Номер 148, страница 44 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.148. Предложите уравнения реакций, с помощью которых можно получить бутен-2 из: а) бутанола-2; б) 2-хлорбутана; в) 2,3-дибромбутана; г) бутина-2; д) этаналя; е) пропена.

а) из бутанола-2

Решение: Бутен-2 можно получить из бутанола-2 реакцией внутримолекулярной дегидратации (отщепления воды). Реакция протекает при нагревании спирта с концентрированной серной кислотой при температуре выше 140°C. Согласно правилу Зайцева, атом водорода отщепляется от наименее гидрогенизированного соседнего атома углерода, что приводит к образованию преимущественно более стабильного (более замещенного) алкена — бутена-2.

$CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3 \xrightarrow{H_2SO_4(конц.), t > 140^\circ C} CH_3-CH=CH-CH_3 + H_2O$

Ответ: $CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_3-CH=CH-CH_3 + H_2O$

б) из 2-хлорбутана

Решение: Получение бутена-2 из 2-хлорбутана — это реакция дегидрогалогенирования (отщепления галогеноводорода). Ее проводят, действуя на галогеналкан спиртовым раствором сильного основания, например, гидроксида калия ($KOH$). Эта реакция также подчиняется правилу Зайцева, и основным продуктом будет бутен-2.

$CH_3-CHCl-CH_2-CH_3 + KOH(спирт.) \xrightarrow{t} CH_3-CH=CH-CH_3 + KCl + H_2O$

Ответ: $CH_3-CHCl-CH_2-CH_3 + KOH(спирт.) \xrightarrow{t} CH_3-CH=CH-CH_3 + KCl + H_2O$

в) из 2,3-дибромбутана

Решение: Бутен-2 получают из 2,3-дибромбутана (вицинального дигалогенида) реакцией дегалогенирования. Для этого 2,3-дибромбутан нагревают с активным двухвалентным металлом, например, цинком или магнием, в спиртовом растворе. Атомы металла отщепляют два атома брома от соседних атомов углерода, образуя двойную связь.

$CH_3-CH(Br)-CH(Br)-CH_3 + Zn \xrightarrow{t} CH_3-CH=CH-CH_3 + ZnBr_2$

Ответ: $CH_3-CH(Br)-CH(Br)-CH_3 + Zn \xrightarrow{t} CH_3-CH=CH-CH_3 + ZnBr_2$

г) из бутина-2

Решение: Превращение бутина-2 в бутен-2 — это реакция гидрирования (присоединения водорода). Чтобы остановить реакцию на стадии образования алкена и не допустить дальнейшего восстановления до бутана, используют дезактивированные (отравленные) катализаторы, например, катализатор Линдлара ($Pd/CaCO_3$ с добавкой ацетата свинца). При этом образуется цис-изомер бутена-2.

$CH_3-C \equiv C-CH_3 + H_2 \xrightarrow{кат. Линдлара (Pd/Pb^{2+})} CH_3-CH=CH-CH_3$

Ответ: $CH_3-C \equiv C-CH_3 + H_2 \xrightarrow{кат. Линдлара} CH_3-CH=CH-CH_3$

д) из этаналя

Решение: Синтез бутена-2 из этаналя (у которого два атома углерода) требует удлинения углеродной цепи. Это можно сделать в две стадии. Сначала с помощью реакции Гриньяра из этаналя и этилмагнийбромида получают бутанол-2. Затем, на второй стадии, полученный спирт дегидратируют, как в пункте а).

1. Синтез бутанола-2: $CH_3CHO + CH_3CH_2MgBr \xrightarrow{1. \text{эфир}} CH_3-CH(OMgBr)-CH_2-CH_3 \xrightarrow{2. H_2O, H^+} CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3 + Mg(OH)Br$

2. Дегидратация бутанола-2: $CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_3-CH=CH-CH_3 + H_2O$

Ответ:
1) $CH_3CHO + C_2H_5MgBr \rightarrow CH_3CH(OMgBr)C_2H_5 \xrightarrow{H_2O} CH_3CH(OH)C_2H_5 + Mg(OH)Br$
2) $CH_3CH(OH)C_2H_5 \xrightarrow{H_2SO_4, t} CH_3-CH=CH-CH_3 + H_2O$

е) из пропена

Решение: Бутен-2 можно получить из пропена в одну стадию с помощью реакции метатезиса олефинов. В этой обратимой реакции две молекулы пропена в присутствии специального катализатора (на основе $Mo, W, Re$ или $Ru$) обмениваются своими фрагментами, образуя симметричный бутен-2 и этилен. Это современный промышленный метод получения алкенов.

$2 CH_3-CH=CH_2 \rightleftharpoons CH_3-CH=CH-CH_3 + CH_2=CH_2$ (над стрелкой указать: катализатор, t, p)

Ответ: $2 CH_3-CH=CH_2 \xrightarrow{кат., t, p} CH_3-CH=CH-CH_3 + H_2C=CH_2$