Номер 7, страница 272 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

7. Напишите уравнения реакций, отвечающие следующим схемам превращений:

а) $C_3H_8 \rightarrow C_3H_6 \rightarrow \text{пропанол-2} \rightarrow \text{ацетон} \rightarrow \text{бромацетон} \rightarrow \text{1-гидроксипропанон-2};$

б) $\text{C}_6\text{H}_6 + \text{H}_3\text{C}-\text{C}(=\text{O})\text{Cl} \xrightarrow{\text{AlCl}_3} \text{A} \xrightarrow{\text{H}_2\text{/Ni}} \text{B} \xrightarrow{\text{PCl}_5} \text{C} \xrightarrow{\text{Na}} \text{D}$

в) $\text{C}_6\text{H}_6 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{CHCl}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{OH}$

г) $\text{этан} \rightarrow \text{бромэтан} \xrightarrow{\text{KOH, спирт, } t} \text{X}_1 \rightarrow \text{этаналь} \rightarrow \text{X}_2 \rightarrow \text{дивинил}.$

a)Решение

1. Первая стадия – дегидрирование пропана при высокой температуре в присутствии катализатора (например, $Ni, Pt$ или $Cr_2O_3$) для получения пропена.
$CH_3-CH_2-CH_3 \xrightarrow{t, \text{кат.}} CH_2=CH-CH_3 + H_2$

2. Вторая стадия – гидратация пропена в присутствии кислоты (например, $H_2SO_4$). Реакция идет по правилу Марковникова, в результате чего образуется пропанол-2.
$CH_2=CH-CH_3 + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3-CH(OH)-CH_3$

3. Третья стадия – окисление вторичного спирта, пропанола-2, до кетона (ацетона). Это можно сделать, например, с помощью оксида меди(II) при нагревании.
$CH_3-CH(OH)-CH_3 + CuO \xrightarrow{t} CH_3-C(O)-CH_3 + Cu + H_2O$

4. Четвертая стадия – бромирование ацетона в $\alpha$-положение (замещение атома водорода у соседнего с карбонильной группой атома углерода). Реакция катализируется кислотой.
$CH_3-C(O)-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{H^+} CH_3-C(O)-CH_2Br + HBr$

5. Пятая стадия – нуклеофильное замещение атома брома в бромацетоне на гидроксильную группу при реакции с водным раствором щелочи, что приводит к образованию 1-гидроксипропанона-2.
$CH_3-C(O)-CH_2Br + NaOH_{\text{(водн.)}} \rightarrow CH_3-C(O)-CH_2OH + NaBr$

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие схеме превращений, представлены выше.

б)Решение

1. Реакция бензола с ацетилхлоридом в присутствии катализатора $AlCl_3$ – это ацилирование по Фриделю-Крафтсу. Продуктом реакции (A) является ацетофенон.
$C_6H_6 + CH_3COCl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-C(O)-CH_3 + HCl$
Вещество A – ацетофенон ($C_6H_5-C(O)-CH_3$).

2. Гидрирование ацетофенона (A) на никелевом катализаторе. В этих условиях карбонильная группа восстанавливается до спиртовой, образуя 1-фенилэтанол (B).
$C_6H_5-C(O)-CH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni} C_6H_5-CH(OH)-CH_3$
Вещество B – 1-фенилэтанол ($C_6H_5-CH(OH)-CH_3$).

3. Реакция 1-фенилэтанола (B) с пентахлоридом фосфора ($PCl_5$) приводит к замещению гидроксильной группы на атом хлора. Образуется (1-хлорэтил)бензол (C).
$C_6H_5-CH(OH)-CH_3 + PCl_5 \rightarrow C_6H_5-CH(Cl)-CH_3 + POCl_3 + HCl$
Вещество C – (1-хлорэтил)бензол ($C_6H_5-CH(Cl)-CH_3$).

4. Реакция (1-хлорэтил)бензола (C) с металлическим натрием – это реакция Вюрца, приводящая к удвоению радикала. Образуется 2,3-дифенилбутан (D).
$2C_6H_5-CH(Cl)-CH_3 + 2Na \rightarrow C_6H_5-CH(CH_3)-CH(CH_3)-C_6H_5 + 2NaCl$
Вещество D – 2,3-дифенилбутан ($C_6H_5-CH(CH_3)-CH(CH_3)-C_6H_5$).

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие схеме превращений, представлены выше.

в)Решение

1. Получение толуола из бензола – реакция алкилирования по Фриделю-Крафтсу с использованием метилхлорида и катализатора $AlCl_3$.
$C_6H_6 + CH_3Cl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5CH_3 + HCl$

2. Хлорирование толуола в боковую цепь происходит по свободно-радикальному механизму под действием УФ-излучения ($h\nu$). Для получения (дихлорметил)бензола требуется два эквивалента хлора.
$C_6H_5CH_3 + 2Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_5CHCl_2 + 2HCl$

3. Гидролиз (дихлорметил)бензола водным раствором щелочи приводит к образованию бензальдегида. Промежуточно образуется неустойчивый геминальный диол, который отщепляет воду.
$C_6H_5CHCl_2 + 2NaOH_{\text{(водн.)}} \rightarrow C_6H_5CHO + 2NaCl + H_2O$

4. Восстановление бензальдегида до бензилового спирта. Это можно осуществить каталитическим гидрированием ($H_2$ на катализаторе $Ni, Pt, Pd$).
$C_6H_5CHO + H_2 \xrightarrow{\text{кат.}} C_6H_5CH_2OH$

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие схеме превращений, представлены выше.

г)Решение

1. Получение бромэтана из этана путем свободно-радикального бромирования под действием света.
$CH_3-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH_2Br + HBr$

2. Дегидрогалогенирование бромэтана под действием спиртового раствора щелочи при нагревании. Продуктом ($X_1$) является этен.
$CH_3-CH_2Br + KOH_{\text{(спирт)}} \xrightarrow{t} CH_2=CH_2 + KBr + H_2O$
Вещество $X_1$ – этен ($CH_2=CH_2$).

3. Окисление этена ($X_1$) до этаналя (уксусного альдегида) в присутствии палладиевого катализатора (Вакер-процесс).
$2CH_2=CH_2 + O_2 \xrightarrow{PdCl_2/CuCl_2} 2CH_3CHO$

4. Восстановление этаналя до этанола ($X_2$) путем каталитического гидрирования.
$CH_3CHO + H_2 \xrightarrow{Ni, t} CH_3CH_2OH$
Вещество $X_2$ – этанол ($CH_3CH_2OH$).

5. Получение дивинила (бута-1,3-диена) из этанола ($X_2$) по методу Лебедева. Реакция включает одновременно дегидратацию и дегидрирование на смешанном катализаторе при высокой температуре.
$2CH_3CH_2OH \xrightarrow{425^\circ C, Al_2O_3/ZnO} CH_2=CH-CH=CH_2 + 2H_2O + H_2$

Ответ: Уравнения реакций, соответствующие схеме превращений, представлены выше.