Gdy drut miedziany ogrzewamy w płomieniu palnika, pokrywa się on czarnym nalotem. Czarnym nalotem jest tlenek miedzi(II) powstający w wyniku reakcji miedzi z tlenem z powietrza, zgodnie z równaniem reakcji chemicznej:

Tlenek miedzi(II) to łagodny utleniaczutleniaczutleniacz, który po ogrzaniu:

• z alkoholami pierwszorzędowymi utlenia je do aldehydówaldehydaldehydów, a sam redukuje się do pomarańczowoczerwonej miedzi,

• z alkoholami drugorzędowymi utlenia je do ketonówketonketonów, a sam redukuje się do pomarańczowoczerwonej miedzi,

• z alkoholami trzeciorzędowymi nie reaguje.

Alkohole pierwszorzędowe (alkohole, w których grupa hydroksylowa przyłączona jest do atomu węgla połączonego z jednym atomem węgla i dwoma atomami wodoru) utleniają się za pomocą tlenku miedzi(II) w podwyższonej temperaturze do aldehydów ($R-\mathrm{CHO}$), zgodnie ze schematem:

gdzie: $R$ – grupa alkilowa/pierścień węglowy/pierścień aromatyczny

Przykłady reakcji utleniania alkoholi pierwszorzędowych do aldehydów

• utlenianieutlenianieutlenianie metanolu za pomocą tlenku miedzi(II) do metanalu:

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie atomu węgla w metanolu (stopień utlenienia: -II) do atomu węgla w metanalu (stopień utlenienia: 0) oraz redukcja kationu miedzi(II) w tlenku miedzi(II) (stopień utlenienia: II) do miedzi (stopień utlenienia: 0).

• utlenianie etanolu za pomocą tlenku miedzi(II) do etanalu:

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie atomu węgla w ugrupowaniu $-{\mathrm{CH}}_2\mathrm{OH}$ (stopień utlenienia: -I) do atomu węgla w grupie aldehydowej $-\mathrm{CHO}$ (stopień utlenienia: I) oraz redukcja kationu miedzi(II) w tlenku miedzi(II) (stopień utlenienia: II) do miedzi (stopień utlenienia: 0).

Alkohole drugorzędowe (alkohole, w których grupa hydroksylowa przyłączona jest do atomu węgla połączonego z dwoma atomami węgla i jednym atomem wodoru) utleniają się za pomocą tlenku miedzi(II) w podwyższonej temperaturze do ketonów ($R_1-\mathrm{C}\left(\mathrm{O}\right)-R_2$), zgodnie ze schematem:

gdzie: $R_1$, $R_2$ – grupa alkilowa/pierścień węglowy/pierścień aromatyczny (mogą być tymi samymi grupami lub różnymi)

Przykłady utleniania alkoholi drugorzędowych do ketonów

• utlenianie propan‑2-olu za pomocą tlenku miedzi(II) do propanonu:

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie atomu węgla połączonego z grupą hydroksylową (stopień utlenienia: 0) do atomu węgla w grupie karbonylowej propanonu (stopień utlenienia: II) oraz redukcja kationu miedzi(II) w tlenku miedzi(II) (stopień utlenienia: II) do miedzi (stopień utlenienia: 0).

• utlenianie butan‑2-olu za pomocą tlenku miedzi(II) do butanonu:

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie atomu węgla połączonego z grupą hydroksylową (stopień utlenienia: 0) do atomu węgla w grupie karbonylowej butanonu (stopień utlenienia: II) oraz redukcja kationu miedzi(II) w tlenku miedzi(II) (stopień utlenienia: II) do miedzi (stopień utlenienia: 0).

Alkohole trzeciorzędowe nie ulegają utlenianiu za pomocą tlenku miedzi(II) w podwyższonej temperaturze, ponieważ obecność trzech grup węglowych przyłączonych do atomu węgla związanego z grupą hydroksylową, uniemożliwia przekształcenie grupy hydroksylowej w grupę karbonylową bez zrywania wiązań węgiel - węgiel (atom węgla nie może być pięciowiązalny).

Możliwe jest jednak utlenianie takich alkoholi w drastycznych warunkach, biegnące z rozerwaniem łańcucha węglowego. W reakcji tej, zachodzącej w obecności stężonego kwasu siarkowego(VI) następuje wpierw dehydratacja cząsteczki alkoholu, a następnie alken, powstały jako produkt pośredni, ulega w warunkach reakcji utlenieniu z rozerwaniem łańcucha węglowego cząsteczki.

Słownik

Bibliografia

Litwin M., Styka‑Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 2, Warszawa 2016.

Morrison R. T., Boyd R. N., Chemia organiczna, t. 1, tłum. Wiesław Antkowiak i in., Warszawa 1985.