酸化物は、酸素と別の元素の二元化合物です。酸素は、周期表のほとんどの元素と反応すると酸化物を形成します。多くの場合、1 つの元素が 2 つ以上の酸化物を生成します。酸化物の性質と特性は大きく異なります。
単純な酸化物 (MgO、Al2O3 など) と混合酸化物 (Pb3O 4 など) が存在します。
単純な酸化物は、酸性、塩基性、または両性であるかによって分類されます。酸性酸化物（例：SO2、Cl2O7、CO2、N2O5）は、水と反応して酸を生成する酸化物です。たとえば、SO2 が水と反応すると、酸である H2 SO3 が形成されます。
エポキシドは、環内の他の 3 つの原子が酸素原子を取り囲んでいるエーテルです。酸素含有化合物は、グリセロール、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、クエン酸、無水酢酸、アセトアミドです。
炭水化物は、完全に炭素、水素、および酸素で構成される有機分子です。それらは、4つの主要なタイプの中で最も一般的な有機化合物です.何千もの異なる炭水化物がありますが、それらはすべて、より小さな単位である 1 つ以上の単糖を含んでいます。
タンパク質は、炭素、水素、酸素、窒素、および特定の状況では硫黄を含む有機化合物です。アミノ酸はタンパク質を構成する最小単位です。タンパク質は 20 種類のアミノ酸で構成されています。
準備
(i)アルコール
- アルケンから:酸の存在下で、アルケンは水と相互作用してアルコールを生成します。アルコールは、非対称アルケンの場合、マルコフニコフの法則に従って生成されます。
- カルボニル化合物から:LiAlH 4 は非常に強力な還元剤です。この試薬は、カルボン酸を第一級アルコールに変換するために使用されます。
(ii) フェノール
- クメンから:クメンは空気の存在下で酸化され、クメンヒドロペルオキシドになります。このヒドロペルオキシドは希酸で処理され、フェノールが形成されます。
- ハロアレーンから:クロロベンゼンは高温高圧下で NaOH と反応し、ナトリウム フェノキシドを生成します。その後、フェノキシドを酸性化してフェノールを形成します。
(iii) エーテル
- ウィリアムソン合成:このプロセスでフェノールを水酸化ナトリウムで処理すると、ナトリウム フェノキシドが形成されます。その後、フェノキシドはエーテルに変換されます。
- アルコールの脱水:413K で、アルコールは H2 SO 4 などの酸の存在下でエーテルに脱水されます。
(iv) アルデヒド
- Gattermann – Koch 反応:この反応では、無水塩化アルミニウムの存在下でベンゼンを一酸化炭素と塩化水素で処理し、ベンズアルデヒドを生成します。この反応は、Gattermann-Koch 反応としても知られています。
- 塩化アシルから:この反応では、塩化アシルを硫酸パラジウム-バリウム触媒の存在下で水素で処理する。 「ローゼンムンド還元」は、この反応の別名です。
(v) ケトン
- ニトリルから:ニトリルをグリニャール試薬で処理すると、ケトンが生成されます。
- Friedel-Crafts アシル化反応:無水塩化アルミニウムの存在下、ベンゼンまたは置換ベンゼンを塩化アシルで処理すると、ケトンが生成されます。
(vi) カルボン酸
- 第一級アルコールから:アルカリ KMnO 4 などの酸化剤の存在下で、第一級アルコールは対応するカルボン酸に酸化されます。
化学反応
アルコール
- 脱水:443 K で、酸の存在下でアルコールが脱水され、アルケンが形成されます。
- アルコールのアシル化:この反応では、ピリジンの存在下でアルコールにアシル基が与えられます。
フェノール
- 芳香族求電子置換:フェノールを希硝酸で低温で処理すると、オルトおよびパラニトロフェノールが形成されます。
- コルベ反応:フェノールは水酸化ナトリウムと反応して、このプロセスでフェノキシドを生成します。その後、フェノキシドは二酸化炭素で処理され、ヒドロキシ安息香酸が生成されます。
- Reimer-Tiemann 反応:この反応では、フェノールを水酸化ナトリウムの存在下でクロロホルムで処理し、続いてフェノールのオルト位に CHO 基を結合させて、サリチルアルデヒドを生成します。
エーテル
- エーテルの C-O 結合の切断:この反応では、ヨウ化水素を使用してエーテルを処理し、アルコールと 3 級ハロゲン化物を生成します。
- Friedel-Crafts 反応:アニソールは、これらの反応でアルキル基とアシル基で処理され、その結果、反応に示されているように、オルト位とパラ位にアルキル基とアシル基が結合します。この反応は、無水塩化アルミニウム触媒の存在下で行われます。
- ニトロ化:このプロセスでは、アニソールが強硫酸と硝酸の混合物で処理され、オルト ニトロアニソールとパラ ニトロアニソールの混合物が生成されます。
アルデヒドまたはケトン
- クレメンセン還元:この手順では、アルデヒドまたはケトンを亜鉛アマルガムと強塩酸で処理します。したがって、アルデヒドおよびケトンのカルボニル基は CH2 に変換されます。
- 分子間カニッツァーロ反応:水酸化ナトリウムの存在下で、2 つのアルデヒド分子が反応してアルコールとカルボン酸塩を形成します。
カルボン酸
- 還元:アンモニアの存在下で、このプロセスでカルボン酸がアミドに変換されます。
- 脱炭酸:このプロセスでは、LiAlH 4 の存在下で、カルボン酸が対応するアルコールに変換されます。これらのアルコールのナトリウム塩をソーダ石灰で加熱すると、さらに還元して炭化水素にすることができます。
用途
- 酸素は酸素アセチレン溶接で使用され、通常の呼吸と燃焼プロセスに役立ちます。
- グリセロールは、便秘の治療、運動能力の向上、皮膚疾患の治療に使用されます。
- クエン酸は、酸味と酸味があるため、特にソフト ドリンクやキャンディーの香料や保存料として使用されます。
結論
地球の地殻で最も豊富な元素は酸素です。地殻、大気、水圏が地球の表面を構成しています。燃料の燃焼などの燃焼プロセスには酸素が必要です。植物や動物が呼吸するには、空気中の酸素が必要です。光合成は、植物や動物の代謝プロセスによって二酸化炭素と水に変換された酸素を大気に戻します。これらの化合物では酸素がより電気陰性度の高い元素であるため、塩素、臭素、およびヨウ素を含む酸素化合物は酸化物です。
