Окисление по Вакеру — Цудзи — Органическая химия для олимпиад

Окисление по Вакеру — Цудзи

8 заданий

Метилкетоны из алкенов

linkОпора

Гидратация алкена в кислоте (урок 114) и гидратация алкина по Кучерову (урок 137) присоединяют воду по правилу Марковникова. Окисление по Вакеру — Цудзи превращает концевой алкен сразу в метилкетон: вода атакует алкен, связанный с палладием(II), а образующийся енол таутомеризуется в кетон (урок 275). Окислителем служит кислород, а палладий и медь лишь передают электроны.

Как предсказать продукт окисления по Вакеру — Цудзи

  1. Концевой алкен \(\ce{RCH=CH2}\) с кислородом в присутствии каталитического количества \(\ce{PdCl2}\) и хлорида меди в смеси ДМФА с водой даёт метилкетон \(\ce{RCOCH3}\).
  2. Вода присоединяется к более замещённому атому углерода двойной связи, по Марковникову, а палладий — к концевому.
  3. β-Гидридное элиминирование даёт енол, который превращается в кетон; гидрид палладия теряет HCl, и образуется палладий(0).
  4. Хлорид меди(II) окисляет палладий(0) обратно в палладий(II), а кислород окисляет медь(I) в медь(II). Суммарно \(\ce{RCH=CH2 + 1/2O2 -> RCOCH3}\).
  5. В промышленном процессе Вакер из этилена получают ацетальдегид.
Окисление дец-1-ена в декан-2-он по Вакеру — Цудзи
Окисление дец-1-ена в декан-2-он по Вакеру — Цудзи

Примеры

1. Стирол. Стирол окисляется в ацетофенон: атом кислорода присоединяется к атому углерода, связанному с фенилом.

Кислород присоединяется к внутреннему атому
Кислород присоединяется к внутреннему атому

2. Сложный эфир не мешает. Метилундец-10-еноат превращается в метил-10-оксоундеканоат, а группа \(\ce{COOCH3}\) остаётся без изменений.

Окисляется только концевая двойная связь
Окисляется только концевая двойная связь

errorКетон, а не альдегид

Концевой алкен даёт метилкетон, а не альдегид: атом кислорода присоединяется к внутреннему атому двойной связи, как при гидратации по Марковникову.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст винилциклогексан при окислении по Вакеру — Цудзи?

expand_moreПоказать решение

1-Циклогексилэтан-1-он (циклогексилметилкетон).

Механизм и сравнение

Палладий в окислении по Вакеру работает совсем иначе, чем в кросс-сочетаниях. В реакциях Хека и Сузуки палладий(0) встраивается в связь C–X, а здесь палладий(II) действует как кислота Льюиса: оттягивает электроны от двойной связи и делает алкен электрофильным. Поэтому к координированному алкену присоединяются нуклеофилы — вода, спирты, карбоновые кислоты и амины.

Как рассуждать о механизме

  1. Палладий(II) координирует алкен, и σ-донирование π-электронов к металлу преобладает над обратным донированием (урок 328); алкен становится электрофильным.
  2. Нуклеофил атакует координированный алкен с внешней стороны, то есть со стороны, противоположной металлу.
  3. С уксусной кислотой вместо воды получается винилацетат (промышленный процесс), а со спиртами — виниловые эфиры и ацетали.
  4. Гидроборирование — окисление (урок 118) даёт из концевого алкена первичный спирт, а его окисление — альдегид. Окисление по Вакеру и кислотная гидратация дают продукты по Марковникову: кетон или вторичный спирт.
\[\ce{CH2=CH2 + CH3COOH + 1/2O2 ->[Pd] CH2=CHOCOCH3 + H2O}\]

Примеры

1. Винилацетат. Этилен с уксусной кислотой и кислородом на палладии даёт винилацетат — мономер поливинилацетата.

Нуклеофилом служит уксусная кислота
Нуклеофилом служит уксусная кислота

2. Атака внутри молекулы. 2-Аллилфенол на палладии(II) превращается в 2-метилбензофуран: гидроксильная группа атакует координированный алкен своей же молекулы.

Группа OH атакует алкен внутри молекулы
Группа OH атакует алкен внутри молекулы

errorДве роли палладия

В окислении по Вакеру палладий(II) активирует алкен как кислота Льюиса, а в кросс-сочетаниях палладий(0) встраивается в связь C–X. Это разные роли одного металла.

edit_noteПопробуйте сами

Чем различаются продукты кислотной гидратации пропена и его окисления по Вакеру?

expand_moreПоказать решение

Гидратация даёт пропан-2-ол, а окисление по Вакеру — ацетон. В обоих случаях кислород присоединяется к среднему атому углерода, но во втором случае сразу образуется кетон.

push_pinГлавное

Алкен + \(\ce{PdCl2}\) (кат.) + \(\ce{CuCl2}\) (или CuCl) + \(\ce{O2}\) + вода → карбонильное соединение. Pd(II) координирует алкен и делает его электрофильным; вода атакует более замещённый атом C (Марковников); β-H-элиминирование и таутомеризация дают кетон; Pd(0) окисляется обратно медью(II), медь — кислородом: итог — \(\ce{RCH=CH2 + 1/2 O2 -> RCOCH3}\). Промышленно этилен → ацетальдегид (Вакер), с уксусной кислотой — винилацетат. В лаборатории (Цудзи, ДМФА/вода) концевые алкены → метилкетоны; для альдегидов — гидроборирование-окисление.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.