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2.1 概述
有机化合物分子中,凡失去电子或电子偏移使碳上电子云密度降低的反应称为氧化反应。狭义而言:氧化反应是分子中增加氧原子或失去氢原子的反应。氧化反应不涉及形成新的碳卤、碳氢、碳硫键。
① 增加氧原子:
② 减少氢原子:
CH3CH2OHCH3CHO
③ 既增加氧原子,又减少氢原子:
氧化反应必须通过氧化剂来实现,氧化剂是亲电试剂,它从有机化合物中取得电子,进攻有机分子中电子密度大的部位。对不同类型的化合物,氧化反应的难易程度不同。通常:烷烃难氧化,烯烃、醛易氧化,芳烃的侧链易氧化。
有些氧化剂可以氧化多种基团,它们的氧化能力强,但选择性差,称为通用氧化剂,如:高锰酸盐、铬酸等。有些氧化剂只能有选择地氧化某些基团,对于其他可氧化基团不进行反应或进行得很慢,称为选择性氧化剂。如:二氧化硒、四醋酸铅等。还有一些微生物氧化剂,如黑根霉菌。
从反应时的物态来分,可以将氧化反应分成气相氧化和液相氧化。在操作方式上可以分成化学氧化、电解氧化、生物氧化和催化氧化等。
氧化反应的机制研究已有很悠久的历史,但是许多氧化反应的机理迄今还不太清楚。因氧化剂、被氧化物结构的不同,而导致不同的反应机理;也因具体反应条件的不同,机理不同而产物也不同。因此,氧化剂的选择与反应条件的控制是氧化反应是否顺利进行的关键。表2-1列举了几种氧化剂,本章选择重要的常用氧化剂分别详细介绍、讨论。
表2-1 几种氧化剂及其应用