Номер 196, страница 54 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.196. Напишите уравнения реакций гидрирования, гидратации, бромирования и гидробромирования: а) пропина; б) пентина-1; в) 2,5-диметилгексина-З.

Решение

а) пропина

Структурная формула пропина: $CH_3-C \equiv CH$. Это несимметричный алкин.

1. Гидрирование (присоединение водорода). Реакция может приводить к разным продуктам в зависимости от катализатора. Полное гидрирование (избыток $H_2$) на катализаторах Pt, Pd, Ni приводит к алкану. Частичное гидрирование (недостаток $H_2$) на катализаторе Линдлара ($Pd/CaCO_3$) останавливается на стадии алкена.

Полное гидрирование: $CH_3-C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Pt, t^\circ} CH_3-CH_2-CH_3$ (пропан)

Частичное гидрирование: $CH_3-C \equiv CH + H_2 \xrightarrow{Pd/CaCO_3} CH_3-CH=CH_2$ (пропен)

2. Гидратация (реакция Кучерова). Присоединение воды в кислой среде в присутствии солей ртути($II$) протекает по правилу Марковникова (атом водорода присоединяется к более гидрогенизированному атому углерода при тройной связи). Образующийся неустойчивый енол изомеризуется в кетон.

$CH_3-C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} [CH_3-C(OH)=CH_2] \rightarrow CH_3-C(O)-CH_3$ (пропан-2-он или ацетон)

3. Бромирование (присоединение брома). При взаимодействии с избытком брома происходит разрыв обеих $\pi$-связей и образование тетрабромпроизводного.

$CH_3-C \equiv CH + 2Br_2 \rightarrow CH_3-CBr_2-CHBr_2$ (1,1,2,2-тетрабромпропан)

4. Гидробромирование (присоединение бромоводорода). Присоединение двух молекул $HBr$ также идет по правилу Марковникова, в результате чего образуется геминальный дибромид (оба атома брома находятся у одного атома углерода).

$CH_3-C \equiv CH + 2HBr \rightarrow CH_3-CBr_2-CH_3$ (2,2-дибромпропан)

Ответ: Продукты реакций для пропина: гидрирование – пропан (полное) или пропен (частичное); гидратация – пропан-2-он; бромирование – 1,1,2,2-тетрабромпропан; гидробромирование – 2,2-дибромпропан.

б) пентина-1

Структурная формула пентина-1: $CH_3-CH_2-CH_2-C \equiv CH$. Это несимметричный алкин.

1. Гидрирование:

Полное: $CH_3CH_2CH_2-C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Pt, t^\circ} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3$ (пентан)

Частичное: $CH_3CH_2CH_2-C \equiv CH + H_2 \xrightarrow{Pd/CaCO_3} CH_3CH_2CH_2-CH=CH_2$ (пентен-1)

2. Гидратация (реакция Кучерова). Реакция идет по правилу Марковникова с образованием кетона.

$CH_3CH_2CH_2-C \equiv CH + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} [CH_3CH_2CH_2-C(OH)=CH_2] \rightarrow CH_3CH_2CH_2-C(O)-CH_3$ (пентан-2-он)

3. Бромирование:

$CH_3CH_2CH_2-C \equiv CH + 2Br_2 \rightarrow CH_3CH_2CH_2-CBr_2-CHBr_2$ (1,1,2,2-тетрабромпентан)

4. Гидробромирование. Реакция идет по правилу Марковникова.

$CH_3CH_2CH_2-C \equiv CH + 2HBr \rightarrow CH_3CH_2CH_2-CBr_2-CH_3$ (2,2-дибромпентан)

Ответ: Продукты реакций для пентина-1: гидрирование – пентан (полное) или пентен-1 (частичное); гидратация – пентан-2-он; бромирование – 1,1,2,2-тетрабромпентан; гидробромирование – 2,2-дибромпентан.

в) 2,5-диметилгексина-3

Структурная формула 2,5-диметилгексина-3: $(CH_3)_2CH-C \equiv C-CH(CH_3)_2$. Это симметричный алкин.

1. Гидрирование:

Полное: $(CH_3)_2CH-C \equiv C-CH(CH_3)_2 + 2H_2 \xrightarrow{Pt, t^\circ} (CH_3)_2CH-CH_2-CH_2-CH(CH_3)_2$ (2,5-диметилгексан)

Частичное: $(CH_3)_2CH-C \equiv C-CH(CH_3)_2 + H_2 \xrightarrow{Pd/CaCO_3} (CH_3)_2CH-CH=CH-CH(CH_3)_2$ (цис-2,5-диметилгексен-3)

2. Гидратация (реакция Кучерова). Так как алкин симметричен, присоединение воды дает единственный продукт - кетон.

$(CH_3)_2CH-C \equiv C-CH(CH_3)_2 + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4, Hg^{2+}} [(CH_3)_2CH-C(OH)=CH-CH(CH_3)_2] \rightarrow (CH_3)_2CH-C(O)-CH_2-CH(CH_3)_2$ (2,5-диметилгексан-3-он)

3. Бромирование:

$(CH_3)_2CH-C \equiv C-CH(CH_3)_2 + 2Br_2 \rightarrow (CH_3)_2CH-CBr_2-CBr_2-CH(CH_3)_2$ (3,3,4,4-тетрабромо-2,5-диметилгексан)

4. Гидробромирование. Присоединение $HBr$ к симметричному алкину, у которого заместители у тройной связи неидентичны, приводит к смеси изомерных продуктов. На первой стадии образуется смесь двух региоизомерных алкенов, дальнейшее присоединение $HBr$ к которым по правилу Марковникова дает смесь двух дибромалканов.

$(CH_3)_2CH-C \equiv C-CH(CH_3)_2 + 2HBr \rightarrow (CH_3)_2CH-CBr_2-CH_2-CH(CH_3)_2$ (3,3-дибромо-2,5-диметилгексан) и $(CH_3)_2CH-CH_2-CBr_2-CH(CH_3)_2$ (4,4-дибромо-2,5-диметилгексан)

Ответ: Продукты реакций для 2,5-диметилгексина-3: гидрирование – 2,5-диметилгексан (полное) или цис-2,5-диметилгексен-3 (частичное); гидратация – 2,5-диметилгексан-3-он; бромирование – 3,3,4,4-тетрабромо-2,5-диметилгексан; гидробромирование – смесь 3,3-дибромо-2,5-диметилгексана и 4,4-дибромо-2,5-диметилгексана.