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周五:臭氧(O3)

最后更新:2020年1月29日|

臭氧(O3.)，是有机化学中的强氧化剂

在一个明显的插入试剂指南和试剂应用程序在美国，每周五我都会分析Org 1/ Org 2中常见的不同试剂。

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臭氧是一种大多数人都听说过的分子，要么是因为它缺失(在高层大气中，它吸收紫外线辐射)，要么是因为它存在(作为烟雾的有毒成分)。但是臭氧在化学实验室里也很有用。

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过量臭氧的蓝色表明臭氧分解是完全的。感谢@azaprins提供的照片

用途:臭氧作为试剂用于裂解烯烃而且炔烃给羰基醛、酮和羧酸等化合物所得产物的类型取决于所使用的“检查”，即反应结束后对其进行处理的方式。破坏碳碳多重键形成的过程羰基化合物称为“氧化裂解”。

臭氧(O3.烯烃的氧化裂解(含还原法)

当烯烃用臭氧处理，然后用锌(Zn)或二甲基进行“还原处理”bdapp平台硫化(我2S)[三苯基膦(Ph3.P)也看到了用途]，碳碳双键被裂解形成酮或醛，这取决于烯烃．

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臭氧(O3.烯烃的氧化裂解(含氧化测试)

如果H2O2用来代替锌(“氧化检查”)醛会被氧化成a吗羧酸．换句话说碳氢键连着烯烃变成C-OH键。注意酮，它没有碳氢键羰基无论反应是还原的还是氧化的，都能得到碳。
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炔烃的氧化裂解

臭氧也可用于氧化裂解炔烃，这样就形成了羧酸。如果炔烃是“终端”炔烃(即一个氢连着一个sp杂化碳)那么产物就是二氧化碳。
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烯烃与O的氧化裂解机理3.(臭氧)和锌或DMS还原作业

氧化裂解的机制是一个相当漫长的过程，用于确定所提出的机制的实验的实际细节是令人着迷的，但为了我们的目的，我们只提到第一步被称为“环加成”(有时是“3+2环加成”)，从而形成一个5元环(“molozonide”)。该溴化物是不稳定的，经过破碎，然后重排，形成一个异构体5元环“臭氧”．

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在这些反应发生的温度下(通常是干冰/丙酮(-78°C)的臭氧化物相当稳定，但受热后会分解成无环化合物。为了获得最终产品(以及去除任何多余的臭氧)，进行了检查。在还原性反应中，加入一种试剂，使O-O键裂解。然后加热溶液，得到所需的结果醛/酮．在氧化过程中，允许臭氧化物在过氧化氢的存在下分解，过氧化氢将醛氧化为羧酸。(这已经是一个很长的帖子，所以图片将不得不等待现在。)

臭氧分解的讨论在这里更详细(见后烯烃反应:臭氧分解)

现实生活建议在实验室中使用臭氧的一个很酷的事情是，它有一个非常独特的美丽的蓝色。以前，我用一个老式的臭氧发生器在我的反应溶液中产生臭氧，当没有更多的启动烯烃左边，过量臭氧的蓝色表示反应已经完成。这种气味也非常独特——尖锐的金属味，如果你站在输电线路附近，你可能会闻到这种气味。事实上，Schönbein，谁在1840年发现臭氧，创造了“臭氧”这个名字从德国希腊语“ozein”，意思是“闻”。一个原子就能对鼻子产生如此大的影响，真是太酷了!(尽管有人想知道有多少只是你的嗅觉感受器被电击的感觉)。

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左- Christian Schonbein, O3的发现者。右- O3发生器(阿尔伯塔大学脂质化学组)

附注:你可以在“有机化学试剂指南”中阅读关于臭氧化学和80多种其他本科有机化学试剂的内容，可以在这里下载PDF文件．试剂应用程序也可用于iPhone，点击下面的图标!

