | 1 |
| MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O | 2 |
C5H8 + 4H2O + 2MnO4– + 16H+ → C4H6O2 + CO2 + 10H+ + 2Mn2+ + 8H2O,
C3H5–CH=CH2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 →
→ C3H5–COOH + CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O.
Циклобутан ещё более устойчив к действию окислителей. Циклопентан и циклогексан не обладают специфическими свойствами, отличающими их от алканов.
