Номер 10, страница 360 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 63. Жиры и масла. Глава 6. Биологически активные вещества - номер 10, страница 360.

Условие.

10. Объясните, почему при пероксидном окислении двойной связи реакция идёт по двум направлениям.

Решение.

Решение 2.

Пероксидное окисление двойной связи, например, с помощью надкислот (реакция Прилежаева), может приводить к образованию двух типов продуктов, из-за чего говорят, что реакция идёт по двум направлениям. Это связано с тем, что продукт первой стадии (эпоксид) способен вступать в дальнейшее превращение в условиях самой реакции.

Первое направление — это непосредственное эпоксидирование двойной связи. В этой реакции атом кислорода пероксида (или надкислоты) присоединяется к двойной $C=C$ связи, образуя трёхчленный гетероцикл с атомом кислорода — эпоксид (оксиран). Эта реакция является согласованной, то есть все связи образуются и разрываются одновременно. Побочным продуктом реакции с надкислотой является карбоновая кислота.

Общая схема реакции эпоксидирования:$R_1R_2C=CR_3R_4 + R'CO_3H \rightarrow \text{эпоксид} + R'COOH$

Второе направление — это последующее раскрытие эпоксидного цикла. Карбоновая кислота ($R'COOH$), которая образуется на первой стадии, создаёт в реакционной смеси кислую среду. В этой среде атом кислорода эпоксидного кольца может протонироваться. Протонированный эпоксид является очень активным электрофилом, и его трёхчленный цикл легко атакуется нуклеофилами, присутствующими в смеси (например, молекулами воды или самой карбоновой кислоты). Эта атака приводит к раскрытию цикла.

Механизм раскрытия цикла в кислой среде (на примере атаки водой):
1. Протонирование эпоксида: $\text{эпоксид} + H^+ \rightleftharpoons \text{протонированный эпоксид}$
2. Нуклеофильная атака водой и депротонирование: $\text{протонированный эпоксид} + H_2O \rightarrow \text{диол} + H^+$
В результате образуется диол (двухатомный спирт).

Таким образом, реакция протекает по двум направлениям, потому что первый процесс (эпоксидирование) генерирует реагент (кислоту), который катализирует второй процесс (раскрытие цикла). В зависимости от условий (температуры, растворителя, стабильности эпоксида) в продуктах реакции может преобладать либо эпоксид, либо продукт его раскрытия.

Ответ: Пероксидное окисление двойной связи идёт по двум направлениям, потому что реакция протекает в две последовательные стадии. Первая стадия — это образование эпоксида (оксирана). Вторая стадия — это кислотно-катализируемое раскрытие образовавшегося эпоксидного цикла. Катализатором для второй стадии выступает кислота, которая является побочным продуктом первой стадии (например, карбоновая кислота при использовании надкислот). В результате в реакционной смеси могут одновременно присутствовать как исходный продукт окисления — эпоксид, так и продукт его дальнейшего превращения — диол.