(高级)参考资料和进一步阅读

  1. 在组织中使用臭氧
    哈瑞斯
    而已。Lieb。安。化学。1905，343(2 - 3), 311 - 344
    DOI:10.1002 / jlac.19053430209
    第一篇论文描述了不饱和化合物与臭氧在溶液中的氧化裂解。
  2. 臭氧
    I.史密斯，F. L.格林伍德和O.哈德利克
    Org。Synth。194626, 63年
    DOI:    10.15227 / orgsyn.026.0063
    这个程序从有机合成,来源可靠，可重复和独立测试的有机化学实验室实验程序，提供了如何建立一个实验室臭氧发生器的详细解释。
  3. 臭氧氧化法制备醛、酮和酸
    Albert L. Henne和Philip Hill
    美国化学学会杂志194365(5), 752 - 754
    DOI:    10.1021 / ja01245a003
    本文表明，在过量过氧化氢的存在下，臭氧分解反应混合物能以良好的产率由醛生成羧酸。
  4. 注:一种简便的过氧化氢臭氧产物还原方法
    诺尔斯和Q.汤普森
    有机化学杂志196025(6), 1031 - 1033
    DOI:10.1021 / jo01076a044
    虽然目前的做法是使用二甲基硫化在还原臭氧分解工作中，亚磷酸三甲酯也可以使用，正如诺贝尔奖获得者W. S.诺尔斯的论文所证明的那样。
  5. 臭氧分解环己烯最终分化产物:6-氧己酸甲酯、6,6-二甲氧基己酸甲酯、6,6-二甲氧基己酸甲酯
    罗纳德·e·克劳斯和斯图尔特·l·施雷伯
    Org。Synth。1986，64, 150年
    DOI:10.15227 / orgsyn.064.0150
    本程序在有机合成演示如何臭氧分解可用于快速生成分化的双功能化合物。
  6. 臭氧分解机理
    Rudolf Criegee博士
    Angew。化学。Int。艾德。1975，14(11), 745 - 752
    DOI:    10.1002 / anie.197507451
    这是Rudolf Criegee教授关于确定臭氧分解机制的工作的描述。Criegee本人在这一领域进行了广泛的工作——臭氧分解中的“Criegee中间体”就是以他的名字命名的。以下是对臭氧分解机理的进一步研究:
  7. 臭氧分解机理的新证据烯烃
    G.克洛普曼和C. M.乔伊纳
    美国化学学会杂志197597(18), 5287 - 5288
    DOI:    10.1021 / ja00851a049
  8. 臭氧分解机理。(a)丙烯和丙烯的微波光谱、结构和偶极矩反式2-butene臭氧化物。(b)轨道对称性分析
    罗伯特·p·拉蒂默，罗伯特·l·库兹考斯基，查尔斯·w·吉利斯
    美国化学学会杂志197496(2), 348 - 358
    DOI:10.1021 / ja00809a006
  9. 乙烯，丙烯，和臭氧分解的微波和质谱研究独联体- - -反式-2-丁烯，加入氧-18甲醛和乙醛
    查尔斯·w·吉利斯，罗伯特·p·拉蒂默和罗伯特·l·库兹考斯基
    美国化学学会杂志197496(5), 1536 - 1542
    DOI:10.1021 / ja00812a043

00化学概论
01键合、结构和共振
02酸碱反应
03烷烃和命名法
04构象和环烷烃
05有机反应入门
06自由基反应
07立体化学和手性
08置换反应
09消除反应
10重组
11SN1 SN2 / E1、E2的决定
12烯烃的反应
13炔的反应
14醇，环氧化合物和醚
15有机金属化合物
16光谱学
17Dienes和MO理论
18芳香性
19芳香分子的反应
20.醛和酮
21羧酸衍生物
22烯醇和烯醇酯
23胺
24碳水化合物
25娱乐和杂项

评论

评论部分

关于“周五:臭氧(O3)”

  1. 我清楚地记得从我们古老的臭氧发生器向古老的通风柜输送气体时飘出的臭氧气味。我妻子总是知道我在实验室里研究臭氧，因为我的衣服显然还有臭氧的味道。：）

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  3. 先生，如果在室温下使用臭氧分解烯烃会发生什么?你会得到什么产品?谢谢你！

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  7. 我不能理解的是，从1857年开始使用的这种低效率的合成方法，为什么没有被更好的方法所取代──我的意思是，M·范·马鲁姆(M van Marum)在大约1800年以前就用E.放电产生臭氧了?

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    1. 假设你有一个臭氧发生器，这个反应非常容易进行。在反应过程中加入臭氧气泡，直到你看到持续的蓝色，加入还原剂，让它变暖。比你遇到的大多数有机反应简单多了。
      就像费舍尔酯化反应。老得像山一样，但还在工作。

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