Номер 8, страница 317 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 54. Ароматические амины. Диазосоединения. Глава 5. Азот- и серосодержащие органические соединения - номер 8, страница 317.

Условие.

8. Запишите уравнения реакций, соответствующие следующим схемам превращений:

a) 1,6-дибромгексан $\xrightarrow{\text{Zn}} \text{X}_1 \xrightarrow{\text{Cl}_2/\text{h}\nu} \text{X}_2 \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_{11}\text{NH}_2 \longrightarrow \text{анилин} \longrightarrow \text{X}_3 \longrightarrow \text{1,3-диаминобензол};$

б) бензол $\longrightarrow \text{X}_1 \xrightarrow{\text{Fe, H}^+} \text{X}_2 \longrightarrow \text{анилин} \xrightarrow{\text{Br}_2/\text{H}_2\text{O}} \text{X}_3.$

Решение.

Решение 2.

а) Решение

1. 1,6-дибромгексан вступает во внутримолекулярную реакцию Вюрца с цинком, в результате чего образуется шестичленный цикл — циклогексан (X₁):

$Br-(CH_2)_6-Br + Zn \rightarrow C_6H_{12} + ZnBr_2$

Вещество X₁ — циклогексан.

2. Циклогексан подвергается радикальному хлорированию под действием ультрафиолетового излучения ($h\nu$). Один из атомов водорода в кольце замещается на атом хлора, образуя хлорциклогексан (X₂):

$C_6H_{12} + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{11}Cl + HCl$

Вещество X₂ — хлорциклогексан.

3. Хлорциклогексан реагирует с избытком аммиака в реакции нуклеофильного замещения, в результате чего образуется циклогексиламин:

$C_6H_{11}Cl + 2NH_3 (изб.) \rightarrow C_6H_{11}NH_2 + NH_4Cl$

4. Циклогексиламин дегидрируется при пропускании его паров над катализатором (например, платиной) при высокой температуре. В результате происходит ароматизация цикла и образование анилина:

$C_6H_{11}NH_2 \xrightarrow{Pt, t} C_6H_5NH_2 + 3H_2$

5. Для получения 1,3-диаминобензола из анилина необходимо сначала ввести нитрогруппу в мета-положение. Аминогруппа является орто-, пара-ориентантом, однако в сильнокислой среде она протонируется, и образующийся ион анилиния $-NH_3^+$ направляет замещение в мета-положение. Таким образом, при нитровании анилина в жестких условиях образуется м-нитроанилин (X₃):

$C_6H_5NH_2 + HNO_3 (конц.) \xrightarrow{H_2SO_4 (конц.)} м-NO_2-C_6H_4-NH_2 + H_2O$

Вещество X₃ — м-нитроанилин.

6. Заключительный этап — восстановление нитрогруппы в м-нитроанилине до аминогруппы. Это достигается с помощью реакции Зинина (восстановление железом в кислой среде):

$м-NO_2-C_6H_4-NH_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow м-NH_2-C_6H_4-NH_2 + 3FeCl_2 + 2H_2O$

Ответ:

Уравнения реакций для схемы а):

1) $Br-(CH_2)_6-Br + Zn \rightarrow C_6H_{12} (X_1) + ZnBr_2$

2) $C_6H_{12} + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{11}Cl (X_2) + HCl$

3) $C_6H_{11}Cl + 2NH_3 \rightarrow C_6H_{11}NH_2 + NH_4Cl$

4) $C_6H_{11}NH_2 \xrightarrow{Pt, t} C_6H_5NH_2 + 3H_2$

5) $C_6H_5NH_2 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} м-NO_2-C_6H_4-NH_2 (X_3) + H_2O$

6) $м-NO_2-C_6H_4-NH_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow м-NH_2-C_6H_4-NH_2 + 3FeCl_2 + 2H_2O$

б) Решение

1. Первая стадия — нитрование бензола нитрующей смесью (смесь концентрированных азотной и серной кислот). Продуктом реакции является нитробензол (X₁):

$C_6H_6 + HNO_3 (конц.) \xrightarrow{H_2SO_4 (конц.), t} C_6H_5NO_2 + H_2O$

Вещество X₁ — нитробензол.

2. Вторая стадия — восстановление нитробензола до анилина (X₂). В схеме указаны реагенты $Fe, H^+$, что соответствует реакции Зинина. Схема $X_1 \rightarrow X_2 \rightarrow анилин$ указывает, что вещество X₂ и есть анилин.

$C_6H_5NO_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow C_6H_5NH_2 + 3FeCl_2 + 2H_2O$

Вещество X₂ — анилин.

3. Третья стадия — реакция анилина с бромной водой ($Br_2, H_2O$). Аминогруппа $-NH_2$ является сильным активатором ароматического кольца и орто-пара-ориентантом. Реакция протекает легко и приводит к замещению всех доступных орто- и пара-положений (2, 4 и 6), образуя белый осадок 2,4,6-триброманилина (X₃).

$C_6H_5NH_2 + 3Br_2 \xrightarrow{H_2O} C_6H_2Br_3NH_2\downarrow + 3HBr$

Вещество X₃ — 2,4,6-триброманилин.

Ответ:

Уравнения реакций для схемы б):

1) $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_6H_5NO_2 (X_1) + H_2O$

2) $C_6H_5NO_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow C_6H_5NH_2 (X_2) + 3FeCl_2 + 2H_2O$

3) $C_6H_5NH_2 + 3Br_2 \xrightarrow{H_2O} C_6H_2Br_3NH_2 (X_3) \downarrow + 3HBr$